專利名稱：離心機(jī)的密封布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可轉(zhuǎn)動(dòng)吊籃(basket)的驅(qū)動(dòng)軸軸承的方案以及該軸承的密封?？赊D(zhuǎn)動(dòng)吊籃為離心機(jī)的部件，尤其是立式刮刀離心機(jī)的部件。
背景技術(shù)：
這種類型的離心機(jī)是將固體/液體混合物分離成其固體和液體組分的裝置的實(shí)例。在離心期間，將固體組分從液體分離的分離過程中，將固體/液體混合物旋轉(zhuǎn)。作用在固體和液體上的離心力導(dǎo)致了沉積速度的提高。與由作用在顆粒上的重力引起混合物的固體組分的沉積相反，通過垂直于旋轉(zhuǎn)軸平面內(nèi)離心力的作用，固體顆粒遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸。顆粒收集在繞著旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地對稱安裝的過濾器中。在大多數(shù)情形中，過濾器布置在以圓柱方式制成的吊籃的套中，或者可選擇地，吊籃本身設(shè)計(jì)成過濾器。吊籃包括液體通道口，液體從套的外壁沿離心機(jī)固定殼的方向拋離。離心機(jī)中對于固體/液體混合物中固體組分分離的分離過程中發(fā)生的步驟如下離心機(jī)通過注入裝置例如注入管充滿溶液，溶液中包含要分離的固體顆粒。該溶液輸送進(jìn)吊籃的內(nèi)部。在下一步驟中，發(fā)生離心步驟以將液體從固體顆粒分離。顆?？梢燥灥男问匠练e在吊籃外壁的內(nèi)側(cè)，液體通過為此目的設(shè)置在吊籃中的孔排出，并收集在吊籃周圍的容器內(nèi)。通過清洗步驟可清理掉濾餅中的溶劑殘余。清洗液被噴灑在濾餅上。通過旋轉(zhuǎn)將清洗液甩出濾餅。另外，通過清洗步驟清洗掉了濾餅中存在的所有溶劑殘余。出于健康原因或生態(tài)原因，或者從考慮產(chǎn)物易燃性及其進(jìn)一步加工能力的觀點(diǎn)，在許多情況下，濾餅中這種類型的溶劑無法檢測到。在清洗步驟之后，從吊籃的外壁內(nèi)側(cè)去除濾餅，以技術(shù)術(shù)語稱之為刮除。為此，刮除裝置沿著緩慢旋轉(zhuǎn)的吊籃的內(nèi)壁移動(dòng)，從而去除濾餅。在立式刮刀離心機(jī)中，濾餅通過離心機(jī)底部的口向下排出，離開離心空間。隨后，清洗吊籃的外壁內(nèi)側(cè)，使得可去除殘留層。
從現(xiàn)有技術(shù)可知用于立式離心機(jī)可旋轉(zhuǎn)吊籃的密封布置，其中立式離心機(jī)包括沿著可旋轉(zhuǎn)吊籃基本垂直的旋轉(zhuǎn)軸布置的驅(qū)動(dòng)軸。吊籃包括籃轂，籃轂可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸上，并支撐可旋轉(zhuǎn)吊籃。第一軸承用于吸收通過吊籃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的力。至少一個(gè)第二軸承用于吸收沿旋轉(zhuǎn)軸方向作用的力。驅(qū)動(dòng)軸被軸頸支撐在離心機(jī)的固定殼部分中，其在下面稱為槽管。槽管沿著驅(qū)動(dòng)軸的至少一部分延伸。第一和第二軸承布置在驅(qū)動(dòng)軸與槽管之間。
從現(xiàn)有技術(shù)還可知道，在固定槽管與旋轉(zhuǎn)籃轂之間設(shè)置間隙。在驅(qū)動(dòng)軸連接到存儲(chǔ)吊籃轂的末端布置力傳遞軸承。在驅(qū)動(dòng)軸該末端附近布置導(dǎo)向軸承，并將導(dǎo)向軸承連接到驅(qū)動(dòng)裝置。通常用凸緣將V形帶皮帶輪連接到驅(qū)動(dòng)軸的這一端，V形帶皮帶輪支撐受電機(jī)驅(qū)動(dòng)的V形帶。因此，導(dǎo)向軸承位于驅(qū)動(dòng)軸與槽管之間。從而槽管的內(nèi)徑只略小于連接到驅(qū)動(dòng)軸的軸承的外徑。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的密封布置的問題是軸既遭受扭轉(zhuǎn)應(yīng)變，又遭受彎曲應(yīng)變。另外，軸還必須吸收通過存儲(chǔ)吊籃的運(yùn)動(dòng)給軸帶來的動(dòng)態(tài)力。尤其是對于速度范圍在700至2700rpm的高速運(yùn)行離心機(jī)，高的交變彎曲應(yīng)力導(dǎo)致需要尺寸足夠大的軸。從而所需的軸直徑需要相應(yīng)地選擇大的軸承，這也使得籃轂的內(nèi)徑更大。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的方案中，由于軸承內(nèi)徑而導(dǎo)致的相當(dāng)大的圓周速度，所以必須將軸承直接布置在軸上。另外，密封必須同樣地直接布置在軸上，或者通過具有盡可能小的直徑并可沿著軸移動(dòng)的套筒布置在軸上。由于所需允許軸徑導(dǎo)致圓周速度提高，從而產(chǎn)生高摩擦熱甚至無法通過密封的潤滑脂減小至允許的量，使得密封材料損壞。即使是PTFE的唇狀密封，使用潤滑脂也只能抵抗至250℃的溫度范圍，在超過上述范圍發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損壞(密封燃燒)。
