專利名稱：一種用于離心萃取的離合器及萃取分離設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種萃取分離設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種依靠離心體產(chǎn)生的離心力 來達(dá)到自動結(jié)合的用于離心萃取的離合器及萃取分離設(shè)備。
背景技術(shù)：
離心離合器是一種連接輸入軸和工作軸的結(jié)合體，在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中依靠離心體產(chǎn)生 的離心力來達(dá)到自動分離或自動結(jié)合的接軸設(shè)備。一般分常開式和常閉式兩種，主要都是 利用輸入軸轉(zhuǎn)速到達(dá)一定值后，離心力增加使得離合器進(jìn)入結(jié)合狀態(tài)，多用來限制從動部 分的轉(zhuǎn)速，防止因轉(zhuǎn)速過高而發(fā)生故障或損壞工作機(jī)。離心離合器的結(jié)構(gòu)主要有閘塊式和 鋼球式兩類。針對離心萃取器來說，目前常規(guī)垂直傳動的設(shè)計(jì)中所采用的聯(lián)軸器有剛性凸緣聯(lián) 軸器、夾殼聯(lián)軸器和彈性柱銷聯(lián)軸器、彈性塊式聯(lián)軸器等，前兩種主要是以剛性連接方式進(jìn) 行傳力，對設(shè)備的啟動電流較大，除了對電網(wǎng)沖擊較大之外，還對設(shè)備本體使用壽命影響較 大；而后兩種雖然能夠以自有的柔性材料降低啟動沖擊，但它們主要是靠內(nèi)部某些零件的 破壞而對設(shè)備實(shí)現(xiàn)保護(hù)，這樣往往增加停機(jī)時(shí)間和維修工作量，不利于生產(chǎn)作業(yè)率的提高。 而鋼球離心離合器不但啟動平穩(wěn)，而且承載能力大，外形尺寸小，在此采用鋼球離心離合器 是最佳選擇。鋼球離心離合器傳遞扭矩的能力與加入鋼球等混合物的數(shù)量有關(guān)。當(dāng)數(shù)量過 少時(shí)，則不能達(dá)到傳遞額定扭矩的能力，而當(dāng)數(shù)量過多時(shí)，會縮短啟動時(shí)間，降低結(jié)合平穩(wěn) 性。常用資料中只有找到殼體與鋼球產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩、殼體內(nèi)腔直徑關(guān)系的計(jì)算公式，真正傳 遞摩擦扭矩的實(shí)體——鋼球的大小和重量的多少無法查到。由此可見離心離合器的設(shè)計(jì) 不能脫離萃取工藝和操作條件，一般要通過小型試驗(yàn)——半工業(yè)試驗(yàn)——工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證的 途徑來完成。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種用于離心萃取的離合器，該離合 器內(nèi)設(shè)有不同直徑的金屬球，當(dāng)離合器運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生意外過載時(shí)，金屬球在球腔A內(nèi)打滑，具有 過載保護(hù)功能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是所述用于離心萃取的離合 器，包括帶軸孔的上轂體和下轂體；其特點(diǎn)是，所述下轂體包括一帶中空腔的外殼，設(shè)在該 外殼內(nèi)的帶軸孔的葉輪，固接在外殼下端的端蓋；所述葉輪的外緣與外殼內(nèi)壁之間設(shè)有間 隙，所述葉輪、外殼和端蓋之間形成一球腔A，該球腔A內(nèi)設(shè)有多種不同直徑的金屬球；所述 上轂體與外殼之間為固定連接。為使得離合器具有彈性隔振功能，所述上轂體與外殼的接觸面上設(shè)有彈性體。所述端蓋下端設(shè)有壓蓋。所述葉輪頸部圓周表面與外殼內(nèi)壁之間設(shè)有襯套。所述金屬球?yàn)閷?shí)心鋼球，實(shí)心鋼球的直徑分別為Φ 6mm，Φ 5. 5mm, Φ 5mm。進(jìn)一步地，所述直徑Φ 6mm的實(shí)心鋼球占總鋼球體積的80% 91%，優(yōu)選為88% ；直徑Φ 5. 5的實(shí)心 鋼球占總鋼球體積的8% 15%，優(yōu)選為9% ；直徑Φ 5mm的實(shí)心鋼球占總鋼球體積的1% 5%，優(yōu)選為3%。具有葉片的下輪轂與主動軸相聯(lián)并安裝在從動殼中，在葉片與殼體之間的間隙中 放置若干細(xì)小的鋼球，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動到達(dá)一定速度后，在離心力的功能下，鋼球被拋向殼體內(nèi) 壁，填充在葉片與殼體的徑向間隙中，于是鋼球使主從部分進(jìn)入結(jié)合狀態(tài)而一起轉(zhuǎn)動。