JP5105207B2 - ダイレクトドライブを備えた分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の分離装置に関する。

特に連続動作中でさえも工業的使用に適した前記分離装置は、従来より知られている。

公知のシステムは、ドラム、駆動スピンドル、及び電気駆動モータが１つの構造ユニットを形成するようにしっかり連結され、その後その全体が機械フレーム上に弾性支持される設計を含んでいる。このような従来技術の例は、ＦＲ１２８７５５１、ＤＡＳ１０５７９７９、及びＤＥ４３１４４４０Ｃ１に開示されている。このような構成は、寸法が比較的大きく、大きな質量を振動に関して移動させなければならないことが不利である。

ＤＥ２００５００１５３９Ｕ１は、ギア機構の周りにラップを有する分離装置を示している。

あまり直接的ではない背景技術としては、ＣＨ３２９８４１、ＣＨ１０７６８１、ＵＳ２０４０３５１、及び国際公開第９９／４２２２１Ａ１号パンフレットも挙げられる。

本発明の目的は、上記公報に記載の構成とは異なる方法を見つけることであり、費用効率よく製造することができ、それにも関わらず、モータ領域を軸受領域又は軸受空間から分割することができる小型の分離装置を実現することである。

本発明は、請求項１の主題によりこの目的を達成する。

上記によると、固定子は、機械フレームにしっかり連結され、モータ回転子、駆動スピンドル、遠心分離ドラム、及び好ましくはハウジングが機械フレーム上に弾性支持されるユニットを形成し、動作中に振動し、駆動スピンドル用軸受装置全体がモータとドラムの間に配置されている。

固定子が機械フレーム上に直接支持されており、モータ回転子が駆動スピンドルの上に直接あるので、少ない数の構成部品のみを使用して、特に小型の垂直設計を実現することができる。

モータとドラムの間の軸受装置の発明的配置により、軸受領域及びモータ領域が、互いに構造的に分離される、又は分離させることができる軸線方向に短い設計が可能になり、軸受装置の潤滑をモータから分離させることができ、ネック（首部）用の軸受とフットステップ（脚段差部）用の軸受の間にモータが配置される配置ではそうではない。それにも関わらず、モータはまだその固定子で機械フレーム内に直接支持することができる。

ＤＥ５９６４０２Ａ、ＤＥ５４５１２０Ａ、及びＧＢ３６８２４７は実際、固定子が機械フレーム上に直接支持され、モータ回転子が駆動スピンドル上に直接ある方法を開示している。しかし、軸受がモータ領域内で軸線方向に配置されているので、又は軸受がモータの各側に軸線方向に配置されているので、モータ領域は軸受から分離させることができない。この利点は、本発明による考えによってのみ与えられる。

振動ユニットは、特に正確な動作の回転中心が、回転子又はモータ回転子の軸線方向及び径方向中心点にあるように特に構成されており、モータ回転子がもはや機械ハウジング内で自由に回転することができないように中心点から遠くは異なっていない。これにより、特に動作中に、モータ回転子とドラムの間で接触が起こり得ないのを保証することができる。

この方法の結果、分離装置ドライブは、本発明による設計により生じた固定子とモータ回転子の間の相対的条件が最小まで小さくなるように構成されており、それによってモータ回転子を振動システム内に配置し、固定子を非振動機械フレーム内又はその上に配置することが可能になり、特に小型で費用効率の良い設計が可能になる。さらに、モータの回転子だけが中に必要であるので、システムの振動質量は小さく保持される。

振動に関する調整は、ドラム、駆動スピンドル及びモータ回転子で構成された振動システムがソケット内で低い固有共振周波数の構成で取り付けられるように「超臨界的に」構成されていることが好ましく、固有共振周波数はドラムの習慣的な動作回転速度範囲より相対的にはるかに低い。システムがドラムの比較的低い回転速度で起動したときに振動周波数が既に通過しているので、動作中にシステムは小さい偏向だけで比較的安定したように運転することが利点である。