現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)方案是將密封直接布置在軸靠近吊籃懸掛的地方，從而確保密封區(qū)域的圓周速度低于密封允許的最大圓周速度。通過這種結(jié)構(gòu)限制獲得了一種方案，其中密封布置在軸與固定殼部分之間，固定殼部分是下文中稱為槽管的部件。密封直接布置在軸承附近，使得軸被密封的部分盡可能地限制為在驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承與靠近存儲(chǔ)吊籃懸掛的(多個(gè))軸承之間的部分。因此，該密封具有密封軸承防止雜質(zhì)和防止軸承潤滑所需的潤滑油排出的功能。潤滑油通過槽管內(nèi)部的潤滑油孔輸送至軸承。由于這些潤滑油孔的制造費(fèi)力和/或成本高，所以是不利的。尤其對于其軸總長超過1000m的大尺寸離心機(jī)，從技術(shù)方面來講，小直徑長通道的孔加工復(fù)雜。另外，這些孔必須設(shè)計(jì)成使得消除操作中的堵塞因?yàn)榉駝t在一定環(huán)境下必須拆卸存儲(chǔ)吊籃和軸承本身來清洗潤滑油孔。
另一個(gè)缺點(diǎn)基于以下事實(shí)，由于根據(jù)現(xiàn)有實(shí)施例的間隙，所有各類的雜質(zhì)都可進(jìn)入軸承空間。由于在離心機(jī)卸料時(shí)或者通過沖刷或清洗劑進(jìn)入間隙的顆粒，尤其會(huì)出現(xiàn)這些雜質(zhì)。在變換產(chǎn)品時(shí)，必須沖刷整個(gè)離心機(jī)空間。浸沒離心機(jī)內(nèi)部空間，使得灰塵、雜質(zhì)等等可進(jìn)入籃轂與槽管之間的間隙并保留在那里，從而在可旋轉(zhuǎn)吊籃與槽管之間其中間的空間可填滿。結(jié)果，尤其是對于硬的水晶產(chǎn)品，不只由于升高的摩擦阻力難以起動(dòng)，而且由于運(yùn)行期間帶出間隙的污垢顆粒還會(huì)發(fā)生污染產(chǎn)品的情況，其中由于運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)力，升高的摩擦阻力會(huì)給軸承施加力，從而產(chǎn)生不允許的軸承應(yīng)變，軸承應(yīng)變在極限情況下導(dǎo)致軸承故障。特別是對于食品工業(yè)和藥物產(chǎn)品，必須完全去除對產(chǎn)品的污染。但是，使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)方案，存儲(chǔ)吊籃轂與槽管之間必然存在間隙。在另一方面，由于會(huì)出現(xiàn)上述問題，吊籃的圓周速度高，所以無法密封間隙。在另一方面，由于存儲(chǔ)吊籃以懸臂的方式支撐在軸上，結(jié)果運(yùn)行中存儲(chǔ)吊籃會(huì)繞其靜止位置偏移幾毫米，所以無法成功密封。但是，具有最高性能的唇狀密封在1000rpm時(shí)允許最大0.1mm的動(dòng)態(tài)偏心。隨著速度的升高，該偏心進(jìn)一步降低，使得在3000rpm時(shí)只能忍受最大0.05mm。在前面描述的基礎(chǔ)上，結(jié)果是現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)方式無法避免槽管與籃轂之間的開口間隙。
雜質(zhì)的另一個(gè)問題是可影響軸承座所有部分的腐蝕，尤其是當(dāng)不將吊籃從驅(qū)動(dòng)軸或甚至軸承座分開就不易檢察這種類型的雜質(zhì)所引起的堵塞時(shí)，其中軸承座為槽管、軸承、密封以及用于這些組件的固定和對中的連接部件的總稱。當(dāng)作用于操作介質(zhì)的腐蝕是極酸性或極堿性時(shí)，這種腐蝕還會(huì)影響軸承的密封，使得還會(huì)在長期運(yùn)行時(shí)影響密封，從而無法確保軸承的長期密封。一般來講PFTE密封確實(shí)可顯著地抵抗化學(xué)物品，但是磨蝕顆粒與化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)結(jié)合，尤其是當(dāng)這類高反應(yīng)物質(zhì)持久長期地作用于密封上時(shí)，通過由于高圓周速度引起的摩擦力，對所有密封都產(chǎn)生高應(yīng)變。
因此從現(xiàn)有技術(shù)可知，在圓柱形轉(zhuǎn)筒轂與軸承座之間的間隙中設(shè)置沖洗噴嘴。由于軸承座中有限的可用空間，這些沖洗噴嘴的布置是復(fù)雜的。另外，由于雜質(zhì)引起的堵塞而使沖洗噴嘴不可用，使得即使使用該改進(jìn)的方案，仍會(huì)出現(xiàn)上述所有問題。由于上述原因，因?yàn)槠溟g隙不易訪問進(jìn)行清洗從而不易檢察，因此必定相應(yīng)地預(yù)計(jì)長的整修時(shí)間，所以沖洗和/或浸沒籃轂與軸承座之間的中間空間是不利的。例如對于在藥物工業(yè)或食品工業(yè)中所使用的產(chǎn)品，只有當(dāng)證明在加工產(chǎn)品的設(shè)備中檢測不到前一批或其它雜質(zhì)的痕跡時(shí)，才可更換產(chǎn)品。因此，應(yīng)當(dāng)盡量避免其中會(huì)聚積殘留產(chǎn)品和/或雜質(zhì)的間隙。如果由于結(jié)構(gòu)原因無法消除這種間隙，如前面離心機(jī)實(shí)例所示的，那么根據(jù)藥物產(chǎn)品或藥物產(chǎn)品的前體階段的規(guī)定，必須通過再現(xiàn)間隙中實(shí)際關(guān)系的分析方法證明間隙的完全清潔，例如通過確定雜質(zhì)的濃度和/或成分。在這種測試的框架下，例如，從界定間隙的一個(gè)表面攝取樣本，通過實(shí)驗(yàn)室分析確定其純凈度。
實(shí)際上對于根據(jù)現(xiàn)有實(shí)施例的離心機(jī)，在不完全拆卸其吊籃和軸承座的情況下，無法進(jìn)行這種分析。軸承座的設(shè)計(jì)是通過在超臨界速度范圍內(nèi)和多次經(jīng)過驅(qū)動(dòng)軸臨界速度的運(yùn)行引起的機(jī)械應(yīng)變預(yù)先設(shè)定的。因此，確保運(yùn)行中所需的運(yùn)行平順行需要最大可能地考慮軸承座和吊籃的拆卸。新產(chǎn)品的總修整時(shí)間，包括前述清洗和分析，構(gòu)成了其周期時(shí)間的大部分，或者說是主要部分，尤其是當(dāng)不得不離心分離小批量不同類型的產(chǎn)品時(shí)。因此，離心機(jī)保持了長期的非生產(chǎn)性未運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致了重要的成本缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是遮蔽圓柱形籃轂與軸承座之間的中間空間，使得阻止雜質(zhì)進(jìn)入中間空間。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是減小作用在軸上的分力。
