专利名称：锥形活塞固体排放和泵送离心分离机的制作方法
相关申请的交叉参照本专利申请是2004年4月14日提交的、名称为“锥形活塞固体排放离心分离机”的美国申请No.10/823844的部分继续申请，因此在这里通过参考并入其全部内容。
背景技术：
本发明通常涉及离心分离机，特别是能够自动排出和泵送在分离过程中堆积的固体的离心分离机。
已知许多不同类型的离心式分离机靠比重把非均匀混合物分离成组分。非均匀混合物被注入分离机的旋转筒中，例如非均匀混合物也可以是给送材料或给送液体。所述转筒以高速转动，且促使比重比较大的混合物颗粒通过沉淀作用从液体中分离。结果，密实的固体块紧紧地压在转筒的表面，且澄清的液体或“离心液”从所述固体块径向向内形成。所述转筒可以以很高的速度转动，足够产生比重力大20000倍的力以使固体从离心液中分离。
固体沿转筒壁积累，且离心液被全部排出。一旦确定所希望数量的固体已经堆积，所述分离机就置于排放模式，在这种模式下被堆积的固体从分离机中清除。在典型结构中，内部的刮刀用于从分离机转筒的壁上刮掉所述固体。
当与特别的材料一起操作时先前的分离机具有缺点。例如，许多分离机不能完全排出剩余的粘性固体，这可能导致产量低。对于高位值材料，例如在制药过程中遇到的材料，这可能尤其有问题。另外，当把给送液体加速到转筒的转速时，许多分离机使给送材料承受很大的剪切力，其能够破坏敏感材料，例如包括完整细胞的药物或生物学物质。其它现有的分离机没有提供方便的方法来处理和回收这些敏感的材料。
希望有一种能够有效地应用所述类型的材料的离心分离机，即那些在离心分离机工作过程中导致粘性堆积的固体和那些对所产生的剪切力敏感的材料。提供一种能够容易地回收这种固体，同时不会对外部污染或不需要其他操作人员处理的分离机是有用的。
发明内容
根据本发明，公开一种离心分离机，其很好地完成粘性固体的分离，且对给送液体低剪切力地加速，使得这种分离机对敏感材料例如药物或生物材料特别有用。所述分离机就回收这些敏感材料也非常有用而不需要另外的处理。
所述分离机包括具有圆锥形下端的圆柱形转筒，圆锥形下端具有开口，当运行在送料模式下时给送液体通过此开口被注入。当所述转筒以高速旋转时，被注入的给送液体首先碰到转筒的锥形下端的倾斜表面。当液体继续径向向外移动时，旋转加速力相对逐渐地被传入。所述给送液体最终被分离成离心液和固体，所述固体沿所述转筒的内表面堆积。
所述分离机还包括活塞组件，活塞组件包括与活塞驱动机构连接的锥形活塞，同时所述活塞位于所述转筒内部，并与其内表面紧密配合。运行在固体排出模式下时，所述活塞驱动机构轴向向下推动所述活塞，以迫使所述堆积的固体从所述转筒经由所述转筒的锥形下端上的开口排出。所述圆锥形状有助于所述固体相对完全的排出。
在所公开的分离机中，当运行在送料模式时，所述活塞被来自给送液体的液压保持在最高位置。所述活塞包括离心液阀，当运行在送料模式下时所述离心液阀被推开以使所述离心液从转筒中流出，进入通往离心液排出口的通道。当运行在固体排出模式时，在向下推动所述活塞时，所述离心液阀自动关闭，防止所述堆积的固体进入离心液通道。
在另一个实施例中，所述分离机包括转向组件，所述转向组件包括固体转向阀，当残留物转向阀在转筒的锥形下端的开口处时，所述固体转向阀可移动地位于可转动的残留物转向阀的下面。当运行在固体泵送模式下时，残留物转向阀驱动机构转动残留物转向阀，以便所述固体转向阀被固体转向活塞向上推动与所述转筒上的开口连通。然后由所述锥形活塞的驱动机构轴向向下推动锥形活塞，以便把所堆积的固体从转筒推入或“泵送”进通往固体排出口的通道。
所公开的分离机还包括两部分式活塞轴，其具有连接位置和分离位置。当所述活塞轴位于分离位置时，允许向所述活塞施加向上的力，且允许所述活塞随所述转筒转动。当所述活塞轴位于连接位置时，所述活塞能够被所述活塞驱动机构轴向推拉，因此有利于所述固体运行在排放和泵送模式下。
本发明的其它方面、特性和优点将在后续的详细描述中更为明显。
