DE102006018714A1

DE102006018714A1 - Emulsifying machine for heavy marine oil and water has main supply duct and bypass duct thru axial bearing

Info

Publication number: DE102006018714A1
Application number: DE102006018714A
Authority: DE
Inventors: Egon Stache
Original assignee: S I T Schiffs & Industrietechn; Sit Schiffs- & Industrietechnik GmbH
Current assignee: S I T Schiffs & Industrietechn; Sit Schiffs- & Industrietechnik GmbH
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2007-10-25

Abstract

A ship has a diesel engine whose fuel supply is an emulsion of heavy oil and water prepared by an emulsifier with a rotor with a shaft inside a housing. The housing has a first chamber one side of which is adjacent to the rotor, and a second side also adjacent to the rotor but having an outlet. The rotor second side has an axial bearing. The first chamber and second chamber are linked by a first duct, and also by a by-pass duct that passes thru the axial bearing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Maschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Maschine zur Emulgation von Wasser und Brennstoff mit einem Rotor in einem Gehäuse und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Maschine.The The invention relates to a machine and a method of operation a machine. In particular, the invention relates to a machine for the emulsification of water and fuel with a rotor in one casing and a method of operating such a machine.

In vielen industriellen Bereichen werden Maschinen mit einem Rotor in einem Gehäuse betrieben. Ein Beispiel hierfür kann der EP 1 241 407 A1 entnommen werden. Diese Patentanmeldung zeigt einen Homogenisator, der speziell für die Emulgation von Wasser in einem Brennstoff wie Schweröl oder Diesel ausgelegt ist und beispielsweise auf Schiffen zur Aufbereitung des Brennstoffes eingesetzt werden kann. Hierzu ist ein Rotor mit einer scharfkantigen Oberfläche in einem Gehäuse zwischen zwei Kammern vorgesehen. Im Betrieb des Homogenisators wird eine stromaufwärtige Kammer mit Wasser und Brennstoff gespeist, das Zwei-Phasen-Gemisch strömt entlang der scharfkantigen Rotoroberfläche in die zweite Kammer, auf diesem Weg wird das Gemisch emulgiert, und aus der zweiten Kammer strömt es durch einen Auslass zum Verbrennungsmotor.In many industrial sectors, machines are operated with a rotor in one housing. An example of this can be the EP 1 241 407 A1 be removed. This patent application shows a homogenizer, which is specially designed for the emulsification of water in a fuel such as heavy fuel oil or diesel and can be used for example on ships for the treatment of the fuel. For this purpose, a rotor with a sharp-edged surface is provided in a housing between two chambers. In the operation of the homogenizer, an upstream chamber is supplied with water and fuel, the two-phase mixture flows along the sharp-edged rotor surface into the second chamber, in this way the mixture is emulsified, and from the second chamber it flows through an outlet to the internal combustion engine ,

Homogenisatoren dieser Art werden auch für zahlreiche andere Zwecke benötigt. So hat sich beispielsweise seit einigen Jahren Biofuel als Verbrennungsstoff etabliert. Biofuel besteht zumeist aus Paraffinverbindungen, welche sehr schwierig zu entsorgen sind. Um sie verbrennen zu können, müssen die Verbindungen vorher emulgiert werden.homogenizers of this kind are also used for numerous other purposes needed. For example, biofuel has been used as a fuel for several years established. Biofuel usually consists of paraffin compounds, which very difficult to dispose of. In order to burn them, the connections must be be emulsified beforehand.

Auch in zahlreichen kleineren Maßstäben sind Maschinen mit einem Rotor in einem Gehäuse, einer Zufuhrkammer und einer Abführkammer und einem durch die Maschine geführten Fluid gegenwärtig, so beispielsweise in Form von Pumpen in verschiedenen Maßstäben.Also in many smaller scales Machines with a rotor in a housing, a supply chamber and a discharge chamber and one guided by the machine Fluid present, such as in the form of pumps in different scales.

Oft stellt sich bei Maschinen der beschriebenen Art die Aufgabe, eine Abdichtung des Gehäuses zu gewährleisten. Hierzu ist man in einigen industriellen Bereichen dazu übergegangen, den Rotor vollständig innerhalb des Fluidraumes des Gehäuses zu lagern. Auf diese Weise entfällt eine Durchführung der Welle durch das Gehäuse, und die Frage der Dichtigkeit am Wellendurchtritt ist nicht mehr gegeben.Often arises in machines of the type described the task of a Seal the housing too guarantee. This has been done in some industrial areas to the rotor completely store within the fluid space of the housing. In this way deleted an implementation of the Wave through the housing, and the question of tightness at the shaft passage is no more given.