通過權(quán)利要求1的特征部分可滿足所述目的。根據(jù)權(quán)利要求1的用于繞著旋轉(zhuǎn)軸布置的離心機(jī)吊籃的密封布置包括所述吊籃，其通過籃轂和所述吊籃的懸掛可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸上，其中所述驅(qū)動(dòng)軸連接到驅(qū)動(dòng)單元上在軸承座中沿所述旋轉(zhuǎn)軸延伸。在所述籃轂與所述軸承座之間在驅(qū)動(dòng)側(cè)上設(shè)有用于密封所述軸承座與所述籃轂之間間隙的密封。
在運(yùn)行狀態(tài)中，結(jié)合的靜力與動(dòng)態(tài)力作用在驅(qū)動(dòng)軸上。動(dòng)態(tài)力包括隨時(shí)間變化的力。但是，不平衡力還會(huì)經(jīng)歷由運(yùn)行引起變化，尤其是具有下列原因的運(yùn)行。在固體/液體混合物的分離過程中，濾餅沉積在吊籃內(nèi)，不可期望濾餅總是均勻分布在吊籃的整個(gè)周圍。因此，濾餅的質(zhì)心通常并不位于吊籃的對稱軸，即驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸處。這種通常隨沉積程度的升高而增大的動(dòng)態(tài)力，即隨時(shí)間變化的力通過軸承引進(jìn)槽管，使得驅(qū)動(dòng)軸不必吸收這個(gè)力，如下文在優(yōu)選實(shí)施例中所述的。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，所述吊籃支撐在所述軸承座中，使得由動(dòng)態(tài)力引起的軸承力基本上從所述驅(qū)動(dòng)軸斷開。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，為密封布置設(shè)置至少一個(gè)第一軸承，用于接收由所述吊籃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)力，并設(shè)置至少一個(gè)第二軸承，用于引導(dǎo)所述驅(qū)動(dòng)軸。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述密封布置包括軸承座和圍繞所述驅(qū)動(dòng)軸同軸布置的槽管。在所述槽管與所述籃轂之間布置所述軸承中至少一個(gè)。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，所述籃轂通過所述吊籃的所述懸掛可旋轉(zhuǎn)地固定連接到所述驅(qū)動(dòng)軸的第一端。在所述驅(qū)動(dòng)軸第二端或槽管的附近至少布置所述第二軸承，所述第二端可連接到驅(qū)動(dòng)單元。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，所述驅(qū)動(dòng)軸沿著基本上垂直的所述旋轉(zhuǎn)軸布置。特別地，所述驅(qū)動(dòng)軸具有在從10至300mm范圍內(nèi)的軸徑，具體地所述軸徑處于10與150mm之間，優(yōu)選地在從50至150mm的范圍內(nèi)，并且所述驅(qū)動(dòng)軸具有從400至1500mm的長度，特別地從400至1000mm，具體地從500至800mm，優(yōu)選地從600至700mm，所述吊籃直徑處于從300至2500mm的范圍內(nèi)，特別地從300至2000mm，優(yōu)選地處于從400至1600mm的范圍內(nèi)。
由于所述軸承的布置，所述軸承套的水平力和不平衡力由所述槽管吸收。實(shí)質(zhì)上可將驅(qū)動(dòng)軸設(shè)計(jì)來吸收在所述離心機(jī)的起動(dòng)和停止時(shí)由所述驅(qū)動(dòng)裝置引入的扭轉(zhuǎn)力，結(jié)果充分地減小了軸徑，使得與原始軸徑相比，其軸徑可減小至三分之一。
由于軸徑的減小，導(dǎo)致所述槽管的直徑更小以及圓周速度更低，這在一方面，有利于軸承工作壽命的延長，在另一方面，充分地降低了所述槽管與所述驅(qū)動(dòng)軸和/或籃轂上要密封的靜止和運(yùn)動(dòng)工作表面之間的圓周速度，使得獲得全新的密封布置。
所述籃轂支撐在所述槽管上，這不僅僅導(dǎo)致所述籃轂運(yùn)行性能的提升，因?yàn)樗龌@轂可支撐在所述槽管的整個(gè)長度上，從而確保了所述籃轂的導(dǎo)向。所述籃轂通過所述槽管中的籃轂支撐被沿著其整個(gè)長度支撐。該支撐導(dǎo)致所述籃轂與所述槽管之間可實(shí)現(xiàn)更加精密的公差，使得能夠完全密封所述籃轂與所述槽管之間的間隙。由于可消除籃轂的懸臂支撐，所以通過這種支撐能夠提高所述籃轂的運(yùn)行平順性。
減小的外徑還導(dǎo)致圓周速度的降低，使得降低了運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)生的摩擦熱，從而間隙的密封可使用唇狀密封。