图1是根据本发明的离心分离机的第一实施例的剖视图；图2是图1的离心分离机上部的详细剖视图；图3是运行在送料模式时图1的离心分离机中间部分的局部剖视图；图4是运行在固体排出模式时图1的离心分离机中间部分的详细剖视图；图5是当活塞轴被分离以使转筒能够转动时，图1的离心分离机上部的详细剖视图；图6是当活塞轴被连接以使活塞在转筒内部轴向移动时，图1的离心分离机上部的详细剖视图；图7是根据本发明的离心分离机的第二实施例的剖视图；图8是运行在送料模式时图7的离心分离机的剖视图；图9是当离心液从转筒中排出时图7的离心分离机的剖视图；图10是运行在泵送模式时图7的离心分离机的剖视图；图11是当清洁固体通道时图7的离心分离机的下端区域的剖视图。
具体实施例方式
图1示出离心分离机的垂直剖面图，其中间部分被移走以便也阐明水平断面。离心分离机包括安装在分离机壳体13的中心部分11的柱形分离机转筒10。分离机转筒10优选为具有相对较小直径D和长度L的圆柱形转筒，以便L/D的比近似为5/1或者更大。所述分离机包括由连接在活塞轴14上的活塞12构成的活塞组件。如图所示，活塞12为圆锥形，与转筒10的圆锥形送料锥管17的形状相匹配。当分离机在送料模式下运行时所述送料锥管17作为给送液的旋转加速器。
变速驱动马达16通过传动皮带5连接在球形安装的轴承和轴组件20的驱动皮带轮18上，轴承和轴组件20位于分离机壳体13上端的颈圈状延长部21上。为了分离给送液，可控地运行马达16使分离机转筒10按照所希望的速度转动。
活塞轴连接锁定气缸22安装在活塞驱动机构的十字头24上，活塞驱动机构包括两个安装在各自活塞驱动器气缸28内的活塞驱动柱塞26。每个活塞驱动柱塞26通过十字头24操作性地连接在所述活塞轴14上，响应于从活塞驱动器端口29进入的压缩空气或液压流体，升高或降低分离机转筒10中的活塞12。正如下面更为详细的描述，活塞轴14包括两部分，依赖操作模式此两部分可选择连接在一起或分离，以当所述部分分离时允许活塞12随着转筒10转动，且当所述部分连接时活塞12可在转筒10内部沿轴向移动。
同样如图1所示的是离心液容器30、离心液排出口32和离心液阀34，如下面更详细的描述，在运行过程中从离心分离机移走离心液或被澄清的液体涉及所有这些部件。固体阀38安装在分离机壳体13的下端区域39中，低于面向内侧的凸缘41。此固体阀38集成了与给送液体的端口42相通的给送液体通道40，和与剩余液体排出口46相通的剩余液体排出通道44。固体阀密封件48位于所述凸缘41的下表面上。当所述分离机运行在送料模式时，所示固体阀38被保持在关闭位置。所述固体阀38可以沿轴线6转动到打开位置，以便被堆积的固体能够在运行在固体排出模式下时通过分离机的下端被排出。
图2更为详细的示出分离机的上部19。两部分式活塞轴14包括具有连接部分52的上部活塞轴50和下部活塞轴54。上部和下部活塞轴50和54按下述方式彼此连接。图2还示出密封活塞12和转筒10的内表面之间的界面的活塞密封件56。所述密封件56是通常所指的O形环负载唇形密封，且由包含聚四氟乙烯(E.I.du Pontde Nemours and Company，1007 Market Street，Wilmington，Delaware19898)的弹性材料制成。当离心液阀34关闭时，相似结构的离心液密封件57密封离心液阀34和活塞12的上部之间的界面。
在图2中示出，离心液阀34位于由伸出轴60的销58向下推动穿过活塞12上部的开口62的作用而导致的打开位置。当离心液阀34位于此打开位置时，离心液可以流过小槽64。只有当活塞12位于它的最上端位置靠住所述轴60时，所述离心液阀34才打开。当活塞驱动机构向下压活塞12，使其远离销58时，弹簧66迫使所述离心液阀稍微向上移动到达关闭位置，在整个固体排出过程中都保持在此关闭位置。
图3阐明分离机运行在送料模式时的操作，在此过程中转筒10和活塞12以高速旋转。带有固体的给送液体沿所述锥形送料锥管17的内表面在通道68中向上流动。在由转筒10的高速旋转所产生的分离力的作用下，所述给送液体被分离成堆积起来的固体70和相对无固体的离心液72。来自离心液72的液压使活塞12向上顶住转筒的轴60，保持所述离心液阀34位于打开位置。在离心液72的内表面，它穿过离心液阀34的槽64流动，且继续沿排出通道向上，直到在离心液排放开口74处流出所述转筒。