Im Falle der Homogenisatoren für Schiffsantriebe ist es demgegenüber gelungen, mit der Lösung nach der EP 1 241 407 A1 eine mechanische Dichtung bereitzustellen, die über achttausend Stunden Standzeit garantieren kann. Selbst bei dieser mechanischen Dichtung ist es jedoch nicht gelungen, die Leckrate vollständig zu verhindern.In the case of the homogenizers for marine propulsion, on the other hand, with the solution according to the EP 1 241 407 A1 to provide a mechanical seal that can guarantee over eight thousand hours of service life. Even with this mechanical seal, however, it has not been possible to completely prevent the leak rate.

Die Anwendung des Prinzips der Lagerung des Rotors vollständig im durchflossenen Raum konnte jedoch bislang nicht auf Maschinen übertragen werden, bei welchen durch den zum Lagern des Rotors zur Verfügung stehenden Raum Schweröl, Heizöl, Dieselöl oder Biofuel geführt werden. Verantwortlich hierfür sind die Eigenschaften dieser Fluide bzw. ihrer Vermengungen mit Wasser. So sind die genannten Fluide alles andere als Schmieröle. Bei der – für Lager sehr üblichen – Kombination einer Stahlwelle in einer Bronzebuchse erweisen sich Schweröl, Heizöl, Dieselöl und Biofuel als absolut ungeeignet.The Application of the principle of storage of the rotor completely in however, space has not been transferred to machines so far be, in which by the available for storing the rotor Heavy fuel oil, heating oil, diesel oil or biofuel guided become. Responsible for this are the properties of these fluids or their mixtures with Water. So these fluids are anything but lubricating oils. at the - for bearings very usual - combination A steel shaft in a bronze bushing turns out heavy fuel oil, heating oil, diesel oil and biofuel as absolutely unsuitable.

Hierzu sei erläutert, dass als Lagerausgestaltungen praktisch nur gleitende Rotationslager in Betracht kommen. Für Kugellager sind die Bedingungen in einem Homogenisator deutlich zu heiß. Außerdem streuen die genannten Fluide abrasive Partikel, die Kugellager oder andere Wälzlager innerhalb kürzester Zeit zerstören.For this be explained that as bearing designs practically only sliding rotary bearings be considered. For Ball bearings are the conditions in a homogenizer clearly too hot. Furthermore The said fluids scatter abrasive particles, the ball bearings or other bearings within the shortest possible time Destroy time.

Somit verbleibt das gleitende Lager. Dieses ist insbesondere bei hohen Drehzahlen darauf angewiesen, dass ein absolut rissfreier Schmierfilm zwischen der Welle und der Buchse erhalten bleibt. Bei den genannten Fluiden treten jedoch regelmäßig kleine Ölrisse auf. Jeder noch so kleine Riss führt bei Betrieb der Maschine unter Volllast zu kapitalen Schäden.Consequently the sliding bearing remains. This is especially at high Speeds depend on that an absolutely crack-free lubricating film between the shaft and the bush is maintained. In the mentioned Fluids, however, regularly occur small oil cracks. Every little crack leads when operating the machine under full load to capital damage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung bereitzustellen, wie Maschinen mit einem Rotor in einem Gehäuse auch bei widrigen Fluiden schwimmend innerhalb des Fluidraums gelagert und betrieben werden können.Of the The invention is based on the object to provide a solution, such as machines with a rotor in a housing even with adverse fluids floating within the fluid space and stored can be operated.

Diese Aufgabe löst mit beeindruckender Simplizität eine Maschine mit einem Rotor auf einer Welle in einem Gehäuse, mit einer ersten Kammer, die axial erstseitig an den Rotor grenzt und eine Speiseöffnung aufweist, mit einer zweiten Kammer, die axial zweitseitig an den Rotor grenzt und eine Entnahmeöffnung aufweist, und mit einem Axiallager auf der zweiten Seite des Rotors, wobei sich die Maschine dadurch kennzeichnet, dass von der ersten zur zweiten Kammer ein Hauptkanal und ein Bypass führen, wobei der Bypass durch das Axiallager führt.These Task solves with impressive simplicity a machine with a rotor on a shaft in a housing, with a first chamber, the first axial side adjacent to the rotor and a dining opening having, with a second chamber axially second to the Rotor borders and a removal opening and with a thrust bearing on the second side of the rotor, wherein the machine is characterized by that of the first lead to the second chamber a main channel and a bypass, wherein the bypass leads through the thrust bearing.

Der Rotor kann auf diese Weise auf der Welle oder mit der Welle innerhalb des als Stator dienenden Gehäuses rotieren. An den verschiedenen Seiten des Rotors befinden sich zwei Kammern, wobei von der ersten Kammer das Fluid entlang des Rotors zur zweiten Kammer strömt. Auf dem Weg von der ersten zur zweiten Kammer verändert das Fluid seine Energiehöhe. Bei einer Pumpe wird die Energiehöhe durch die zugeführte Energie erhöht. Bei einem Homogenisator wird die Energiehöhe insbesondere über Druckverlust verringert. In jedem Falle entsteht also ein Druckgefälle zwischen den beiden Kammern auf den verschiedenen Seiten des Rotors.The rotor can rotate in this way on the shaft or with the shaft within the housing serving as a stator. On the different sides of the rotor are two chambers, wherein from the first chamber, the fluid flows along the rotor to the second chamber. On the way from the first to the second chamber, the fluid changes its energy level. In a pump, the energy level is increased by the supplied energy. In a homogenizer, the energy level is reduced in particular via pressure loss. In any case, so there is a pressure gradient between the two chambers on the different sides of the rotor.

