具有直接驱动装置的分离机的制作方法

1.本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的分离机和一种用于运行所述分离机的方法。


背景技术：

2.这种也适用于工业使用的分离机从现有技术已知、例如由所述类型的de102017113649a1已知，所述分离机优选可以用于持续运行。
3.在已知系统中存在如下配置，其中，筒、驱动主轴和电驱动马达刚性地连接成一个结构单元，该结构单元然后作为整体弹性地支撑在驱动壳体上。所述类型的gb368247、fr1.287.551、de1057979和de4314440c1公开了这种现有技术的示例。
4.关于现有技术还要提到wo2004/089550，其中，筒、驱动主轴和电驱动马达同样连接成一个结构单元，该结构单元然后能作为整体支撑在驱动壳体上。绕壳体或者说机架设置有外罩，该外罩具有内壁和外壁。在这些壁之间构成空腔，冷却液、例如水可以在该空腔中流动。冷却流体可以以这种方式冷却壳体，该壳体在离心转子运行期间通过电动机显著加热。为了润滑轴承，还设置有与主轴连接的元件。该元件与主轴在存在于油室中的润滑油中转动，使得润滑油的一部分转化成油雾。油雾润滑下轴承。油雾还通过通道朝上轴承的内部并且朝通风设备的抽吸侧引导。这导致对上轴承的润滑。剩余的油雾通过马达的缝隙向下回压。这种结构是昂贵且相对复杂的。油雾这样还在一定程度上无助于对马达的冷却。
5.对已知驱动设备的冷却看来始终是需要改进的。


技术实现要素：

6.本发明具有如下目的：以简单措施改进对这种分离机的驱动设备的冷却。
7.本发明通过权利要求1的技术方案实现所述目的。本发明还通过权利要求16的方法实现所述目的。
8.根据权利要求1提供一种分离机，所述分离机具有：
9.在运行中旋转的单元，所述单元具有筒和驱动主轴；
10.构造为电动机的驱动马达，所述驱动马达用于使所述驱动主轴转动，所述驱动马达具有定子和转子；
11.所述转子设置在所述驱动主轴上，并且所述定子与所述转子径向隔开间距地设置于在运行中不转动的驱动壳体中；
12.所述定子具有至少一个或多个线圈头，并且
13.在所述线圈头中的至少一个线圈头上构造有至少一个腔室，在运行中在所述腔室中构造有冷却剂膜和/或冷却剂池，使得所述线圈头在运行中以冷却剂冷却或者在运行中被冷却。
14.根据这种措辞，在一个线圈头上或在多个线圈头上可以分别构造有所述腔室中的一个或多个腔室。
15.这样以简单的方式优选直接在运行中构造的冷却剂膜或者甚至冷却剂池中在一个或多个外表面上冷却所述线圈头中的一个线圈头或者必要时也冷却两个线圈头。冷却剂将热从线圈头运走。
16.至今为止，线圈头都以空气包围。空气的热导率λ为0.0262w/mk。润滑油的热导率λ例如可以为0.13w/mk至0.15w/mk。由此，已经显著改进了向周围环境的热传递、例如改进了5倍。对此，通过润滑油的环绕或者说优选循环实现了较有效的排热，而在现有技术中包围线圈头的空气基本上静止。
17.冷却剂是能流动的冷却剂。在此，将润滑油用作冷却剂，尤其是反正提供该润滑油用于润滑离心分离机上的一个或多个轴承。优点在于：通过对线圈头的附加冷却，可以使马达受到较高载荷，而马达温度不上升超过允许值。冷却是较有效的并且功率密度由此是大的。
18.因此有利的是：润滑油一方面用于润滑驱动主轴的一个或多个轴承并且另一方面用于冷却一个或多个线圈头。
19.电驱动马达例如可以是异步马达或同步马达、例如磁阻马达。
20.优点在于：已经存在的用于润滑滚动轴承的润滑油现在也用于冷却马达或者说线圈头。由此，机器不需要其他机组和其他冷却介质如水。由从马达定子例如向冷却筋条的直接导热和从线圈头经由润滑油流向冷却筋条的导热构成的组合由此是特别有效的。
21.根据一种有利的但非强制性的设计方案，驱动马达优选可以完全处于颈部轴承与脚部轴承之间。
22.根据一种有利设计方案，其中一个线圈头是上线圈头并且另一线圈头是下线圈头，并且在所述上线圈头是和/或在所述下线圈头上分别构造有所述腔室中的一个腔室。如果在两个线圈头上分别构造有油冷腔室，则有效且简单地冷却两个线圈头。
