專利名稱：沉降式離心器和螺旋輸送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及用于分離呈輕相和重相的供應(yīng)材料的沉降式離心器，其包括配置成用于圍繞它的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的細(xì)長碗(bowl)，所述碗具有帶有周向壁的分離腔，螺旋輸送器提供在分離腔中并且與碗同軸，所述螺旋輸送器還包括輸送器輪轂，所述輸送器輪轂包括縱向管狀鋼主體部分和附連到所述縱向管狀鋼主體部分的螺旋式鋼輸送器刮板 (flight)。
背景技術(shù)：
這種沉降式離心器從US-A-5 354 255中已知，US-A-5 354 255公開了帶有中空碗的沉降式離心器，該中空碗圍繞具有大體柱形輸送器輪轂的旋轉(zhuǎn)螺旋輸送器，大體柱形輸送器輪轂攜帶包括一個或多個刮板的螺旋。為了抵抗在許多應(yīng)用中遇到的嚴(yán)苛環(huán)境，在 US-A-5 354 255中公開的這種類型的螺旋輸送器的主體以及螺旋典型地以諸如鋼的抵抗力性材料制備。一系列縱向延伸并且徑向突出的支撐肋附連到輸送器輪轂。它們的截面面積隨距輪轂的距離而增加。它們的目的是提供輸送器輪轂的直徑的可能降低，而沒有對因而形成的包括所述輪轂和肋的結(jié)構(gòu)單元經(jīng)受高速操作條件的能力的不利影響。輪轂直徑的這種降低用于降低分離腔中的供應(yīng)材料的池的內(nèi)表面的直徑，這導(dǎo)致沉降式離心器的降低的功率需求。然而，如US-A-5 354 255中公開的，包括徑向突出的肋的復(fù)雜的離心器設(shè)計使它的制備變得相當(dāng)困難。此外，肋占用碗中的空間，因而降低它的有用體積。W0-A-96/14935公開了主要由聚氨酯制成的非常特別的沉降式分離器。因而 W0-A-96/14935公開了具有鼓和輸送器的沉降式分離器，輸送器帶有輪轂和螺旋形刮板，其中螺旋形刮板由聚氨酯制成并且靠在鼓的內(nèi)表面上，這將穩(wěn)定輸送器并且提供對沉淀材料的刮削效果。刮板的材料規(guī)定刮板的密度與待在離心器中被處理的材料的液相的密度在相同的量級，因而增加輸送器的第一臨界振動頻率，其提供用于增加離心器的長度或旋轉(zhuǎn)速度，從而增加它的分離能力。輸送器的輪轂由與刮板相同的材料制成，即彈性體材料聚氨酯，由此輸送器以簡單模鑄可鑄。為提供剛度到輸送器，碳纖維強化樹脂制成的管進(jìn)行鑲鑄，從而在支撐輸送器的軸承之間從輸送器的一端到達(dá)另一端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供沉降式離心器，其提供輸送器輪轂的降低的直徑，所述輸送器輪轂?zāi)軌蚪?jīng)受高速操作條件，同時避免現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。該目標(biāo)根據(jù)本發(fā)明通過提供用于分離呈輕相和重相的供應(yīng)材料的沉降式離心器實現(xiàn)，該沉降式離心器包括配置成用于圍繞它的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的細(xì)長碗，所述碗具有帶有周向壁的分離腔， 螺旋輸送器在分離腔中提供并且與碗同軸，
所述螺旋輸送器包括輸送器輪轂，所述輸送器輪轂包括縱向管狀鋼主體部分和附連到所述縱向管狀鋼主體部分的螺旋狀鋼輸送器刮板，其中，所述輸送器輪轂還包括相對于所述縱向管狀鋼主體部分同軸延伸的內(nèi)部縱向主體，所述內(nèi)部縱向主體延伸通過縱向管狀鋼主體部分的至少一部分并且由第一材料制成，第一材料的比模量(specific modulus) 大于縱向管狀鋼主體部分的鋼材料的比模量。通過提供不同材料的所述內(nèi)部縱向主體，從而有效地將輸送器輪轂分離成兩個同軸延伸的柱形形狀的構(gòu)件，可實現(xiàn)降低輸送器輪轂的直徑。為此目的，上述內(nèi)部縱向主體由其比模量大于管狀鋼主體部分的鋼材料的比模量的材料制成。比模量或剛度對重量的比率限定成材料的彈性模量與質(zhì)量密度之間的比率。這種材料同時剛性且輕質(zhì)。結(jié)果，相關(guān)材料性能可改進(jìn)。因而，原始管狀鋼主體部分的壁厚可降低或可以說由降低輪轂的總體直徑的所述內(nèi)部縱向主體替代。這種輸送器輪轂并且沉降式離心器推論地能夠經(jīng)受高速操作條件。