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Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten, mit einem auf einer Achse drehbar gelagerten zylindrischen Läufer, der ein Gehäuse sowie einen in diesem untergebrachten Einsatz aufweist, welcher mehrere sich in Axialrichtung erstreckende Ringschlitze zum Durchgang von Flüssigkeit aufweist und mit seinem Eingang mit der Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit sowie mit seinem Ausgang mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit verbunden ist.
Am zweckmässigsten ist der der Erfindung gemäss ausgeführte Zentrifugalflüssigkeitsreiniger zur Reinigung der Flüssigkeiten wie Öl, Brennstoff usw. von den mechanischen Verschmutzungen auszunutzen.
Es ist bereits ein Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten bekannt, der einen auf eine Achse montierten zylindrischen Läufer aufweist, der ein Gehäuse und einen durch eine Reihe von koaxial ineinander untergebrachten Sektionen gebildeten Einsatz besitzt (vgl. US-PS Nr. 3, 858, 793). Dabei ist der Ausgang jeder vorhergehenden Einsatzsektion mit dem Eingang jeder nachfolgenden Einsatzsektion verbunden. Der Eingang der ersteren Einsatzsektion wird mit der Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit verbunden, und der Ausgang der letzten Einsatzsektion kommuniziert mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit.
Bei diesem Zentrifugalreiniger strömt die gesamte Flüssigkeit durch alle Einsatzsektionen hintereinander hindurch. Zunächst wird in den der Achse naheliegenden Einsatzsektionen eine grobe Reinigung vorgenommen. Danach nimmt die Reinigungsfeinheit zu, je weiter die von der Flüssigkeit durchströmten Einsatzsektionen von der Achse entfernt sind, und der Grad der Reinigung wird letzten Endes durch die letzte Einsatzsektion bestimmt.
Da bei dem Durchgang der Flüssigkeit durch mehrere Einsatzsektionen hintereinander die Reinigungswirksamkeit mit der Absetzfläche irgendeiner Einsatzsektion des öfteren der von der Achse am weitesten entfernten Einsatzsektion zusammenhängt, wogegen die andern, der Achse näherliegenden Einsatzsektionen nur für eine vorläufige Reinigung von Bedeutung sind, ist die Gesamt-Reinigungswirksamkeit dieses Zentrifugalreinigers verhältnismässig gering.
Ferner ist ein Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten bekannt (vgl. z. B. SU-PS Nr. 332863, aber auch AT-PS Nr. 359433, Nr. 359434, Nr. 361399 und Nr. 363038), bei dem ein auf einer Achse drehbar angeordneter zylindrischer Läufer vorgesehen ist, der ein Gehäuse und einen in diesem untergebrachten Einsatz besitzt, der mehrere sich in Axialrichtung erstreckende Ringschlitze zum Durchgang von Flüssigkeit aufweist. Dieser Einsatz ist mit seinem Eingang mit der Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit und mit seinem Ausgang mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit verbunden. Die Ringschlitze sind jeweils durch zwei benachbarte Windungen eines zu einer Spirale gewundenen dünnen Bandes begrenzt.
(Es wäre durchaus auch möglich, die Ringschlitze zwischen den Wänden von benachbarten, dünnwandigen Zylindern zu bilden, die koaxial ineinander angeordnet werden.)
Bei einem solchen Zentrifugalreiniger strömt die gesamte Flüssigkeit zum Eingang des Einsatzes, fliesst durch die ganze Querschnittsfläche des Einsatzes, und sie wird nach dem Austritt aus dem Einsatz in die Leitung für die gereinigte Flüssigkeit geleitet. Beim Durchgang durch den Einsatz erfolgt ein Absetzen von Teilchen in jedem Ringschlitz, wobei sich die Teilchen unter der Wirkung der Fliehkräfte an der von der Drehachse abgelegenen Zylinderfläche absetzen. Zur gleichen Zeit trachtet der Strom der zu reinigenden Flüssigkeit, die ausgeschiedenen Teilchen zum Ausgang des Einsatzes zu transportieren bzw. mitzureissen.
Auf diese Weise ergibt sich die Reinigungswirksamkeit, d. h. die Feinheit der Reinigung aus der Gesamtheit von zwei Einflussgrössen, nämlich aus der Absetzfeinheit und der Mitreissfeinheit, welche aus den folgenden Beziehungen errechnet werden können.