23.在此优选的是：在有效冷却的意义内，相应的线圈头上的相应的腔室构造为环形腔室，所述环形腔室构造在相应的线圈头的上部、外部和/或下部上，使得相应的线圈头的上表面、外表面和/或下表面对应地在运行中由润滑油膜覆盖并且被良好地冷却。
24.适宜的是：相应的腔室具有入口和出口，所述出口也可以构造为溢流口。
25.在此可以规定：一个或两个腔室在运行中完全分别以油池填充或被填充。入口和出口于是对应地如此设计并且与油流量相协调，使得它们填充一个或两个腔室。这样在相应的腔室的区域中实现或者说能实现特别好的冷却和润滑。
26.为了能够构造所述一个或多个腔室，有利的是：在驱动壳体中构造有一件式或多件式的马达壳体，所述马达壳体保持定子。腔室于是可以构造在马达壳体与定子之间，并且这些元件可以作为预装配的单元提供，该单元可以装配在驱动壳体上。
27.根据一种特别优选的设计方案可以规定：所述驱动壳体和/或所述马达壳体具有冷却筋条。所述驱动壳体和/或所述马达壳体具有一个或多个冷却通道，所述冷却通道由润滑油穿流，所述润滑油从一个或两个腔室导出。借助于冷却筋条于是将润滑油的热能放出给周围环境。这样由腔室中的润滑油接收的热完全或部分通过对流又放出给周围环境。
28.可以规定：相应的腔室在相应的线圈头上具有i形的、l形的或u形的横截面。
29.然后，在一种有利设计方案中可以规定：相应的腔室构造在所述马达壳体的元件和/或区段与相应的线圈头之间。
30.可以规定：预装配的驱动和转动系统单元具有闭合的润滑系统回路。
31.根据一种变型方案可以在结构上有利地规定：所述驱动主轴轴向由孔贯穿，所述驱动主轴在下部在驱动壳体中浸入到润滑油底壳中，通过所述驱动主轴的孔将润滑油输送到颈部轴承的区域中和/或所述上线圈头上的腔室的输入管道的区域中。
32.根据另一种结构上有利的设计方案可以规定：从所述上线圈头上的第一腔室中流出的润滑油通过所述驱动壳体中和/或所述马达壳体中的冷却通道引导到所述下线圈头上的腔室中，所述润滑油从那里引导回到所述润滑油底壳中。
33.本发明还提供一种用于冷却分离机的驱动马达的方法，所述方法具有如下步骤：提供特别是根据前面作为根据本发明描述的实施方案之一的分离机，并且在运行中以润滑油填充以及穿流一个或多个腔室。
34.为了提供结构紧凑且能良好操作的分离机，还有利的是：作为冷却系统(优选仅)设置有一个气冷装置，该气冷装置在驱动壳体的外周上包括冷却筋条。
35.最后可以有利地但非强制性地规定：具有筒和驱动主轴的旋转系统基本上轴向经由脚部轴承支撑在驱动壳体中。然而，就此而言也可以实施另一种变型方案，其具有在颈部轴承上的支撑装置。
附图说明
36.随后借助实施例参照附图详细阐述本发明。附图中：
37.图1示出示意性示出的根据本发明的分离机的剖视图；
38.图2示出另一个根据本发明的分离机的透视图；
39.图3a、图3b在a)中示出图1中的上部的第一局部放大图并且在b)中示出图1中的下部的第二局部放大图，在其中以箭头和阴影线分别示出用于冷却剂的流动路径。
具体实施方式
40.图1示出分离机1，该分离机具有在运行中不转动的或者说静止的系统和在运行中相对于静止的系统转动的或者说旋转的系统。在此，旋转的系统和静止的系统分别具有多个元件。
41.分离机的旋转的系统包括具有竖直的旋转轴线d的筒2。这个筒2在这里仅示意性示出。该筒可以以不同方式设计。优选地，该筒设计用于特别是在工业工艺中连续运行，以用于连续地将能流动的产品滤清和/或分离成一个或两个液相和必要时一个固相。为此，所述筒的内腔优选设有由分离盘构成的分离盘叠堆(在这里不能看到或者说未示出)。优选单锥形或双锥形的筒2套装到能转动的驱动主轴3的在这里竖直的上端部上。驱动主轴可以竖直地或者说在运行中基本上竖直地定向并且具有竖直的旋转轴线d。
42.筒2可以具有一个入口和用于要处理的产品或者说材料混合物的在离心分离区中分开的相的至少两个出口。
