专利名称：用于可自由处理的离心机的内密封件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及流体分离离心机，这些离心机构造用来从流体中分离颗粒物质，该流体通过该离心机进行循环。尤其特别地，本发明涉及一种带有内密封件的可自由处理的离心机转子。为了在预期的收集区域帮助留住所收集的烟垢及0.01-1.0微米尺寸的极细颗粒设置了内密封件。
背景技术：
虽然相信本发明对于可自由处理的离心机转子具有广泛的适用性，但还是在两种特定的离心机转子结构范围内进行描述。所选择的一种结构是Tennessee Nashville的Fleetguand，Inc.的现有产品，以零件号CS41000提供。另一种结构是分流离心机。
该现有的CS41000离心机转子构造成具有与内圈相配的底板，该内圈位于底部转子罩的内部。在该各零件之间的相配的互相配合产生了圆周的线对线接触。应用这种结构，CS41000产品对于收集尺寸范围为3-80微米的灰尘显示出色的性能。但是，已获知CS41000离心机转子的性能用于收集尺寸范围0.01-1.0微米颗粒的烟垢的效率是不高的。性能上的这个变化终归是因为压力梯度及底板与转子罩之间的流体泄漏造成的。
利用计算的流体动力学(CFD)模拟软件对各种离心机结构进行离心机的流动及分离效率分析指出了横跨该底板存在着明显的压力梯度。可以断定这个明显的压力梯度依次又引致转子罩与底板之间在它们的圆周界面(即接触)位置处的泄漏流动。考虑到的是该明显的压力梯度引起了底板上的某些挠曲，这是造成经过这个界面位置的泄漏流动的原因。
为了进一步分析转子罩-底板界面处的该流动性质及泄漏效应，选择了分流离心机并改成具有预定的0.5mm间隙。已获知该流动实际上该流动从所希望的条件倒转过来。更特别的是，已获知“驱动的流体”(从轴上的下口流出)应该是留在底板下面并直接流向喷嘴出口，它实际上被重新布置通路向上通过螺旋叶片出口孔，在该出口孔处只有通流的部分(来自轴上的上口)应该是被排出。然后通流及驱动流体两者在到达喷嘴出口之前流过“泄漏”环。这个泄漏，以及更特别是相关的流动引起了流体运动很大程度的增加，特别是在接近转子罩外壁的临界区域中是如此，该临界区域构造成转子的残渣/烟垢收集区域。这个增加的流体运动引致一些已分离的烟垢“冲出”收集区域，这是最不希望的结果。当转子速度增大时该问题的严重性增加了。然后从驻留在收集区域中已分离的一定量的残渣(或烟垢)，部分地依据转子罩-底板的界面处的泄漏程度重新夹带进入流动。
为了处理这种关系，本发明设想并简化化成一工作模式来进行实践。应用该工作模式进行试验以确认作为处理上述转子-底板界面处的泄漏问题的方法的本发明的可行性及价值。
在创造出本发明之前，曾尝试把一些密封剂作为解决泄漏问题的方法。然而，底板受到的大的压力梯度引致底板挠曲，而这拉脱了密封剂并开启了泄漏通路。
本发明创造了底板与转子罩的下部之间的圆柱形表面对圆柱形表面的接触。在一个实施例中，这种表面接触是通过在底板的外周边边缘上增加一U形夹凸缘来实现的。这个倒U形夹凸缘与朝上延伸的圆柱形突出部互连，该朝上延伸的圆柱形突出部与转子罩是一体的。应用干涉配合的这个互连关系保证该底板不会发生任何足以开启流体泄漏通路的挠曲。在另一个实施例中，这个表面接触通过在底板的外周边边缘上增加一朝上延伸的圆柱形壁来实现。使用了相同的转子罩的朝上延伸的圆柱形突出部。该圆柱形壁与该圆柱形突出部是紧密接触并旋转焊接在一起成为密封的界面。对于使用U形夹的第一实施例，如果需要，本发明也可接受应用诸如厌氧化合物或硅基材料中的一种的密封剂，以用作甚至更耐用的密封件。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种用于从流体中分离颗粒物质的分离离心机包括转子罩及设置在该转子罩内的流体分离装置；其中的改进包括；作为流体分离装置一部分的底板构造及布置成具有周边凸缘，该周边凸缘制成在其中具有总体为圆柱形改型部分。作为转子罩一部分的总体为圆柱形突出部构造及布置成与该改型部分接触，以便在该突出部与该改型部分之间的圆周接触位置处生成总体为圆柱形密封的界面。
本发明的一个目的是为流体分离离心机提供改进的转子组件。