所述吊籃的轉(zhuǎn)速處于從500至3000rpm的范圍內(nèi)。從750至1600rpm的范圍是特別優(yōu)選的，使用普通的軸承潤滑油被認(rèn)為足以提高至900rpm，油潤滑的軸承能夠超過900rpm使用。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，所述間隙至少從所述第一軸承延伸至所述第二軸承。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述吊籃包括至少一個(gè)位于所述間隙附近用于將濾餅輸出的排出口，所述排出口通過所述密封防止灰塵和/或顆粒和/或液滴和/或氣體穿過。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，軸承潤滑可通過所述槽管中的孔進(jìn)行，所述孔可連接到所述離心機(jī)吊籃外部的潤滑油供給裝置。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，密封布置在運(yùn)動(dòng)工作表面與相對布置的靜止工作表面之間，其中所述運(yùn)動(dòng)工作表面形成在所述籃轂的套表面上，所述靜止工作表面形成在所述槽管的套表面上。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，所述密封中至少一個(gè)制成為軸密封和/或唇狀密封和/或圓周密封。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，所述唇狀密封圍繞所述籃轂的外套表面布置。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，在運(yùn)行狀態(tài)中，在具有潤滑脂的情況下所述密封與所述運(yùn)動(dòng)工作表面的接觸表面處圓周速度低于100m/s，特別地低于75m/s，具體地低于50m/s，優(yōu)選地低于40m/s，和/或在無潤滑運(yùn)行時(shí)達(dá)到10m/s的最大值，特別地達(dá)到5m/s的最大值，優(yōu)選地達(dá)到1m/s的最大值。
根據(jù)密封布置的優(yōu)選實(shí)施例，設(shè)有吹掃(intertisation)裝置，用于產(chǎn)生和維護(hù)所述籃轂內(nèi)由密封所封閉和空間中的惰性氣氛。
特別地，立式離心機(jī)可設(shè)置根據(jù)前述實(shí)施例中一個(gè)的密封布置。立式離心機(jī)特別適于頻繁改變產(chǎn)品規(guī)格的中小批量生產(chǎn)，而臥式過濾刮除離心機(jī)優(yōu)選地用于長期運(yùn)行中恒定懸浮液的大批量生產(chǎn)。過濾離心機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了顆粒尺寸從0.1至10000μm的范圍，特別是從1至5000μm的范圍，優(yōu)選地為1至1000μm的范圍。特別地，要離心的懸浮液具有超過10％的固體含量，優(yōu)選地超過20％，具體地超過25％。
由于濾餅材料是種小的、輕的顆粒(例如細(xì)塵或乳液等)，所以其總是能移進(jìn)存儲(chǔ)吊籃轂與驅(qū)動(dòng)軸槽管之間的間隙，故對頂排和底排的立式離心機(jī)均會(huì)出現(xiàn)這類密封問題。


參考附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)地描述。其中圖1是現(xiàn)有離心機(jī)的密封布置；圖2是通過根據(jù)本發(fā)明的離心機(jī)的密封布置的截面；圖3是根據(jù)圖2的密封布置的詳圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明具有驅(qū)動(dòng)單元的立式離心機(jī)的全視圖。
應(yīng)事先聲明，超過100的附圖標(biāo)記屬于現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例中，密封布置包括吊籃101，該吊籃101通過懸掛121可旋轉(zhuǎn)地固地連接到驅(qū)動(dòng)軸103上。在該實(shí)施例中，懸掛121位于驅(qū)動(dòng)軸具有圓錐形狀的第一端110處。其圓錐形狀選擇成使由切口效應(yīng)引起驅(qū)動(dòng)軸103的削弱現(xiàn)象盡可能地低。驅(qū)動(dòng)軸103每一直接的直徑過渡都稱為削弱現(xiàn)象，其在施加載荷的情況下導(dǎo)致局部載荷峰值，這些載荷峰值相當(dāng)于切口效應(yīng)。驅(qū)動(dòng)軸不只必須吸收吊籃101的總載荷以及扭轉(zhuǎn)力，而且還要吸收由于吊籃和/或驅(qū)動(dòng)軸103本身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所引起的動(dòng)態(tài)力。這些動(dòng)態(tài)力給驅(qū)動(dòng)軸帶來周期性波動(dòng)的交變彎曲應(yīng)力，可導(dǎo)致疲勞破壞，由于已知這種類型的疲勞破壞常常在具有小過渡半徑的結(jié)構(gòu)切口(例如，軸肩)處開始。懸掛121借助于固定元件138固定以克服旋轉(zhuǎn)。固定元件138通過蓋139定位。驅(qū)動(dòng)軸借助于未更詳細(xì)示出的驅(qū)動(dòng)單元112可繞著其旋轉(zhuǎn)軸106旋轉(zhuǎn)。這樣，驅(qū)動(dòng)軸103的旋轉(zhuǎn)可通過吊籃101的懸掛121傳遞至籃轂102和/或通過肋結(jié)構(gòu)126傳遞至吊籃的套。因此，吊籃101制成旋轉(zhuǎn)對稱部件，其旋轉(zhuǎn)軸線與驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸106重合。
