устройство вовлечения жидкости для центробежного ротора

Формула изобретения

1. Устройство вовлечения жидкости для центробежного ротора, содержащего корпус (1) ротора, который вращается вокруг центральной оси (R) вращения и образует сепарационную камеру (2), и входное устройство (3), которое присоединено к корпусу (1) ротора для вращения вместе с ним и которое образует центральное пространство (4) для размещения жидкости, которая подается к центробежному ротору, причем центральное пространство (4) сообщается с сепарационной камерой (2), а входное устройство (3) включает в себя центральный корпус (13), установленный по центру в центробежном роторе и окружающий указанное пространство (4), причем центральный корпус (13) на одном своем осевом конце имеет отверстие (6), которое сообщается с указанным центральным пространством (4), и устройство вовлечения жидкости, имеющее элементы вовлечения жидкости (11, 12), расположенные в указанном пространстве (4) для вовлечения указанной жидкости посредством вращения центробежного ротора, при этом данное устройство вовлечения жидкости находится в таком взаимодействии с центральным корпусом (13), что оно вовлечено в его вращение и не перемещается относительно него по оси, отличающееся тем, что оно включает в себя первый компонент (14), который окружает ось (R) вращения и имеет, по меньшей мере, один первый выступ (16), который имеет выступающую по радиусу часть, и второй компонент (15), который окружает ось (R) вращения и имеет, по меньшей мере, второй выступ (17), который имеет выступающую по радиусу часть, при этом второй компонент (15) является компонентом, вставляемым по оси в указанное пространство (4) до такого положения, в котором второй указанный выступ (17) примыкает к первому указанному выступу (16), и к указанному выступу (16; 17) применяется запорный элемент (18; 20), который с возможностью снятия взаимодействует с ним, когда указанное устройство вовлечения жидкости (11, 12) находится на месте в центральном пространстве (4), так что второй компонент (15) не может совершать перемещение по оси относительно первого компонента (14).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый компонент (14) жестко присоединен к центральному корпусу (13).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый компонент (14) и центральный корпус (13) выполнены как одно целое.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что первый компонент (14) имеет несколько первых выступов (16), которые распределены вокруг оси вращения и имеют выступающую по радиусу часть, оставляя между собой первые промежутки, и второй компонент (15), имеющий несколько вторых выступов (17), которые распределены вокруг оси вращения и имеют выступающую по радиусу часть, оставляя между собой вторые промежутки, при этом указанный запорный элемент (18, 20) установлен так, что он находится во взаимодействии с несколькими из указанных выступов (16, 17) соответствующих компонентов (14, 15).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что второй компонент (15) выполнен с возможностью введения по оси в указанное центральное пространство (4) до такого положения, в котором вторые указанные выступы (17) расположены по оси на том же самом уровне, что и первые указанные выступы (16) первого компонента (14) в первом указанном промежутке.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что второй компонент (15) выполнен с возможностью введения по оси в указанное центральное пространство (4) до такого положения, в котором вторые указанные выступы (17) миновали первые указанные выступы (16) первого компонента (14) в первом указанном промежутке.

7. Устройство п.6, отличающееся тем, что указанное запорное устройство (18, 20) является, по существу, кольцевым, проходит вокруг указанной оси вращения (R) и устанавливается в аксиальном пространстве, образованном между первыми и вторыми выступами (16, 17), когда вторые выступы (17) миновали первые выступы (16).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное запорное устройство (18, 20) является, по существу, кольцевым и проходит вокруг указанной оси (R) вращения.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что, по существу, кольцевое запорное устройство (18, 20) является гибким, так что его части могут перемещаться к и от оси (R) вращения.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что, по существу, кольцевой запорный элемент (18, 20) имеет разрыв на своей протяженности вокруг оси (R) вращения.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что, по существу, кольцевой запорный элемент (18) имеет, по существу, круглое сечение.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что, по существу, кольцевой запорный элемент (20) имеет, по существу, U-образное сечение, при этом открытая часть U-образного сечения направлена наружу от оси (R) вращения.

13. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанное запорное устройство (18, 20) является, по существу, кольцевым и проходит вокруг указанной оси (R) вращения.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что, по существу, кольцевое запорное устройство (18, 20) является гибким, так что его части могут перемещаться к и от оси (R) вращения.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что, по существу, кольцевой запорный элемент (18, 20) имеет разрыв на своей протяженности вокруг оси (R) вращения.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что, по существу, кольцевой запорный элемент (18) имеет, по существу, круглое сечение.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что, по существу, кольцевой запорный элемент (20) имеет, по существу, U-образное сечение, при этом открытая часть U-образного сечения направлена наружу от оси (R) вращения.

18. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанные выступы (16, 17) как на одном, так и на другом компоненте (14, 15) выступают по радиусу в одном и том же направлении.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что указанные выступы (16, 17) как на одном, так и на другом компоненте (14, 15) выступают по радиусу внутрь к оси (R) вращения.

20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные выступы (16, 17) предназначены для размещения внутри центрального корпуса (13).

21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй компонент включает, по меньшей мере, третий выступ (21), проходящий от оси (R) вращения и выполненный с возможностью введения в выемку (22), выполненную в центральном корпусе (13), предотвращая, таким образом, относительное вращение между вторым компонентом (15) и центральным корпусом (13).

22. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный элемент устройства вовлечения жидкости представляет собой проходящие по радиусу и оси лопасти (12).

23. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный элемент устройства вовлечения жидкости включает в себя ряд кольцевых дисков (11), установленных соосно с указанным центральным корпусом (13) и друг с другом.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству вовлечения жидкости для центробежного ротора, который содержит корпус ротора, который вращается вокруг центральной оси вращения и образует разделительную камеру, и входное устройство, которое присоединено к корпусу ротора для вращения вместе с ним и которое образует центральное пространство для размещения жидкости, которая подается к центробежному ротору, при этом данное центральное пространство сообщается с разделительной камерой, при этом входное устройство включает в себя центральный корпус, расположенный в центре центробежного ротора и окружающий указанное пространство, при этом данный центральный корпус на одном своем осевом конце имеет отверстие, которое сообщается с указанным центральным пространством, и устройство вовлечения жидкости, имеющее элементы вовлечения, расположенные в указанном пространстве для вовлечения указанной жидкости посредством вращения центробежного ротора, при этом данное устройство вовлечения жидкости находится в таком взаимодействии с центральным корпусом, что оно само вовлекается в его вращение и удерживается от осевого перемещения относительно него.

Примером известного в области центробежных устройств устройства вовлечения жидкости может служить устройство вовлечения жидкости согласно патенту США 4701158 А, опубл. 20.10.1987.

Обычно устройство вовлечения жидкости обсуждаемого здесь типа скрепляется с центральным корпусом с помощью винтов или гайки, что делает возможным его замену. Такая замена может отнять некоторое время, например, если при этом используются несколько винтов, или если винты или другие элементы присоединения находятся в труднодоступных местах.

Центробежные сепараторы широко используются в пищевой промышленности и для выполнения биотехнологических процессов, где предъявляются высокие требования к тому, чтобы все поверхности, соприкасающиеся с продуктом, можно было бы подвергнуть тщательной очистке. Это требование приводит к тому, что контакт поверхностей между различными отдельными деталями в центробежном роторе является нежелательным, поскольку такой контакт поверхностей часто приводит к образованию промежутков, которые трудно чистить. Для достижения как можно лучших результатов очистки отдельные детали центробежного ротора могут быть выполнены таким образом, что они контактируют друг с другом в определенных точках или вдоль коротких линий. По возможности следует избегать использования резьбовых или уплотнительных элементов, которые могут еще больше затруднить процесс очистки.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать такое устройство вовлечения для центробежного ротора, которое можно было бы легко устанавливать и демонтировать. Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство вовлечения жидкости, которое можно легко очищать на месте, прямо в центробежном роторе.

