BR112016012468B1

BR112016012468B1 - Arranjo de mancal para centrífugas e centrífuga

Info

Publication number: BR112016012468B1
Application number: BR112016012468-5A
Authority: BR
Inventors: Wilhelm Ostkamp
Original assignee: Gea Mechanical Equipment Gmbh
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2022-01-25
Also published as: CN105829749A; EP3084241B1; WO2015090994A1; US10639648B2; EP3084241A1; DE102013114510A1; UA118465C2; BR112016012468A8; CN105829749B; JP2016540640A; KR20160098369A; US20160310969A1; JP6647203B2

Abstract

dispositivo de mancal para centrífugas. a presente invenção refere-se a uma disposição de mancal com ao menos um mancal de rolamento (30), especialmente para montagem de um rotor, especialmente de um tambor (2), de uma centrífuga, especialmente de uma centrífuga helicoidal de invólucro pleno (1), apresentando um dispositivo de resfriamento de mancal de rolamento (10) com ao menos um conduto de adução de lubrificante (28) e ao menos um conduto de descarga de lubrificante (32), caracterizada pelo fato de que o dispositivo de resfriamento de mancal de rolamento (10) apresenta ainda ao menos um conduto de adução de ar de resfriamento (31) e um conduto de descarga de ar de resfriamento (33). de preferência, então, o conduto de adução de lubrificante (28) fica disposto distanciado do conduto de adução de ar de resfriamento (31) e contraposto ao conduto de descarga de ar de resfriamento (33) e o conduto de adução de ar de resfriamento (31) contraposto ao conduto de descarga de lubrificante (32) com relação ao mancal de rolamento (30).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um arranjo de mancal com ao menos um mancal de rolamento, em particular para suportar um rotor, em particular um tambor de uma centrífuga.

[002] Centrífugas decantadoras ou centrífugas helicoidais de invólucro pleno são de conhecimento relevante no estado atual da técnica e empregadas de preferência onde um centrifugado de sólidos deva ser clarificado e/ou o centrifugado deva ser separado em fases de distinta densidade. Uma modalidade de construção dessa centrífuga consiste em um tambor de invólucro pleno com parte de preferência cilíndrica e cônica e um corpo helicoidal aí montado. Ambos correm com um alto número de rotações, apresentando a rosca sem fim um número de rotações diferencial relativamente pequeno com relação ao tambor. Para essas centrífugas é a invenção particularmente bem apropriada.

[003] O rotor é usualmente acionado por uma transmissão de meio de tração, como, por exemplo, uma transmissão de correia em cunha de um eletromotor. Ela é usualmente montada bilateralmente em mancais de rolamento. Para evitar vibrações, as partes rotativas de uma centrífuga decantadora são executadas correspondentemente rígidas. Isso requer correspondentemente diâmetros generosamente dimensionados dos componentes rotativos.

[004] Isso faz com que as velocidades periféricas de mancais de rolamento sejam relativamente elevadas. Por esse motivo, resultam formas de construção alternativas, que buscam contornar o problema acima mencionado. Em uma forma de construção alternativa, os mancais são projetados elásticos, de modo que o rotor pode ser ajustado em torno de uma nova linha de gravidade quando de desequilíbrios.

[005] Na DE 1 943 204 é descrito um módulo de eixo para centrífugas e dispositivos similares. Otimizável na solução proposta na DE 1 943 204 para o resfriamento de mancal apresentado é o número significativamente alto de partes, que servem à descarga de calor do mancal e devem ser integradas na centrífuga separadora de modo construtivamente trabalhoso.

[006] Na DE 10 2008 015 134 A1 é apresentada uma disposição de transmissão de uma centrífuga de invólucro sólido. Para a lubrificação de elementos a serem lubrificados da disposição de transmissão é empregado um tipo de sistema de compensação de lubrificante, de preferência um circuito de compensação de lubrificante, com o qual lubrificante fluente, de preferência óleo lubrificante, pode ser conduzido para dentro da disposição de transmissão. O lubrificante é guiado por uma passagem rotativa para uma perfuração disposta centralmente em um eixo de acionamento e desemboca por uma perfuração disposta em direção radial no eixo de acionamento na região de um mancal a ser lubrificado.