驅(qū)動(dòng)軸103由軸承座122軸頸支撐，其中除了軸承(107，108，109)之外，軸承座122還包括槽管104。軸承座122還包括密封118，在所示實(shí)施例中具有三個(gè)順序地布置的軸密封。密封118接收在接收裝置120中，該接收裝置120通過螺紋連接130固定到槽管上。接收裝置120設(shè)計(jì)成具有一系列的凸緣，每個(gè)凸緣都接收一個(gè)軸密封，使得裝配時(shí)，凸緣可彼此沒有間隙地疊置，并且可借助于末端元件131和/或套筒元件對可能存在于間隙113中的雜質(zhì)密封。密封作用還包括對用于潤滑軸承的潤滑油到間隙113中的排放進(jìn)行密封。在凸緣之間和/或凸緣與末端元件131或套筒元件133之間可設(shè)置密封元件132，例如O形圈。可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸103的連接元件134設(shè)置有工作表面，該工作表面的表面質(zhì)量設(shè)計(jì)成使得用作軸密封的密封118可在該表面上滑動(dòng)，而不會(huì)由于摩擦熱以不允許的方式發(fā)熱。由于該連接元件134上工作表面的制造可比在驅(qū)動(dòng)軸本身上更簡單并更節(jié)省成本地實(shí)現(xiàn)，所以在連接元件134上布置工作表面是有利的。但是，不得不設(shè)置用于連接元件134的定位元件135，其允許將連接元件134固定在驅(qū)動(dòng)軸上。對于該連接元件的形狀和位置公差具有高的要求，因?yàn)樵诹硪环矫姹仨毚_保驅(qū)動(dòng)軸與連接元件134之間沒有中心偏移，使得確保了密封的密封效果，并且在任一點(diǎn)都不會(huì)有導(dǎo)致密封效果降低和/或密封過熱的不允許按丈夫壓力作用在密封上。在另一方面，可使連接元件134的質(zhì)量分布使得其質(zhì)心位于驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸106上，從而不會(huì)給驅(qū)動(dòng)軸帶來動(dòng)態(tài)力，尤其不會(huì)帶來不平衡力。所需的制造精度導(dǎo)致整個(gè)軸承座變得更加昂貴。
另外還必須提供清洗的可能性，以便借助于可連續(xù)使用的沖洗處理周期性地清洗間隙113的雜質(zhì)或防止雜質(zhì)進(jìn)入間隙113。在所示的實(shí)施例中，示出了供給清洗劑的供給口，其設(shè)計(jì)成管子136，清洗劑通過管子136引入設(shè)置在軸承座122中接收裝置120與末端元件131之間的外圍孔137中。還需要另外的密封元件132以密封外圍孔137，使得避免清洗劑滲入軸承區(qū)域。在末端元件131中設(shè)置有噴嘴(未示出)，使得清洗劑可排入間隙113中。
替代周期性清洗，還可設(shè)置成將惰性氣體通過所述管子136和外圍孔137借助噴嘴持續(xù)地引進(jìn)間隙113。使用惰性氣體持續(xù)地沖洗間隙，使得通過沖洗流將雜質(zhì)從間隙113帶出。當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)經(jīng)歷離心作用存在不期望的化學(xué)反應(yīng)甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，使用這種替代。
根據(jù)圖2所示本發(fā)明密封布置的實(shí)施例由離心機(jī)(尤其是具有底部卸料的立式離心機(jī))的吊籃1組成，所述吊籃1通過籃轂2繞著旋轉(zhuǎn)軸6可旋轉(zhuǎn)地布置，并通過籃轂2和吊籃1的懸掛21可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸3上，其中驅(qū)動(dòng)軸3連接到驅(qū)動(dòng)單元12上在軸承座(4，7，8，9，20，24)中沿旋轉(zhuǎn)軸6延伸。在籃轂2與軸承座(4，7，8，9，20，24)之間的驅(qū)動(dòng)側(cè)上設(shè)有用于密封軸承座(4，7，8，9，20，24)與籃轂2之間間隙13的密封(18，19)。
在圖2和圖3所示的優(yōu)選實(shí)施例中，密封布置包括吊籃1，其通過懸掛21可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸3上。在該實(shí)施例中，懸掛21位于驅(qū)動(dòng)軸具有圓柱臺(tái)肩的第一端10上。懸掛借助于鍵可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸3的第一端10上。由于鍵連接在制造中耗力少，從而其制造更加節(jié)省成本，所以優(yōu)選鍵連接。由于吊籃的動(dòng)態(tài)力和/或準(zhǔn)靜態(tài)力從由上述驅(qū)動(dòng)單元施加到驅(qū)動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)力的斷開，所以驅(qū)動(dòng)軸最多只受到相對扭轉(zhuǎn)力而言無關(guān)緊要的交變彎曲應(yīng)力，使得可避免結(jié)構(gòu)切口的不允許的應(yīng)變。因此，在驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)中可使用節(jié)省成本的構(gòu)造選擇方案，這些選擇方案在現(xiàn)知的驅(qū)動(dòng)軸中由于其組合應(yīng)變而無法獲得。對于這點(diǎn)可選擇地，將存儲(chǔ)吊籃1的懸掛21的座制成具有圓錐形狀，例如現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例中所公開的。其圓錐形狀選擇成使由切口效應(yīng)引起的削弱現(xiàn)象盡可能地低。驅(qū)動(dòng)軸形狀必須有效地吸收吊籃1的總載荷以及扭轉(zhuǎn)力，和當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的質(zhì)心不在旋轉(zhuǎn)軸上時(shí)，還要吸收由于驅(qū)動(dòng)軸3本身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的所有動(dòng)態(tài)力。這些動(dòng)態(tài)力給驅(qū)動(dòng)軸帶來周期性交變彎曲應(yīng)力，可導(dǎo)致疲勞破壞，由于已知這種類型的疲勞破壞通常發(fā)生在結(jié)構(gòu)切口中。因此，驅(qū)動(dòng)軸接收于吊籃懸掛21的部分具有圓錐形狀的變化方案尤其適用于大型離心機(jī)，在大型離心機(jī)中相對于扭轉(zhuǎn)力無法忽視驅(qū)動(dòng)軸的重力。借助于與圖1中所示實(shí)施例類似的固定元件固定懸掛21克服旋轉(zhuǎn)。固定元件和吊籃1的懸掛21借助于蓋定位。