Während der Hauptstrom drucksteigernd oder druckvermindernd von der ersten zur zweiten Kammer führt, nutzt die Erfindung die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern dafür, dass ein Teil des Fluids durch den Bypass strömt.During the Mainstream pressure increasing or depressurizing from the first to second chamber leads, the invention uses the pressure difference between the two chambers for this, that a part of the fluid flows through the bypass.

Durch die Druckdifferenz übt das in die erste Kammer gespeiste und aus der zweiten Kammer ausströmende Fluid eine resultierende Axialkraft auf den Rotor aus, die von der Kammer mit dem höheren Druck zur Kammer mit dem niedrigeren Druck hin gerichtet ist. Die resultierende Auslenkkraft wird von dem Axiallager ins Gehäuse aufgenommen. Der Bypass ermöglicht es, dass der Teilstrom des Fluids durch den Bypass di rekt in die Umgebung des Axiallagers geführt wird, so dass das Fluid das Axiallager bei geeigneter Auslegung des Bypass-Kanalendes kräftig durchströmt und in dem Axiallager einen Fluidfilm ohne Filmriss aufbaut.By the pressure difference exercises the fluid fed into the first chamber and flowing out of the second chamber a resultant axial force on the rotor coming from the chamber with the higher pressure directed towards the chamber with the lower pressure. The resulting Deflection force is absorbed by the thrust bearing into the housing. The bypass allows it, that the partial flow of the fluid through the bypass di rectly into the Environment of the thrust bearing out so that the fluid is the thrust bearing with appropriate design of the bypass channel end vigorously flows through and in the thrust bearing builds up a fluid film without film break.

Es sei darauf hingewiesen, dass Maschinen der genannten Art auch mehrere Axiallager für den Rotor aufweisen können. Üblicherweise kann ein Axiallager jedoch schon ausreichen, wenn eindeutig feststeht, in welcher Kammer der höhere Druck herrschen wird.It It should be noted that machines of the type mentioned also several Thrust bearing for may have the rotor. Usually However, a thrust bearing can be enough, if it is clear that in which chamber the higher one Pressure will prevail.

Die Erfindung nutzt somit den ohnehin vorhandenen Druckunterschied zwischen den beiden Kammern am Rotor für ein energiegeladenes Einspritzen des Fluids zu einem stabilen Fluidfilm. Den Fluidfilm als Polster nutzend kann die Axiallagerung zuverlässig berührungsfrei arbeiten.The Invention thus uses the already existing pressure difference between the two chambers on the rotor for an energetic injection of the fluid to a stable fluid film. Using the fluid film as a cushion, the axial bearing can be reliably contact-free work.

Auf diese Weise wird auch für Rotorlagerungen in Schweröl, Heizöl, Dieselöl und/oder Biofuel und/oder deren Emulsionen mit Wasser eine Lagerung mit einer schwimmenden Welle erreicht, sofern dies erforderlich oder erwünscht ist. Auch Mischformen können erreicht werden, beispielsweise eine berührungslose Lagerung über das Fluidpolster am Axiallager, während am Rotationslager eine Berührung zugelassen wird. Für viele Anwendungsfälle wird es sicherlich zu bevorzugen sein, dass der Rotor und die Welle vollständig berührungsfrei gelagert sind.On This way will work for you too Rotor bearings in heavy oil, fuel oil, diesel oil and / or biofuel and / or their emulsions with water storage achieved with a floating wave, if necessary or desired is. Also mixed forms can be achieved, for example, a non-contact storage over the Fluid cushion on thrust bearing while allowed to touch the rotary bearing becomes. For many applications It will certainly be preferable for the rotor and the shaft Completely contactless are stored.

Ein solches berührungsloses oder zumindest gezielt berührungsloses Rotorelement kann beispielsweise ebenfalls berührungslos über einen Magnetantrieb angetrieben werden. Dies trägt zur Schonung des Rotors und des Gehäuses weiter bei und erhöht die Dauerhaftigkeit der Maschine.One such non-contact or at least targeted non-contact Rotor element, for example, also driven without contact via a magnetic drive become. This carries to protect the rotor and the housing on and increases the durability the machine.

Bei Versuchen des Erfinders hat sich herausgestellt, dass ein Stromverhältnis der Volumenströme zwischen Hauptstrom und Bypass von 5:1 bis 20:1, insbesondere ein Stromverhältnis von etwa 10:1, dem Bypass schon eine ausreichende Volumenströmung geben kann, um ein rissfreies Fluidpolster am Axiallager zu schaffen.at The inventor's experiments have shown that a current ratio of flow rates between main flow and bypass from 5: 1 to 20: 1, in particular one current ratio of about 10: 1, give the bypass already a sufficient volume flow can to create a crack-free fluid cushion on the thrust bearing.