Для достижения этих целей было создано устройство вовлечения жидкости для центробежного ротора, содержащего корпус ротора, который вращается вокруг центральной оси вращения и образует сепарационную камеру, и входное устройство, которое присоединено к корпусу ротора для вращения вместе с ним, и которое образует центральное пространство для размещения жидкости, которая подается к центробежному ротору, причем центральное пространство сообщается с сепарационной камерой, а входное устройство включает в себя: центральный корпус, установленный по центру в центробежном роторе и окружающий указанное пространство, причем центральный корпус на одном своем осевом конце имеет отверстие, которое сообщается с указанным центральным пространством, и устройство вовлечения жидкости, имеющее элементы вовлечения жидкости, расположенные в указанном пространстве для вовлечения указанной жидкости посредством вращения центробежного ротора, при этом данное устройство вовлечения жидкости находится в таком взаимодействии с центральным корпусом, что оно вовлечено в его вращение и не перемещается относительно него по оси, которое согласно изобретению включает в себя первый компонент, который окружает ось вращения и имеет, по меньшей мере, один первый выступ, который имеет выступающую по радиусу часть, и второй компонент, который окружает ось вращения и имеет, по меньшей мере, второй выступ, который имеет выступающую по радиусу часть, при этом второй компонент является компонентом, вставляемым по оси в указанное пространство до такого положения, в котором второй указанный выступ примыкает к первому указанному выступу, и к указанному выступу применяется запорный элемент, который с возможностью снятия взаимодействует с ним, когда указанное устройство вовлечения жидкости находится на месте в центральном пространстве, так что второй компонент не может совершать перемещение по оси относительно первого компонента.

Предпочтительно, первый компонент жестко присоединен к центральному корпусу или первый компонент и центральный корпус выполнены как одно целое.

Предпочтительно, первый компонент имеет несколько первых выступов, которые распределены вокруг оси вращения и имеют выступающую по радиусу часть, оставляя между собой первые промежутки, и второй компонент, имеющий несколько вторых выступов, которые распределены вокруг оси вращения и имеют выступающую по радиусу часть, оставляя между собой вторые промежутки, при этом указанный запорный элемент установлен так, что он находится во взаимодействии с несколькими из указанных выступов соответствующих компонентов.

Предпочтительно, второй компонент выполнен с возможностью введения по оси в указанное центральное пространство до такого положения, в котором вторые указанные выступы расположены по оси на том же самом уровне, что и первые указанные выступы первого компонента в первом указанном промежутке.

Предпочтительно, второй компонент выполнен с возможностью введения по оси в указанное центральное пространство до такого положения, в котором вторые указанные выступы миновали первые указанные выступы первого компонента в первом указанном промежутке.

Предпочтительно, указанное запорное устройство является по существу кольцевым, проходит вокруг указанной оси вращения и устанавливается в аксиальном пространстве, образованном между первыми и вторыми выступами, когда вторые выступы миновали первые выступы.

Предпочтительно, указанное запорное устройство является по существу кольцевым и проходит вокруг указанной оси вращения.

Предпочтительно, по существу кольцевое запорное устройство является гибким, так что его части могут перемещаться к и от оси вращения.

Предпочтительно, по существу кольцевой запорный элемент имеет разрыв на своей протяженности вокруг оси вращения.

Предпочтительно, по существу кольцевой запорный элемент имеет по существу круглое сечение.

Предпочтительно, по существу кольцевой запорный элемент имеет по существу U-образное сечение, при этом открытая часть U-образного сечения направлена наружу от оси вращения.

Предпочтительно, указанные выступы как на одном, так и на другом компоненте выступают по радиусу в одном и том же направлении.

Предпочтительно, указанные выступы как на одном, так и на другом компоненте выступают по радиусу внутрь к оси вращения.

Предпочтительно, указанные выступы предназначены для размещения внутри центрального корпуса.

Предпочтительно, второй компонент включает, по меньшей мере, третий выступ, проходящий от оси вращения и выполненный с возможностью введения в выемку, выполненную в центральном корпусе, предотвращая, таким образом, относительное вращение между вторым компонентом и центральным корпусом.

Предпочтительно, указанный элемент устройства вовлечения жидкости представляет собой проходящие по радиусу и оси лопасти.