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bzw.
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wobei d, der kleinste Durchmesser der sich in einem Durchgang der Flüssigkeit im Einsatz absetzenden Teilchen ("Absetzfeinheit"), d2 der grösste Durchmesser der von der Einsatzoberfläche
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durch den Flüssigkeitsstrom mitgerissenen Teilchen ("Mitreissfeinheit" ), die Winkelgeschwindigkeit des Läufers, p die dynamische Viskosität, h die Spaltgrösse zwischen den Windungen, die den Ring- schlitz begrenzen, A der Dichteunterschied zwischen den Verunreinigungsteilchen und der Flüssig- keit,
H die Einsatzhöhe, Q die Flüssigkeitsdurchflussmenge durch den Einsatz, 4 > der Durchgangs- querschnittsbeiwert des Einsatzes, und R bzw. r, der Aussen- bzw. Innendurchmesser des Ein- satzes sind.
Offensichtlich tritt der optimale Betriebszustand des Zentrifugalreinigers bei d, = d 2 bei beliebigen Durchflussmengen Q, d. h. bei keinem Mitreissen der im Einsatz ausgeschiedenen Kleinst- teilchen auf. Auch ist zu ersehen, dass die grösste Effizienz des Reinigers den kleinsten Werten von d, und d2 entspricht. Aus der Beziehung (1) folgt, dass eine Verkleinerung des Wertes d,, wenn die übrigen Kennwerte gleich bleiben, mit der Reduzierung der Spaltgrösse h erreicht werden kann. Jedoch zeigt die Beziehung (2), dass sich in diesem Fall der Wert d2 vergrössert, wodurch eine Verschlechterung der Gesamtwirkung des Zentrifugalreinigers in Kauf genommen werden muss.
Aus den Beziehungen (1) und (2) ergibt sich weiters, dass die Absetzfeinheit d, von der
Durchflussmenge Q der Flüssigkeit durch den Einsatz und von der Höhe H des Einsatzes abhängt, während die Mitreissfeinheit d2 nur von der Durchflussmenge Q - bei Konstanz der andern Kenn- grössen - abhängt.
In Fig. 1 sind in einem Diagramm Kurven veranschaulicht, die die Absetzfeinheit d, und die Mitreissfestigkeit d2 in Abhängigkeit von der Durchflussmenge Q darstellen. Es ist dabei ersichtlich, dass sich die Effizienz der Reinigung des Zentrifugalreinigers bis zu einer bestimmten Durchflussmenge Q entsprechend dem Punkt m, an der Schnittstelle der Kurven d, und d 2, längs der Strecke A - m der Kurve d, für die Absetzfeinheit und bei weiter steigenden Durchflussmengen längs der Strecke m - D der Kurve d2 für die Mitreissfeinheit ändert. Wie ersichtlich müssen die Werte d unter Aufrechterhaltung der Werte d, zur Steigerung der Reinigungswirksamkeit verkleinert werden.
Es ist nun Ziel der Erfindung, einen Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem der Einsatz eine derartige konstruktionsmässige Ausführung aufweist, dass die Wirksamkeit des Zentrifugalreinigers im Betrieb unter Beibehaltung der durch ihn hindurchfliessenden Flüssigkeitsmenge gesteigert werden kann.
Hiezu ist der erfindungsgemässe Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten der eingangs angegebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass als Einsatz zumindest zwei längs der Achse des Läufers in einem Abstand hintereinander angeordnete Einsatzsektionen vorgesehen sind, deren Eingänge mit der Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit und deren Ausgänge mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird bei einer verhältnismässig einfachen Ausführung des Zentrifugalreinigers eine ausserordentlich wirkungsvolle Reinigung der Flüssigkeit, und dies bei verhältnismässig grossen Flüssigkeitsdurchflussmengen, erreicht.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die benachbarten Einsatzsektionen derart angeordnet sind, dass sich ihre Eingänge an der Seite der voneinander abgewendeten Stirnenden und die Ausgänge an den einander zugewendeten Stirnenden, unter Bildung eines gemeinsamen Innenraumes, befinden. Eine solche Ausführung des Einsatzes und des Anschlusses der Ein- und Ausgänge der Einsatzsektionen an die zugehörigen Leitungen ist konstruktionsmässig am einfachsten.