該離 合器不僅具有彈性隔振功能，可有效保護(hù)電機(jī)。當(dāng)電機(jī)啟動時(shí)，鋼球在離合器球腔A內(nèi)滑 動，電機(jī)在較低負(fù)載下快速地啟動，具有節(jié)能效果，更重要的是使得工作機(jī)快速地越過不穩(wěn) 定的臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，而迅速地到達(dá)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生意外過載時(shí)，鋼球在球腔 A內(nèi)打滑，因此該離合器同時(shí)還具有過載保護(hù)功能。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型提供了一種萃取分離設(shè)備，該設(shè)備應(yīng)用了上述離合器，根據(jù) 不同元素溶液的比重來調(diào)整離合器轉(zhuǎn)速和鋼球參數(shù)，使得鋼球旋轉(zhuǎn)運(yùn)動快慢形成離心力的 高低使得兩相混合溶液得以分離，其中輕相引入轉(zhuǎn)轂周邊，而重相溶液遠(yuǎn)離工作轉(zhuǎn)鼓軸，再 利用重相和輕相溶液收集箱實(shí)現(xiàn)兩相溶液完全分離的目的；且安裝該離合器的萃取分離設(shè) 備可快速地越過不穩(wěn)定的臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，而迅速地到達(dá)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。一種萃取分離設(shè)備，包括電機(jī)，該電機(jī)的輸出軸上述用于離心萃取的離合器的上 轂體相聯(lián)，該離合器下轂體的葉輪與一帶軸球窩軸承的輸入端工作軸相聯(lián)，該帶軸球窩軸 承的輸入端工作軸與一輪轂相聯(lián)。所述電機(jī)的輸出軸、輸入端工作軸和輸入端工作軸的軸心線共線，且軸心線垂直 于水平面，這樣，該垂直方向的離合器的設(shè)計(jì)與選擇只考慮受到轉(zhuǎn)矩的條件制約，其承受的 軸向力，由帶軸球窩軸承來承擔(dān)。藉由上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)電機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)帶動上轂體和下轂體的葉輪旋轉(zhuǎn)，從而通過葉 輪撥動鋼球做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)一定數(shù)值時(shí)，鋼球運(yùn)動的離心力使得鋼球與下轂體的 外殼之間產(chǎn)生足夠的摩擦力，以實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩載荷。本實(shí)用新型所述的離合器不同一般的機(jī)械設(shè)備的常規(guī)傳動，而是特指應(yīng)用在濕法 冶煉稀土元素或稀有元素的液相萃取分離設(shè)備一離心萃取器上。離心萃取器是一種利用離 心力、攪拌剪切力、轉(zhuǎn)鼓與外殼的環(huán)隙之間的摩擦力而進(jìn)行的兩相混合一澄清一分離的萃 取設(shè)備。與其他萃取設(shè)備相比，不同體系的物性和不同的操作條件都直接影響設(shè)備的各項(xiàng) 功能。因此脫離工藝和操作條件就無法評價(jià)設(shè)備的優(yōu)劣，而且從本質(zhì)上講，不存在通用的理 想設(shè)備，一般要通過小型試驗(yàn)——半工業(yè)試驗(yàn)——工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證的途徑，在特定條件下，對 設(shè)備的結(jié)構(gòu)，如空腔的大小、葉輪與外殼的間隙距離和葉輪的形狀和有關(guān)參數(shù)進(jìn)行最佳值， 如鋼球的種類、直徑和數(shù)量比例的選定，才能確定該工藝條件的最合理的萃取設(shè)備。至今為 止，萃取設(shè)備的設(shè)計(jì)仍然是一門技術(shù)，尚未形成一門科學(xué)，文獻(xiàn)上發(fā)表的各類萃取設(shè)備的數(shù) 據(jù)都是特定體系的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在不同程度上雖然有參考價(jià)值，但是都不能在設(shè)計(jì)中直接選 用。因此本實(shí)用新型是在特定工程設(shè)計(jì)中研究試驗(yàn)的一種設(shè)備結(jié)構(gòu)和參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型所述的用于離心萃取的 離合器不僅具有彈性隔振功能，可有效保護(hù)電機(jī)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生意外過載時(shí)，鋼球在球腔 A內(nèi)打滑，同時(shí)還具有過載保護(hù)功能。