Je nach Anwendungsgebiet kann es Sinn machen, dass im Bypass ein Filter vorgesehen ist. Im Falle des Homogenisators ist zu beachten, dass der Hauptstrom, der entlang der scharfkantigen Rotorumfangfläche von der ersten Kammer zur zweiten Kammer führt, ein entsprechend homogenisiertes bzw. zumindest emulgiertes Fluid zur zweiten Kammer und somit zur Fluidentnahme aus der Maschine führt. Demgegenüber wird der Bypass ohne Schutzmaßnahmen auch vollständig oder zumindest weitestgehend nicht-emulgiertes Gemisch an der scharfkantigen Oberfläche des Rotors vorbei zur zweiten Kammer führen. Insofern ist ein Kompromiss zu finden, der durch den Bypass nur soviel Fluid führt, wie für einen sicheren Lagerfilm am Axiallager gerade benötigt ist, damit das der Maschine entnommene Fluid zum größtmöglichen Teil durch die Behandlung mit dem Rotor beeinflusst ist. Ein Filter im Bypass kann hierzu gut beitragen. In einer aufwendigeren Variante kann vorgesehen sein, dass im Bypass ein schwacher weiterer Emulgationsmechanismus vorgesehen ist, beispielsweise ein kleiner zweiter Rotor.ever According to application area, it may make sense to have a filter in the bypass is provided. In the case of the homogenizer, it should be noted that the main stream, along the sharp-edged rotor peripheral surface of the first chamber leads to the second chamber, a correspondingly homogenized or at least emulsified fluid to the second chamber and thus to the fluid removal out of the machine. In contrast, the bypass will be without protective measures also completely or at least largely non-emulsified mixture on the sharp-edged surface pass the rotor over to the second chamber. In that sense, a compromise to find that through the bypass only as much fluid leads, as for a safe bearing film on the thrust bearing is just needed for that of the machine removed fluid to the maximum Part is influenced by the treatment with the rotor. A filter in the bypass can contribute well to this. In a more elaborate variant can be provided that in the bypass a weak further emulsification mechanism is provided, for example, a small second rotor.

Je nach Druckverhältnissen und Anwendungsfall kann es nötig sein, eine Pumpe im Bypass vorzusehen, die die Energiehöhe des durch den Bypass strömenden Fluidanteils erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform kommt der Bypass jedoch ohne weitere Pumpe aus und bedient sich lediglich des Druckgefälles zwischen den beiden Kammern als Antrieb.ever according to pressure conditions and use case may be necessary be to provide a pump in the bypass, the energy level of through flowing the bypass Increased fluid content. In a preferred embodiment However, the bypass comes without a pump and uses only the pressure gradient between the two chambers as a drive.

Die vorgeschlagene Lösung eignet sich besonders dann, wenn das durch die Maschine geführte Fluid in der ersten Kammer nur einen geringen Druckverlust erleidet, im Fluss entlang der Rotorumfangfläche einen hohen Druckverlust erleidet und in der zweiten Kammer bis zum Entnahmestutzen wieder einen geringen Druckverlust erleidet. Auf diese Weise liegt zwischen den beiden Kammern ein größtmögliches Druckgefälle.The suggested solution is particularly suitable when the fluid passed through the machine in the first chamber suffers only a small loss of pressure, in Flow along the rotor peripheral surface suffers a high pressure loss and in the second chamber until again takes a small loss of pressure for sampling connection. In this way, the greatest possible difference is between the two chambers Pressure gradient.

Bei Versuchen mit Homogenisatoren für Schiffsantriebe haben die Erfinder ermittelt, dass eine Druckdifferenz zwischen der Fluidspeisung und der Fluidentnahme und/oder zwischen den beiden Kammern von mindestens 0,5, besser 0,6, bevorzugt 0,8, besonders bevorzugt 1,5 bar einen sicheren Schmierfilm am Axiallager erzeugen kann.at Experiments with homogenizers for marine propulsion The inventors have determined that there is a pressure difference between the fluid supply and the fluid removal and / or between the two chambers of at least 0.5, better 0.6, preferably 0.8, more preferably 1.5 bar can produce a safe lubricating film on the thrust bearing.

Unabhängig davon, mit welcher Energie der Teilstrom des Fluids durch den Bypass getrieben wird, wird vorgeschlagen, dass der Bypass mittig in das Axiallager führt. Auf diese Weise kann sich das Fluidpolster mit gleichmäßiger Dicke entlang eines kreisrunden Axiallagers ausbreiten. Das Axiallager kann insbesondere darin bestehen, dass eine Stirnseite der Welle mit einem ersten Gleitring auf dem Fluidpolster auf einem gegenüberliegenden zweiten Gleitring anliegt.Regardless of what energy the partial flow of the fluid is driven through the bypass, it is proposed that the bypass leads centrally into the thrust bearing. In this way, the fluid cushion can spread with uniform thickness along a circular thrust bearing. The thrust bearing may in particular consist in that a forehead side of the shaft with a first sliding ring on the fluid cushion on an opposite second sliding ring.