Предпочтительно, указанный элемент устройства вовлечения жидкости включает в себя ряд кольцевых дисков, установленных соосно с указанным центральным корпусом и друг с другом.

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический вид в осевом сечении обычного центробежного ротора, имеющего центральное устройство для ввода жидкости, которая подлежит обработке в центробежном роторе;

фиг.2 - осевое сечение в перспективе части центрального входного устройства для центробежного ротора, снабженного устройством вовлечения жидкости согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - часть устройства вовлечения жидкости с фиг.2 (в слегка измененном виде);

фиг.4 - корпус устройства вовлечения жидкости как часть всего устройства вовлечения жидкости с фиг.2;

фиг.5 - альтернативный вариант воплощения корпуса устройства вовлечения жидкости, показанного на фиг.4;

фиг.6 - альтернативный вариант воплощения части устройства вовлечения жидкости, показанного на фиг.3; и

фиг.7 - часть центрального входного устройства для центробежного ротора, снабженного альтернативным вариантом воплощения устройства вовлечения жидкости согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 показан центробежный ротор, включающий корпус 1 ротора, который вращается вокруг вертикальной оси вращения R и который образует сепарационную камеру 2. Для вращения вместе с корпусом 1 ротора в центральной части корпуса выполнено входное устройство 3. Входное устройство 3 ограничивает центральное пространство 4, которое сообщается с сепарационной камерой 2 через каналы 5, которые находятся между входным устройством 3 и роторным корпусом 1. Кроме того, входное устройство 3 имеет на своем верхнем конце входное отверстие 6, которое сообщается с указанным пространством 4. Неподвижно установленная входная труба 7 для жидкости, подлежащей обработке в центробежном роторе, входит сверху снаружи в пространство 4 и имеет открытый конец в его нижней части. В сепарационной камере 2 расположен вертикальный ряд усеченно-конических сепарационных дисков 8, которые отстоят по оси друг от друга так, что между ними образуются узкие проходы для сквозного потока указанной жидкости. Сквозь этот ряд сепарационных дисков 8 по оси проходят распределительные каналы 9, которые образованы каналами в дисках 8, расположенными точно друг под другом.

Входное устройство 3 включает центральный корпус 10, который окружает указанное центральное пространство 4, и устройство вовлечения жидкости, которое расположено в центральном пространстве 4. Это устройство вовлечения жидкости может быть выполнено различными способами и предназначено для вовлечения жидкости, которая входит в пространство 4 через входную трубу 7, во вращение центробежного ротора. На фиг.1 показаны два типа устройства вовлечения жидкости, слева и справа относительно входной трубы 7. Слева показан вертикальный ряд плоских кольцевых дисков 11, установленных вокруг оси вращения R на некотором расстоянии по оси друг от друга. Справа показано одно из нескольких крыльев 12, которые распределены вокруг оси вращения R, и при этом каждое из них проходит в радиальном и осевом направлении.

Более полное описание обычного центробежного ротора с фиг.1 можно найти в патенте US 4701158.

На фиг.2 показан первый вариант воплощения устройства вовлечения жидкости, выполненного согласно настоящему изобретению. В это устройство вовлечения жидкости входят как верхняя часть центрального корпуса 13 (подобного центральному корпусу 10 на фиг.1), так и отдельный корпус устройства вовлечения жидкости, расположенный в пространстве 4 внутри центрального корпуса 13. Верхняя указанная часть центрального корпуса 13 может рассматриваться как первый компонент 14, а отдельный корпус устройства вовлечения жидкости как второй компонент 15.

Первый компонент 14 (то есть верхняя часть центрального корпуса 13) имеет несколько первых внутренних выступов 16, распределенных вокруг оси вращения R и образующих между собой первые промежутки. Второй компонент, или корпус 15 устройства вовлечения жидкости, имеет несколько других выступов 17, образующих между собой вторые промежутки. Выступы 16 и 17 имеют выступающую по радиусу часть и направлены внутрь к оси вращения R.

