本發(fā)明涉及一種盤式堆疊離心分離器，其包括主軸及圍繞主軸布置的密封件。

背景技術(shù)：

盤式堆疊離心分離器包括連接至主軸的轉(zhuǎn)子，該主軸由包括例如電動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)布置驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)子內(nèi)存在分離空間，其中布置了截頭圓錐形分離盤的堆疊。流體進(jìn)料混合物供給到分離空間和盤堆疊中，且在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間分離成至少輕流體相和重流體相。輕流體相和重流體相可持續(xù)地引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子外。

主軸通常垂直地布置在離心分離器的殼體中。主軸在主軸的第一軸向端部處軸頸支撐在殼體中，且轉(zhuǎn)子連接至主軸的第二軸向端部。主軸在固定地定位于殼體中的軸承布置中在第一軸向端部處軸頸支撐。盡管主軸可在沿主軸的另外的位置處軸頸支撐，但軸承布置為主軸唯一的軸頸支撐，其相對(duì)于殼體固定。

主軸從軸承布置到轉(zhuǎn)子延伸穿過(guò)殼體的兩個(gè)或更多空間。理想地，該不同空間彼此密封，且隨著時(shí)間已嘗試過(guò)許多密封布置。然而，三個(gè)方面使沿盤式堆疊離心分離器的主軸密封復(fù)雜化。主軸與轉(zhuǎn)子一起以超臨界速度旋轉(zhuǎn)，上面提及的在主軸的僅一個(gè)軸向端部處固定地軸頸支撐，以及主軸的高圓周速度。

與在主軸的僅一個(gè)端部處固定地軸頸支撐軸承布置一起，超臨界轉(zhuǎn)速導(dǎo)致主軸的偏移。因此，主軸不沿著直軸線居中，而是可在沿著主軸的一個(gè)或多個(gè)位置處偏移達(dá)到幾毫米。偏移量取決于例如離心分離器大小、轉(zhuǎn)子重量及主軸尺寸。高圓周速度會(huì)對(duì)抵靠主軸的橡膠或聚合物材料造成損壞。因此，抵靠主軸且跟隨主軸的任何偏移的彈性密封元件的使用不可用。例如，普通的翻唇密封件(simmeringseal)可使用達(dá)到約12m/s的圓周速度。包括ptfe的密封件使用達(dá)到約30m/s的圓周速度，但將不能以如此高的圓周速度承受主軸的徑向運(yùn)動(dòng)。離心式分離器的主軸處的圓周速度可達(dá)到50m/s或以上。

在盤式堆疊離心分離器的殼體的兩個(gè)空間之間圍繞主軸使用的一種已知類型的密封元件包括u形ptfe環(huán)。ptfe環(huán)利用ptfe環(huán)與主軸之間的空間圍繞主軸延伸，使得偏移主軸不與ptfe環(huán)接觸。雖然ptfe環(huán)與主軸之間的狹窄空間在一定程度上提供密封，但仍然可發(fā)生在殼體的兩個(gè)空間之間沿著主軸的流體的一些轉(zhuǎn)移。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種盤式堆疊離心分離器，其帶有圍繞其主軸的有效密封。

根據(jù)本發(fā)明的方面，該目的通過(guò)用于從流體進(jìn)料混合物分離輕流體相和重流體相的盤式堆疊離心分離器實(shí)現(xiàn)。離心分離器包括殼體、主軸和轉(zhuǎn)子，其中主軸在主軸的第一軸向端部處軸頸支撐在殼體中，且轉(zhuǎn)子連接至主軸的第二軸向端部。主軸僅在第一軸向端部處固定地定位在殼體中的軸承布置中軸頸支撐。離心分離器包括布置在主軸和殼體之間的密封件。密封件布置在距軸承布置一定距離處，在該處，主軸遭受偏移。密封件包括與殼體相關(guān)聯(lián)的圓柱形內(nèi)表面、主軸中或與主軸相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部件中的圓形開槽，以及布置在開槽中且抵靠圓柱形內(nèi)表面的活塞環(huán)。