Die Einsatzsektionen können aber auch derart angeordnet sein, dass zwischen ihnen und dem Gehäuse ein ringförmiger Kanal gebildet ist, der den Eingang jeder Einsatzsektion mit der Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit verbindet, wobei der Ausgang jeder vorhergehenden Einsatzsektion dem Eingang jeder nachfolgenden Einsatzsektion zugewendet ist und zu ihrer Trennung im zwischen den benachbarten Einsatzsektionen gebildeten Innenraum ein Teller in Form eines mit seiner kleineren Grundfläche der nachfolgenden Einsatzsektion zugewendeten Kegelstumpfes vorgesehen ist. Bei dieser Ausbildung wird ein Eindringen der Verunreinigungen aus einer nachfolgenden Einsatzsektion in die vorhergehende nach dem Stillsetzen des Zentrifugalreinigers vollkommen vermieden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert. Im einzelnen zeigen in den Zeichnungen : Die bereits erwähnte
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Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Reinigungswirksamkeit in Abhängigkeit von der Durchflussmenge ; Fig. 2 einen axialen Schnitt eines erfindungsgemässen Zentrifugalreinigers mit einem durch zwei Sektionen gebildeten Einsatz ; und Fig. 3 einen entsprechenden axialen Schnitt eines erfindungsgemässen Zentrifugalreinigers mit einem durch vier Sektionen gebildeten Einsatz.
Der in Fig. 2 dargestellte Zentrifugalreiniger besitzt eine Hohlachse --1--, auf der mittels Gleitlagern --2, 3-- ein zylindrischer Läufer -4-- gelagert ist. Der Läufer --4-- weist ein Gehäu-
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-5-- undsektion-6, 7-weist mehrere sich in Axialrichtung erstreckende Ringschlitze-8-auf, die durch ein auf einer Nabe --10-- aufgewickeltes Spiralband --9-- gebildet werden.
Zwischen dem Gehäuse --5-- und den Sektionen --6, 7-- des Einsatzes sind Gummieinlagen --11-- zwischengelegt, die zur Luftabdichtung der so erhaltenen Innenräume A, B, C des Läufers --4-- dienen. Der Innenraum A ist dabei zwischen dem als Eingang für die zu reinigende Flüssigkeit dienenden unteren
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-7-- undlass-12-mit dem Hohlraum der Hohlachse-l-verbunden, und der Innenraum B steht über einen Durchlass --13-- mit dem Hohlraum der Hohlachse-l-in Verbindung, der seinerseits an die nicht dargestellte Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit angeschlossen wird.
Der Innenraum C ist zwischen den einander zugewendeten, Ausgänge bildenden Stirnenden der Einsatzsektionen-6 und 7-- gebildet und aussen vom Gehäuse --5-- begrenzt. Dieser Innenraum C steht über einen Durchlass --14-- und einem zwischen der Hohlachse --1-- und der Nabe --10-- ausgesparten Hohlraum D mit einem innerhalb der Hohlachse --1-- untergebrachten Rohr --15-- in Verbindung, das an die ebenfalls nicht näher dargestellte Leitung für die gereinigte Flüssigkeit angeschlossen wird. Die Nabe -10-- wird gegen eine Axialverschiebung durch eine Mutter --16-- gesichert, in der der Durchlass --13-- vorgesehen ist.
Am Gehäuse --5-- ist eine Riemenscheibe --17-- zum Ankuppeln des Läufers -- 4-- an einen nicht dargestellten Drehantrieb vorgesehen.
In Fig. 3 ist ein modifizierter Zentrifugalreiniger veranschaulicht, bei dem wieder auf einer stationären Hohlachse-18-mittels Gleitlagern-19, 20-ein zylindrischer Läufer --21-- dreh- bar gelagert ist. Dieser Läufer --21-- weist ein Gehäuse --22--, eine Nabe --23-- und einen an dieser angeordneten Einsatz auf, der hier aus vier längs der Hohlachse-18-des Läufers
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ein auf eine Hülse --27--, die fest auf der Nabe -23-- sitzt, aufgewickeltes Spiralband --26-gebildet sind.