图4阐明分离机运行在固体排放模式时的操作。图4在纵向上被断开以示出活塞12的两个单独的位置。在左侧，活塞12位于它向下移动的中途，在右侧，活塞12位于它的排放操作完成的最低点，同时它的锥形外表面靠在锥形送料锥管17的内表面上。可以看到在弹簧66的向上的推动力的作用下，所述离心液阀34关闭。当活塞12向下移动时，被堆积的固体70被压出位于转筒10的底部的开口76。所述活塞12的锥形外表面和所述锥形送料锥管17的内表面加工成能够精确配合，以便这两个表面的挤压动作能够有效地尽可能多地移走固体70。当活塞12通过活塞驱动机构返回到它的最上端位置之后，排出过程之后留下的任何固体靠现场清理来清除。
图5和6阐明活塞12和十字头24之间的机械连接的结构和操作。上部活塞轴50从十字头24的下侧延伸，且响应于活塞柱塞的驱动与十字头24一起移动。图5示出位于分离位置的上部活塞轴，在分离位置，上部活塞轴从下部活塞轴54的上部中空部分78缩回。可以看到中空部分78包括稍微宽一些的腔室79，腔室的应用在下面说明。所述上部活塞轴50沿其整个长度方向都是中空的，且连接锁拉杆80位于其内。上部活塞轴50的下端包括若干柔性指状物81，其功能后续介绍。
在上端，所述连接锁拉杆80机械连接在位于所述连接锁定气缸22内的所述连接锁定活塞82上，例如通过所示的水平销84连接。所述连接锁定活塞82被弹簧83向下偏置。在所述连接锁拉杆80的下端86具有向外扩张的形状，用于如下所述把上部和下部活塞轴50，54锁定在一起。
当所述活塞轴位于图5所示的分离位置，所述活塞12可以响应于不是所述活塞驱动机构所产生的力之外的力而自由移动。特别地，当运行在送料模式下时，如上所述，所述活塞12靠液压向上保持，且随转筒10而转动。应该注意到在送料模式刚刚开始，在有充足的液体压力之前，所述活塞基本上被所述密封件56和转筒10的内壁之间的摩擦力保持在它的最高位置(图3)。在液压逐步增加的同时，则所述活塞被足够有力地向上推动打开所述离心液阀34。
图6示出处于连接位置的上部活塞轴，在这个位置它被插入下部活塞轴54的上部中空部分78(图5)中。此插入通常正好在所述固体排出运行模式之前发生，此时所述活塞12位于所述转筒10内部的它的最高位置，所述活塞驱动机构把上部活塞轴50降低到进入所述下部活塞轴54。然后，提供液压或气压88以向上推动连接锁定活塞82，其又相对于上部活塞轴50向上推动所述连接锁拉杆80。所述连接锁拉杆80的带凸缘的下部86压顶所述指状物81，并且推动它们顶住腔室79的壁，将上部和下部活塞轴50，54锁定在一起。在这种连接结构中，由活塞驱动机构所产生的轴向力使活塞12轴向移动。在整个固体排出运行模式过程中保持这种连接结构，固体排出运行模式下，活塞12向下运动以排出所堆积的固体。当固体排放完成时，所述活塞12被提出到它的最高位置，然后所述上部活塞轴50从下部活塞轴54上分离，以准备送料运行模式的下一个周期。如上面所提到的，活塞12由于所述密封件56和转筒10的内壁之间的摩擦力而保持在该位置(图3)。
图7用剖视图说明所述分离机的另一个实施例，同时中间部分像图1一样被移走，以便说明水平剖面。在这个实施例中，固体转向阀90可移动的位于所述分离机壳体13的下端区域39中，在可转动的残留物转向阀92下表面之下。所述残留物转向阀92的下表面具有部分地在所述固体转向阀90的内部延伸的结构。所示的位于转筒10底端的开口76处的所述残留物转向阀位于关闭位置，在送料模式过程中保持这个位置。当所述阀92被关闭时，其界定出与给送液体端口96相通的给送液体通道94，同时界定出与残留液体排出端口100相通的残留物排放通道98。所述阀92可以从它的关闭位置围绕轴线6转动，以使所述固体转向阀90能够被向上推动，与转筒的开口76相通，在固体泵送模式下的操作如下所述。如图所示，下端区域39通常是本实施例所特有的，而中间区域11和分离机的上部19与上述实施例(图1～6)相似。
图7还示出固体通道104，其轴向布置在固体转向活塞102内部，且在最底端延伸超过所述活塞102形成固体出口106。在固体泵送模式过程中所述通道、活塞和端口104、102、106中的每一个都参与从所述离心分离机中移除所述固体。所述固体泵送模式回收敏感固体，例如完整的细胞，且能够在不需要其它处理的情况下，把这些固体传送到另一个过程或存储容器中。操作者不处理所述固体，它们几乎不会被破坏。清洁通道108也位于固体转向活塞102内部，与所述固体通道104平行，在最底端延伸超过所述活塞形成清洁出口111。清洁通道108的最上端与固体通道104连通。，所述清洁通道和端口108、111一起帮助回收在所述固体泵送模式之后残留在通道104中的任何固体，并帮助清洁或消毒所述分离机。