モータ回転子は、回転方向に固定されるように駆動スピンドルに直接連結されていることが特に好ましく、又はこれと一体的に統合されている。クラッチなどの、設計を長くする要素は、このようにして省くことができる。加えて、製造費用もさらに少なくなる。

有利な改良が、特許請求の範囲の従属項から分かる。

本発明を、例示的な実施形態により、図面を参照して以下により詳細に説明する。

図１は、フード装置１７によって囲まれた垂直回転軸線Ｄを有する遠心分離ドラム２を備えた分離装置１を示している。遠心分離ドラム２は、駆動スピンドル３の上に嵌合されている。駆動スピンドルは、ここではネック軸受４（上側軸受）及びフットステップ軸受５（下側軸受）を備えた軸受装置により、ハウジング６内に回転可能に取り付けられている。例えば、ネック軸受４はここでは、２個の転がり軸受を有する。例えばネック軸受４として転がり軸受を１個のみ備えた他の改良も考えられる（ここには図示せず）。

ドライブ領域が、軸受カバー３２の下に断面で示されている。スピンドル３は、ドラム領域及びフード領域内には図示しない。

供給ライン、ここでは供給パイプ１８により、中にディスクスタックが挿入されることが好ましく、連続動作のために構成されていることが好ましいドラム（ここでは図示せず）内に流体を供給することが可能になる。

ハウジング６は、弾性要素により、好ましくはソケット７により機械フレーム８上に支持されている。複数のソケット７が、ここではハウジング６のフランジ９と機械フレーム８の上壁面１０の間で周面周りに分配され、ソケット７の長手軸線Ｌが駆動スピンドルに対してある角度で位置合わせされている。駆動スピンドル３又は回転軸線Ｄとソケット７の間の角度αは、３０°から６０°の間であることが好ましい。

回転子１２又は固定子巻線及びモータ回転子１３を備えたモータハウジングを有する（電気）モータ１１を備えた分離装置ドライブは、駆動を行うように働く。モータ１１は有利には、ここでは比較的費用効率の良い設計を可能にする、別個の軸受手段を有していない。軸受装置は、モータ１１とドラム１の間に配置されている。モータ回転子１３はしたがって、駆動スピンドル３に対して単純及び有利には吊り下げられたように配置されている。したがって驚くべきことに、モータの固定子１２に対してモータ回転子１３のしっかりした位置決めを行うのに、モータ上の別個の軸受を省くことが可能であり、軸受はそうでなければ分離装置に対してモータ内に設けられる。

駆動スピンドル３は、モータ回転子１３に直接、すなわち好ましくはクラッチなどの媒介要素なしで連結されている。モータハウジングはこれに対して、しっかりと、且つばねのないように、機械フレーム８上に配置又は支持されている。

このように、駆動スピンドル３を備えた遠心分離ドラム１、モータ回転子１３、及びハウジング６は、機械フレーム８上に弾性的に支持されているが、固定子１２を含んでいない振動ユニットを形成し、それによってモータ回転子１３と固定子１２の間で相対移動が起こる。

分離装置ドライブは、振動システムの回転中心Ｍ（遠心分離ドラム２が、特に動作中に正確な移動を行う）がモータ回転子１３の軸線方向及び径方向中心点内にあるように構成されている。理想的には、回転中心Ｍ及び中心点が図１に示すように正確に一致する。しかし、駆動スピンドル３と共に振動するモータ回転子１３が固定子１２内で固定子１２に触れることなく依然として自由に回転できることが保証される限り、互いにわずかに異なっていることも考えられる。

振動システム、又は振動ユニットの回転中心Ｍの位置は、ソケット７及びその配置によって規定される。ここで、各場合において、垂線Ｓは各場合において正確に回転中心Ｍで、ソケット７の長手軸線Ｌの中心を通って交差する。