本发明的有关目的及优点从下面说明中将变得明显起来。
图1是用于图示“先有技术”结构的底板及转子罩组件的局部全剖前正视图。
图1A是根据本发明包括U形夹凸缘的改进的图1组件的局部全剖前正视图。
图1B是根据本发明包括旋转焊接的上升壁的改进的图1组件的局部全剖前正视图。
图2是根据本发明包括转子及底板子配件的离心机组件的全剖前正视图。
图3是图2中图示的转子及底板子配件的放大的全剖前正视图。
图3A是包括旋转焊接的上升壁的图3的子配件的替换实施例的放大的全剖前正视图。
图4是图3的组件的底板的放大的全剖前正视图。
图4A是图示根据本发明的图3A的替代实施例的附加图。
图5是图4底板的立体视图。
具体实施例方式
出于促进了解本发明原理的目的，现将参考图示于附图中的实施例并将使用专用语言对其进行描述。不过将会明白不打算限制本发明的范围，但熟悉本发明相关技术的人会想到如图示装置中的这种变型及进一步改型以及此处图示的本发明的原理的进一步应用。
参考图1，以局部形式图示了颗粒分离离心机的转子罩及底板组件20。因为本发明针对底板21与转子罩22下部分的界面区域，为此目的只图示了组件20的相关区域。图1的图示描绘了结合本发明之前的“先有技术”结构。
转子罩22包含整体的侧壁25及带有整体(中空)的毂27的底部26，毂27通常在该底部中心并通常与该侧壁同心。该底部还限定一对喷嘴28、29，喷嘴28、29通过流体的流出造成旋转运动，该流体流出是由离心机运转造成的。与侧壁成一体的一系列加强筋30等间隔地分布在毂27周围。
颗粒分离子配件(未图示)装在转子罩之内用来处理流过该处的流体。底板21是该颗粒分离子配件的协同运作的下板部分。底板21包含中心筒33，它装在毂27中并实际上于轴向上在转子罩22的全长(或高)上延伸。还包括作为底板21一部分的底板架34，底板架34与中心筒33是一体的并具有如图示的外形及几何结构。架34在径向朝外方向上延伸至压靠转子罩22内表面的点(圆周线)接触(位置35)。由于图1的全剖视图的原因，尽管点接触实际上图示在转子罩22的每一侧上，但应该理解到两部分之间的实际接触应认为是360°全方位的圆周接触。
在图1中部分图示的离心机运行期间，获知了有关该离心机分离不同介质及各种尺寸的颗粒的能力的重要结构信息。此外，应用了诸如图2的其它离心机结构进行了计算流体动力学模拟，以弄清楚更多有关离心机内部的流动动态。特别是，已获知分流离心机的“驱动的流体”曾认为从支承轴上的下口流出之后停留在底板架的下面并然后直接流向喷嘴，已向上重新布置通路(特别是通过螺旋叶片出口孔)所取代。这导致通流及驱动流体的混合流动。归根结底得知当图1或图2形式的离心机用于烟垢(0.01-1.0微米)收集时，横跨底板存在明显的压力梯度，导致转子罩与底板之间在它们的圆周界面处的泄漏流动。
这些因素的综合表明通流及驱动流体在到达喷嘴之前流过泄漏位置。依次，这导致流体运动很大程度的增加，特别是在接近转子罩的侧壁的临界区域是如此，该临界区域构成图1及图2的离心机的残渣/烟垢的收集区域36。流体运动的这个增加的(不希望的)结果是颗粒重新夹带走。换句话说，已分离的残渣及烟垢实际上“冲出”收集区域36，而这降低了收集效率。当转子速度加大时增加了这个特殊问题的严重性。在处理所描述的问题的工作中，本发明设想并简化来加以实践。该实际的简化是实践应用计算的流体动力学软件以模拟该(新的)离心机性能，从而确认改进的效果。
包包括两种离心机结构以便解释本发明的实施例。一种离心机类型图示于图1中(先有技术)，而构成这种离心机类型的改进型的本发明实施例图示于图1A及1B中。另一个离心机类型(分流式)图示于图2。用简单的话来说，图1A实施例包括倒U形夹紧式周边凸缘形式的改型部分37。转子罩25的协同部分是朝上延伸的普通圆柱形突出部38。如将在图2、3、4及5中更详细解释的，U形夹凸缘37以干涉配合装在突出部38上。这个干涉配合在图1(先有技术)离心机的所谓泄漏位置35处生成了一种圆周密封的界面。
当参考图1B实施例时，改型部分37a是上升的总体为圆柱形壁的形式的。壁37a配置成紧紧地贴着圆柱形突出部38并具有通常与圆柱形突出部38的高度相配的轴向高度。因此在壁37a与突出部38的内部表面之间有一圆柱形接触表面(圆周的)。壁37a与突出部38旋转焊接在一起以便在图1(先有技术)离心机的所谓泄漏位置35处生成圆周地密封的界面。