[007] Na DE 10 2009 022 972 A1 é apresentada uma centrífuga com um sistema lubrificante. O sistema lubrificante apresenta um lubrificador à injeção de óleo, que realiza funcionalmente uma lubrificação de quantidade mínima do mancal da centrífuga.

[008] As soluções para suprimento de lubrificante ou resfriamento de mancal têm se comprovado na prática; não obstante, é desejável um aumento de vida útil dos mancais - também quanto a intervalos de manutenção prolongados das centrífugas decantadoras ou centrífugas helicoidais de invólucro pleno operando usualmente em curso contínuo.

[009] A invenção tem por objetivo superar esse problema.

[0010] A presente invenção soluciona esse problema por meio de um arranjo de mancal com ao menos um mancal de rolamento.

[0011] O resfriamento do mancal de rolamento prolonga de maneira simples sua vida útil e pode também resultar em um prolongamento de intervalos de manutenção. A temperatura operacional mais baixa leva a uma película lubrificante separadora mais espessa no contato de corpo de rolamento e a mais longa duração de uso do óleo lubrificante.

[0012] Em uma variante de execução especialmente vantajosa da presente invenção, um fluxo de lubrificante duradouro, que é fornecido pela linha de fornecimento de lubrificante ao mancal de rolamento a ser resfriado, ou um fluxo de ar de resfriamento duradouro, que é fornecido ao mancal de rolamento a ser resfriado pela linha de fornecimento de ar de resfriamento, é guiada pela abertura do mancal de rolamento entre anel interno de mancal de rolamento e anel externo de mancal de rolamento. Mas também é viável uma linha de fornecimento pulsado do lubrificante em pequenos pulsos. Também o ar de resfriamento pode ser fornecido apenas temporariamente.

[0013] Conforme uma variante, o lubrificante e o ar de resfriamento são descarregados em conjunto por uma única linha. Essa variante é construtivamente especialmente simples e apropriada precisamente para o fornecimento pulsado de lubrificante ou óleo. Ela é complementada, de preferência, por um separador de óleo.

[0014] Segundo uma outra variante, o lubrificante e o ar de resfriamento são descarregados por linhas separadas. Essa variante é construtivamente mais trabalhosa, mas possibilita uma descarga separada do ar de resfriamento e do lubrificante.

[0015] Mas também é possível que a linha de fornecimento de ar de resfriamento e a linha de fornecimento de lubrificante sejam executadas como uma linha única integrada e que o ar de resfriamento e o lubrificante sejam fornecidos pulsados alternadamente. Os pulsos podem também ser de comprimento distinto. O fornecimento é por canais separados, de modo particularmente vantajoso.

[0016] Vantajosamente, a linha de lubrificante é formada por uma perfuração, que se afila à maneira de bocal a jusante e desemboca em um bocal na região de um mancal de rolamento em um espaço interno de um alojamento. Pela configuração à maneira de bocal da linha de fornecimento de lubrificante é aumentada a velocidade de fluxo do lubrificante, de modo que especialmente quando do emprego de uma lubrificação de quantidade mínima a dosagem de lubrificante pode ocorrer em impulsos de alta frequência.

[0017] Em outra variante de execução vantajosa da invenção, um mancal de rolamento é vedado por vedações relativamente ao ambiente circundante e relativamente a um eixo oco, sendo as vedações, que vedam o mancal de rolamento relativamente ao ambiente, vedações de ação dinâmica. Assim tanto o fluxo de lubrificação e especialmente também o fluxo de ar de resfriamento podem ser especificamente conduzidas ao mancal a ser lubrificado e a ser resfriado, sem que ambas as correntes sempre se dividam mais e percam ou tenham sua eficácia reduzida assim em compartimentos internos maiores no alojamento.

[0018] A invenção provê ainda uma vantajosa centrífuga.

[0019] Outras execuções vantajosas da invenção podem ser depreendidas das sub-reivindicações.