本實(shí)用新型所述的萃取分離設(shè)備當(dāng)電機(jī)啟動時(shí)，鋼球 在離合器球腔A內(nèi)滑動，電機(jī)在較低負(fù)載下快速地啟動，具有較好的節(jié)能效果，且設(shè)備可以快速地越過不穩(wěn)定的臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，迅速地到達(dá)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，工作效率高t
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型所述萃取分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型所述用于離心萃取的離合器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為圖2的俯視圖。 在圖中21--電機(jī)；22-尚合器； 23-輸入端工作軸[0023]24--帶軸球窩軸承；25--轉(zhuǎn)轂；30--上轂體；[0024]31--彈性體；32--緊定螺栓；33--夕卜殼；[0025]34--襯套；35--葉輪；36--端蓋；[0026]37-—壓蓋；38--鋼球；39--連接螺栓；[0027]40--螺塞；41--輸出端工作軸O[0028]A-球腔。
具體實(shí)施方式
一種用于離心萃取的離合器，如圖2，3所示，包括帶軸孔的上轂體30和下轂體；所 述下轂體包括一帶中空腔的外殼33，設(shè)在該外殼33內(nèi)的帶軸孔的葉輪35，固接在外殼33 下端的端蓋36，該端蓋36下端設(shè)有螺塞40 ；所述葉輪35的外緣與外殼33內(nèi)壁之間設(shè)有間 隙，所述葉輪35、外殼33和端蓋36之間形成一球腔A，該球腔A內(nèi)設(shè)有多種不同直徑的金 屬球38 ；所述葉輪35頸部圓周表面與外殼33內(nèi)壁之間設(shè)有襯套34。所述上轂體30與外 殼33之間通過緊定螺栓32固定連接，該上轂體30與外殼33的接觸面上設(shè)有彈性體31。 所述端蓋36下端設(shè)有壓蓋37，并通過連接螺栓39固接在一起。所述鋼球38為實(shí)心鋼球，實(shí)心鋼球的直徑分別為Φ 6mm, Φ 5. 5mm, Φ 5mm。進(jìn)一步 地，所述直徑Φ 6mm的實(shí)心鋼球占總鋼球體積的80% 91%，優(yōu)選為88% ；直徑Φ 5. 5的實(shí)心 鋼球占總鋼球體積的8% 15%，優(yōu)選為9% ；直徑Φ 5mm的實(shí)心鋼球占總鋼球體積的1% 5%，優(yōu)選為3%。在本實(shí)施例中，離合器轉(zhuǎn)速290 四00 r/min ；鋼球總重量4900kg，其中Φ 6mm 的實(shí)心鋼球重4312kg，Φ 5. 5 mm的實(shí)心鋼球重441kg，Φ 5 mm的實(shí)心鋼球重147kg。一種萃取分離設(shè)備，如
圖1所示，包括電機(jī)21，該電機(jī)21的輸出軸上述的用于離心 萃取的離合器22的上轂體30相聯(lián)，該離合器22下轂體的葉輪35與一帶軸球窩軸承M的 輸入端工作軸23相聯(lián)，該帶軸球窩軸承M的輸入端工作軸41與一輪轂25相聯(lián)。所述電機(jī)21的輸出軸、輸入端工作軸23和輸入端工作軸41的軸心線共線，且軸 心線垂直于水平面。動力經(jīng)電機(jī)21、離合器22、輸入端工作軸23、帶軸球窩軸承對、輸出端工作軸41、 輸出給轉(zhuǎn)轂25。電機(jī)21輸出軸插入離合器22的上轂體30，帶軸球窩軸承M的輸入端工 作軸23插入離合器22的葉輪35中，離合器的上轂體和下轂體之間用套有彈性體31的緊 定螺栓32將上轂體30與下轂體的外殼33連接。當(dāng)電機(jī)21的輸入轉(zhuǎn)速由經(jīng)離合器22運(yùn)動時(shí)，下轂體的外殼33隨上轂體30 —起旋轉(zhuǎn)，外殼33與葉輪35之間的外層鋼球38也隨 之做圓周運(yùn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速逐漸提升過程中，質(zhì)量重的鋼球沿外殼內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)一定數(shù) 值時(shí)，鋼球與內(nèi)壁之間因磨擦傳力，轉(zhuǎn)轂25也隨之轉(zhuǎn)動。最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)轂25所在位置的混合 溶液液隨之作層流運(yùn)動，離心力的功能使得比重大的溶液向圓周外沿移動，在外壁上的重 相通道使得搜集。比重輕的溶液圍繞轉(zhuǎn)鼓軸心做旋轉(zhuǎn)，由虹吸原理沿軸向吸出。