На фиг.3 показан центральный корпус 13 (слегка измененный) без корпуса 15 устройства вовлечения жидкости с фиг.2, а на фиг.4 показано устройство вовлечения жидкости 15 такого типа, который показан на фиг.2.

Понятно, что корпус 15 устройства вовлечения жидкости (согласно фиг.4) может быть вставлен в пространство 4 центрального корпуса 13 снизу (согласно фиг.3) до такого положения, когда выступы 17 уже прошли выступы 16 и между ними, расположившись несколько выше их по оси, как это показано на фиг.2.

На фиг.2 также показан запорный элемент 18, который расположен по оси между первыми выступами 16 и вторыми выступами 17. Этот запорный элемент 18 является по существу кольцевым и имеет круглое сечение. Этот элемент, на своей протяженности вокруг оси вращения, также имеет разрыв (не показано), позволяющий ему быть вставленным между выступами 16 и 17. Будучи вставленным на место между выступами 16 и 17, этот запорный элемент 18 удерживает корпус устройства вовлечения жидкости относительно центрального корпуса 13 так, что корпус устройства вовлечения жидкости 15 не может выпасть из пространства 4.

Как было упомянуто раньше в связи описанием фиг.1, устройство вовлечения жидкости может быть выполнено различными способами. Таким образом, активные элементы устройства вовлечения жидкости могут быть выполнены, например, в виде кольцевых плоских дисков 11 или в виде проходящих по радиусу и оси крыльев 12. Фиг.4 показывает корпус 15 устройства вовлечения жидкости, который снабжен дисками 12, а фиг.5 показывает корпус 15 устройства вовлечения жидкости, который снабжен дисками 12 соответствующего типа, как это проиллюстрировано на фиг.1.

Как видно из фиг.4 и 5, корпус 15 устройства вовлечения жидкости - в дополнение к выступам 17 - имеет несколько дополнительных выступов 21, которые проходят по радиусу наружу в нижней части корпуса 15 устройства вовлечения жидкости. Эти выступы 21 предназначены для введения в соответствующие желобки 22, выполненные на внутренней стороне центрального корпуса 13, как это показано на фиг.2. С помощью достигнутого таким способом сцепления между выступами 21 и центральным корпусом 13 предотвращается вращение корпуса устройства вовлечения жидкости относительно центрального корпуса 13 в пространстве 4.

В варианте воплощения настоящего изобретения, показанном на фиг.2, первый компонент 14 выполнен за одно целое с центральным корпусом 13. На фиг.6 показан альтернативный вариант воплощения настоящего изобретения, в котором первый компонент 14 выполнен как отдельная часть 19. Эта отдельная часть 19 может быть соединена с центральным корпусом 13 любым подходящим способом. При необходимости могут быть использованы отдельные крепежные элементы для прикрепления части 19 к центральному корпусу 13. Более того, эта отдельная деталь, или компонент 19 согласно фиг.6 функционирует таким же образом, как и указанный первый компонент 14 согласно фиг.3. При желании деталь 19 может быть снабжена небольшими возвышениями на своей поверхности для контакта с центральным корпусом 13, в результате чего вместо контакта поверхностей обеспечивается точечный контакт.

На фиг.7 показан дополнительный вариант воплощения настоящего изобретения, в котором центральный корпус 13 выполнен вместе с выступами 16, подобно тому, как показано на фиг.2 и 3, а корпус устройства вовлечения жидкости 15 выполнен с выступами 17, подобно тому, как это показано на фиг.2 и 4. На фиг.7 показан измененный запорный элемент 20, который представляет собой кольцо с разрывом, расположенное вокруг оси вращения R (не показано), и имеет U-образное сечение, открытая часть которого направлена наружу от оси вращения R.

Как видно на фиг.7, корпус 15 устройства вовлечения жидкости поддерживается в аксиальном положении относительно центрального корпуса 13 с помощью запорного элемента 20, когда выступы 17 расположены в промежутках между выступами 16 на том же самом осевом уровне, как и последние. Выступы 16, так же как и выступы 17, проходят по радиусу внутрь к оси вращения R, и их осевое перемещение относительно друг друга предотвращается запорным элементом 20.