[0020] Exemplos de execução do objeto de acordo com a invenção estão representados no desenho e serão detalhadamente descritos a seguir. Mostram:

[0021] Figura 1 - uma vista anterior esquemática de uma centrífuga decantadora ou centrífuga de invólucro sólido;

[0022] Figura 2 - uma vista anterior de uma primeira variante de um aparelho de resfriamento de mancal de rolamento de acordo com a invenção em corte;

[0023] Figura 3 - uma vista anterior de uma segunda variante de um aparelho de resfriamento de mancal de rolamento de acordo com a invenção em corte;

[0024] Figura 4 - uma vista anterior de uma terceira variante de um aparelho de resfriamento de mancal de rolamento de acordo com a invenção em corte.

[0025] Na Figura 1 está representada esquematicamente uma vista dianteira de uma centrífuga decantadora ou centrífuga de invólucro sólido1 - abreviadamente designada a seguir como centrífuga. A centrífuga 1 apresenta um tambor 2 rotativo. O tambor 2 é montado rotativo por dois mancais de tambor 4. Os mancais de tambor 4 são executados de preferência como mancais de rolamento 30 (Figura 2). A centrífuga apresenta ainda uma rosca sem fim 3, que fica disposta coaxialmente no tambor 2. O tambor 2 é acionado por um motor de acionamento 5 por uma transmissão de meio de tração, que apresenta aqui por exemplo polias de correia 7 e correias de acionamento 8. A transmissão de meio de tração atua em uma outra transmissão 9, que aciona o tambor 4. A centrífuga apresenta de preferência ainda um outro motor de acionamento 6, que pela transmissão 9 serve ao acionamento da rosca sem fim 3 e produz um número de rotações diferente com relação ao tambor 2.

[0026] Nas Figuras 2 a 4 estão representadas disposições de mancal com respectivamente um mancal de rolamento com variantes a título de exemplo e vantajosas de resfriamento a ar de mancal de rolamento 1 de acordo com a invenção. Como disposições de mancal de rolamento são viáveis especialmente também mancais de rolamento de duas fileiras ou dois mancais de rolamento lado a lado. Vêm ao caso ainda especialmente mancais esféricos estriados, mancais esféricos angulares e/ou mancais de rolos cilíndricos.

[0027] O arranjo de mancal de rolamento do mancal de tambor 4 das Figuras 2, 3 e 4 apresenta um eixo oco 11, sobre o qual estão enfiados um anel 12 e um outro anel 13. Ambos os anéis 12, 13 são vedados com relação ao eixo oco 11 com vedações 14, 15. O anel 13 está fixado com elementos de fixação, como, por exemplo, parafusos (não representados) no eixo oco 11 em direção axial. Ambos os anéis 12, 13 formam respectivamente um ressalto de eixo 16, 17 e firmam axialmente um anel interno de mancal de rolamento 18 sobre o eixo oco 11. Os anéis 12, 14 se alargam, ademais, do mancal 4, aqui de preferência respectivamente conicamente, ou apresentam regiões cônicas. Os anéis 12, 13 encostam no mancal 4 em um raio situado mais internamente. Pelos segmentos cônicos é bem assegurado e de maneira construtivamente simples que o lubrificante possa fluir bem da abertura de saída da linha de fornecimento de lubrificante para o mancal e ali se distribuir.

[0028] Além disso, o arranjo de mancal de rolamento apresenta um alojamento 19. O alojamento 19 forma na região de um anel externo de mancal de rolamento 20 um ressalto de alojamento 21, em que está firmado axialmente com do lado do alojamento o anel externo de mancal de rolamento 20. Além disso, o alojamento 19 apresenta um anel de segurança 22 para alojamento, com que o anel externo de mancal de rolamento está igualmente axialmente fixado do lado do alojamento.

[0029] O alojamento 19 apresenta, ainda, um ressalto 23, em que está inserida uma vedação 24. A vedação 24 se apoia do lado do eixo sobre o anel 12 e atua como vedação dinâmica, à semelhança de um anel de vedação de eixo radial.