由于密封件包括布置在開槽中且抵靠圓柱形內(nèi)表面的活塞環(huán)，故提供了在主軸和殼體之間經(jīng)受主軸偏移的密封件。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了上述目的。

盤式堆疊離心分離器（其在下文中也可稱為離心分離器）可由驅(qū)動(dòng)布置（例如包括電動(dòng)馬達(dá)和傳動(dòng)裝置）驅(qū)動(dòng)，其可包括帶驅(qū)動(dòng)和/或齒輪，或包括直接安裝于主軸上的馬達(dá)。換句話說(shuō)，連接到其上的主軸和轉(zhuǎn)子通過(guò)驅(qū)動(dòng)布置圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子內(nèi)存在分離空間，其中布置了截頭圓錐形分離盤的堆疊。流體進(jìn)料混合物可包括至少兩種不能混合的流體相（氣體和/或液體），且還可選地包括固體物質(zhì)。因此，根據(jù)一些實(shí)施例，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間，流體進(jìn)料混合物不僅可分離成輕流體相和重流體相，而且可分離成包含固體物質(zhì)的淤渣。

主軸可垂直地布置在殼體中。主軸僅在第一軸向端部處固定地定位在殼體中的軸承布置中軸頸支撐需要主軸可在沿其延伸部的另外的點(diǎn)處受支撐或軸頸支撐。然而，在這種情況下，此支撐或軸頸支撐彈性地定位在殼體中。換言之，軸承布置為主軸唯一的軸頸支撐，其相對(duì)于殼體固定。

活塞環(huán)可由金屬材料制成。活塞環(huán)可為內(nèi)燃機(jī)中使用的用于使活塞相對(duì)于圓柱孔密封的類型。活塞環(huán)可包括縫隙（例如徑向縫隙）以允許活塞環(huán)安裝于開槽中。開槽可具有比活塞環(huán)小的內(nèi)徑。開槽可在主軸的軸向方向上比活塞環(huán)更寬?；钊h(huán)可為彈性的且相對(duì)于圓柱形內(nèi)表面向外偏置。

密封件可布置在殼體的兩個(gè)空間之間。其中一個(gè)空間可為與離心分離器的周圍環(huán)境連通的空間。

根據(jù)實(shí)施例，殼體可包括鄰近圓柱形內(nèi)表面的圓錐形表面。如此，可以容易地組裝密封件。在將主軸插入殼體中之前，使活塞環(huán)布置在主軸或旋轉(zhuǎn)部件中的開槽中。當(dāng)主軸插入殼體中時(shí)，活塞環(huán)抵靠圓錐形表面且隨著主軸進(jìn)一步插入殼體中達(dá)到其最終軸向位置在活塞環(huán)沿著圓錐形表面滑入圓柱形內(nèi)表面時(shí)受壓。

根據(jù)實(shí)施例，與主軸相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部件可包括皮帶輪，且開槽可設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部件中。如此，密封件可與離心分離器的驅(qū)動(dòng)布置的皮帶輪相關(guān)聯(lián)地設(shè)置。

根據(jù)實(shí)施例，密封件可鄰近主軸的第二軸向端部設(shè)置。如此，密封件可將包圍轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子空間與殼體沿著主軸的其它部分密封。

根據(jù)實(shí)施例，密封件可鄰近殼體內(nèi)的排液空間設(shè)置，排液空間圍繞主軸且鄰近殼體內(nèi)包圍轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子空間布置。如此，可沿主軸密封排液空間。

根據(jù)實(shí)施例，主軸可構(gòu)造成以超臨界速度旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)實(shí)施例，離心分離器可包括多于一個(gè)與根據(jù)本文公開的方面和/或?qū)嵤├念愋拖嗤拿芊饧?/p>

根據(jù)實(shí)施例，離心分離器可構(gòu)造成在浮動(dòng)船只上使用。離心分離器可例如用于將油與艙底水分離，用于清潔內(nèi)燃機(jī)中使用的重燃料油，用于清潔潤(rùn)滑油等。根據(jù)備選實(shí)施例，離心分離器可構(gòu)造成用于通常使用離心分離器的一種或多種其它應(yīng)用中。