Die Einsatzsektionen --24-- sind im Gehäuse --22-- derart untergebracht, dass zwischen ihnen und dem Gehäuse --22-- ein ringförmiger Kanal --28-- freibleibt, der über Bohrungen --29-- mit dem an die nicht gezeigte Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit angeschlossenen Hohlraum der Hohlachse --18-- kommuniziert. Im zwischen den einander zugewendeten Stirnenden von jeweils zwei benachbarten Einsatzsektionen --24-- gebildeten Zwischenraum ist je ein Teller --30-- in Form eines Kegelstumpfes untergebracht, der mit seiner kleineren Grundfläche der nachfolgenden, stromabwärts gelegenen Einsatzsektion --24-- zugewendet ist.
Jeder dieser Teller --30-- teilt den Zwischenraum zwischen den Einsatzsektionen --24-- in zwei Innenräu-
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Ausgangs der Einsatzsektion --24-- vorliegt und über Durchlässe --31-- und Bohrungen --32-- in der Hohlachse -18-- mit einem innerhalb der Hohlachse -18-- angeordneten und an die nicht gezeigte Leitung für die gereinigte Flüssigkeit angeschlossenen Rohr -33-- verbunden ist. Gegen eine axiale Verschiebung ist der Läufer --21-- durch eine Schraube --34-- gesichert. Am Gehäu- seist wieder eine Riemenscheibe -35-- zum Kuppeln des Läufers -21-- mit einem nicht dargestellten Antrieb vorgesehen.
Der Zentrifugalreiniger gemäss Fig. 2 arbeitet wie folgt.
Der mit einer Flüssigkeit gefüllte Läufer --4-- wird durch den nicht dargestellten Antrieb mittels einer nicht gezeigten Keilriementransmission in Drehung versetzt. Die zu reinigende Flüssig-
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keit, deren Strömungsrichtung in Fig. 2 durch Pfeile E angedeutet ist, tritt durch die Durchlässe-12, 13-in der Hohlachse --1-- in die Innenräume A und B ein und gelangt an die Eingänge der Einsatzsektionen-7 bzw. 6--. Entsprechend der so erfolgten Aufteilung des Gesamtflüssigkeitsstromes in zwei Teilströme, entsprechend der Zahl der Einsatzsektionen, nimmt die Flüssigkeitsdurchflussmenge durch jede Sektion-6, 7-, verglichen mit der Gesamtdurchflussmenge, auf die Hälfte ab.
Beim Durchgang der Flüssigkeit durch die Ringschlitze --8-- setzen sich die in der Flüssigkeit vorhandenen Verunreinigungsteilchen unter Wirkung der Fliehkräfte auf den von der Drehachse abgewendeten Oberflächen des die Ringschlitze -8-- bildenden Bandes --9-- ab. Die Unterteilungen des Einsatzes mit der Gesamtlänge H in zwei Teile mit (ungefähr) der Länge H/2 ändert an der Absetzfeinheit nichts, da gleichzeitig auch die Gesamtdurchflussmenge Q auf die halbe Durchflussmenge Q/2 pro Einsatzsektion verringert wird, vgl. die Beziehung (1).
An den in den Sektionen --6, 7-- ausgeschiedenen Verunreinigungsteilchen greift der Flüssigkeitsstrom an, der sie mitzureissen versucht. Da aber im vorliegenden Zentrifugalreiniger die Durchflussmenge durch jede Sektion nur halb so gross wie die Gesamtdurchflussmenge ist, tritt eine entsprechende Herabsetzung des Mitreissens der ausgeschiedenen Verunreinigungen auf, vgl. die Beziehung (2).
Nach dem Durchgang durch die Einsatzsektionen --6, 7-- vereinigen sich die Flüssigkeitsteilströme im Innenraum C zu einem Gesamtflüssigkeitsstrom F, der dann über die Durchlässe --14--, den Innenraum D und das Rohr --15-- in die Leitung für die gereinigte Flüssigkeit geleitet wird.
In Fig. 1 sind die Kurven für die Reinigungswirksamkeit in Abhängigkeit von der Durchflussmenge Q einerseits für den bekannten Zentrifugalreiniger mit dem Monoeinsatz der Höhe H (Kurven d ;, dt) und für den erfindungsgemässen Zentrifugalreiniger mit dem Einsatz mit zwei gleich grossen Sektionen der Höhe H/2 (Kurven d d,) mit den folgenden Betriebskennwerten wiedergegeben :
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<tb>
<tb> w <SEP> = <SEP> 800 <SEP> s- <SEP> 1, <SEP> P <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> P/g-cm-s <SEP>
<tb> h <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> cm <SEP> 6 <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> g/cms <SEP>
<tb> R <SEP> = <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> cm <SEP> ri <SEP> = <SEP> 3,5 <SEP> cm.