[0030] O arranjo de mancal de rolamento apresenta, além disso, uma tampa 25, que está fixada com elementos de fixação, como, por exemplo, parafusos (não representados) no alojamento 19 em direção axial. A tampa 25 apresenta uma vedação 26 do lado do alojamento. A tampa 25 apresenta, ainda, um ressalto 27, em que está inserida a vedação 26. A vedação 26 se apoia do lado do eixo sobre o anel 13 e funciona como vedação dinâmica, aqui um anel de vedação de eixo radial. São viáveis também outras disposições de vedação, por exemplo, anéis de vedação de eixo de ação dupla, vedações de anel corrediço ou dois ou mais anéis de vedação de eixo radial lado a lado.

[0031] O alojamento 19 apresenta, além disso, uma linha de fornecimento de lubrificante 28 em forma de uma perfuração com diâmetro se afilando em forma de bocal a jusante. A perfuração desemboca em um bocal 29, que se encontra no ressalto de alojamento 21, de modo que um fluxo de lubrificante conduzido pelo bocal 29 é conduzida entre anel interno de mancal de rolamento 18 e anel externo de rolamento 20 para dentro do mancal de rolamento 30. A saída da linha de fornecimento de lubrificante pode também ser alinhada apenas radialmente e/ou também inclinadamente (entre direção radial direção axial) ou apenas axialmente. Na Figura 2 a linha de fornecimento de lubrificante termina logo antes do segmento cônico do anel 12.

[0032] Especialmente, de preferência é implementada uma lubrificação por circulação a óleo à maneira de um circuito. De preferência então, circulam 50l/h a 150l/h de lubrificante no circuito.

[0033] O lubrificante - de preferência óleo lubrificante - pode, contudo, por exemplo, também ser guiado para dentro do mancal de rolamento 30 pelo princípio de uma lubrificação de quantidade mínima em pequenos impulsos individuais (pelo princípio da em si conhecida lubrificação de quantidade mínima) pelo bocal 29 (ver a EP 2 435 189 B1). São então emitidas de preferência todas a cada 60 a 180 seg. quantidades de lubrificante entre 5 mm3 e 1000 mm3.

[0034] O alojamento 19 apresenta ainda um aparelho de resfriamento de mancal de rolamento. Ele apresenta, por sua vez, ao menos uma linha de fornecimento de ar de resfriamento 31. Aqui ele está disposto em direção da tampa 25 espaçada da linha de fornecimento de lubrificante 28 e desemboca aqui na região do anel de segurança 22 no espaço interno do alojamento 19. Pelas vedações 24 e 26 está vedada a região de alojamento, em que está disposto o mancal de rolamento 30, com relação ao ambiente circundante e pelas vedações 14, 15 com relação ao eixo oco 11. O lubrificante pode assim fluir pelo mancal de rolamento 30 e o mancal de rolamento 30 é lubrificado. O ar de resfriamento flui em torno do mancal de rolamento e resfria o mancal de rolamento ao passar e/ou fluir pelo mesmo.

[0035] O alojamento 19 apresenta, além disso, respectivamente uma linha de descarga de lubrificante 32 e uma linha de descarga de ar de resfriamento 33.

[0036] A linha de fornecimento de lubrificante 28 está disposta espaçada da linha de fornecimento de ar de resfriamento 31 e defronte à linha de descarga de ar de resfriamento 33 e a linha de fornecimento de ar de resfriamento 31 defronte à linha de descarga de lubrificante 32 com relação ao mancal de rolamento 30. A linha de descarga de lubrificante 32 assenta no lado de alojamento voltado para a tampa, enquanto que a linha de descarga de ar de resfriamento 33 fica posicionado no lado de alojamento oposto à tampa.