この方法の結果、分離装置ドライブは、固定子１２とモータ回転子１３の間で動作中に起こる相対的移動が最小限まで少なくなるように構成されている。

駆動スピンドルの下端部には、羽根車ホイール１４が配置され、羽根車ホイール１４は機械フレーム内のフレーム開口１５を通して下からこの中に空気を吸入し、モータ１１を通して空気を供給し、機械フレーム８内の別の開口１６でこれを噴出させる。

圧力の十分な差を作り出すために、固定子１２は、機械フレーム８に対して下向きの方向に封止されるように具現化され、供給又はフレーム開口１５は駆動スピンドル３の下に直接配置される。このように、羽根車ホイール１４は単純な方法でポンプ状の設計を実現するために使用することができる。

羽根車ホイールはまた、別個の（小さな）ドライブで駆動させることができ、それによって「外部換気装置」、すなわち駆動スピンドルから分離された独立換気手段が実現される。この構成の利点は、モータ回転子の回転速度とは無関係な通気であり、それによって均一な冷却が保証される。

空気流が望ましくない場合、実際に水冷モータで使用されるのと同様に、水での冷却装置を設置することができる。そして機械フレームは、それに応じて封止された設計のものとすることができる。

図２は、モータ１１がネック軸受４及びフットステップ軸受５を備えた軸受装置を収納する軸線方向部分から中に収納される、軸線方向部分を機械フレーム８内の分割壁面１９が分割する設計を示している。分割壁面１９は、駆動スピンドルに真っ直ぐ延びているが、これと共には回転しない。モータ１１を通して空気を吸入するフレーム開口１５、及びこの空気を出力するフレーム開口１６は両方とも、分割壁面の下の機械フレームの下側軸線方向部分に配置されている。機械フレーム８は、この下側部分内のフレーム開口１５及び１６を除いて閉じられるように実現することができる。

これに対して、軸受装置の潤滑手段は、分割壁面（ここでは図示せず）の上の領域内に収納される。

別の設計が図３に示されており、その図示方法は図１及び２の方法に対応し、ここでは図示しない要素に関して、これらの図で示した分離装置と同様の方法で実現することができる。

駆動スピンドル３用の軸受装置は、図１によると、モータ１１の上に完全に配置されている。

図３によると、ポット形スリーブ（２１）は駆動スピンドル３に取り付けられ、回転方向に固定するように駆動スピンドル３に連結されている。この状況では、スリーブ２１は、上側の内部中空スリーブ部２２、及び駆動スピンドルに連結され、下向き方向に駆動スピンドル３が貫通する下側ディスク部２３を有する。

軸受ハウジング６は、上側フランジ２４、及び機械フレーム８内の上側開口を通して係合し、上向き開口スリーブ２１内のその下端部と係合する下側スリーブ状ハウジング部２５を有する。モータは、スリーブ２１（ここでは図示せず）の下に配置されている。

スピンドルの回転の結果、軸受装置の軸受４、５を潤滑させる油は、動作中にスリーブ２１のスリーブ部２２の内側横表面上に集まる。

内向きに突出する周面カラー２６が、スリーブ部２２の上端部に形成されている。その結果、潤滑剤のフィルムを収納するリング状潤滑剤空間２８が、内側の上側カラー２６、スリーブ部２２の内側周縁部、下側ディスク部２３、及び駆動スピンドル３の間に形成される。

潤滑剤空間２８内に外向きに軸受ハウジング６の下側スリーブ状部から径方向に延びる管状取付部又は突起２９は、前記潤滑剤空間２８内に突出し、管状取付部又は突起２９はポンプのように、又は最初に径方向内側に、その後軸受ハウジング６内で上向きに延び、後者から出る、回転の際に引き込まれないスキミングと同様に潤滑剤用排出導管３０内に続く。