43.驱动主轴3以轴承组件能转动地支承，所述轴承组件在这里具有颈部轴承4和脚部轴承5。在此，颈部轴承4以优选径向弹性支撑的方式设置在轴承壳体6中。在此，在轴承壳体6的内周与颈部轴承4的外周之间可以设置有弹性元件如弹性环(在这里未示出)。轴承壳体6不旋转并且因此是在运行中静止的系统的一部分。
44.轴承壳体6可以套装到一件式或多件式的马达壳体7、8上。在此，马达壳体可以由多个区段构成。所述马达壳体特别是可以具有马达壳体覆盖环7，该马达壳体覆盖环套装到下马达壳体8上。
45.轴承壳体6、必要时马达壳体覆盖环7和马达壳体8可以分别在其外周上具有环形法兰区段6a、7a或8a。这些环形法兰区段6a、7a、8a可以分别轴向堆叠地叠置。所述环形法兰区段可以以例如在这里未示出的轴向螺纹件相互能结合成或者说被结合成一个模块式单元。所述环形法兰区段可以共同构成能预装配的且在这里也预装配的驱动和转动系统单元的一个环形法兰区段。
46.在一件式或多件式的马达壳体8中设置有驱动马达10，该驱动马达是电动机。可选地，在那里也可以构造或者说设置有脚部轴承5。驱动马达10具有定子20和转子21。定子20在这里直接或间接地固定在驱动壳体11中或上。所述定子在运行中不转动。反之，转子21可以无相对转动地与驱动主轴3连接。
47.具有轴承壳体6、必要时马达壳体覆盖环7和一件式或多件式的马达壳体8的系统可以构成按照能作为整体装配的、更换的盒子的型式的预装配的驱动和转动系统单元。这个预装配的驱动和转动系统单元随后也简称为预装配的单元。这个预装配的单元也可以具有筒2。这种构造就此而言是有利的、但不强制性精确地如此实施，以便实现本发明。
48.马达壳体8嵌接到驱动壳体11中并且保持在那里。这个驱动壳体11可以按照包围马达壳体8的外部壳体的型式构造。然而，也可以构造为机架。驱动壳体11例如可以固定在地板如工厂地板或类似物上。
49.在驱动壳体11的外周上可以构造有冷却筋条12，以便这样以简单的方式将驱动系统的废热放出或者说发射到周围环境空间中。
50.驱动壳体11在其内周上具有环形法兰11a。在这个环形法兰11a上可以固定有预装配的驱动和转动系统单元。在这种情况下，预装配的驱动和转动系统单元的外部环形法兰区段可以如示出的那样放置在驱动壳体11的内部环形法兰11a上，或者在一种备选实施方案中悬挂在其下部。
51.预装配的单元及其环形法兰区段优选以至少一个或多个固定件、特别是一个或多个螺栓固定、特别是拧紧在驱动壳体11的环形法兰11a上(在这里未示出)。
52.在驱动壳体11上还可以固定有罩9，该罩在运行中不转动并且包围筒2。
53.为了冷却具有驱动马达10的驱动器，一方面可以使用气冷系统、通过冷却筋条12实现。这是有利且简单的。
54.此外提出：补充地或备选地使用液冷装置。对应的液冷系统随后以附图标记100标记。
55.在这个液冷系统100中有利地将润滑剂环绕系统用于对马达10进行液冷。特别有利的是：为此使用或至少共同使用润滑剂环绕系统，该润滑剂环绕系统也用于以润滑剂润滑轴承4、5中的至少一个轴承。
56.润滑剂环绕系统可以按照可能的根据本发明的设计方案如下构造：
57.润滑剂输入管道用于给轴承4、5供应润滑剂。这个润滑剂输入管道可以以不同方式实现。因此，驱动主轴3可以轴向由孔101贯穿，驱动主轴3在下部在驱动壳体11中浸入到润滑油底壳102中(其上部润滑材料水平通过点划线示出)。通过驱动主轴3的孔101将润滑
油吸管式地输送到颈部轴承4下方的区域中。在这里，由此将驱动主轴3中的孔101用作润滑剂输入管道。从孔101出来，润滑油可以在旋转的系统中径向通过一个或多个径向延伸的横向孔103进一步径向向外引导，直到所述润滑油从驱动主轴3的横向孔103流出到驱动主轴3外部的静止的环形空腔中(也参见图3a)。
58.从驱动主轴3出来的润滑油在那里碰到处于驱动主轴3径向外部的静止构件上，即在这里碰到马达壳体覆盖环7和/或马达壳体8上。在此，颈部轴承4可以通过在运行中形成的润滑油雾润滑。
59.润滑油的一部分还可以在与驱动主轴3同轴心地延伸的腔室中向下返回到润滑油底壳102中。脚部轴承5可以设置在润滑油底壳中并且由此润滑。然而，所述脚部轴承也可以处于润滑油底壳上方并且在润滑油返回到润滑油底壳中时被一起润滑。