驅(qū)動(dòng)軸借助于未更詳細(xì)示出的驅(qū)動(dòng)單元12可繞著其旋轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)。具體地，電動(dòng)機(jī)可用作驅(qū)動(dòng)單元12，其可直接法蘭連接到驅(qū)動(dòng)軸，或者可選擇地，通過傳動(dòng)裝置，具體為帶式傳動(dòng)11，連接到驅(qū)動(dòng)軸6上。這樣，驅(qū)動(dòng)軸3的旋轉(zhuǎn)可通過吊籃1的懸掛21傳遞至籃轂2和/或通過肋結(jié)構(gòu)26傳遞至吊籃1的套27。因此，吊籃1制成旋轉(zhuǎn)對稱部件，其旋轉(zhuǎn)軸線與驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸6重合。驅(qū)動(dòng)軸3由軸承座22軸頸支撐，其中除了軸承(7，8，9)之外，軸承座22還包括槽管4。
軸承(7，8，9)的布置顯著不同于現(xiàn)有技術(shù)，因?yàn)楦鶕?jù)圖2或圖3的離心機(jī)吊籃1的密封布置繞著旋轉(zhuǎn)軸6可旋轉(zhuǎn)地布置，使得吊籃1通過籃轂2和吊籃1的懸掛21可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸3上，驅(qū)動(dòng)軸3連接到驅(qū)動(dòng)單元12在軸承座(4，7，8，9，20，24)中沿著旋轉(zhuǎn)軸6延伸，其中吊籃1支撐在軸承座(4，7，8，9，20，24)中，使得由動(dòng)態(tài)力引起的軸承力基本上從驅(qū)動(dòng)軸3斷開。在本實(shí)施例中，兩個(gè)軸承(7，8)因此布置在槽管4與籃轂2之間。軸承(7，8)連接到驅(qū)動(dòng)軸3第一端10附近中可連接的地方，使得確保旋轉(zhuǎn)的儲(chǔ)存吊籃1的最大可能運(yùn)轉(zhuǎn)平順性。吊籃運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)力通過軸承(7，8)引進(jìn)槽管4中。具體地，這些動(dòng)態(tài)力可理解為不平衡力。在離心機(jī)的起動(dòng)期間和停止期間，這些不平衡力會(huì)隨時(shí)間變化。在離心機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行期間，由于吊籃1質(zhì)量分布的非旋轉(zhuǎn)對稱，不平衡力會(huì)經(jīng)歷周期性波動(dòng)，而由于離心機(jī)的重新裝料也會(huì)變化。周期持續(xù)時(shí)間相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)軸的一轉(zhuǎn)。除了由于吊籃1的套27上分開的材料的不均勻分布和/或由于液體通過吊籃1的套27中孔的不均勻排出而引起的周期性波動(dòng)不平衡力之外，隨時(shí)間變化的不平衡力還會(huì)作用在軸承上。但是，所有這些力現(xiàn)在不再由驅(qū)動(dòng)軸3吸收。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，與現(xiàn)有技術(shù)中具有相同結(jié)構(gòu)和相同尺寸的離心機(jī)相比，驅(qū)動(dòng)軸3可采用更小的外徑。
軸承9實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)向軸承，其用于將可由籃轂2的運(yùn)動(dòng)引起的徑向力引入槽管4。有利地，軸承9布置在籃轂2與槽管4之間。
軸承座22還包括密封18，在所示實(shí)施例中盡可能靠近到間隙13中的入口地布置軸密封，使得可密封軸承9，防止雜質(zhì)通過入口進(jìn)入間隙13。密封18布置在靜止工作表面17與運(yùn)動(dòng)工作表面14之間，其中靜止工作表面17為槽管4的一部分，運(yùn)動(dòng)工作表面14為籃轂2的一部分或?yàn)榭尚D(zhuǎn)地固定連接到籃轂2的套筒元件28。間隙13的位于上游、濾餅5的顆粒仍可自由接近的部分可通過另一個(gè)唇狀密封19來密封，使得對傳送到吊籃外的濾餅根本不存在間隙。唇狀密封19接收在接收裝置20中，該接收裝置通過螺紋連接29固定到槽管上。接收裝置20具體為管子的一部分或套筒的一部分，其中設(shè)有用于接收至少一個(gè)唇狀密封19的凹槽。凹槽用作唇狀密封19的保持件，凹槽的底面形成唇狀密封19的唇部位于其上的靜止工作表面16。進(jìn)行接收裝置20的組裝，使得接收裝置借助于螺紋連接直接連接到槽管4上，或者通過凸緣連接23連接到槽管4上。通過兩個(gè)密封(18，19)密封間隙13以防止雜質(zhì)。優(yōu)選地，密封19形成在可旋轉(zhuǎn)地固定連接到籃轂2的套筒元件28的外側(cè)。運(yùn)動(dòng)工作表面15在密封19與套筒元件28之間延伸，使得密封19可在運(yùn)動(dòng)工作表面15上滑動(dòng)。由于兩個(gè)密封之間形成迷宮狀通道的事實(shí)，密封18和19布置在套筒元件28相對的兩側(cè)是有利的。這樣，所有通過唇狀密封的單獨(dú)灰塵顆?？梢呀?jīng)在迷宮狀通道中被捕集，使得它們甚至不會(huì)到達(dá)密封18。因此迷宮狀通道提供了一定的密封效果。因?yàn)樘淄苍?28)允許運(yùn)動(dòng)工作表面(14，15)的簡便制造，所以設(shè)置套筒元件。特別是在小型離心機(jī)中，因?yàn)樵谳^低的圓周速度產(chǎn)生的摩擦熱很小，以至于密封不會(huì)產(chǎn)生不允許的發(fā)熱，所以還可直接在槽管4與籃轂2之間設(shè)置至少密封18，使得不需要對運(yùn)動(dòng)工作表面(14，15)的表面質(zhì)量進(jìn)行這種高要求。
