板式旋转分离器的制作方法

背景技术：

0、现有技术

1、本发明的目的是提供一种以上描述类型的板式旋转分离器，利用该板式旋转分离器消除或减轻已知板式旋转分离器的一个或多个缺点。

2、该目的是通过一种板式旋转分离器实现的，该板式旋转分离器包括：托架，能围绕其轴向轴线旋转；以及多个板，在托架的轴向轴线的轴向方向上延伸，并且在相对于轴向轴线的径向方向上向外延伸，其中，多个板中的每个板包括横向于板的表面延伸并且相对于托架的轴向轴线在周向方向上的至少一个支撑件，从而在托架旋转期间，当多个板中的一个板的支撑件支撑在多个板中的相邻板上时为该板提供周向支撑。

3、以上描述的板式旋转分离器有利地包括在运行期间对内部的力和力矩的改进的分布和/或吸收，这些内部的力和力矩是由分离器经受的相当大的离心力产生的。因此，所提出的板式旋转分离器可以在高于现有技术的分离器可以运行的旋转速度的旋转速度下运行。此外，由于所产生的力的改进的分布和吸收，特别地，分离器的板可以由比某些现有技术的分离器更便宜或更容易加工的材料制造；并且根据本发明的分离器的物理尺寸可以大于现有技术的分离器的物理尺寸，这改进了分离速率或操作能力。

4、在根据本发明的分离器的一个优选实施方式中，多个板至少包括多个第一类型的板和多个第二类型的板，其中，多个第一类型的板各自具有布置在与托架相距第一径向距离处的至少一个支撑件，并且多个第二类型的板各自具有布置在与托架相距第二径向距离处的至少一个支撑件，第二径向距离不同于第一径向距离。

5、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，多个第一类型的板和多个第二类型的板围绕可旋转的托架的周边交替布置。

6、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，多个板包括多对板，每对板包括一个第一类型的板和一个第二类型的板。

7、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，每对板中的第一类型的板和第二类型的板通过共用联接器连接到可旋转的托架。

8、在根据本发明的分离器的另一优选的实施方式中，多个第一类型的板的支撑件围绕托架的中心轴线同心布置。

9、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，多个第二类型的板的支撑件围绕托架的中心轴线同心布置。

10、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，第一类型的板的同心布置的支撑件的半径不同于第二类型的板的同心布置的支撑件的半径。

11、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，第一类型的板的至少一个支撑件和第二类型的板的至少一个支撑件布置成相对于托架的轴向轴线在周向方向的至少一部分上大致彼此前后对齐。

12、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，第一类型的板的支撑件和第二类型的板的支撑件彼此前后布置，以形成与可旋转托架非同心的至少一个支撑件阵列。

13、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，至少一个支撑件阵列包括与托架的轴向轴线非同心的螺旋状形状。

14、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，这些板是弯曲的。

15、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，每个板各自的布置有至少一个支撑件的表面是凹形表面。换句话说，至少一个支撑件优选地布置在弯曲板的凹形侧。然后，支撑件将抵接(即，支撑)相邻的弯曲板的凸形侧。

16、在根据本发明的分离器的另一优选的实施方式中，这些板包括来自包括聚合物、碳纤维以及玻璃纤维的组的材料。

17、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，板可枢转地连接到托架，以使得该板能够相对于托架枢转。

18、在根据本发明的分离器的另一优选实施方式中，支撑件布置在它们相应的板上并且相对于托架的轴向轴线在周向方向上至少部分地大致彼此前后布置，从而形成至少一个支撑件阵列，该支撑件阵列与可旋转托架是非同心的并且相对于该可旋转托架至少部分地向外延伸。