在一實施例中，在螺旋狀刮板與碗的周向壁之間提供游隙。以這種方式，可確保避免刮板與碗的周向壁之間的接觸和作為結(jié)果的在刮板上以及碗的周向壁上的磨損。在又一實施例中，粘合層可在縱向管狀鋼主體部分的內(nèi)部表面的至少一部分與內(nèi)部縱向主體的外部表面之間施加。以這種方式，所述主體部分和所述內(nèi)部主體固定地彼此接合。所述第一材料可為纖維強化聚合物。纖維強化聚合物是由利用纖維強化的聚合物基質(zhì)制成的合成材料。所述聚合物可為環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂是當(dāng)與硬化劑混合時固化的熱固性聚合物。 通過利用諸如環(huán)氧樹脂的剛性且輕質(zhì)的材料，可獲得改進(jìn)的沉降式離心器。所述纖維可包括碳纖維，這些已知具有高的強度對重量比率。通過利用碳纖維強化環(huán)氧樹脂，可實現(xiàn)聚合物的額外增強。在一實施例中，所述纖維強化聚合物的大體縱向延伸纖維束與縱向軸線之間的角度優(yōu)選地低于20°，更優(yōu)選地低于15°，并且最優(yōu)選地低于10°。以這種方式，可實現(xiàn)內(nèi)部縱向主體的增加的結(jié)構(gòu)強度。作為優(yōu)點，主體中的裂紋形成的風(fēng)險可大大降低。優(yōu)選地，對每5到20個大體縱向繞組，纖維束的至少一個繞組相對所述縱向軸線周向配置。在一實施例中，所述內(nèi)部縱向主體是管狀的并且可具有至少等于所述縱向管狀鋼主體部分的壁厚的壁厚。在不同實施例中，所述內(nèi)部縱向主體可在它的長度的至少一部分上徑向延伸到輸送器輪轂的中心。以這種方式，已知第一材料的優(yōu)越性能，可實現(xiàn)輸送器輪轂的重量和直徑顯著降低，同時它的其它性能至少維持。本發(fā)明的其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點將從以下詳細(xì)公開中、從所附權(quán)利要求中以及從附圖中出現(xiàn)?？傮w上，除非在本文中另外明確地限定，否則權(quán)利要求中所用的所有術(shù)語根據(jù)它們在技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義解釋。除非另外明確地陳述，否則所有對“一 / 一個/該[元件、器件、構(gòu)件、裝置、步驟等]，，的引用開放式地解釋為表示所述元件、器件、構(gòu)件、裝置、步驟等的至少一個例子。除非明確地陳述，否則本文中公開的任何方法的步驟不必以本文公開的精確順序?qū)嵤１景l(fā)明還涉及上文所述的螺旋輸送器。


上文以及本發(fā)明的額外的目標(biāo)、特征和優(yōu)點將通過參考附圖的、本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下說明性的且非限制的詳細(xì)描述更好地理解，附圖中相同附圖標(biāo)記將用于類似元件，其中圖1示意性地示出沉降式離心器1 ；圖2a是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的輸送器輪轂的正視圖；圖2b是沿圖2a的線b_b的輸送器輪轂的截面視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶有纖維束的內(nèi)部縱向主體。
具體實施例方式圖1中所示沉降式離心器1包括碗2和螺旋輸送器3，碗2和螺旋輸送器3安裝在軸4上使得在利用中它們可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線5旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸線5以碗2的縱向方向延伸。此夕卜，沉降式離心器1具有垂直于縱向方向延伸的徑向方向5a。為了簡化，方向“上”和“下”在本文中用于分別指示朝向旋轉(zhuǎn)軸線5的徑向方向和遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線5的徑向方向。碗2包括在碗2的一個縱向端部處提供的基板6，該基板6具有內(nèi)側(cè)7和外側(cè)8。 基板6具有若干液相出口開口 9。此外碗2在與基板6相對的端部處具有固相排出開口 10。