图8示出在送料运行模式下本发明的实施例，在此过程中转筒10和活塞12以高速一起旋转。如图所示，送料模式通常与前面实施例(图3)中所述相似，其中带有固体的给送液被注入转筒，且在通道64中沿锥形送料锥管17的内表面向上流动。所述上部活塞轴50位于分离位置，在此位置它从上部的中空部分78中缩回。活塞被来自离心液的液压保持在它的最高位置，以便活塞被推动顶住转筒的轴60，离心液阀34保持在打开位置。在转筒的高速旋转所产生的分离力的作用下，给送液体被分离成堆积的固体70和相对无固体的离心液72。离心液沿排放通道继续向上，穿过离心液阀34，且从离心液排放开口74排出转筒。排放开口74通向所述离心液容器30和所述出口32，在那里离心液最终排出所述分离机。
在送料模式过程中，所述固体转向阀90气密地向上顶住残留物转向阀92的下表面。由包含聚四氟乙烯(E.I.du Pont de Nemoursand Company，1007 Market Street，Wilmington，Delaware 19898)的弹性材料制成的密封件可以位于转向阀90、92上来密封它们之间的界面。所述固体转向阀被固体转向活塞102向上推动，所述阀90位于最高端与活塞102的固体通道104连通。如图所示，在驱动机构端口112被导入的压缩空气或液压流体作用在围绕转向活塞设置的环形凸缘110的下表面上，以向上推动活塞。所述转向活塞102响应于气压或液压而轴向上下移动。也可以在分离机的下端区域39设置控制端口113以帮助所述驱动机构端口驱动所述转向活塞的移动。
图8还示出处于关闭位置的残留物转向阀92，其位于转筒10底部的开口76处。所述阀92界定了与给送液体端口96相通的给送液体通道94，以便给送液体能够沿通道64被注入转筒。残留物转向阀驱动机构114操作性地连接在所述阀92上。所述可以为液压缸或气压缸的驱动机构使阀92从关闭位置围绕轴线6转动。
图9说明的分离机中，残留物转向阀92关闭允许离心液72从转筒10中排出，且进入残留液体排出通道98。所述排出通道98通向残留液体排出端口100，在这里离心液最终从分离机中排出。在分离机的两个实施例中，在送料模式完成且高速旋转分离被执行之后，离心液72通常从分离机中靠重力被排出。尽管转筒10和活塞12不再旋转，被堆积的固体70紧紧的压在转筒的内表面上。如图所示，上部活塞轴50处于从上部中空部分78退回的分离位置。活塞12基本上被所述密封件56和转筒的内壁之间的摩擦力保持在它的最高位置(图3)。每一个分离机实施例都允许离心液从转筒中排出，且例如，能用图9所示的结构来执行。
在固体分离并且剩余的离心液72从转筒10中排出之后，，转动并打开残留物转向阀92以使所堆积的固体70能够从分离机中泵送出来。图10说明运行在固体泵送模式下的分离机的实施例。图10像图4一样在纵向上被断开以示出活塞12的两个单独的位置。在左侧，活塞位于它向下移动的中途，在右侧，活塞位于泵送操作完成时的最低点，同时它的锥形外表面靠在锥形送料锥管17的内表面上。如图所示，在弹簧66向上的推力作用下和当活塞12向下运动过程中所堆积的固体和活塞12的锥形外表面之间的相互作用下，离心液阀34被关闭。随着活塞12向下移动，堆积的固体70被压出转筒10底部的开口76。与上面所述的实施例相似，所述活塞12的锥形外表面和所述锥形送料锥管的内表面加工成能够精确配合，以便能够从转筒有效地移走尽可能多的所堆积的固体。