Es wird vorgeschlagen, dass die Gleitringe Siliziumcarbid aufweisen oder zumindest überwiegend aus Siliziumcarbid gefertigt sind. Mit diesem Werkstoff haben die Erfinder besonders gute Ergebnisse im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung erzielt.It It is suggested that the slip rings comprise silicon carbide or at least predominantly are made of silicon carbide. With this material have the Inventors particularly good results in connection with the present Achieved invention.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante führt der Bypass von der ersten Kammer zum Axiallager durch die Welle des Rotors. Die Welle ist eine ohnehin vorhandene Verbindung von der ersten zur zweiten Seite des Rotors. Zudem ist sie üblicherweise schnurgerade, so dass Fluid ohne Energieverluste durch sie geführt werden kann. Dass die Welle hohlgebohrt ist, wird in den meisten Anwendungsfällen auch nicht die Stabilität zu sehr mindern. Als ausreichend stabil und gleichzeitig eine ausreichend große Durchführung bietend hat sich für den Anwendungsbereich eines Homogenisators für Schiffsmotoren eine Bohrung mit einem gleichmäßigen Durchmesser zwischen 5 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 10 mm und etwa 12 mm, herausgestellt.In a particularly preferred embodiment leads the Bypass from the first chamber to the thrust bearing through the shaft of the Rotor. The wave is an already existing connection of the first to the second side of the rotor. It is also common Dead straight, so that fluid without energy losses are passed through them can. That the shaft is drilled hollow, in most applications, too not the stability too much. As sufficiently stable and at the same time a sufficient size execution bidding for the scope of application of a homogenizer for marine engines a bore with a uniform diameter between 5 mm and 20 mm, in particular between 10 mm and about 12 mm, exposed.

Insbesondere bei einem Bypass durch die Welle, aber nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt, wird vorgeschlagen, dass der durch den Bypass geführte Teilstrom des Fluids über eine Düse in das Gleitlager eingespritzt wird. Eine Düse ist jedwede Verengung im Strom, welche auf Grund der Kontinuität der Strömung eine Beschleunigung des sie durchströmenden Fluids bewirkt. Beispielsweise kann der Bypass an seinem En de am oder im Axiallager eine einfache Verengung zu seiner Öffnung hin aufweisen.Especially with a bypass through the shaft, but not on this configuration limited, it is proposed that the partial flow guided by the bypass of the fluid over a nozzle in the plain bearing is injected. A nozzle is any constriction in the Electricity, which due to the continuity of the flow an acceleration of it flowing through Fluids causes. For example, the bypass on his En de am or have a simple narrowing to its opening in the thrust bearing.

Von besonderer Eignung ist es, wenn der zentrale Bypasskanal durch die Welle radial innerhalb des Axiallagers radiale Stichbohrungen aufweist. Diese sind bevorzugt gleichmäßig um den Umfang der Welle verteilt und können mit besonderer Eignung einen freien Durchmesser zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere von etwa 3 mm bis etwa 5 mm, aufweisen. Bei geeigneter Ausrichtung und Ausgestaltung der Stichbohrungen am Reibungspunkt der Gleitringe des Axiallagers fungieren die Stichbohrungen als Düsen, welche das Fluid genau zwischen die Gleitringe sprühen und einen zuverlässigen Ölfilm zwischen den beiden Gleitringen auftragen.From particular suitability is when the central bypass channel through the Shaft radially radial within the thrust bearing radial tap holes. These are preferably evenly around the Scope of the wave distributed and can with particular suitability a free diameter between 1 mm and 10 mm, in particular from about 3 mm to about 5 mm. at appropriate orientation and design of the tap holes at the friction point of Sliding rings of the thrust bearing function the tap holes as nozzles, which spray the fluid exactly between the slip rings and a reliable oil film between Apply the two slip rings.

Um die Wellenzapfen in den Buchsen zu lagern, wird vorgeschlagen, dass die Zapfen und/oder die Buchsen eine Gewindefräsung in ihrer Oberfläche aufweisen. Im Falle eines Homogenisators für einen Schiffsmotor dreht die Welle mit bis zu 3000 U/min. Eine Gewindefräsung sorgt ohne weiteres Zutun von Außen dafür, dass eine ausreichende Menge des Fluids in den Radiallagerbereich geführt wird. Versuche des Erfinders mit drei und mit vier Gewindegängen haben besonders gute Schmierergebnisse hervorgebracht.Around to store the shaft journals in the jacks, it is suggested that the pins and / or the bushings have a thread milling in their surface. In the case of a homogenizer for a marine engine turns the shaft at up to 3000 rpm. A thread milling provides without further intervention from outside for this, that a sufficient amount of the fluid in the radial bearing area guided becomes. Experiments of the inventor with three and four threads have particularly good lubrication results produced.