在研究所附權(quán)利要求和以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的各個(gè)方面(包括其特定特征及優(yōu)點(diǎn))將從以下詳細(xì)描述和附圖中論述的示例性實(shí)施例容易地理解，其中：

圖1示出了穿過(guò)根據(jù)實(shí)施例的盤式堆疊離心分離器的截面，

圖2a和圖2b示出了圖1的離心分離器的主軸和密封件的細(xì)節(jié)，以及

圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的盤式堆疊離心分離器的主軸的細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將更充分地描述本發(fā)明的方面。相似的數(shù)字始終是指相似的元件。為了簡(jiǎn)潔和/或清楚起見，不一定對(duì)眾所周知的功能或構(gòu)造詳細(xì)描述。

圖1示出了穿過(guò)根據(jù)實(shí)施例的盤式堆疊離心分離器2的截面。離心分離器2包括殼體4、主軸6和轉(zhuǎn)子8（示意性示出）。殼體4可包括多于一個(gè)獨(dú)立部分，且因此可由多個(gè)部分組裝。離心分離器2的驅(qū)動(dòng)布置構(gòu)造成使主軸6和轉(zhuǎn)子8以超臨界速度圍繞旋轉(zhuǎn)軸線10旋轉(zhuǎn)。在這些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)布置包括電動(dòng)馬達(dá)（未示出），且?guī)?qū)動(dòng)包括連接至主軸6的皮帶輪12。轉(zhuǎn)子6內(nèi)存在分離空間14，其中布置了截頭圓錐形分離盤16的堆疊。離心分離器2構(gòu)造成用于從流體進(jìn)料混合物分離輕流體相和重流體相。在圖1中省略了用于流體進(jìn)料混合物的入口和用于分離相的出口。

在這些實(shí)施例中，主軸6基本垂直地布置在殼體4中。主軸6在主軸6的第一軸向端部18（即，在這些實(shí)施例中的主軸6的下端部）處軸頸支撐在殼體4中。轉(zhuǎn)子8連接至主軸6的第二軸向端部20，即，在這些實(shí)施例中的主軸6的上端部。在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子可懸置在主軸的下端部處，且主軸可在其上端部處軸頸支撐。

主軸6僅在第一軸向端部18處固定地定位在殼體中的軸承布置22中軸頸支撐。在這些實(shí)施例中，軸承布置22包括一個(gè)球形滾子軸承。在這些實(shí)施例中，主軸6還在第二軸向端部20下方軸頸支撐。與在第一軸向端部18處軸頸支撐相反，在第二軸向端部20下方軸頸支撐包括彈性地定位在殼體4中以允許第二軸向端部20的偏移的軸承。在備選實(shí)施例中，軸承布置22可包括多于一個(gè)軸承，例如兩個(gè)、三個(gè)或更多軸承。

離心分離器2包括布置在主軸6與殼體4之間的密封件24。密封件24將參照?qǐng)D2a和圖2b詳細(xì)論述。在這些實(shí)施例中，密封件24鄰近殼體4內(nèi)的第一空間23布置。第一空間34圍繞主軸6，且構(gòu)造成在離心分離器2的操作期間包含油霧。如此，密封件24可防止油霧及油沿主軸6逸出第一空間23。

在其它實(shí)施例中，密封件24可布置在圍繞主軸6的其它位置處，以將殼體4的兩個(gè)空間彼此密封。根據(jù)另外的實(shí)施例，離心分離器2可包括多于一個(gè)本文公開的類型的密封件24。

圖2a和圖2b示出了圖1的離心分離器的主軸6和密封件24的細(xì)節(jié)。參考圖2a，密封件24布置在距軸承布置22一定距離處，在該處，主軸6由于僅在其第一軸向端部18處固定地定位在殼體4中而遭受偏移。此偏移可在0.1mm至5mm或更大的范圍內(nèi)，這取決于例如距軸承布置22的距離及主軸6的尺寸。密封件24和軸承布置22之間的距離可為例如50mm或更大。在具有包括多于一個(gè)軸承的軸承布置22的實(shí)施例中，密封件24布置為距所述多于一個(gè)軸承中最接近密封件24的那個(gè)軸承一定距離。