图10还示出活塞轴连接锁定气缸22，所述锁定气缸22和驱动机构柱塞26一起安装在活塞驱动机构的十字头24上。如上所述，所述驱动机构柱塞26通过所述十字头操作性地连接在所述活塞轴14上，响应从活塞驱动机构端口29引入的压缩空气或液压流体而在转筒10内轴向拉或压所述活塞12。尽管没有示出，在固体泵送模式开始之前，且当所述活塞位于转筒10内的最高位置时，所述上部活塞轴50被插入所述下部活塞轴54的上部的中空部分78(图6)中。然后气压或液压88被导入以向上推动所述连接锁定活塞82，其又相对于上部活塞轴向上推动所述连接锁拉杆80。所述连接锁拉杆80带凸缘的下部86压顶所述指状物81，并且推动它们顶住腔室79的壁，将上部和下部活塞轴50，54锁定在一起(图6)。当连接在一起时，所述驱动机构柱塞26能够压或拉在所述转筒中的所述活塞。通过所述活塞轴向向下移动，推动所述转筒中的所堆积的固体70，固体泵送模式在分离机的上部19开始。
在分离机的下端区域39，所述固体泵送模式从固体转向活塞102的降低开始，所述降低是由于先前从驱动机构端口112施加的压缩空气或液压流体的减少而造成。然后残留物转向阀驱动机构114使所述残留物转向阀92从其关闭位置旋转。所述阀驱动机构114响应于气压或液压使残留物转向阀绕轴线6转动。优选所述残留物转向阀从它的关闭位置旋转90°。然后所述固体转向阀90可以被固体转向活塞102向上推动。如图所示，从驱动机构端口112引入的压缩空气或液压流体作用在活塞112的环形凸缘110上，用来轴向向上推动它，以便使所述固体转向阀被保持为与转筒10底部的开口76气密地连通。所述阀90和所述转筒开口76之间的界面也可以由位于其间的包含聚四氟乙烯(E.I.du Pont de Nemours andCompany，1007 Market Street，Wilmington，Delaware 19898)的弹性材料密封，以便所泵送的固体不被污染。
在固体泵送模式下操作所述分离机通常与上述的排放模式(图4)相似。尽管在本实施例中，被压通过转筒10底部的开口76的固体进入部分地位于所述固体转向阀90下面的固体转向活塞102内部的固体通道104。所述固体通道104延伸超过活塞102的最底端通向所述固体出口106，在那里被泵送的固体最终从所述分离机中排出和回收。所述出口106可以把被泵送的固体传递到另一个过程或存储容器，而不需要操作者进行进一步的处理或者不会有污染的机会。
如所描述，当活塞12到达它的向下冲程的最低点，且靠住锥形送料锥管17的内表面时，所述运行的固体泵送模式完成。当固体泵送完成时，所述活塞柱塞29驱动所述活塞返回它的最高位置。所述固体转向阀90也被固体转向活塞102的移动向下拉，以使所述残留物转向阀92可以响应于作用在残留物转向阀驱动机构114上的压缩空气或液压流体而绕旋转轴线6转向它的关闭位置。然后所述固体转向阀90被向上推动，顶靠所述残留物转向阀92的下表面。然后在分离机的上部19，上部活塞轴50从下部活塞轴54上分离，以准备送料运行模式的下一个周期(图5)。
图11更详细地阐明分离机的下端区域，所述残留物转向阀92返回其关闭位置时。固体转向活塞102把固体转向阀90保持为向上顶靠住残留物转向阀的下表面。如图所示，从驱动机构端口112引入的压缩空气或液压流体作用在围绕所述转向活塞布置的环形凸缘110的下表面，以向上推动它。尽管所述固体泵送模式已经完成，固体可能仍留在活塞102的固体通道104中。为了清除剩余的固体，向清洁通道108的清洁端口111引入压缩空气或液压流体。
所述清洁通道和端口108、111延伸超过活塞102的最底端，同时清洁通道部分地位于所述活塞内部。同时所述清洁通道在其最高端与所述活塞102的所述固体通道104连通。此连通允许在清洁端口导入的压缩空气或液压流体穿过所述清洁通道108，进入所述固体通道104。所述压缩空气或液压流体将所述通道104中的剩余固体推向所述固体出口106。如图所示，所述固体通道104与所述出口106连通，以便通道中的任何剩余的固体可以从分离机中排出。所述出口106能够把被回收的固体传递到另一个过程或存储容器，而不需要其它处理。
所述清洁通道和端口108、111也可以被用来清洁或消毒所述固体通道104和出口106。在所述分离机的两个实施例中，这样的原地清洁或原地消毒过程对准备进入下一个运行周期的离心式分离机而言很方便，并且例如，可以通过图11所示的结构来执行。这些处理也减少了操作者污染的可能性。
当结合优选实施例描述本发明时，任何一个本领域普通技术人员在阅读了前面的说明书之后，将能够实现这里提到的组成、物品、方法和装置的各种变形、等效替代和其它的改变。另外，上述每一个实施例可以包括或并入所有其它实施例的任何变形。因此倾向于将这里专利证书所授权的保护范围被包含在所附权利要求和其等同物的定义所限定。