此外，螺旋輸送器3包括進(jìn)口開口 11，用于供應(yīng)材料，例如漿液到沉降式離心器1， 漿液包括輕相或液相12和重相或固相13。在如上文所述的沉降式離心器1的旋轉(zhuǎn)期間，液相12和固相13的分離在由碗2的周向壁限定的分離腔26中獲得。液相12通過在基板6 中的液相出口開口 9排出，而螺旋輸送器3朝向固相排出開口 10運輸固相13，通過固相排出開口 10固相13最終排出。如可見，典型地Imm到2mm的游隙21提供在螺旋輸送器3與碗2的周向壁之間。游隙21確保避免刮板與碗2的周向壁之間的接觸，因而防止刮板上以及碗2的周向壁上的磨損。圖2a是另一實施例中的螺旋輸送器3的正視圖，而圖2b是所述螺旋輸送器3沿圖 2a的線b-b的截面視圖。螺旋輸送器3包括輸送器輪轂14和附連到它的外部表面的螺旋式輸送器刮板15，兩者都以鋼材料提供。輸送器輪轂14包括具有外徑(R)的柱形區(qū)段16、 大體截頭錐形區(qū)段17和定位在柱形區(qū)段16與截頭錐形區(qū)段17之間的給料進(jìn)口區(qū)段25。 縱向管狀鋼主體部分18構(gòu)成所述柱形區(qū)段16的最外部部分。通過以鋼材料提供所述柱形區(qū)段16的最外部部分，確保輸送器輪轂14可經(jīng)受供應(yīng)材料的潛在損害作用。給料進(jìn)口區(qū)段25具有用于供應(yīng)漿液進(jìn)入碗2的內(nèi)部，即分離腔26的進(jìn)口開口 11。柱形區(qū)段16還包括內(nèi)部縱向主體19，其可為管狀并且相對所述縱向管狀鋼主體部分18同軸延伸，并且通過由縱向管狀鋼主體部分18限定的空腔。內(nèi)部縱向主體19可在它的長度的至少一部分上徑向延伸到輸送器輪轂14的中心。內(nèi)部縱向主體19由比模量大于縱向管狀鋼主體部分18的鋼材料的比模量的材料制成。比模量或剛度對重量的比率限定為材料的彈性模量與質(zhì)量密度的比率。內(nèi)部縱向主體19的材料因而是剛性的且輕質(zhì)的。在優(yōu)選實施例中，利用結(jié)合圖3更徹底地描述的碳纖維強化的環(huán)氧基質(zhì)。可展望多種其它材料，只要它們的比模量大于縱向管狀鋼主體部分18的鋼材料的比模量。其它聚合物以及非聚合物材料同樣可想到。以舉例的方式，碳纖維可利用凱夫拉爾(Kevlar)或玻璃纖維替代。通過聯(lián)合縱向管狀鋼主體部分18與其中封閉的以剛性且輕質(zhì)的材料的內(nèi)部縱向主體19，實現(xiàn)輸送器輪轂14并且沉降式離心器1推論地能夠經(jīng)受高速操作條件，同時降低輸送器輪轂14的直徑?？v向管狀鋼主體部分18可構(gòu)造有相比于傳統(tǒng)沉降式離心器減小的壁厚。然而壁厚應(yīng)當(dāng)足以提供用于攜帶螺旋式輸送器刮板15的必需強度，螺旋式輸送器刮板 15通常焊接到輪轂14上。如圖2b中可見，粘合層20在縱向管狀鋼主體部分18與內(nèi)部縱向主體19之間的交界面處施加。通過施加所述粘合層20，所述縱向管狀鋼主體部分18與所述內(nèi)部縱向主體 19固定地彼此接合。適合的粘合劑為例如環(huán)氧樹脂。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶有纖維束22的內(nèi)部縱向主體19。纖維束22以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式盤繞成管并且加工成聚合物基質(zhì)。為了實現(xiàn)強韌并且剛性的材料，利用碳纖維。屬于纖維強化聚合物的大體縱向延伸的纖維束22以相對于縱向軸線 23的角度(α )配置。所述角度(α )相應(yīng)于從管的一個端部延伸到管的另一個端部的單一繞組優(yōu)選地小于20°。這提供管的最大彎曲強度。此外，對每5到20個大體縱向繞組22 纖維束24的至少一個繞組或?qū)酉鄬τ谒隹v向軸線大體周向配置。以這種方式，可實現(xiàn)內(nèi)部縱向主體19的增加的結(jié)構(gòu)強度。作為優(yōu)點，在內(nèi)部縱向主體19中的裂紋形成的風(fēng)險可大大降低。本發(fā)明主要參考幾個實施例在上文描述。