權(quán)利要求1.一種用于離心萃取的離合器，包括帶軸孔的上轂體(30)和下轂體；其特征在于，所 述下轂體包括一帶中空腔的外殼(33)，設(shè)在該外殼(33)內(nèi)的帶軸孔的葉輪(35)，固接在 外殼(33)下端的端蓋(36)；所述葉輪(35)的外緣與外殼(33)內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，所述葉 輪(35)、外殼(33)和端蓋(36)之間形成一球腔A，該球腔A內(nèi)設(shè)有多種不同直徑的金屬球 (38)；所述上轂體(30)與外殼(33)之間為固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離心萃取的離合器，其特征在于，所述上轂體(30)與外 殼(33)的接觸面上設(shè)有彈性體(31)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離心萃取的離合器，其特征在于，所述端蓋(36)下端設(shè) 有壓蓋(37)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離心萃取的離合器，其特征在于，所述葉輪(35)頸部圓 周表面與外殼(33)內(nèi)壁之間設(shè)有襯套(34)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離心萃取的離合器，其特征在于，所述金屬球(38)為實(shí) 心鋼球，實(shí)心鋼球的直徑分別為Φ 6mm，Φ 5. 5mm, Φ 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于離心萃取的離合器，其特征在于，所述直徑Φ6πιπι的實(shí) 心鋼球占總鋼球體積的80% 91%，直徑Φ 5. 5的實(shí)心鋼球占總鋼球體積的8% 15%，直徑 Φ 5mm的實(shí)心鋼球占總鋼球體積的1% 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于離心萃取的離合器，其特征在于，所述直徑Φ6πιπι的實(shí)心 鋼球占總鋼球體積的88%，直徑Φ 5. 5的實(shí)心鋼球占總鋼球體積的9%，直徑Φ 5mm的實(shí)心鋼 球占總鋼球體積的3%。
8.—種萃取分離設(shè)備，包括電機(jī)(21)，其特征在于，該電機(jī)(21)的輸出軸與權(quán)利要求 廣7之一所述的用于離心萃取的離合器(22)的上轂體(30)相聯(lián)，該離合器(22)下轂體的 葉輪(35)與一帶軸球窩軸承(24)的輸入端工作軸(23)相聯(lián)，該帶軸球窩軸承(24)的輸入 端工作軸(41)與一輪轂(25)相聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的萃取分離設(shè)備，其特征在于，所述電機(jī)(21)的輸出軸、輸入端 工作軸(23)和輸入端工作軸(41)的軸心線共線，且軸心線垂直于水平面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于離心萃取的離合器及萃取分離設(shè)備，屬于萃取分離設(shè)備領(lǐng)域，所述離合器，包括上轂體和下轂體；所述下轂體包括外殼，設(shè)在該外殼內(nèi)的葉輪，固接在外殼下端的端蓋；所述葉輪的外緣與外殼內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，所述葉輪、外殼和端蓋之間形成一球腔A，該球腔A內(nèi)設(shè)有多種不同直徑的金屬球。所述萃取分離設(shè)備包括電機(jī)，該電機(jī)與所述離合器相聯(lián)，該離合器葉輪與一帶軸球窩軸承的輸入端工作軸相聯(lián)，該帶軸球窩軸承的輸入端工作軸與一輪轂相聯(lián)。所述離合器具有彈性隔振功能和過載保護(hù)功能。所述萃取分離設(shè)備具有較好的節(jié)能效果，可以快速地越過不穩(wěn)定的臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，迅速地到達(dá)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，工作效率高。
文檔編號B04B9/00GK201921746SQ20102065059
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者孫湘, 袁學(xué)敏, 高嵐 申請人:長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司