权利要求
1.一种用于离心分离机的转向组件，包括第一阀构件，其与所述分离机转筒的开口紧邻，所述第一阀构件可以操作性地与阀驱动机构连接，以使所述第一阀构件绕旋转轴线转动；第二阀构件，当所述第一阀构件位于关闭位置时，第二阀构件与所述第一阀构件的下表面配合；和阀活塞，其具有紧邻设置所述第二阀构件的最上端，可以操作所述阀活塞使得所述第二阀构件相对于所述转筒移动。
2.根据权利要求1的用于离心分离机的转向组件，其中当运行在固体泵送模式时，所述阀活塞沿垂直轴线向上移动第二阀构件，以便与所述转筒上的所述开口配合。
3.根据权利要求1的用于离心分离机的转向组件，其中当运行在送料模式时，所述第一阀构件位于关闭位置，允许给送液体被注入到所述转筒内。
4.根据权利要求3的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一阀构件界定送料通道，当运行在送料模式时，所述送料通道与所述转筒上的所述开口配合，允许给送液体被注入到转筒内。
5.根据权利要求1的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一阀构件界定排放通道，当所述第一阀构件位于关闭位置时，可以操作所述排放通道以允许离心液从所述转筒上的所述开口排出。
6.根据权利要求5的用于离心分离机的转向组件，其中所述转筒上的所述开口和所述排放通道可设置为能够使离心液靠重力的作用从所述转筒排入所述排放通道。
7.根据权利要求1的用于离心分离机的转向组件，其中第一通道部分地位于所述阀活塞内部，所述第一通道与位于所述阀活塞的最上端的所述第二阀构件配合。
8.根据权利要求7的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一通道延伸超出所述阀活塞的最底端。
9.根据权利要求7的用于离心分离机的转向组件，其中所述转筒上的所述开口和所述第一通道可设置为当运行在固体泵送模式时，能够使来自所述转筒的固体穿过所述第一通道。
10.根据权利要求7的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一通道与部分地位于所述阀活塞内部的第二通道配合。
11.根据权利要求10的用于离心分离机的转向组件，其中所述第二通道延伸超出所述阀活塞的最底端。
12.根据权利要求11的用于离心分离机的转向组件，其中通过所述第二通道的端口被导入的压缩空气或液压流体进入所述第一通道，以与所述第一通道内的固体接触。
13.根据权利要求1的用于离心分离机的转向组件，其中环形凸缘围绕所述阀活塞设置。
14.根据权利要求13的用于离心分离机的转向组件，其中所述阀活塞响应于与所述环形凸缘接触的压缩空气或液压流体而移动。
15.一种用于离心分离机的转向组件，包括第一阀组件，其中所述第一阀组件包括第一阀构件，所述第一阀构件与所述分离机转筒的开口紧邻，和可以操作性地与第一阀构件连接的驱行机构，用于使所述第一阀构件绕旋转轴线转动；和第二阀组件，其中所述第二阀组件包括第二阀构件，当所述第一阀构件位于关闭位置时，所述第二阀构件与所述第一阀组件的第一阀构件配合，和阀活塞，所述阀活塞具有紧邻布置所述第二阀构件的最上端，其中可以操作所述阀活塞使得所述第二阀构件相对于所述转筒移动。
16.根据权利要求15的用于离心分离机的转向组件，其中当运行在固体泵送模式时，所述阀活塞沿垂直轴线向上移动第二阀构件，以便与所述转筒上的所述开口配合。
17.根据权利要求15的用于离心分离机的转向组件，其中当运行在送料模式时，所述第一阀构件位于关闭位置，允许给送液体被注入到所述转筒内。
18.根据权利要求17的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一阀构件界定送料通道，当运行在送料模式时，所述送料通道与所述转筒上的所述开口配合，允许给送液体被注入到转筒内。
19.根据权利要求15的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一阀构件界定排放通道，当所述第一阀构件位于关闭位置时，可以操作所述排放通道以允许离心液从所述转筒上的所述开口排出。