參照?qǐng)D2b，密封件24包括與殼體4相關(guān)聯(lián)的圓柱形內(nèi)表面26、與主軸6相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部件30中的圓形開槽28以及布置在開槽28中且抵靠圓柱形內(nèi)表面26的活塞環(huán)32。在這些實(shí)施例中，與主軸6相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部件30包括驅(qū)動(dòng)布置的皮帶輪12。圓形開槽28設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部件30中。在其它實(shí)施例中，圓形開槽同樣設(shè)置在主軸中。

活塞環(huán)32在主軸6的旋轉(zhuǎn)方向上是靜止的，且活塞環(huán)32可沿著圓柱形內(nèi)表面26軸向移動(dòng)。因此，在離心分離器的使用期間，活塞環(huán)32僅相對(duì)于主軸6且不相對(duì)于圓柱形表面26遭受旋轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)?；钊h(huán)32和旋轉(zhuǎn)部件30之間的旋轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生在圓形開槽28中。活塞環(huán)32沿著圓柱形內(nèi)表面26的軸向可動(dòng)性允許密封件24的容易的組裝，以及在離心分離器的使用期間主軸6和圓柱形內(nèi)表面26之間的軸向移位。此軸向移位可例如由于從轉(zhuǎn)子8排出淤渣相或在洶涌的波濤期間當(dāng)離心分離器在浮動(dòng)船只上使用時(shí)發(fā)生。

開槽28具有徑向深度，其在活塞環(huán)32抵靠圓柱形內(nèi)表面26時(shí)允許活塞環(huán)32帶有徑向游隙布置在開槽28中，從而允許主軸6徑向偏移而不在密封件24上施加任何應(yīng)變。因此，徑向游隙適當(dāng)?shù)芈源笥谥鬏S6在密封件24處的偏移?；钊h(huán)32可由例如鑄鐵制成?；钊h(huán)32可為用在內(nèi)燃機(jī)中以用于將活塞相對(duì)于圓柱孔密封的類型。活塞環(huán)32可具有例如3-12mm的徑向厚度以及例如2-8mm的軸向高度?；钊h(huán)32可為彈性的，徑向向外朝圓柱形內(nèi)表面26偏置，以確保相對(duì)于圓柱形內(nèi)表面26的可靠的抵靠和密封。因此，在未組裝狀態(tài)下，活塞環(huán)32具有比圓柱形內(nèi)表面26更大的直徑?；钊h(huán)32可構(gòu)造成容易地定位在開槽28中。因此，活塞環(huán)32可包括例如徑向縫隙，或相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的徑向縫隙，或包括在軸向方向上可見的至少兩個(gè)重疊梯級(jí)的縫隙，或者活塞環(huán)32可包括兩個(gè)或更多的鄰接的螺旋形匝。開槽28在主軸6的軸向方向上比活塞環(huán)32更寬，以允許活塞環(huán)32和旋轉(zhuǎn)部件30之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。僅作為示例提及，開槽28可在軸向方向上比活塞環(huán)32寬0.05-0.2mm。

殼體4包括與圓柱形內(nèi)表面26相鄰的圓錐形表面34。如上面論述的那樣，這有助于密封件24的組裝。圓錐形表面34連接到圓柱形內(nèi)表面26。因此，活塞環(huán)32可在密封件24的組裝期間沿圓錐形表面34滑入圓柱形內(nèi)表面26。圓錐形表面34設(shè)置在殼體4的單獨(dú)部分35中。僅作為示例提及，圓錐形表面34可與主軸6的旋轉(zhuǎn)軸線10成例如10-45度的范圍內(nèi)的角度延伸。在所示實(shí)施例中，圓錐形表面34以與主軸6的旋轉(zhuǎn)軸線10成25度的角度延伸。