然而，容易為本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，上文公開的實施例之外的其它實施例同樣可能在由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于分離呈輕相和重相的供應(yīng)材料的沉降式離心器(1)，包括細(xì)長碗O)，其配置成用于圍繞它的縱向軸線(5)旋轉(zhuǎn)，所述碗具有帶有周向壁的分離腔(26)，螺旋輸送器C3)在所述分離腔中提供并且與所述碗O)同軸，所述螺旋輸送器( 包括輸送器輪轂(14)，所述輸送器輪轂(14)包括縱向管狀鋼主體部分(18)和附連到所述縱向管狀鋼主體部分(18)的螺旋狀鋼輸送器刮板(15)，其特征在于，所述輸送器輪轂(14)還包括相對所述縱向管狀鋼主體部分(18)同軸延伸的內(nèi)部縱向主體(19)，所述內(nèi)部縱向主體(19)延伸通過所述縱向管狀鋼主體部分(18) 的至少一部分并且由第一材料制成，所述第一材料的比模量大于所述縱向管狀鋼主體部分 (18)的鋼材料的比模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，在所述螺旋狀刮板(15)與所述碗O)的周向壁之間提供游隙01)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，粘合層OO)施加在所述縱向管狀鋼主體部分(18)的內(nèi)部表面的至少一部分與所述內(nèi)部縱向主體(19)的外部表面之間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，所述第一材料是纖維強化聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，所述聚合物是環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，所述纖維包括碳纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，所述纖維強化聚合物的大體縱向延伸的纖維束02)與縱向軸線03)之間的角度(α )優(yōu)選地低于20°，更優(yōu)選地低于 15°并且最優(yōu)選地低于10°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，對每5到20個大體縱向繞組(22)，纖維束04)的至少一個繞組相對所述縱向軸線周向配置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，所述內(nèi)部縱向主體(19)是管狀的并且具有至少等于所述縱向管狀鋼主體部分(18)的壁厚的壁厚。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的沉降式離心器(1)，其特征在于，所述內(nèi)部縱向主體(19)在它的長度的至少一部分上徑向延伸到所述輸送器輪轂(14)的中心。
11.一種用于沉降式離心器(1)的螺旋輸送器，包括輸送器輪轂(14)，所述輸送器輪轂(14)包括縱向管狀鋼主體部分(18)和附連到所述縱向管狀鋼主體部分(18)的螺旋狀鋼輸送器刮板(15)，其特征在于，所述輸送器輪轂(14)還包括相對所述縱向管狀鋼主體部分(18)同軸延伸的內(nèi)部縱向主體(19)，所述內(nèi)部縱向主體(19)延伸通過所述縱向管狀鋼主體部分(18) 的至少一部分并且由第一材料制成，所述第一材料的比模量大于所述縱向管狀鋼主體部分 (18)的鋼材料的比模量。
全文摘要
一種用于分離呈輕相和重相的供應(yīng)材料的沉降式離心器包括配置成用于圍繞它的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的細(xì)長碗，該碗具有帶有周向壁的分離腔，螺旋輸送器(3)在分離腔中提供并且與碗同軸，螺旋輸送器包括輸送器輪轂(14)。輸送器輪轂包括縱向管狀鋼主體部分(18)和附連到所述管狀鋼主體部分的螺旋狀鋼輸送器刮板(15)。輸送器輪轂還包括相對于縱向管狀鋼主體部分同軸延伸的內(nèi)部縱向主體。內(nèi)部縱向主體(19)延伸通過管狀鋼主體的至少一部分并且由諸如碳纖維強化環(huán)氧樹脂的第一材料制成，第一材料的比模量大于管狀鋼主體部分的鋼材料的比模量。
文檔編號B04B7/08GK102458666SQ201080026417
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者E·格羅內(nèi)加爾德 申請人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司