20.根据权利要求19的用于离心分离机的转向组件，其中所述转筒上的所述开口和所述排放通道可设置为能够使离心液靠重力的作用从所述转筒中排入所述排放通道。
21.根据权利要求15的用于离心分离机的转向组件，其中第一通道部分地位于所述阀活塞内部，所述第一通道与位于所述阀活塞的最上端的所述第二阀构件配合。
22.根据权利要求21的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一通道延伸超出所述阀活塞的最底端。
23.根据权利要求21的用于离心分离机的转向组件，其中所述转筒上的所述开口和所述第一通道可设置为当运行在固体泵送模式时，能够使来自所述转筒的固体穿过所述第一通道。
24.根据权利要求21的用于离心分离机的转向组件，其中所述第一通道与部分地位于所述阀活塞内部的第二通道配合。
25.根据权利要求24的用于离心分离机的转向组件，其中所述第二通道延伸超出所述阀活塞的最底端。
26.根据权利要求25的用于离心分离机的转向组件，其中通过所述第二通道的端口被导入的压缩空气或液压流体进入所述第一通道，以与所述第一通道内的固体接触。
27.根据权利要求15的用于离心分离机的转向组件，其中环形凸缘围绕所述阀活塞设置。
28.根据权利要求27的用于离心分离机的转向组件，其中所述阀活塞响应于与所述环形凸缘接触的压缩空气或液压流体而移动。
29.一种离心分离机，包括圆柱形转筒，其具有带有开口的截头圆锥形下端，当运行在送料模式时，可以操作所述转筒使其高速旋转，以把所述给送液体分离为离心液和固体，所述固体沿所述转筒的内表面堆积；活塞组件，其包括与活塞驱动机构连接的锥形活塞，所述活塞可移动地顶靠在所述转筒的内表面，可以操作所述活塞驱动机构，使所述活塞沿垂直轴线移动，以迫使所堆积的固体排出所述转筒内的所述开口；和第一阀构件，其中所述第一阀构件界定排放通道，当所述第一阀构件位于关闭位置时，可以操作所述排放通道以允许离心液从所述转筒上的所述开口排出。
30.根据权利要求29的离心分离机，其中所述转筒上的所述开口和所述排放通道可设置为能够使离心液靠重力的作用从所述转筒中排入所述排放通道。
31.根据权利要求29的离心分离机，其中所述第一阀构件界定送料通道，当运行在送料模式时，所述送料通道与所述转筒上的所述开口配合，允许给送液体被注入到转筒内。
32.根据权利要求29的离心分离机，其中所述第一阀构件可以操作性地与阀驱动机构连接，以使所述第一阀构件绕旋转轴线转动。
33.一种离心分离机，包括圆柱形转筒，其具有带有开口的截头圆锥形下端，当运行在送料模式时，可以操作所述转筒使其高速旋转，以把所述给送液体分离为离心液和固体，所述固体沿所述转筒的内表面堆积；活塞组件，其包括与活塞驱动机构连接的锥形活塞，所述活塞可移动地顶靠在所述转筒的内表面，可以操作所述活塞驱动机构，使所述活塞沿垂直轴线移动，以迫使所堆积的固体排出所述转筒内的所述开口；第一阀组件，其中所述第一阀组件包括第一阀构件，所述第一阀构件与所述分离机转筒的开口紧邻，和可以操作性地与第一阀构件连接的驱动机构，用于使所述第一阀构件绕旋转轴线转动；和第二阀组件，其中所述第二阀组件包括第二阀构件，当所述第一阀构件位于关闭位置时，所述第二阀构件与所述第一阀组件的第一阀构件配合，和阀活塞，所述阀活塞具有最上端，所述第二阀构件紧邻设于所述最上端，其中可以操作所述阀活塞使得所述第二阀构件相对于所述转筒移动。
34.根据权利要求33的离心分离机，其中当运行在固体泵送模式时，所述阀活塞沿垂直轴线向上移动第二阀构件，以便与所述转筒上的所述开口配合。
35.根据权利要求33的离心分离机，其中当运行在送料模式时，所述第一阀构件位于关闭位置，允许给送液体被注入到所述转筒内。
36.根据权利要求35的离心分离机，其中所述第一阀构件界定送料通道，当运行在送料模式时，所述送料通道与所述转筒上的所述开口配合，允许给送液体被注入到转筒内。
37.根据权利要求33的离心分离机，其中所述第一阀构件界定排放通道，当所述第一阀构件位于关闭位置时，可以操作所述排放通道以允许离心液从所述转筒上的所述开口排出。