19、以上描述的优选实施方式中的至少一些实施方式使得分离器在运行期间的最大旋转速度、特别是可以构造板的材料选择以及其可扩展性方面得到进一步改进。

20、此外，本发明的上述目的是通过一种用于从流体中分离一种或多种组分的方法实现的，该方法包括使用如本文件中公开的根据本发明的板式旋转分离器。

21、此外，上述目的是通过一种能安装在板式旋转分离器中的板组件实现的，该板组件包括多个板，这些板配置成当安装在板式旋转分离器中时在托架的轴向轴线的轴向方向上延伸并且相对于轴向轴线在径向向外的方向上延伸，其中，多个板中的每个板包括横向于板的表面延伸并且相对于托架的轴向轴线在周向方向上的至少一个支撑件，从而在托架的旋转期间，当多个板中的一个板的支撑件支撑在多个板中的相邻板上时为该板提供周向支撑。

22、下文将参考附图来阐明本发明，在附图中：

23、图1描绘了根据本发明的通常方面的板式旋转分离器的剖视图；

24、图2描绘了图1的分离器的截面俯视图；

25、图3描绘了图2的分离器的简化实施方式的截面俯视图，其中示出了分离器的运行期间的至少一些内力；

26、图4以截面俯视图的形式描绘了根据本发明的板式旋转分离器的板的优选实施方式；

27、图5描绘了如图4中所示的分离器的放大图；以及

28、图6描绘了图5的实施方式，此外，其中示出了分离器的运行期间的至少一些内力。

29、现在参考图1，其描绘了根据本发明的通常方面的板式旋转分离器100。板式旋转分离器100(此后称为分离器100)包括具有侧壁130、顶盖132及底盖134的壳体，该侧壁、顶盖以及底盖共同限定分离器100的内部。

30、此外，板式旋转分离器100包括居中布置在旋转分离器100内部的托架110。托架110在分离器100的内部从底盖134朝向顶盖132延伸，并且配置成能围绕其在竖直方向上延伸的轴向轴线旋转。

31、多个板120围绕托架110的外周缘布置，其中，这些板120中的每个板优选地围绕托架110等距布置。板120中的每个板相对于托架110在径向向外的方向上延伸，使得每个板邻近或邻接侧壁130的内表面。此外，如图所示，多个板120中的每个板在竖直方向上沿着托架110的高度的大部分延伸，该方向与托架110的轴向方向一致。

32、在分离器100的运行期间，托架110和与其连接的多个板被致动以沿着旋转方向旋转。可以存在诸如燃烧发动机或电动机的驱动装置(未示出)来使托架110旋转。

33、包括待从中分离的一种或多种组分的流体、特别是液体被供给到分离器100的内部，并且被供给到多个板120中的每个板之间的中间空间中。出于这个目的，可以在分离器100的内部的顶部处或顶部附近提供流体入口，例如在顶盖132中提供流体入口。

34、由于托架110和多个板120的旋转，被供给到分离器100内部的流体进行圆周运动，并且由此经受作用在流体和悬浮在该流体中的组分的任何颗粒上的离心力。因为组分的颗粒的密度高于它们将从中分离的流体的密度，因此在离心力的影响下，这些颗粒在相对于托架110的轴向轴线径向向外的方向上运动。密度低于组分的颗粒的密度的流体较少受到离心力的影响，并且因此更基本上在向下的方向上流动，从而将至少一种组分从流体中分离。

35、可以分别为流体和从中分离的至少一种组分提供单独的出口(未示出)，通过这些出口，该流体和组分可以从分离器100的内部流出。

36、在图1的实施方式中，多个板120中的每个板包括弯曲形状。发现弯曲板的使用是有利的，因为其相对于平坦板提高了分离效率，特别是对于在多个板120的外径附近进入分离器100内部的组分颗粒。然而，本发明不限于弯曲板。本发明的优点同样可以通过包括平坦形状或以其他方式区别于所描绘的实施方式的形状的板来实现。

