图1  CINC Industries公司生产的离心泵设计用于液体的高效分离作业。尽管这样高的效率能够让事故后的环境恢复工作进行得更快速，但这些设备的每一种应用都会受益于那些更有效、更少浪费的机加工技术

这家公司的机床在车削和铣削大型工件上的出色表现对于诸如环境污染清除这类应用有着关键性的意义。它在最近墨西哥湾漏油事件中所发挥的作用就是一个使人印象深刻的范例。

世上没有几家制造公司可以夸口说自己的创建人之一是著名的影星。而位于内华达州Carson City的CINC Industries公司却能这样说。好莱坞明星Kevin Costner在1983年帮助了这家公司的创建。但是，这家公司却宁愿谈论其产品在诸如环境灾难这样的危急情况下作出反应时发挥的作用。最近发生在墨西哥湾的漏油事件就是一个极好的例子。这个故事证明了这家公司所具备的机加工能力在制造前所未有的最高效、最强大离心泵当中所发挥的关键作用。

这个故事中的机床主要是由Doosan Infracore公司（新泽西州West Caldwell）出品的大型车床和铣床。除了用于其它高公差要求的工件以外，这些机床还用于制造代表了离心泵核心的转子部件。精密的机加工能力确保了这家公司所生产的最大型离心泵内的转子能够以高达2500rpm的转速转动并且将多达55加仑的液体泵入到分离室内。由于精密机加工的功劳，这些部件能够达到几克内的配平精度，从而做到了实质上没有振动的旋转运行，这样，即使离心泵内的液体配比变化范围很广，离心泵也能高效而可靠地运行。这种通用性使得这些离心泵可以很理想地应用于诸如将原油与海水分离开来的环境污染清除应用。这种能力的重要性在墨西哥湾事件中得到了证明，此事件中的油水比率会依据海水表面的状况而出现极大的变化。

图2  车削大尺寸重型工件的能力对于高效离心泵转子的制造具有关键性的意义。诸如这款Puma 400LMB一样的机床就具备执行此类加工所需要的工件容纳空间和足够大的扭矩

但是，这家公司的离心泵还应用于许多其它要求配备有效且经济的液体分离设备的行业。CINC Industries公司要求自己的机床必须足够精确和高效，以便能够制造处于一定尺寸总和范围内以及各种各样材质的部件。例如，这家公司要求自己的车床同时具备粗车削和精车削能力。据这家公司目前的拥有者和总裁Bret Sheldon表示，他特别赞赏那些能够支持铣削作业的车床。将车削和铣削能力结合起来就能减少工件安装步骤并增强部件加工精度，这点是涉及大尺寸重型工件时的重要关注点。合并和精简加工工序还有助于这家公司在离心泵生产业务与另一部分的合同机加工业务之间取得平衡。

聚光灯下的技术明星

演员、制作人兼技术倡导者Kevin Costner确实是CINC Industries的创建人之一。他和自己的兄弟Dan在27年前创建了这家公司，公司的目标是在美国能源部为自身核计划所开发的技术基础上制造出新型离心泵产品。当时，新闻正在报道着另一件漏油灾难事故，就在阿拉斯加州Prince Williams Sound发生的Exxon Valdez油轮失事事件，而其地点正是Costenr兄弟喜爱的钓鱼场。将石油从此地原先毫无污染的海水中清除变成了兄弟俩的紧急关注要事。他们渴望这种可将石油从海水中分离出来的新机械分离方法能够有助于拯救当地的环境。Dan曾担任这家新公司的工程师和亲历亲为的车间经理，而Kevin（拥有金融学位）曾担任财务资助者和业务推广人的角色。

最初，这家公司设立在加利福尼亚州。而其离心泵产品在阿拉斯加州所取得的成功确保了这家公司成为一项现实可行的生意，而且他们的创新设计随后经改良后得到制药公司、生物柴油燃料精炼厂、能源相关实验室和其它行业的采用。尽管如此，Costner兄弟从未失去这项技术可以成为诸如漏油这类灾难的潜在解决方案的兴趣。

在1995年，这家公司迁移到了内华达州的Carson City。大致就在这个时期，Sheldon先生加入了这家企业担任制造业务经理。他的背景为制造业，包括在Thiokol公司当时正在制造为航天飞机计划制造部件期间的任职经历。他事实上在1997年买下了CINC Industries公司，但Costner兄弟仍然作为技术顾问和支持者参与公司的运营。

图3  高扭矩的主轴电动机提供了进行粗加工作业所需的动力，而机床结构的良好刚性使得这款机床能够在执行车削作业时达到紧公差要求，并在表面精加工工序中获得精良的表面光洁度

这种参与使得Kevin Costner得以将自己对于此项离心分离技术的提案于2010年5月提交美国国会，而当时墨西哥湾漏油事件正在展现出灾难性的后果。他的证词吸引了大量的关注，最终导致对CINC Industries最大型离心泵的订单量猛增。这些离心泵已经成功地部署于墨西哥湾污染清除工作当中。

幸运地，泄漏油井于2010年8月被堵盖住了，从而限制了此次事故所导致的环境损害。但是，全球范围内对海上钻探作业漏油事故预防和响应的更多关注带来了CINC Industries设备的新订单。事实上，这家公司已经订购了更多的机床以增强其机加工能力。

布置舞台

CINC Industries公司在内华达州西北角的Carson市郊区的一家工商业园区经营着占地61000平方英尺的生产设施。其制造设施内雇佣了约30名员工。而制造这家公司旗舰产品系列的离心泵涉及到将装配（特别是焊接）专业知识与精密机加工能力结合起来的领域。这种结合的最佳证明体现在高速旋转的离心泵部件－转子的制造上。