<tb>
Dabei beträgt die Höhe H des bekannten Zentrifugalreinigers 14 cm, wogegen die Höhe jeder Einsatzsektion des erfindungsgemässen Zentrifugalflüssigkeitsreinigers je 7 cm beträgt.
Die Kurve di, die die Absetzfeinheit kennzeichnet, ist für beide Zentrifugalreiniger identisch, da die Unterteilung des Einsatzes mit der Höhe H in zwei gleich grosse Sektionen mit der Höhe H/2 von einer entsprechenden Herabsetzung der Durchflussmenge Q durch jede Sektion auf die Hälfte begleitet wird.
Die das Mitreissen kennzeichnende Kurve ds verläuft für den erfindungsgemässen Zentrifugalreiniger mit dem in zwei Sektionen --6, 7-- unterteilten Einsatz bedeutend weniger steil als die entsprechende Kurve dz für den bekannten Zentrifugalreiniger, da die Durchflussmenge Q durch jede von beiden Sektionen nur halb so gross wird, vgl. die Beziehung (2).
Auf diese Weise entspricht die Reinigungswirksamkeit, die sich durch die Absetzfeinheit und Mitreissfeinheit zusammen ergibt, im Fall des bekannten Zentrifugalreinigers aus der Kurve A-m-D und im Fall des erfindungsgemässen Zentrifugalreinigers aus der Kurve A-mI-D,, wobei eine wesentliche Steigerung der Reinigungswirksamkeit des erfindungsgemässen Zentrifugalreinigers im Vergleich zum bekannten Zentrifugalreiniger ersichtlich ist.
Beim Betrieb des in Fig. 3 dargestellten Zentrifugalreinigers tritt die zu reinigende Flüssigkeit über die Bohrungen --29-- in der Hohlachse --18-- und über den ringförmigen Ka- nal --28-- im Läufer --21-- in die Innenräume a ein und gelangt an die Eingänge der Einsatzsektionen --24--. Dabei wird die Gesamtdurchflussmenge E der Flüssigkeit entsprechend der Anzahl der Einsatzsektionen in vier Teile unterteilt, und es wird eine entsprechende Verkleinerung der Flüssigkeitsdurchflussmenge durch jede Einsatzsektion --24-- auf ein Viertel erzielt.
Nach dem Durchgang durch die Einsatzsektionen --24--, in welchen die Verunreinigungen aus der Flüssigkeit abgeschieden werden, treten die Flüssigkeitsteilströme in die Innenräume b aus und vereinigen sich nach dem Durchgang durch die Durchlässe --31-- zu einem Gesamtstrom, der dann durch die Boh-
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rungen --32-- in der Hohlachse --18-- das an die Leitung für die gereinigte Flüssigkeit angeschlossene Rohr --33-- erreicht.
Beim Stillsetzen des Zentrifugalreinigers können die abgesetzten Verunreinigungen von der
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-25-- bildenden Bandes --26-- naphdern, dass Verunreinigungen von einer Einsatzsektion --24-- in die jeweils darunter befindliche gelangen können.
Auch beim Zentrifugalreiniger gemäss Fig. 3 wird die Reinigungswirksamkeit zufolge der Unterteilung des Flüssigkeitsstromes erhöht, wobei hier die Mitreissfeinheit dadurch, dass die Flüssigkeit nicht nur auf zwei, sondern auf vier Einsatzsektionen --24-- aufgeteilt und somit eine Verkleinerung der Durchflussmenge pro Sektion auf ein Viertel erhalten wird, noch mehr als beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel verbessert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten, mit einem auf einer Achse drehbar gelagerten zylindrischen Läufer, der ein Gehäuse sowie einen in diesem untergebrachten Einsatz aufweist, welcher mehrere sich in Axialrichtung erstreckende Ringschlitze zum Durchgang von Flüssigkeit aufweist und mit seinem Eingang mit der Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit sowie mit seinem Ausgang mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Einsatz zumindest zwei längs der Achse (1, 18) des Läufers in einem Abstand hintereinander angeordnete Einsatzsektionen (6,7, 24) vorgesehen sind, deren Eingänge mit der Leitung für die zu reinigende Flüssigkeit und deren Ausgänge mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit in Verbindung stehen.