37、壳体的侧壁130优选地可拆卸地连接到分离器100的其余部分，当分离器100被清洁以移除多个板120中的每个板之间的中间空间中的任何积聚的残留物时，这是有利的。在清洁操作期间，侧壁130被移除。该移除可以包括使侧壁130相对于托架110径向向外移动以在板120与侧壁130之间产生径向偏移的步骤。带有多个板120的托架110被持续致动以旋转。由于由此产生的离心力，存在于每个板120之间的中间空间内的任何残留物将被向外推动，并且从而被从分离器100中移除。此外，由于作用在板120上的离心力，这些板可能拉伸，并且最初弯曲的形状可能因此变得更加笔直。这还增加了相邻的板120之间的周向距离，这进一步有利于从每个板120之间的中间空间内移除任何残留物。在清洁操作期间，飞溅筛(未示出)可以围绕分离器100放置以捕获从多个板120喷射的残留物。

38、图2示出了图1中所示的分离器100的多个板120的具体部分的截面俯视图。从该图能够清楚地看出，多个板120中的每个单独的板121从托架110延伸以邻接侧壁130的内表面。

39、每个板121可以借助于联接器115连接到托架110。可以为多个板120中的每个板121提供相应的联接器115。可替代地，两个板121可以借助于单个共用的联接器155连接到托架110。在这些实施方式中，这两个板121可以布置在联接器155的相对两个面上。联接器115可以包括枢轴以将多个板120中的每个板以枢转方式连接到托架110。当分离器100将如以上所述被清洁时，分离器100的这些实施方式是特别有利的。在移除侧壁130之后，多个板120中的每个板可以向外枢转，从而增加相邻的板121之间的中间空间，使得在分离器100的如以上描述的清洁过程期间更容易从这些中间空间中移出和移除任何碎屑或残留物。

40、多个支撑件122设置在每个板121的相应凹形表面上。多个支撑件122中的每个支撑件实施为从所述表面横向延伸并且相对于托架110的轴向轴线在周向方向上延伸的突出部122。当多个板120中的每个板围绕托架110布置时，每个支撑件122邻接相邻的(附近的)板121。因此，每个相应的板121上的支撑件122用于在分离器100的运行期间提供周向支撑。特别地，支撑件122通过防止板121的挠曲或弯曲而在板长度的大部分上保持两个连续板121之间的中间距离。

41、因此，图2的实施方式的分离器100可以在高于现有技术的分离器的旋转速度下运行，能够以大于现有技术的分离器的规模构造，或者可以使用比已知的分离器更轻和/或更容易处理的材料构造。特别地，可以构造板121的示例性材料包括聚合物、玻璃以及碳纤维材料。

42、在每个板121的远端处，加强件127设置在与每个板121的设置有支撑件122的表面相对的表面上。加强件127有助于每个板121的刚度和/或硬度的总体增加，特别是在加强件的位置附近的每个板121的上述远端处，并且可以包括加强肋。

43、在图2中，板121中的每个板在尺寸、曲率、布置以及其相应表面上的支撑件122的数量方面可以彼此相同。因此，支撑件122共同形成支撑件122的同心阵列，在该阵列中，支撑件在多个板120的周向方向上彼此前后布置。在图2中可见七个这样的同心阵列，这些阵列中的一个阵列由虚线围边指示并且由参考标记129指示。支撑件的每个同心阵列能够被认为是“力路径”，由于离心作用而作用在板上的力通过该力路径被传输和吸收。将参考图3进一步阐明由此产生的这些力和力矩。

44、图3示出了相对于图2的配置简化的多个板120的配置，其中，在每个板121a、121b、121c上仅设置单个支撑件122a、122b；为了说明性目的，已经省略了另外的支撑件122。由此，图3中的多个板120仅包括支撑件122的单个同心阵列。

45、应强调的是，图1和图2的配置在设置在每个板121上的支撑件122的数量方面本质上仅是示例性的。可以在相对于托架110的相应径向距离处为每个板121提供任意数量的支撑件122。在不偏离本公开的范围的情况下，技术人员可以在考虑到分离器100的其他设计参数的情况下选择设置在每个板121上的支撑件122的数量。