Kostengünstig, aber dennoch ausreichend, ist es, wenn insbesondere drei bis fünf Stichbohrungen in die Welle eingebracht werden.Cost effective, but Nevertheless, it is sufficient, especially if three to five tap holes be introduced into the shaft.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.The Invention will now be described with reference to an embodiment with reference explained on the drawing.

Es zeigtIt shows

die einzige Figur einen Homogenisator zur Emulgation eines Wasser-Dieselöl-Gemischs mit einem Rotor in einem Gehäuse.the single figure a homogenizer for emulsification of a water-diesel oil mixture with a rotor in a housing.

Der Homogenisator 1 in der Figur besteht im Wesentlichen aus zwei Baugruppen, nämlich einem Homogenisatorgehäuse 2 und einem Antrieb 3. Der Antrieb 3 ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird daher im Nachfolgenden nicht weiter beschrieben.The homogenizer 1 in the figure consists essentially of two components, namely a homogenizer housing 2 and a drive 3 , The drive 3 is known from the prior art and will therefore not be described further below.

Der eigentliche Homogenisator 2 hat in seinem Gehäuse einen Fluidraum 4 mit einer Speisung 5 und einer Ausströmöffnung 6 (beide schematisch mit durch das Gehäuse gehenden Pfeilen dargestellt).The actual homogenizer 2 has a fluid space in its housing 4 with a feed 5 and an outflow opening 6 (both shown schematically with arrows going through the housing).

Innerhalb des Fluidraumes 4 und zwischen der Speisung 5 und der Ausströmöffnung 6 ist ein Rotor 7 vorgesehen. Dieser ist auf einer Welle 8 fest montiert und leicht kegelstumpfförmig mit einer scharfkantigen Oberfläche 9 ausgebildet. Zwischen der scharfkantigen Oberfläche 9 und dem als Stator dienenden Gehäuseteil 10 verbleibt ein schmaler Spalt 11, der eine erste, stromaufwärtige Fluidkammer 12 mit der zweiten, stromabwärtigen Fluidkammer 13 (sämtliche Fluidwege dunkel dargestellt) unmittelbar verbindet.Within the fluid space 4 and between the feed 5 and the discharge opening 6 is a rotor 7 intended. This one is on a wave 8th firmly mounted and slightly frustoconical with a sharp-edged surface 9 educated. Between the sharp-edged surface 9 and serving as a stator housing part 10 there remains a narrow gap 11 , which is a first, upstream fluid chamber 12 with the second, downstream fluid chamber 13 (all fluid paths shown dark) directly connects.

An der stromaufwärtigen ersten Seite 14 des Rotors 7 führt ein haubenförmiger Ringkanal 15 zu einer stromaufwärtigen Stirnseite 16 der Welle 8 und um die Stirnseite 16 herum. Dort schließt sich eine zentrale Bohrung 17 an den Ringkanal 15 an. Die zentrale Bohrung 17 durchläuft zentral innerhalb der Welle 8 den Bereich des Rotors 7 und reicht bis zu einem Kanalende 18 an einem Axiallager 19 zwischen der Welle 8 und einem Gehäuselager 20. Eine Fortsatz 8a der Welle 8 reicht durch das Axiallager 19 hindurch, endet aber auch innerhalb des Fluidraums 4.At the upstream first page 14 of the rotor 7 leads a hood-shaped annular channel 15 to an upstream end face 16 the wave 8th and around the front 16 around. There closes a central hole 17 to the ring channel 15 at. The central hole 17 passes centrally within the shaft 8th the area of the rotor 7 and extends to a channel end 18 on a thrust bearing 19 between the wave 8th and a housing bearing 20 , An extension 8a the wave 8th passes through the thrust bearing 19 through, but also ends within the fluid space 4 ,

Am Axiallager 19 ist sowohl wellenseitig als auch gehäuseseitig jeweils ein Gleitring 19a, 19b aus Siliziumcarbid vorgesehen. Zwischen diesen Gleitringen liegt ein schmaler Spalt 21.At the thrust bearing 19 is both shaft side and on the housing side each a sliding ring 19a . 19b made of silicon carbide. Between these Gleitrin There is a narrow gap 21 ,

Im Homogenisator 2 ist zudem ein Magnetantrieb 22 vorgesehen, der über Magneten 23 die Antriebsarbeit des Antriebs 3 auf den Rotor 7 bzw. über die Welle 8 auf den Rotor 7 überträgt und somit den Rotor 7 antreiben kann.In the homogenizer 2 is also a magnetic drive 22 provided by magnets 23 the drive work of the drive 3 on the rotor 7 or over the wave 8th on the rotor 7 transfers and thus the rotor 7 can drive.