转子的旋转运动能够让包含在分离室内的液体旋转起来。旋转所导致的离心力使得比重较轻的石油退缩回分离室的靠内部分，位于此处的石油可以通过虹吸方式抽走，从而只留下清洁的海水。CINC Industries离心泵所采用的特殊转子和分离室设计使得这些产品能够将所吸入污染海水中99%的石油清除掉。离开离心泵的海水已经足够清洁，从而可以直接排回至海洋中，而石油则被收集起来以便最后精炼。

图4  Puma 700机加工中心床身的尺寸和重量所提供的对热变形、扭曲和变形的抵抗能力为这款产品的出色刚性和精度做出了贡献

绝大多数转子都采用各种类型的铸件进行制造，先焊接起来，然后进行机加工。一个典型的转子要求进行大约15次独立的焊接和机加工作业。车削是其中最重要的机加工作业，因为此项工序能够理想地形成必须沿中心线均匀地对称分布的几何形状。这些部件在CINC机床上进行车削加工的精良程度直接决定了离心泵性能的出色程度。

车削成为主角

CINC Industries依靠2台机加工中心来提供自己的大型转子车削能力。它们是一台Puma 400 LMB和一台Puma 700。最大离心泵型号的转子在Puma 400 LMB上生产。这台50匹马力的机床可以车削直径大至22英寸以及中心距大至80英寸的工件。据Sheldon先生表示，此设备的铣削加工能力使得它可以将多项作业结合在一次工件安装中完成。例如，C轴较长的行程对于达成一些在其它情况下需要在铣床上进行复杂的工件安装才能完成的表面构造加工特别有用。更为重要的是，通过减掉额外的安装工作可以得到表面加工更精确的转子。

精确度的关键性在于它会影响到转子的配平度，而配平度决定了转子高速低振动旋转的能力。高转速是高效分离大量混合液体所必须的手段。与此同时，低振动能够防止出现离心泵的轴承过度磨损和不断升高的运行和维护成本。

图5  作为一款立式车床，Puma VT1100从本质上提供了高效的占地面积利用率

这些转子中有许多都是尺寸大且重量沉的。鉴于这种特点，Sheldon先生注意到，一种能够每分钟处理200加仑液体的V-20型离心泵的不锈钢转子的重量为800磅左右，直径在20英寸。而容纳在分离室内的液体有可能重达400磅。而通过将转子配平至3克以下的误差范围内，离心泵就能在2500rpm做到实质上无振动的运行。

尽管Puma 400 LMB使得加工车间能够将若干车削和铣削作业合并起来完成，但这些不锈钢转子仍然必须卸下进行热处理后，再返回至这台机加工中心进行精车。“这台机加工中心的转矩和刚度都足以满足粗车作业的要求，并能达到精车作业所要求的精密度，”Sheldon先生表示。

除了不锈钢转子以外，CINC还生产用于制药工业应用的Hastelloy型产品。尽管这些转子不像公司所生产的最大转子那么大，但坚硬的工件材质要求机床具备更大的马力和扭矩。这正是Puma 700型机加工中心最能胜任之处。这台机加工中心拥有60马力的主轴电机并且能够容纳长达65英寸、直径范围直至35.5英寸的工件。这台机床能够执行机加工Hastelloy产品所要求的重切削加工，因为这种材质在接受轻切削时倾向于出现因加工而硬化的现象。

据Sheldon先生表示，事实证明了Doosan机床正是一种能确保达成紧公差要求的可靠耐用的设备。他将这一优点归功于其孕育铸铁床身的尺寸和重量。这种床身的特色是转矩管式构造，意味着它以一个铸钢圆筒为构造核心。这种圆筒形状对于扭曲有着天然的抵抗力，从而增强了本设备的整体刚度。轴槽的箱式槽构造也有助于保持本设备的刚度，特别是在承受全功率下的切削负荷时。这些特色都让加工车间可以在尽管部件尺寸较大的情况下保持应有的精密度。“依据转子的尺寸，我们例行情况下在这些机床上生产的转子轴承表面精度都达到了±0.0002英寸或0.0003英寸，”Sheldon这样表示。

图6  Puma VT1100的床身

绝非独幕剧

这家加工厂最新型的机床是一台立式车床Doosan Puma VT1100。这台车床能够容纳直径达45英寸、高度达40英寸的工件。它的特色是一台额定功率达60马力（连续工作制）和75马力（30分钟重负荷工作制）的主轴电机。除了给这家加工厂带来另一项可用于车削大型部件的资源以外，它还支持CINC Industries正在开发的V-40型离心泵的生产。比起当前最大型号的产品，这一型号将能够处理甚至更大容积的液体和提供甚至更高的分离率。V-40型的转子直径尺寸可达40英寸。

Sheldon先生表示，由于CINC Industries除了生产自己的离心泵产品系列以外还开展了合同机加工业务，所以拥有一系列大型车削中心和铣削机床将让这家公司能够吸引来自核能、风力涡轮机和其它行业客户的工作委托。这种多样化经营的战略在最近的经济衰退当中为公司带来了良好的效益。

尽管如此，这家公司仍倾向于将重点放在自己的离心泵系列产品上。尽管墨西哥湾漏油事件不再是头条新闻，但污染清除工作仍然正在进行。而且，那些正在转向可持续制造和绿色技术的公司对于零排放运营的兴趣变得越来越浓厚了。Sheldon先生相信这种趋势将为以回收为目的的高效液体分离技术创造出新的应用。