46、此外，图3描绘了作用在多个板120中的第一板121a的相应支撑件122a上的离心力fc。在分离器100的运行期间，离心力fc由托架110和多个板120的旋转运动产生，并且在第一板121a上引起机械应力。

47、如图3中的矢量箭头所指示的，离心力fc能够分解为切向力分量ft和垂直力分量fp。垂直力分量fp基本上垂直于切向力分量ft定向，并且此外，该垂直力分量在布置有支撑件122b的位置上垂直于板121a的表面定向。

48、如以上参考图2阐明的，在图3中，第一板121a支撑在相邻的第二板121b的相应支撑件122b上以保持第一板122a与第二板122b之间的中间空间。此外，从图3中能够看出，当在垂直于第一板121a和第二板121b的表面的方向上观察时，支撑件122a的中心线相对于第二板121b的支撑件122b的中心线偏移距离l。因此，作用在第一板121a的支撑件122a上的分解的垂直力分量fp施加在距其支点的距离l处，该支点是相邻的板121b的支撑件122b。因此，产生作用在第一板121a上的限定为τ＝l×fp的力矩，该力矩在第一板121a上引起机械应力。

49、距离l是施加垂直力分量fp的作用线。

50、同样地，多个板120中的第二板121b的支撑件122b受到离心力的影响，该离心力可以类似地分解为切向力分量ft和垂直力分量fp。第二板121b由相邻的第三板121c的另一支撑件122c支撑，该另一支撑件相对于作用在第二板121b的支撑件122b上的离心力的垂直力分量fp再次用作支点。因此，存在作用在第二板121b上的另一扭矩，该扭矩由于第一板121a的负载而放大，并且同样在第二板121b上引起机械应力。这同样适用于多个板120中的每个板。

51、尽管图1和图2的实施方式中的同心布置的支撑件122吸收大量所产生的力并且通常保持多个板120中的每个板之间的中间距离，但是以上描述的所产生的扭矩在某些情况下确实会产生问题。因为当分离器100的旋转速度增加时，这些所产生的扭矩会增加，因此当分离器100在相对高的旋转速度下运行时，这些扭矩可能会潜在地导致损坏板121。类似地，当每个板121由更轻、更柔性的材料构造或当包括板121的分离器100的物理尺寸增加时，这些所产生的扭矩可能会使一个或多个板121(永久)变形。

52、为了解决根据图2和图3的实施方式的分离器100的这种限制，分离器100的更优选实施方式包括支撑件122以不同于其在图2和图3中所描绘的布置进行布置，这些支撑件是非同心布置的。图4、图5以及图6描绘了多个板121和支撑件122的示例性配置，通过该配置实现这一点。

53、图4描绘了第一类型的板123和第二类型的板125，出于解释性目的而从图中省略的另外的板。第一类型的板123包括位于其凹形表面上的一个或多个支撑件124，第二类型的板125包括位于其凹形表面上的一个或多个支撑件126。第一类型的板123的至少一个支撑件124中的每一个支撑件可以与第二类型的板125的对应支撑件126相关联。

54、在所述板123、125是弯曲的实施方式中，第一类型的板123和第二类型的板125在它们的尺寸、它们的曲率方面可以基本上彼此相同。在图4中，第一类型的板123和第二类型的板125至少在它们的相应支撑件124、126的布置方面彼此不同。

55、从图4中能够看出，第一类型的板123和第二类型的板125在其各自的表面上均包括七个支撑件124、126。第一类型的板123的支撑件124中的最靠近托架110的第一支撑件和第二类型的板125的支撑件126中的最靠近托架110的第一支撑件布置成相对于托架100的轴向轴线在周向方向的至少一部分上基本上彼此前后对齐，并且由此可以被认为是彼此相关联的。对于第一类型的板123和第二类型的板125的各对相应的第二到第七支撑件124、126也是如此。