38.根据权利要求37的离心分离机，其中所述转筒上的所述开口和所述排放通道可设置为能够使离心液靠重力的作用从所述转筒中排入所述排放通道。
39.根据权利要求34的离心分离机，其中所述锥形活塞包括离心液阀，当运行在送料模式下，所述离心液阀具有打开位置，当运行在固体泵送模式下，所述离心液阀具有关闭位置，可以操作所述离心液阀处于打开位置，以允许离心液从所述转筒流入通向所述分离机的离心液排出口的通道，可以操作所述离心液阀处于关闭位置，以堵塞所堆积的固体通过所述转筒进入通向离心液排出口的通道。
40.根据权利要求39的离心分离机，其中所述离心液阀是基本上位于所述锥形活塞中间部分的环形构件。
41.根据权利要求39的离心分离机，其中所述锥形活塞设置为将所述离心液阀偏置于关闭位置，所述转筒包括轴，当运行在送料模式时，所述锥形活塞顶靠所述轴，且所述轴和所述锥形活塞相互协作设置，以使当所述锥形活塞顶靠住所述轴时，所述离心液阀被推到所述打开位置。
42.根据权利要求41的离心分离机，其中所述锥形活塞包括一个或多个弹簧，可操作弹簧使所述离心液阀偏置在所述关闭位置。
43.根据权利要求42的离心分离机，其中所述轴包括一个或多个向下延伸的销，且所述锥形活塞包括一个或多个开口，当所述锥形活塞位于所述轴附近时所述销延伸穿过所述开口，当所述锥形活塞位于所述轴附近时所述销与所述离心液阀接触，并把它保持在打开位置。
44.根据权利要求34的离心分离机，其中可以操作所述锥形活塞和所述活塞驱动机构之间的联接器，以当运行在送料模式下时，允许所述活塞被来自所述给送液体的液压力保持在转筒内的最高位置。
45.根据权利要求34的离心分离机，其中所述锥形活塞和所述活塞驱动机构之间的联接器包括下部活塞轴，其从所述活塞向上延伸，且具有中空的上部；和中空的上部活塞轴，其相对于所述下部活塞轴具有第一和第二位置，所述第一位置是分离位置，在分离位置，所述上部活塞轴从所述下部活塞轴的所述中空部分缩回；所述第二位置是连接位置，在连接位置，所述上部活塞轴插入所述下部活塞轴的所述中空部分，且机械地连接在其上。
46.根据权利要求45的离心分离机，其中所述上部活塞轴包括多个柔性的、向下延伸的指状物，位于松动位置时，所述指状物允许所述上部活塞轴相对于所述下部活塞轴滑动。
47.根据权利要求45的离心分离机，其中连接锁拉杆位于所述上部活塞轴内，所述连接锁拉杆在其下端设置为，当所述连接锁拉杆相对于所述上部活塞轴被向上推动时，迫使所述上部活塞轴的所述指状物向外顶靠所述下部活塞轴的内壁，从而把所述上部和下部活塞轴锁定在一起。
48.根据权利要求45的离心分离机，其中可以操作位于所述上部活塞轴上端的机构，以选择性地在所述连接锁拉杆上施加相对于所述上部活塞轴向上的力，使得所述上部和下部活塞轴机械地连接在一起。
49.根据权利要求45的离心分离机，其中所述施力机构包括连接锁定气缸，所述连接锁拉杆延伸通过连接锁定气缸，所述连接锁定气缸包括可驱动的活塞，可以响应于驱动力操作所述可驱动的活塞给所述连接锁拉杆施加向上的力。
50.根据权利要求46的离心分离机，其中所述驱动力是液压或气压。
全文摘要
离心分离机包括具有圆锥形下端的圆柱形转筒，圆锥形下端具有开口，当运行在送料模式下时给送液体通过此开口被注入。所述给送液体被分离成离心液和沿所述转筒的内表面堆积的固体。活塞组件包括位于所述圆形转筒内的锥形活塞，通过两部分式活塞轴连接在活塞驱动机构上。当运行在送料模式时，所述活塞轴分离，且随着所述转筒的转动，所述活塞被来自给送液体的液压保持在最高位置，且所述活塞上的离心液阀被打开以使离心液从离心液排出口流出。固体被分离和堆积在所述转筒的内表面上后，停止转动转筒且剩余的离心液从此完全排出。运行在固体排出和泵送模式时，所述活塞轴被连接，且所述活塞驱动机构推动所述活塞轴向向下移动，关闭所述离心液阀，且把所述堆积的固体从所述转筒经由所述转筒的锥形下端上的开口推进通往固体排出口的通道。
文档编号B04B11/08GK101048233SQ200580036706
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月10日 优先权日2004年10月26日
发明者罗伯特·B.·卡尔 申请人:瓦格纳发展公司