参考图2及3，组装成与新转子罩41(只是下部分)相结合的一种新底板40(见图4及5)图示为根据本发明的分离离心机39的一部分。包含转子罩41、流体分离装置46及底板40的图3转子组件45构造成可自由处理的组件。关于这点，“可自由处理的”的概念是针对所使用的各种材料以及从成本角度出发的总体构造。罩41制成两部分，而每一部分是整体模制的塑料件。底板40也是整体模制的塑料件。当在图1与图2与图3之间进行比较时将显露出转子罩41及底板40的许多结构变化，这些结构变化中的一些主要影响了底板的总刚度以及该底板40与转子罩41之间的总体互相配合。但是，转子罩41的最显著变化以及本发明的部分中心点是明显的圆柱形突出部42的增加，突出部42朝上延伸并位于转子罩壁内部表面的圆周。圆柱形突出部42非常接近转子罩壁41a，但与它有间隔，以使得该突出部的两侧有空隙。此外，圆柱形突出部42布置成非常接近先前所称的泄漏位置35(参考图1的组件)。在一种协同的方式中，底板40结构的最显著变化是倒U形夹凸缘43的增加，它的位置和底板40的外周边边缘相邻。此段落所使用的“最显著的”表示新的特点，该新的特点在解决图1所示离心机中所描述的流体泄漏问题有重大作用。
如所图示，U形夹凸缘43安装在圆柱形突出部42的上边缘上并在其上方。反倒的槽43a的特点在于U形夹凸缘43的横断面形状，槽43a包括相对的侧壁，而这些侧壁变得定位在圆柱形突出部42相对侧边上的间隙空间中。相对于圆柱形突出部42的径向厚度，槽43aU形夹凸缘43的宽度的尺寸设定成能保证U形夹凸缘43干涉配合在圆柱形突出部42上。
除了所描述的干涉配合之外，还期望在组装之前厌氧硫化化合物或硅密封胶能分布在倒U形夹凸缘43的槽部分43a之内，造成更加耐用的密封。另一种方法是改型形式的底板40能旋转焊接在转子罩41的圆柱形突出部42上，以保证这两部分之间在临界的界面位置处建立起永久的机械密封。这种改型形式图示于图3A及4A中。
图2及3(包括图4及5)的本发明的替换实施例图示于图3A及4A。这是该底板的改型形式，在此处U形夹凸缘43由朝上延伸的普通壁44取代。壁44的尺寸设定成以便紧靠转子罩突出部42的内部圆柱形表面42a配合。壁44与表面42a之间的这种密封技术涉及一种旋转焊接步骤，而这种焊接步骤取代了U形夹凸缘在突出部42上的干涉配合。这个特殊的实施例类似于图1B所图示及描述的实施例。
返回至图2及3，圆柱形突出部42与倒U形夹(凸缘)43之间的液密性配合，特别是槽部分43a，防止了泄漏流动通过这个圆周界面(以前是泄漏位置35)。对图3A的实施例同样是如此。通过防止在此位置的泄漏，残渣/烟垢收集区域不会“扰动”，而已经从流入离心机进行处理的流体中分离出来的烟垢不会重新夹带回该流体中。本发明的构造因此解决了与早先的底板结构有关的问题，该早先的底板结构没有与转子罩壁可靠地互相配合。
当参考图4及5时，图示了根据本发明的新底板40的结构细节。底板40是整体地模制的塑料部件，它最好描述成绕纵向轴线50圆周对称。纵向轴线50与转子组件45的转动轴线重合。
除了U形夹凸缘43及槽43a之外，作为底板40的部分包括筒形毂51、环形下壁52、环形弯曲壁53、加强筋54、流通孔55以及环形矮壁56。作为下壁52的一部分的还包括在矮壁56与弯曲壁53之间延伸的弧形部分57。
在弧形部分57的凸出侧上分布有一系列的隔垫60并等距相间隔，隔垫60与弧形部分57是一体的。每个隔垫60的外露面61具有与转子罩41底部的弯曲壁部分62的曲率相配的曲率。每一相邻对隔垫60之间的凹入空隙为流体到达两个喷嘴65及66(见图3)提供了流动通路。
当继续参考图3组件时，筒形毂51包括一下端部67，该下端部67开槽而具有空隙空间，以便生成4个插接片68。4个插接片68的每一个都构造成用于在转子罩毂69与套筒轴承70之间安装(插接)，如所图示。留有4个小空隙孔71为进入的驱动流体提供流动通路。