56、第一类型的板123具有至少一个支撑件124(例如，最靠近托架100的上述第一支撑件124)，1其相对于托架110布置在第一径向距离处；而第二类型的板125具有与第一类型板的至少一个支撑件相关联的至少一个支撑件126(例如，最靠近托架100的上述第一支撑件126)，其相对于托架110布置在第二径向距离处，该第二径向距离不同于上述第一径向距离。第一类型的板123和第二类型的板125的连续的相关联的第二支撑件到第七支撑件124、126各自同样在它们相对于托架110的径向距离方面彼此不同。

57、第一类型的板123和第二类型的板125可以被认为构成一对板。此外，第一类型的板123和第二类型的板125两者可以通过共用联接器115连接，该共用联接器优选地是可枢转的。

58、在图5中，描绘了多个板120中的第一类型的板123和第二类型的板125。第一类型的板123和第二类型的板125围绕可旋转托架110的周边交替布置。

59、从图5中能够看出，类似于图2和图3的实施方式，相关联的相应的第一类型的板123的支撑件124和第二类型的板125的支撑件126以阵列状形式彼此前后布置。在图5中，两个这些阵列状形式的连续支撑件124、126的所描绘部分由虚线围边指示。然而，由于第一类型的板123和第二类型的板125分别包括相关联的在相对于托架110的径向距离方面彼此不同的支撑件124、126，因此这些阵列状形式的支撑件124、126相对于托架110(的轴向轴线)是非同心的。特别地，支撑件124、126的至少一个阵列包括螺旋状形状，其与托架110的轴向轴线是非同心的并且向外延伸。支撑件124、126的这种布置的优点将在下文参考图6进一步阐明。

60、在图5中，第一类型的板123的支撑件124共同围绕托架110(的轴向轴线)同心布置。类似地，第二类型的板125的支撑件126共同围绕托架110(的轴向轴线)同心布置。第一类型的板123的支撑件124的同心布置的半径不同于第二类型的板125的支撑件126的同心布置的半径。因为第一类型的板123和第二类型的板125围绕托架110交替布置，因此支撑件124和支撑件126的同心布置的半径的差异产生图5中描绘的连续支撑件124、126的非同心阵列状布置。

61、图6示出了图5的多个板120的配置；多个板120包括围绕托架110交替布置的第一类型的板123和第二类型的板125。

62、如图6中的矢量箭头所指示的，在分离器100的运行期间，离心力fc作用在由第一类型的板123所包括的给定支撑件124a上。类似于图3中所描绘的，离心力fc可以分解为切向力分量ft和垂直力分量fp。垂直力分量fp基本上垂直于切向力分量ft定向，并且还垂直于第一类型的板123的表面上的设置有突出部124a的位置定向。

63、第一类型的板123由相邻的第二类型的板125的支撑件126b支撑；第二类型的板125的支撑件126b与上述的第一类型的板123的支撑件124a相关联。第二类型的板125的支撑件126b用作垂直力分量fp的支点。

64、此外，如从图6中能够看出，由于第一类型的板123和第二类型的板125的多个支撑件124a和126b的非同心布置，支撑件124a的相应中心线和126b的相应中心线之间的距离l’相对于包括连续支撑件122的同心布置的图3和图4的实施方式的距离l减小。因此，由垂直力分量fp产生的以距离l’作为其作用线到作为其支点的支撑件126b的力矩相对于图3中所描绘的配置同样减小。因此，由于该所产生的力矩而作用在第一类型的板123上的机械应力同样减小。

65、其他的板123、125的连续支撑件124a、126b同样经受相对于图3中所描绘的情况减小的力矩，这是由于到它们各自的支点的相应的作用线(图6中未示出)(每个支点是连续的相邻的板123、125的相应支撑件124a、126b)类似地减小而产生的。