Im Betrieb des Homogenisators 1 wird über die Speisung 5 ein Gemisch aus Wasser und Dieselöl in die erste Kammer 12 mit einem Druck von etwa 8 bar geführt. Etwa 90% des Fluids durchströmt den Spalt 11 zwischen dem Rotor 7 und dem Stator 10, so dass eine weitgehend homogene Dieselöl-Wasser-Emulsion in die zweite Kammer 13 strömt und von dort über die Entnahme 6 dem Homogenisator 1 entnommen werden und dem Schiffsmotor zugeführt werden kann.In operation of the homogenizer 1 is about the feed 5 a mixture of water and diesel oil in the first chamber 12 conducted at a pressure of about 8 bar. About 90% of the fluid flows through the gap 11 between the rotor 7 and the stator 10 , leaving a largely homogeneous diesel oil-water emulsion in the second chamber 13 flows and from there over the removal 6 the homogenizer 1 can be removed and the ship's engine can be supplied.

Durch die Emulgierung im Spalt 11 verliert das Fluid beim stromabwärtigen Durchfließen des Raumes 4 an Druck, so dass in der zweiten Kammer 13 nur noch etwa 6 bar hydraulischer Druck vorliegen. Durch die Druckdifferenz in Höhe von etwa 2 bar zwischen der ersten Kammer 12 und der zweiten Kammer 13 wird auf den Rotor 7 eine axiale, stromabwärtig wirkende Kraft ausgeübt, die diesen in Richtung auf den Antrieb 3 hin auszulenken versucht. Durch die Befestigung des Rotors 7 auf der Welle 8 wirkt die Auslenkkraft in Folge des Differenzdrucks zwischen den beiden Kammern 12, 13 auf die Welle 8. Am Axiallager 19 versucht der Druck daher, die beiden Gleitringe gegeneinander zu führen.By emulsification in the gap 11 loses the fluid in the downstream flow through the room 4 in pressure, leaving in the second chamber 13 only about 6 bar hydraulic pressure present. Due to the pressure difference of about 2 bar between the first chamber 12 and the second chamber 13 gets on the rotor 7 exerted an axial, downstream force, this in the direction of the drive 3 trying to deflect out. By attaching the rotor 7 on the wave 8th the deflection force acts as a result of the differential pressure between the two chambers 12 . 13 on the wave 8th , At the thrust bearing 19 Therefore, the pressure tries to guide the two sliding rings against each other.

Gleichzeitig besteht aber der Bypass über den Ringkanal 15 und die zentrale Bohrung 17 zum Kanalende 18 innerhalb des Axiallagers 19. Durch den Bypass strömt etwa ein Zehntel des durch die Speisung 5 eingebrachten Fluids und erreicht das Axiallager 18 mit nahezu 8 bar Druck, da auf dem Fließweg von der ersten Kammer 12 über den Ringkanal 15 und durch die zentrale Bohrung 17 kaum Druckverluste auftreten. Am Kanalende 18 geht der Fluidstrom in vier Stichbohrungen 24 über, die jeweils nur einen Durchmesser von etwa 2 mm haben. Durch die starke Verengung des Fluidstroms zwischen dem zentralen Kanal 17 mit etwa 12 mm Durchmesser in die schmalen Stichbohrungen hinein wirken die Stichbohrungen 24 als Düse und beschleunigen das Fluid radial sehr stark. An einer Einspritzstelle 25 spritzen die als Düse fungierenden Stichbohrungen 24 somit das durch den zentralen Kanal 17 fließende Gemisch aus Wasser und Dieselöl mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck zwischen die Gleit ringe. Somit baut sich im Spalt 21 ein stabiler Fluidfilm auf, der als Fluidpolster wirkt und eine Berührung zwischen den beiden Gleitringen 19a, 19b des Axiallagers 19 sicher ausschließt. Auf diese Weise wird die Baugruppe aus Rotor 7 und Welle 8 axial berührungsfrei geführt.At the same time, however, the bypass via the annular channel 15 and the central hole 17 to the end of the canal 18 inside the thrust bearing 19 , About one-tenth of the flow through the feed flows through the bypass 5 introduced fluid and reaches the thrust bearing 18 with almost 8 bar pressure, because on the flow path from the first chamber 12 over the ring channel 15 and through the central hole 17 hardly any pressure losses occur. At the end of the canal 18 the fluid flow goes into four tap holes 24 over, each only have a diameter of about 2 mm. Due to the strong narrowing of the fluid flow between the central channel 17 with about 12 mm diameter in the narrow holes in the engraving holes work 24 as a nozzle and accelerate the fluid radially very strong. At an injection point 25 inject the nozzle holes acting as a nozzle 24 thus that through the central channel 17 flowing mixture of water and diesel oil at high speed and high pressure between the sliding rings. Thus it builds up in the gap 21 a stable fluid film acting as a fluid cushion and a contact between the two slip rings 19a . 19b of the thrust bearing 19 sure excludes. In this way, the assembly of rotor 7 and wave 8th axially guided without contact.