因此，消除了包括凸緣之間和/或凸緣與末端元件131或套筒元件133之間密封元件132的復(fù)雜和/或昂貴結(jié)構(gòu)(參見圖1)，例如現(xiàn)有技術(shù)中所描述的。由于密封(18，19)可布置在間隙的入口處，所以不再必需可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸103并且配備有運(yùn)動(dòng)工作表面的連接元件134，其中運(yùn)動(dòng)工作表面同樣需要高的表面質(zhì)量，使得用作軸密封的密封118可在該表面上滑動(dòng)而不會(huì)由于摩擦熱以不允許的方式過量發(fā)熱。
根據(jù)圖2或圖3的實(shí)施例，不再必須提供清洗的可能性以借助于可連續(xù)使用的沖洗工序周期性地清洗間隙13的雜質(zhì)或防止雜質(zhì)進(jìn)入間隙13。由于力的斷開從而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)軸3和槽管4的直徑的減小，所以密封可布置在間隙入口，使得送出的濾餅顆粒無法再“看見”間隙13，從而消除了所有污染軸承布置的風(fēng)險(xiǎn)。
由于在運(yùn)行期間和裝配狀態(tài)中，沒有雜質(zhì)能夠進(jìn)入間隙13中，所以借助于噴嘴通過圖1所述的管子136和外圍孔137向間隙113持續(xù)地引入惰性氣體，以持續(xù)地使用惰性氣體沖洗間隙，使得通過惰性氣體將雜質(zhì)送出間隙113的替代方法也變成不再必要。因此，只要由于密封布置區(qū)域的密封確保了密封的功能，就不再存在有害化學(xué)反應(yīng)或者甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，所以根據(jù)本發(fā)明的離心機(jī)能夠用于反應(yīng)和/或爆炸介質(zhì)而無需前述復(fù)雜和/或昂貴的沖洗。這些密封可比較容易地訪問以檢察，使得還簡化了離心機(jī)的維護(hù)。
圖4示出了立式離心機(jī)的密封布置的總視圖。所示的存儲(chǔ)吊籃1為卸料狀態(tài)。液體排出口示出在存儲(chǔ)吊籃表面的上方，由于離心作用，所述液體通過排出口離開吊籃，并能收集在環(huán)繞吊籃1布置的殼體中。吊籃1包括籃轂2，該籃轂2借助于根據(jù)本發(fā)明的密封裝置支撐在槽管4上。驅(qū)動(dòng)軸3可旋轉(zhuǎn)地固定連接到吊籃1上，并由用作驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)通過V形帶驅(qū)動(dòng)。在未示出的變化方案中，可省略V形帶。如果這樣，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可通過凸緣連接直接連接到驅(qū)動(dòng)軸3上。
附圖標(biāo)記1.吊籃2.籃轂3.驅(qū)動(dòng)軸4.槽管5.濾餅6.旋轉(zhuǎn)軸7.軸承8.軸承
9.軸承10.驅(qū)動(dòng)軸第一端11.驅(qū)動(dòng)軸第二端12.驅(qū)動(dòng)單元13.間隙14.運(yùn)動(dòng)工作表面15.運(yùn)動(dòng)工作表面16.靜止工作表面17.靜止工作表面18.軸密封19.唇狀密封20.接收裝置21.懸掛22.軸承座23.凸緣連接24.凸緣25.連接裝置26.肋結(jié)構(gòu)27.套28.套筒元件29.螺紋連接現(xiàn)有技術(shù)的附圖標(biāo)記(圖1)101.吊籃102.籃轂103.驅(qū)動(dòng)軸104.槽管105.濾餅106.旋轉(zhuǎn)軸107.軸承108.軸承109.軸承
110.驅(qū)動(dòng)軸第一端111.驅(qū)動(dòng)軸第二端112.驅(qū)動(dòng)單元113.間隙114.運(yùn)動(dòng)工作表面115.運(yùn)動(dòng)工作表面116.靜止工作表面117.靜止工作表面118.軸密封119.唇狀密封120.接收裝置121.懸掛122.軸承座123.凸緣連接124.凸緣125.連接裝置126.肋結(jié)構(gòu)127.套130.螺紋連接131.末端元件132.密封元件133.套筒元件134.連接元件135.連接元件的定位裝置136.通道137.外圍孔138.固定元件139.蓋
權(quán)利要求
1.一種用于離心機(jī)吊籃(1)的密封布置，所述吊籃(1)繞著旋轉(zhuǎn)軸(6)可旋轉(zhuǎn)地布置，并通過籃轂(2)和所述吊籃(1)的懸掛(21)可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸(3)上，其中所述驅(qū)動(dòng)軸(3)連接到驅(qū)動(dòng)單元(12)上在軸承座(4，7，8，9，20，24)中沿所述旋轉(zhuǎn)軸(6)延伸，其特征在于，在所述籃轂(2)與所述軸承座(4，7，8，9，20，24)之間在驅(qū)動(dòng)側(cè)上設(shè)有密封(18，19)，用于密封所述軸承座(4，7，8，9，20，24)與所述籃轂(2)之間的間隙(13)。