66、当将图3与图6比较时，此外，能够看出，图3中的离心力fc的方向基本上不同于包括支撑件122b和122c的支撑件的同心阵列延伸的周向方向；而在图6中，作用在支撑件124a上的离心力fc的方向更大程度地对应于非圆形方向或与非圆形方向重叠，包括支撑件124a和126b的支撑件的非同心阵列在该非圆形方向上延伸。因此，图6中的连续支撑件124a、126b的非同心布置相对于托架110的轴向轴线呈螺旋状形状，而且相对于托架110(的轴向轴线)向外延伸，因此更有效地分布和吸收离心力fc，离心力与连续支撑件124a、126的非同心阵列一样，相对于托架110(的轴向轴线)基本上向外指向。

67、出于以上原因，相对于根据图2和图3的实施方式，根据图4至图6的本发明的实施方式进一步改进了在分离器100的运行期间承受所产生的力或扭矩的能力。根据图4至图6的实施方式的分离器100的进一步改进的能力使得可以在更高的旋转速度下操作分离器100，这进而使得作用在悬浮在成分待从其分离的流体中的成分的任何颗粒上的离心力更高，从而进一步增加分离效率。

68、此外，分离器100在运行期间经受所产生的力的进一步改进的能力使得可以使用不同于更普遍应用的材料(诸如(不锈)钢)的替代材料来构造分离器100。特别是典型地表现出更大程度的柔性和/或脆性的较轻材料，诸如包括碳或玻璃纤维的聚合物或材料，甚至可以在分离器100的更高旋转速度下使用而没有失效的风险。

69、最后，分离器100在运行期间经受所产生的力的进一步改进的能力使得可以以更大的规模构造分离器100，并且具有增加的物理尺寸。在这种较大的规模下，特别地，由于它们的增加的尺寸而包括相对降低的刚度，板120更倾向于在分离器100的运行期间挠曲和/或变形。由于根据本发明的通用原理的支撑件122的布置，在分离器100的运行期间所产生的力和力矩被更好地吸收和/或减小，因此板120在运行期间的任何挠曲至少被减小或甚至被完全防止。

70、根据本文公开的实施方式中的任一个实施方式的分离器100可以用于从流体中分离一种或多种组分的方法。

71、尽管到目前为止已经在分离器的上下文公开了本发明，但是本公开不限于此。此外，提供了板组件，该板组件包括根据以上描述的实施方式中的任何一个实施方式的多个板。这种板组件可以安装在现有的(现有技术)分离器中，该分离器然后被改装，从而实现如以上描述的本发明的各种优点。

72、需强调的是，在不背离如在至少所附权利要求中限定的本发明的基本原理的情况下，技术人员可以对如本文公开的本发明的实施方式做出修改。例如，尽管所描绘的实施方式包括弯曲板，但是可以替代地使用直(平坦)板。此外，同样地，这些板可以在平行于托架的轴向轴线的方向的其长度方向上表现出曲率，使得它们表现出螺旋状形状。技术人员可以做出的修改的另一示例是将相应板的支撑件放置在它们的凸形表面上，而不是如在附图中所描绘的实施方式中的将其放置在它们的凹形表面上。

73、此外，本领域技术人员可以选择除了以上描述的第一类型的板123和第二类型的板125之外的其他类型的板。如参考图4至图6所阐明的，通过根据这些图的分离器100的实施方式获得的优点源自连续板的相应支撑件的进一步改进的布置，这些支撑件布置成形成向外延伸的非同心布置。发现需要至少两种不同类型的板，即，第一类型的板123和第二类型的板125，其至少在它们各自的支撑件的布置方面彼此不同，来建立连续支撑件的这种有利布置。然而，可以预期的是，连续支撑件的类似的有利的非同心布置可以通过使用假想的第三类型的板(未描绘)来实现，该第三类型的板至少在支撑件在板表面上的布置方面不同于前述的第一类型的板123和第二类型的板125。

74、因此，在本文中公开的所有实施方式都不应当被解释为限制性的。相反，所寻求保护的范围仅由所附权利要求中限定的特征限定，并且至少在某些司法管辖区中由它们的等同物限定。

技术实现思路