60.根据本发明，特别是优化了对固定在驱动壳体中的定子20的冷却。定子20具有上线圈头20a和下线圈头20b以及绕组包20c。所述定子构造成一种型式的环形元件，绕组包居中地处于上线圈头20a与下线圈头20b之间。
61.在定子20上、特别是在上线圈头20a和/或下线圈头20b上构造有至少一个腔室k1、k2，该腔室在运行中以润滑油填充，使得相应的线圈头20a和/或20b的外表面的至少一部分在运行中处于润滑油池中或者说由润滑油膜覆盖。相应的腔室k1这样设计，使得它具有入口和出口。所述入口和所述出口如此设计，使得相应的腔室k1和/或k2在运行中优选完全以润滑油填充。
62.有利地，在上线圈头20a上和在下线圈头20b上都可以分别构造腔室k1、k2中的一个腔室。
63.腔室k1和/或k2优选构造为环形腔室，所述环形腔室在径向外部以及必要时在上部和/或在下部在相应的线圈头20a和/或20b上以及绕其延伸。
64.可以规定：至少一个流出通道(其可以分成多个冷却通道)从至少腔室k1、k2之一出来在冷却筋条12的区域中引导通过驱动壳体和/或马达壳体，以便能够将由润滑油接收热从相应的腔室k1和/或k2导出并且从那里经由冷却筋条发射给周围环境。
65.这样特别有利地使用气冷或者说将其与液冷组合。
66.在示出的实施例中，这有利地但非强制性地如下实施。
67.在此，在定子20上方具有马达壳体覆盖环7。在定子20的径向外部又设置有马达壳体8(其优选同样是环形的)。该马达壳体可以一件式或多件式地向下延伸直至润滑油底壳102。
68.马达壳体覆盖环7具有向内开放的环形腔室71。从驱动主轴3径向流出的润滑油的一部分积聚在所述环形腔室71中。马达壳体覆盖环7还可以具有流入通道72，利用该流入通道可以将润滑油从环形腔室71引导到腔室k1中，该腔室在径向外部构造为在线圈头20a以及马达壳体的邻接元件之间的环形腔室。在这里，这是元件马达壳体覆盖环7和马达壳体8。
69.腔室k1在运行中以润滑油填充。腔室k1可以构造为环形腔室。腔室k1还可以具有i形的、l形的或优选u形的横截面。在此优选的是：腔室k1这样设计(特别是在腔室k1的容积方面和在穿流的油量方面)，使得在运行中润滑油穿流腔室k1时升温不大于或小于20
°
k。这样可以特别好地避免在绕腔室k1的区域中的过多加热。
70.图3a形象地说明：在运行中如何通过流过通道72的润滑油将腔室k1以润滑油填
充。所述润滑油对上线圈头20a在其侧面中的一侧、两侧或在这里甚至三侧上进行冷却。这特别是上线圈头20a的上侧、下侧和径向外侧。
71.流出通道73可以从腔室k1出来。该流出通道在这里(可选地首先向上并且然后)径向向外引导到冷却通道74(或者说过渡到该冷却通道)中，该冷却通道通过驱动壳体和/或马达壳体引导，所述驱动壳体和/或所述马达壳体设有冷却筋条12中的一个或多个冷却筋条，使得在上线圈头20a上的腔室k1中已经由润滑油接收的热的一部分或所有热可以经由一个或多个冷却筋条12又发射出。
72.冷却通道74又过渡到(在这里径向向内引导的)流入通道75，该流入通道又通到下线圈头20b上的第二腔室k2中。
73.下线圈头20b在腔室k2的一侧、两侧或三侧的径向外部和/或上部和/或下部也由该腔室k2中的润滑油k2包围。腔室k2也可以构造为环形腔室。该腔室k2也可以具有i形的、l形的或u形的横截面。
74.图3b形象地说明：在运行中如何通过流过通道75的润滑油将腔室k2以润滑油填充。所述润滑油对下线圈头20b在其侧面中的一侧、两侧或在这里甚至三侧上进行冷却。这特别是下线圈头20b的上侧、下侧和径向外侧。
75.下线圈头20b与马达壳体8之间的腔室k2通过以下方式填充，即，不断将润滑油从油底壳引导到腔室k1中、同样以润滑油并且用于冷却下线圈头20b。
76.在此，润滑油可以从下腔室k2通过另一个流出通道76向下朝润滑油底壳102的方向流动，润滑油最后流入到该润滑油底壳中。
77.腔室k2的设计、特别是在运行中润滑油的体积、流量优选应如此选择，使得润滑油在穿流腔室k2时升温不大于或优选小于20