2.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述吊籃(1)支撐在所述軸承座(4，7，8，9，20，24)中，使得由動(dòng)態(tài)力引起的軸承力基本上從所述驅(qū)動(dòng)軸(3)斷開。
3.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中設(shè)置至少一個(gè)第一軸承(7，8)，用于接收由所述吊籃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)力，并設(shè)置至少一個(gè)第二軸承(9)，用于引導(dǎo)所述驅(qū)動(dòng)軸(3)。
4.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述軸承座(4，7，8，9，20，24)包括圍繞所述驅(qū)動(dòng)軸(3)同軸布置的槽管(4)，并且其中所述軸承(7，8，9)中至少一個(gè)布置在所述槽管(4)與所述籃轂(2)之間。
5.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述籃轂(2)通過所述吊籃(1)的所述懸掛(21)可旋轉(zhuǎn)地固定連接到所述驅(qū)動(dòng)軸的第一端(10)，并且在所述驅(qū)動(dòng)軸第二端(11)或槽管(4)的附近至少布置所述第二軸承(9)，所述第二端(11)可連接到驅(qū)動(dòng)單元(12)。
6.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述驅(qū)動(dòng)軸(3)沿著基本上垂直的所述旋轉(zhuǎn)軸(6)布置，所述驅(qū)動(dòng)軸具體地具有在從10至300mm范圍內(nèi)的軸徑，具體地所述軸徑處于10與150mm之間，優(yōu)選地在從50至150mm的范圍內(nèi)，并且所述驅(qū)動(dòng)軸具有從400至1500mm的長度，特別地從400至1000mm，具體地從500至800mm，優(yōu)選地從600至700mm，所述吊籃直徑處于從300至2500mm的范圍內(nèi)，特別地從300至2000mm，優(yōu)選地處于從400至1600mm的范圍內(nèi)。
7.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述間隙(13)至少從所述第一軸承(7，8)延伸至所述第二軸承(9)。
8.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述吊籃(1)包括至少一個(gè)位于所述間隙(13)附近用于將濾餅輸出的排出口，所述排出口通過所述密封(18，19)防止灰塵和/或顆粒和/或液滴和/或氣體穿過。
9.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中軸承潤滑可通過所述槽管(4)中的孔進(jìn)行，所述孔可連接到所述離心機(jī)吊籃(1)外部的潤滑油供給裝置。
10.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中密封(18，19)布置在運(yùn)動(dòng)工作表面與相對布置的靜止工作表面(16，17)之間，其中所述運(yùn)動(dòng)工作表面形成在所述籃轂(2)的套表面上，所述靜止工作表面(16，17)形成在所述槽管的套表面上。
11.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述密封(18，19)中至少一個(gè)制成為軸密封和/或唇狀密封和/或圓周密封。
12.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中所述唇狀密封圍繞所述籃轂(2)的外套表面布置。
13.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中在運(yùn)行狀態(tài)中，在具有潤滑脂的情況下所述密封與所述運(yùn)動(dòng)工作表面的接觸表面處的圓周速度低于100m/s，特別地低于75m/s，具體地低于50m/s，優(yōu)選地低于40m/s，和/或在無潤滑運(yùn)行時(shí)達(dá)到10m/s的最大值，特別地達(dá)到5m/s的最大值，優(yōu)選地達(dá)到1m/s的最大值。
14.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封布置，其中設(shè)有吹掃裝置，用于產(chǎn)生和維護(hù)所述籃轂(2)內(nèi)由所述密封(8，9)密封的空間中的惰性氣氛。
15.一種具有如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述軸承布置的立式離心機(jī)。
全文摘要
在一種用于離心機(jī)吊籃(1)的密封布置中，所述吊籃(1)繞著旋轉(zhuǎn)軸(6)可旋轉(zhuǎn)地布置，并通過籃轂(2)和所述吊籃(1)的懸掛(21)可旋轉(zhuǎn)地固定連接到驅(qū)動(dòng)軸(3)上，其中所述驅(qū)動(dòng)軸(3)連接到驅(qū)動(dòng)單元(12)上在軸承座(4，7，8，9，20，24)中沿所述旋轉(zhuǎn)軸(6)延伸，在所述籃轂(2)與所述軸承座(4，7，8，9，20，24)之間在驅(qū)動(dòng)側(cè)上設(shè)有密封(18，19)，用于密封所述軸承座(4，7，8，9，20，24)與所述籃轂(2)之間的間隙(13)。
文檔編號(hào)B04B15/00GK101062490SQ200710101900
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者L·斯特芬, S·M·O·L·施奈德, G·布什 申請人:弗魯姆股份公司