下流側に配置された排出導管３０を備えたスキミングディスク状突起２９により、ドラム又はスピンドル３が回転したときに潤滑剤空間２８から圧力を加えて潤滑剤をポンプのように排出し、霧又は噴霧が作り出されることなく、例えば非回転軸受ハウジングの下流側に連結されたライン３１を介して、軸受装置内に前記潤滑剤を供給し戻すことが可能である。幅広いタイプのアセンブリを、ライン３１、例えばフィルタ２０及び／又はラジエータ内に連結することができる。ポンプ状効果の結果、有利には、アセンブリとして別個の又は外部ポンプを省くことが可能である。しかし任意選択で、例えば油を軸受装置（図示せず）の転がり軸受内の潤滑手段に供給するために、このようなポンプを提供することも可能である。

図３によると、スリーブ２１自体が軸受手段に対して潤滑剤領域を遮断するので、中間壁面１９を省くことも可能である。

本発明による第１の分離装置の断面図である。 本発明による第２の分離装置の断面図である。 本発明による第３の分離装置の詳細断面図である。

符号の説明

１ 分離装置
２ 遠心分離ドラム
３ 駆動スピンドル
４ ネック軸受
５ フットステップ軸受
６ ハウジング
７ ソケット
８ 機械フレーム
９ フランジ
１０ 壁面
１１ モータ
１２ 固定子
１３ モータ回転子
１４ 羽根車ホイール
１５ フレーム開口
１６ 開口
１７ フード装置
１８ 供給ライン
１９ 分割壁面
２０ フィルタ
２１ スリーブ
２２ スリーブ部
２３ ディスク部
２４ フランジ
２５ ハウジング部
２６ カラー
２７ カラー
２８ 潤滑剤空間
２９ 突起
３０ 排出導管
３１ ライン
Ｌ 長手軸線
Ｄ 回転軸線
Ｍ 回転中心
α 角度

Claims (23)