Die Oberflächen der Lagerbuchsen 26 (exemplarisch beziffert) sind mit einem dreifachen Gewindegang (nicht dargestellt) versehen. Hierdurch schmieren sie sich bei Rotation der Welle 8 selbst. Auf diese Weise ist auch eine radial berührungsfreie Lagerung der Baugruppe aus Rotor 7 und Welle 8 gewährleistet.The surfaces of the bearing bushes 26 (numbered as an example) are provided with a triple thread (not shown). As a result, they lubricate upon rotation of the shaft 8th itself. In this way, a radially contact-free mounting of the assembly of rotor 7 and wave 8th guaranteed.

Um trotz der berührungsfreien Lagerung einen Zugang zum Raum 4 des Homogenisators 2 sicherzustellen, ist an der stromaufwärtigen Seite 14 des Gehäuses 2 eine Kappe 27 fest aufgeschraubt. Diese kann bei Bedarf abgenommen werden.In spite of the non-contact storage access to the room 4 of the homogenizer 2 Ensure is on the upstream side 14 of the housing 2 a cap 27 firmly screwed. This can be removed if necessary.

Claims

Method for operating a machine ( 1 ) with a rotor ( 7 ) in a housing ( 2 ), wherein the rotor ( 7 ) on or with a wave ( 8th ) rotates and axially first ( 14 ) to a chamber ( 12 ), which is supplied with a fluid ( 5 ), which one to the axially second side of the rotor ( 7 ) deflecting force exerted on this, which at a thrust bearing ( 19 . 19a . 19b ) from the housing ( 2 ), characterized in that a part of the fluid ( 5 ) from the first chamber ( 12 ) in such a way to the thrust bearing ( 19 . 19a . 19b ) that this proportion of fluid is due to a pressure gradient from the first chamber ( 12 ) to an environment ( 13 ) of the thrust bearing ( 19 . 19a . 19b ) flows through it and in him a fluid film ( 21 ).

Method according to claim 1, characterized in that a main stream immediately around the rotor from the chamber to Environment of the thrust bearing leads and a bypass flow is conducted separately from the main flow to the thrust bearing.

Method according to claim 2, characterized by current ratio between main flow and bypass flow of about 10: 1.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the environment of the thrust bearing by a second Chamber is formed, which borders axially on the second side of the rotor.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the machine is operated so that a hydraulic pressure in the second chamber is smaller than a hydraulic pressure in the first chamber.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that between the first and the second chamber a differential pressure of at least about 0.8 bar, preferably at least about 1.5 bar, prevails.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the fluid part for flowing through the axial bearing and the Structure of the fluid film exclusively through a pressure gradient inside the case is driven.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid constituting the fluid film is centered in the Thrust bearing is released.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the thrust bearing operated with two slip rings becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the fluid film constituting the fluid over a Nozzle in sprayed the thrust bearing becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the fluid constituting the fluid film through the Wave is guided.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the fluid is heavy fuel oil, heating oil, diesel oil, biofuel or a mixture having said components with each other and / or with water or is.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a bypass flow is filtered.

Machine ( 1 ) with a rotor ( 7 ) on a wave ( 8th ) in a housing ( 2 ), with a first chamber ( 12 ), the axially first ( 14 ) to the rotor ( 7 ) and a dining opening ( 5 ), with a second chamber ( 13 ), the second axial side of the rotor ( 7 ) and a discharge opening ( 6 ), and with a thrust bearing ( 19 . 19a . 19b ) on the second side of the rotor ( 7 ), characterized in that from the first ( 12 ) to the second ( 13 ) Chamber a main channel ( 11 ) and a bypass ( 15 . 17 . 21 ), whereby the bypass ( 15 . 17 . 21 ) through the thrust bearing ( 19 . 19a . 19b ) leads.

Machine according to claim 14, characterized in that that the main channel along a gap between the rotor and a stator surrounding him leads.

Machine according to claim 14 or 15, characterized that the bypass passes through the shaft.

Machine according to claim 16, characterized in that that the bypass has a central hole with a diameter of is about 10 mm to about 12 mm inside the shaft.

Machine according to claim 16 or 17, characterized through two or more tap holes from the bypass channel to the thrust bearing.

Machine according to claim 18, characterized by a free diameter of the tap holes from about 3 mm to about 5 mm.

Machine according to claim 18 or 19, characterized that the tapholes by their own shaping and / or by that she opposite are narrowed to the bypass channel, are designed as nozzles.

Machine according to one of claims 14 to 20, characterized by two sliding rings of silicon carbide on the thrust bearing.

Machine according to one of claims 14 to 21, characterized that they use a homogenizer to emulsify a fuel and Water is.

In a bronze bush ( 26 ) mounted as a radial bearing shaft journal ( 8th . 8a ), characterized by a thread in a surface of the bushing ( 26 ) and / or the pin ( 8th . 8a ) in the area of the socket ( 26 ) for introducing lubricant ( 5 ) in the storage under swirl.