虽然在附图及前面的说明中图示了及详细描述了本发明，这些应认为是图示性的而非性质上限制性的，应理解到仅是显示了及描述了优先实施例，而在本发明精神范围内的所有的变型及改型都是希望保护的。
权利要求
1.一种用于从流体中分离颗粒物质的流体分离离心机，所述分离离心机包括转子罩及布置在所述转子罩内的流体分离装置，其特征在于，其改进处包括所述流体分离装置包括底板，该底板设计并布置成具有周边凸缘，该周边凸缘制成其中具有总体为圆柱形改型部分；以及所述转子罩包括总体为圆柱形的突出部，该突出部构造及布置成与所述改进部分接触，以便在所述突出部与所述改进部分之间的圆周接触位置处生成总体为圆柱形密封的界面。
2.如权利要求1所述的流体分离离心机，其特征在于，所述改型部分具有U形的横断面形状。
3.如权利要求2所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子罩是用塑料制成的。
4.如权利要求3所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子组件设计并布置成可自由处理的转子组件。
5.如权利要求4所述的流体分离离心机还包括设置在所述突出部与所述改进部分之间的密封化合物。
6.如权利要求1所述的流体分离离心机，其特征在于，所述改型部分具有上升的圆柱形壁的形状。
7.如权利要求6所述的流体分离离心机，其特征在于，所述突出部与所述上升的圆柱形壁利用旋转焊接的方法牢固地连结在一起。
8.如权利要求1所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子罩是用塑料制成的。
9.如权利要求1所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子组件设计并布置成可自由处理的转子组件。
10.如权利要求1所述的流体分离离心机还包括设置在所述突出部与所述改型部分之间的密封化合物。
11.一种用于从流体中分离颗粒物质的流体分离离心机，所述分离离心机包括转子罩及布置在所述转子罩内的流体分离装置，其特征在于，其改进处包括包括所述流体分离装置的一部分的支承板，所述支承板限定环形的容纳槽；以及上升的大致圆柱形的突出部，其包括所述转子罩的一个部分，所述圆柱形突出部以干涉配合容纳于所述容纳槽内，以便在所述突出部与所述容纳槽之间建立密封的界面。
12.如权利要求11所述的流体分离离心机，其特征在于，所述容纳槽具有U形的横断面形状。
13.如权利要求12所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子罩是用塑料制成的，而所述突出部与所述转子罩的其余部分是一体的构造。
14.如权利要求13所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子罩设计并布置成可自由处理的部件。
15.如权利要求14所述的流体分离离心机还包括设置在所述突出部与所述容纳槽之间的密封化合物。
16.如权利要求11所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子罩是用塑料制成的，而所述突出部与所述转子罩的其余部分是一体的构造。
17.如权利要求11所述的流体分离离心机，其特征在于，所述转子罩设计并布置成可自由处理的部件。
18.如权利要求11所述的流体分离离心机还包括设置在所述突出部与所述容纳槽之间的密封化合物。
全文摘要
一种用于从油流体中分离颗粒物质的流体分离离心机构造成具有可自由处理的转子组件，该转子组件包括模制的塑料转子罩及设置在该转子罩内的流体分离装置。所包含的作为该流体分离装置一部分的是整体模制的塑料底板，该塑料底板构造及布置成具有周边凸缘，该周边凸缘制成在其内具有槽部分。以协同方式，该转子罩构造及布置成具有模制塑料的总体为圆柱形突出部，该突出部构造及布置成用来容纳该槽部分，以便在该突出部与该槽部分之间的接触位置处生成液密性密封的界面。
文档编号B04B7/00GK1440838SQ0310705
公开日2003年9月10日 申请日期2003年2月26日 优先权日2002年2月27日
发明者K·C·索斯, P·K·赫尔曼, H·N·阿默克哈尼安 申请人:弗里特加德公司