1. ａ．垂直回転軸線（Ｄ）と、遠心分離処理されるべき製品のための供給ラインを備えた遠心分離ドラム（２）と、
   ｂ．軸受装置（４，５）によりハウジング（６）内に回転可能に取り付けられ、機械フレーム（８）上に弾性的に支持された前記遠心分離ドラム用の駆動スピンドル（３）と、
   ｃ．固定子（１２）と、前記駆動スピンドル（３）と位置合わせされたモータ回転子（１３）とを有する電気駆動モータ（１１）を備えた駆動装置と
   を備える分離装置（１）において、
   ｄ．前記固定子（１２）が、前記機械フレーム（８）に堅固に連結され、
   ｅ．前記モータ回転子（１３）、前記駆動スピンドル（３）、前記遠心分離ドラム（２）、及び好ましくは前記ハウジング（６）が１つのユニットを形成し、該ユニットが、前記機械フレーム（８）上に弾性的に支持されて、動作中に振動するようになっており、
   ｆ．前記軸受装置（４，５）の全体が、前記電気駆動モータ（１１）と前記遠心分離ドラム（２）との間に配置されていることを特徴とする分離装置。
2. 前記分離装置は、前記ユニットの回転中心（Ｍ）が前記モータ回転子（１３）の軸線方向及び径方向中心点にあるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の分離装置。
3. 前記モータ回転子（１３）が、回転方向には固定されるように前記駆動スピンドル（３）に直接連結されていること、又は、前記駆動スピンドル（３）と共に一部品として具現化されていることを特徴とする、請求項２に記載の分離装置。
4. 前記回転中心（Ｍ）及び前記中心点は、前記駆動スピンドル（３）と共に振動する前記モータ回転子（１３）が前記固定子（１２）内で前記固定子（１２）に触れることなく自由に回転することができるような範囲で、互いに異なる位置にあることを特徴とする、請求項２〜３のいずれか一項に記載の分離装置。
5. 前記機械フレーム（８）上の弾性的支持は、前記垂直回転軸線（Ｄ）及び／又は前記駆動スピンドル（３）に対してある角度で配向された長手軸線（Ｌ）を有するソケット（７）により行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分離装置。
6. 前記ソケット（７）が、前記垂直回転軸線（Ｄ）に対して３０°〜６０°の角度（α）で配向されていることを特徴とする、請求項５に記載の分離装置。
7. 前記ソケット（７）の前記長手軸線（Ｌ）の中心を通る垂線（Ｓ）が、前記モータ回転子（１３）の前記中心点で交差することを特徴とする、請求項５〜６のいずれか一項に記載の分離装置。
8. 前記軸受装置（４，５）が、ネック用軸受（４）及びフットステップ用軸受（５）を備えていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分離装置。
9. 羽根車ホイール（１４）が、前記駆動スピンドル（３）の下端部に配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の分離装置。
10. 前記羽根車ホイール（１４）は、前記機械フレーム（８）のフレーム開口（１５）を通して下から前記機械フレーム（８）の周辺から空気を吸入するのに使用することができるように配置及び具現化されていることを特徴とする、請求項９に記載の分離装置。
11. 前記機械フレーム（８）が、空気を流出させるための別のフレーム開口（１６）を有することを特徴とする、請求項１０に記載の分離装置。
12. 前記固定子（１２）が、前記機械フレーム（８）に対して下向き方向に封止されるように具現化され、前記フレーム開口（１５）が、前記駆動スピンドル（３）の下に直接配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の分離装置。
13. 前記電気駆動モータ（１１）はそれ自体の軸受手段を有していないことを特徴とする、請求項１１〜１２のいずれか一項に記載の分離装置。
14. 前記モータ回転子（１３）が、前記駆動スピンドル（３）に対して吊り下げられたように配置されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の分離装置。
15. 前記機械フレーム（８）内の分割壁面（１９）が、前記軸受装置（４，５）を保持する軸線方向部分から、前記電気駆動モータ（１１）が収納される軸線方向部分を分割することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の分離装置。
16. 前記電気駆動モータ（１１）を通して空気を吸入する前記フレーム開口（１５）、及び空気を排出させる前記フレーム開口（１６）は両方とも、前記分割壁面（１９）の下で前記機械フレーム（８）の下側軸線方向部分に配置されていることを特徴とする、請求項１５に記載の分離装置。
17. 前記機械フレーム（８）が、前記フレーム開口（１５及び１６）まで前記分割壁面（１９）の下にて、下側部分に形成されることを特徴とする、請求項１５〜１６のいずれか一項に記載の分離装置。
18. 前記軸受装置（４，５）が、前記分割壁面（１９）の上の領域内で潤滑されることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の分離装置。
19. ポット形スリーブ（２１）が前記駆動スピンドル（３）に取り付けられ、回転方向に固定されるように前記駆動スピンドル（３）に連結され、下向き方向に前記駆動スピンドル（３）が貫通することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の分離装置。
20. 前記スリーブ（２１）が、上側内部中空スリーブ部（２２）と、前記駆動スピンドルに連結された下側ディスク部（２３）とを有し、前記ハウジング（６）が、前記スリーブ（２１）と係合する下側スリーブ状ハウジング部（２５）を有することを特徴とする、請求項１９に記載の分離装置。
21. 内向きに突出する周面カラー（２６）が、前記スリーブ部（２２）の上端部に形成されていることを特徴とする、請求項２０に記載の分離装置。
22. 前記スリーブ（２１）が潤滑剤空間（２８）を画定することを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の分離装置。
23. 管状取付部又は突起（２９）が、前記潤滑剤空間（２８）内に外向きに前記ハウジング（６）の下側スリーブ状部から径方向に延び、ポンプのように、又は、回転の際に引き込まれないスキミングと同様に、潤滑剤用排出導管（３０）に続くことを特徴とする、請求項２２に記載の分離装置。

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