°
k。因为在这种设计中可以特别可靠地防止在绕这个腔室k2的区域中的过热。
78.这样规定：润滑油补充地有针对性地从定子20旁边并且在此特别是从一个或两个线圈头20a、20b旁边如此穿流，使得润滑油将线圈头20a、20b中的一个或优选两个线圈头有效地通过一定的润滑剂流以及润滑剂膜冷却。此外，通过以下方式冷却线圈头，即，在腔室k1、k2中优选存在一种型式的润滑油池，其润滑油然而一再通过后流入的润滑油更换。
79.两个线圈头20a、20b可以在横截面中具有大致矩形的基本形状。在此，定子20的内侧可以通过环形空腔与驱动主轴3和转子21隔开间距。在这个区域中优选实现没有补充的润滑剂流、至少没有润滑剂流经由冷却作用流出，所述冷却作用在这个环形空腔中施加由颈部轴承流动到脚部轴承的润滑油。
80.反之，上线圈头和/或下线圈头在外周上由驱动壳体或驱动壳体上的结构元件如此围住，使得所述上线圈头和/或所述下线圈头在其侧面中的一侧、两侧或优选甚至三侧上构成所述一个或多个腔室k1、k2、特别是环形腔室。
81.在这里，设置在定子上方的马达壳体覆盖环7这样构造，使得该马达壳体覆盖环通过通道72将润滑油引导到第一腔室k1中，该第一腔室在这里在三侧上包围上线圈头。这个腔室k1在运行中以润滑油填充。一旦所述腔室溢流，溢流的润滑油就通过另一个通道74朝另外的腔室k2的方向流动，该另外的腔室在一侧、两侧或三侧上包围下线圈头20b。
82.最后，流出通道76如孔或通道从该下腔室k2引导回到润滑油底壳中。
83.这样润滑油甚至从两个线圈头20a、20b旁边直接引导，以便冷却两个线圈头并且
最后将其直到输送回到润滑油底壳102中。
84.由此规定：在定子20与驱动壳体11的一个或多个邻接的构件之间构造有一个或多个通道和/或腔室k1、k2，在这里马达壳体覆盖环7和马达壳体8属于所述邻接的构件，所述通道和/或所述腔室在运行中完全或部分以润滑油填充，也形成润滑油流，以便尽可能直接通过直接溢流线圈头20a、20b中的至少一个表面区域有效地以润滑油冷却定子、特别是其一个或两个线圈头20a、20b。
85.本发明可以通过不同方式实现。这在图1以及图3a、图3b中有利地发生。不言而喻，然而也可能的是：本发明在其他构造设计方案中以其他构造的方式实施。
86.润滑油或至少润滑油的一部分流动到环形腔室k1和k2中，所述润滑油在颈部轴承下方从驱动主轴3流出。
87.优选地，润滑油有针对性地经由一个或两个线圈头20a、20b引导，进一步优选规定：线圈头20a、20b中的一个或两个线圈头在运行中部分浸入到润滑油池中。溢流口如此设计，使得润滑油位在上腔室k1中总是完全包围上线圈头20a。通过沉浸，将由于欧姆损失在上线圈头中产生的热较好地导出。溢流的润滑油可以然后或在穿流期间通过驱动壳体和/或马达壳体中的一个或多个冷却通道74引导，并且如此以简单的方式将热经由驱动壳体11的冷却筋条12放出给周围环境。
88.经冷却的润滑油然后流到包围下线圈头20b的类似的腔室k2中。从其出来的出口又如此设计，使得容器中的润滑油位总是完全包围线圈头。这例如可以通过容器的出口中的适当挡板进行或者通过流出通道76的适当横截面实现。
89.以这种方式，集成的马达的两个线圈头20a、20b通过流回的润滑油有效地冷却。一方面，线圈头的损耗热的一部分通过流动的润滑油接收并且导走，另一方面，线圈头的损耗热的一部分通过处于环绕线圈头的腔室中的润滑油引导给包围的分离机壳体。为此，应以润滑油填充环绕线圈头的腔室。
90.附图标记列表
[0091]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分离机
[0092]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
筒
[0093]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动主轴
[0094]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
颈部轴承
[0095]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
脚部轴承
[0096]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承壳体
[0097]
6a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形法兰区段
[0098]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
马达壳体覆盖环
[0099]
7a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形法兰区段
[0100]
71
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形腔室
[0101]
72
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
流入通道
[0102]
73
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
流出通道
[0103]
74
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷却通道
[0104]
75
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
流入通道
[0105]
76
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
流出通道
[0106]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
马达壳体
[0107]
8a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形法兰区段
[0108]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
罩
[0109]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动马达
[0110]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动壳体
[0111]
11a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
环形法兰
[0112]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷却筋条
[0113]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
定子
[0114]
20a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈头
[0115]
20b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈头
[0116]
20c
ꢀꢀꢀꢀꢀ
绕组包
[0117]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转子
[0118]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
液冷系统
[0119]
101
ꢀꢀꢀꢀꢀ
孔
[0120]
102
ꢀꢀꢀꢀꢀ
油底壳
[0121]
103
ꢀꢀꢀꢀꢀ
横向孔
[0122]
k1、k2
ꢀꢀ
腔室
[0123]dꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转轴线。