[0037] Pela disposição alternada de linha de fornecimento de lubrificante 28 e linha de descarga de lubrificante 32 ou de linha de fornecimento de ar de resfriamento 31 e linha de descarga de ar de resfriamento 33, tanto o fluxo de lubrificante como também o fluxo de ar de resfriamento são forçadas a fluir através do mancal de rolamento 30, de modo que calor é descarregado calor do anel interna de mancal de rolamento 18, do anel externo de mancal de rolamento 20 bem como das esferas de mancal de rolamento pelo fluxo de ar de resfriamento. O fluxo de ar de resfriamento atua, portanto, diretamente nos locais do mancal de rolamento 30, em que resulta calor por atrito.

[0038] É assim obtido um bom efeito de resfriamento especialmente pelo fluxo de ar de resfriamento. Para comprovação desse efeito foram realizados ensaios com um Dekanter CF 6000 da Depositante. O número de rotações do tambor se situou então em cerca de 35000 rpm. Com um fluxo de volume de ar de resfriamento de 10 m3 /h, que apresentava temperatura ambiente (cerca de 20°C - 25°C), foi possibilitada uma redução de temperatura do mancal de rolamento 30 com número de rotações operacional em 18 K e com uma corrente volumétrica de ar de resfriamento de 30 m3 /h uma redução de temperatura do mancal de rolamento 30 com número de rotações operacional em 23 K.

[0039] Particularmente vantajosa é a invenção devido a esse efeito quando de uma separação centrífuga de um centrifugado com uma temperatura elevada de, por exemplo, mais de 100° e/ou com temperaturas ambiente muito altas acima de 25°C. A temperatura de resfriamento se situa de preferência abaixo de 25°, especialmente abaixo de 15°. O ar de resfriamento apresenta, de preferência e vantajosamente, uma temperatura mais baixa do que a temperatura do centrifugado e/ou do ambiente circundante na centrífuga.

[0040] Dessa redução de temperatura do mancal de rolamento 30 com número de rotações operacional resulta um correspondente aumento de vida útil ou um prolongamento do intervalo de manutenção do mancal de rolamento 30, pois o lubrificante resfriado pode ser empregado por mais tempo e então o mancal é poupado. Graças à temperatura mais baixa, é adicionalmente favoravelmente influenciada a viscosidade e se forma uma película lubrificante separadora, mais espessa, no mancal de rolamento, o que reduz o desgaste.

[0041] A disposição da Figura 2 é especialmente vantajosa, mas também são viáveis outras disposições de linha de fornecimento e descarga de ar de resfriamento e linha de fornecimento e descarga de lubrificante. Segundo a Figura 3, a linha de descarga de ar de resfriamento e a linha de descarga de lubrificante são executados como uma única linha integrada 34, de modo que a descarga do ar de resfriamento e do lubrificante ocorre em conjunto por essa linha 34. Essa variante é construtivamente de implementação particularmente simples. De preferência aí está pós-conectado à linha 34 um separador de óleo não representado, que pode ser executado ,por exemplo, como hidrociclone ou como filtro.

[0042] Segundo a Figura 4 é ainda previsto que a linha de descarga de ar de resfriamento 33 fica disposta espaçada do mancal 4, sendo executado entre a linha de descarga de ar de resfriamento 33 e o mancal de preferência um ressalto/fenda anular 35, em que se coleta na operação quando de rotações lubrificante radialmente externo, que pode ser descarregado pela linha de descarga de lubrificante 32. Sua abertura de entrada 36 se situa, ademais, em um raio maior do que aquele da abertura de entrada 37 da linha de descarga de ar de resfriamento 33, de modo que quando de rotações o lubrificante fluente é descarregado pela linha de descarga de lubrificante 32. De maneira simples é assim impedido que o óleo possa fluir para dentro da linha de descarga de ar de resfriamento 33. Essa variante apresenta assim um separador de óleo integrado. Também seria viável dispor um disco se estendendo radialmente lateralmente no mancal, para impedir que lubrificante possa fluir para dentro da linha de descarga de ar de resfriamento (não representado).