僅作為示例提及，離心分離器2具有為5.5m³/h的液壓容量且包括以12000rpm驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子8、具有約30mm的直徑的主軸和在密封件24處具有約80mm的直徑的旋轉(zhuǎn)部件30，其可在軸承布置22的上軸承與密封件24之間具有約60mm的距離。在此離心分離器中，當(dāng)主軸6經(jīng)過(guò)臨界速度時(shí)，密封件24處的最大徑向偏移約為1mm，且密封件24處的超臨界速度下的徑向偏移約為0.1mm。因此，活塞環(huán)32在開槽28中的徑向游隙可為1.2mm，以允許主軸6經(jīng)過(guò)臨界速度而不損壞密封件24。

另外，僅作為示例提及，離心分離器2具有38m³/h的液壓容量且包括以5300rpm驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子8、具有約70mm的直徑的主軸6和在密封件24處具有約165mm的直徑的旋轉(zhuǎn)部件30，其可在軸承布置22的上軸承與密封件24之間具有約90mm的距離。在此離心分離器中，當(dāng)主軸6經(jīng)過(guò)臨界速度時(shí)，密封件24處的最大徑向偏移約為1.5mm，且密封件24處的超臨界速度下的徑向偏移約為0.3mm。因此，活塞環(huán)32在開槽28中的徑向游隙可為1.7mm，以允許主軸6經(jīng)過(guò)臨界速度而不損壞密封件24。

圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的盤式堆疊離心分離器2的主軸6的細(xì)節(jié)。離心分離器2與圖1的實(shí)施例為相同的類型。在這些實(shí)施例中，結(jié)合圖2b論述的類型的密封件24鄰近主軸6的第二軸向端部20設(shè)置。此外，在這些實(shí)施例中，離心分離器2包括結(jié)合圖2b論述的類型的兩個(gè)密封件24,24'。

第一密封件24沿著主軸6將轉(zhuǎn)子空間36與轉(zhuǎn)子空間36下方的排液空間38密封。轉(zhuǎn)子空間36形成于殼體4中且包圍轉(zhuǎn)子（未示出）。排液空間38可設(shè)置成從轉(zhuǎn)子空間36收集泄漏的流體，以安全地排出此流體，而不是讓流體污染殼體4的剩余空間。因此，第一密封件24鄰近排液空間38設(shè)置。第二密封件24'與第一密封件24相對(duì)地設(shè)置在主軸6的周圍。因此，可密封排液空間38以免泄漏到殼體4的下部空間中。

另外，每個(gè)密封件24,24'包括與殼體4相關(guān)聯(lián)的圓柱形內(nèi)表面26,26'、與主軸6相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部件30,30'中的圓形開槽28,28'和布置在開槽28,28'中且抵靠圓柱形內(nèi)表面26,26'的活塞環(huán)32,32'。開槽28,28'設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部件30,30'中。與主軸6相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部件30,30'中的每一個(gè)在這些實(shí)施例中包括凸緣40,40'。此外，殼體4包括鄰近圓柱形內(nèi)表面26的圓錐形表面34，以助于密封件24,24'的組裝。圓錐形表面34設(shè)置在殼體4的單獨(dú)部分中，此單獨(dú)部分在主軸6已經(jīng)放置在殼體4中且在主軸6的第一軸向端部處放置在軸承布置中之后組裝。

本發(fā)明不應(yīng)解釋為僅限于本文所闡述的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，本文公開的實(shí)施例的不同特征可以組合以產(chǎn)生不同于本文所描述的那些的實(shí)施例。雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，許多不同的改變、修改等將變得顯而易見。離心分離器可例如包括圖3中所示的實(shí)施例的密封件24,24'中的僅一個(gè)。根據(jù)另外的實(shí)施例的離心分離器可包括圖1-圖2b中所示的密封件以及圖3中所示的密封件24,24'中的一者或兩者。因此，應(yīng)當(dāng)理解，前述內(nèi)容是各種示例性實(shí)施例的示范，且本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限定。

如本文所使用的用語(yǔ)“包括”或“包含”是開放式的，且包括一個(gè)或多個(gè)所述特征、元件、步驟、部件或功能，但不排除其中存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、元件、步驟、構(gòu)件、功能或其組合。