[0043] Nas Figuras 3 e 4 se pode também verificar que a abertura de saída 38 da linha de fornecimento de lubrificante 28 se situa em um raio do alojamento 19 menor do que aquele da linha de fornecimento de ar de resfriamento 31. Ademais é vantajoso que a linha de lubrificante na região extrema 39 não se estenda exclusivamente radialmente, mas sim angularmente, de modo que o óleo lubrificante também pode ser conduzido com uma componente de velocidade axial para o mancal 4. Lista de referências 1 centrífuga decantadora ou centrífuga de invólucro sólido 2 tambor 3 rosca sem fim 4 mancal de tambor 5 motor de acionamento 6 motor de acionamento 7 polias 8 correias de acionamento 9 transmissão 10 resfriamento a ar de mancal de rolamento 11 eixo oco 12 anel 13 anel 14 vedação 15 vedação 16 ressalto de eixo 17 ressalto de eixo 18 anel interno do mancal de rolamento 19 alojamento 20 anel externo do mancal de rolamento 21 ressalto de alojamento 22 anel de segurança 23 ressalto 24 vedação 25 tampa 26 vedação 27 ressalto 28 linha de fornecimento de lubrificante 29 bocal 30 mancal de rolamento 31 linha de fornecimento de ar de resfriamento 32 linha de descarga de lubrificante 33 linha de descarga de ar de resfriamento 34 linha 35 fenda 36 abertura de entrada 37 abertura de entrada 38 abertura de saída 39 região extrema

Claims

1. Arranjo de mancal com ao menos um mancal de rolamento (30), em particular para suportar um rotor, em particular um tambor (2) de uma centrífuga, em particular uma centrífuga de invólucro sólido (1), tendo um aparelho de resfriamento de mancal de rolamento (10) tendo pelo menos um linha de fornecimento de lubrificante (28) e pelo menos uma linha de descarga de lubrificante (32), em que o aparelho de resfriamento de mancal de rolamento (10) possui ainda pelo menos uma linha de fornecimento de ar de resfriamento (31) e uma linha de descarga de ar de resfriamento (33), caracterizado pelo fato de que uma abertura de entrada (36) da linha de descarga de lubrificante (32) se situa em um raio maior do que aquele da abertura de entrada (37) da linha de descarga de ar de resfriamento (33).

2. Arranjo de mancal, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a linha de descarga de lubrificante (32) é disposta separada e espaçada da linha de descarga de ar de resfriamento (33).

3. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a linha de fornecimento de lubrificante (28) está disposta espaçada da linha de fornecimento de ar de resfriamento (31).

4. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a linha de descarga de ar de resfriamento (33) é disposta espaçada do mancal.

5. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, com relação ao mancal de rolamento (30), a linha de fornecimento de lubrificante (28) fica disposta oposta à linha de descarga de ar de resfriamento (33), e a linha de fornecimento de ar de resfriamento (31) é disposta oposta à linha de descarga de lubrificante (32).

6. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um fluxo de lubrificante, que é fornecida ao mancal de rolamento (30) através da linha de fornecimento de lubrificante (28), e/ou uma fluxo de ar de resfriamento que é fornecido ao mancal de rolamento (30) pela linha de fornecimento de ar de resfriamento (31), é guiada por aberturas axiais no mancal de rolamento (30) entre um anel interno de mancal de rolamento (18) e um anel externo de mancal de rolamento (20).

7. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a linha de fornecimento de lubrificante (28) é uma perfuração que se estreita à maneira de bocal a jusante.

8. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a linha de fornecimento de lubrificante (28) se abre em um espaço interno em um alojamento (19) por meio de um bocal (29) na região do mancal de rolamento (30).

9. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o mancal de rolamento (30) é vedado ao ambiente circundante e de um eixo oco (11) por vedações (14, 15, 24, 26).

10. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as vedações (24, 26), que vedam o mancal de rolamento (30) com relação ao ambiente circundante são vedações dinâmicas.

11. Arranjo de mancal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a linha de fornecimento de ar de resfriamento e a linha de fornecimento de lubrificante assumem a forma de uma linha única integrada.

12. Centrífuga, em particular um decantador ou separador, tendo um ou mais arranjos de mancal, como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que serve/servem como mancal de rotor, in particular um mancal de tambor.