DE102022123250A1 - Separator rotor for a centrifugal separator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Abscheiderotor (10) für einen Zentrifugalabscheider (100), mit einer Rotorwelle (12), einem oder mehreren Abscheideelementen (16, 16`), welche axial verschiebbar auf der Rotorwelle (12) angeordnet sind, einer Vorspannfeder (20) zum Vorspannen des einen oder der mehreren Abscheideelemente (16, 16') und einem Abstützkörper (22), welcher die Vorspannfeder (20) einseitig abstützt und axial verschiebbar auf der Rotorwelle (12) angeordnet ist, wobei sich der Abstützkörper (22) in einem unverbauten Zustand des Abscheiderotors (10) in einer Wuchtposition befindet, in welcher die Vorspannfeder (20) den Abstützkörper (22) gegen einen Axialanschlag (26) drückt.The invention relates to a separator rotor (10) for a centrifugal separator (100), having a rotor shaft (12), one or more separating elements (16, 16`), which are arranged axially displaceably on the rotor shaft (12), and a biasing spring (20). for biasing the one or more separating elements (16, 16 ') and a support body (22), which supports the biasing spring (20) on one side and is arranged axially displaceably on the rotor shaft (12), the support body (22) being in one Uninstalled state of the separator rotor (10) is in a balancing position in which the biasing spring (20) presses the support body (22) against an axial stop (26).
Description
Die Erfindung betrifft einen Abscheiderotor für einen Zentrifugalabscheider, mit einer Rotorwelle, einem oder mehreren Abscheideelementen, welche axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet sind, einer Vorspannfeder zum Vorspannen des einen oder der mehreren Abscheideelemente und einem Abstützkörper, welcher die Vorspannfeder einseitig abstützt und axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet ist, wobei sich der Abstützkörper in einem unverbauten Zustand des Abscheiderotors in einer Wuchtposition befindet, in welcher die Vorspannfeder den Abstützkörper gegen einen Axialanschlag drückt.The invention relates to a separator rotor for a centrifugal separator, with a rotor shaft, one or more separating elements which are arranged axially displaceably on the rotor shaft, a biasing spring for biasing the one or more separating elements and a support body which supports the biasing spring on one side and is axially displaceable the rotor shaft is arranged, the support body being in an uninstalled state of the separator rotor in a balancing position in which the biasing spring presses the support body against an axial stop.
Die Erfindung betrifft ferner einen Zentrifugalabscheider mit einem eine Rotorwelle aufweisenden Abscheiderotor und einem Lager für die Rotorwelle des Abscheiderotors.The invention further relates to a centrifugal separator with a separator rotor having a rotor shaft and a bearing for the rotor shaft of the separator rotor.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Zentrifugalabscheiders mit gewuchtetem Abscheiderotor.In addition, the invention relates to a method for producing a centrifugal separator with a balanced separator rotor.
In einer Vielzahl von Anwendungsfällen von Zentrifugalabscheidern ist aufgrund von abscheiderinternen Temperaturentwicklungen und unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien ein Axialausgleich des Systems erforderlich, welcher üblicherweise durch eine Loslagerung umgesetzt wird. Die Loslagerung ist bei bekannten Zentrifugalabscheidern bisher im Bereich des elektrischen Antriebs angeordnet.In a large number of applications for centrifugal separators, due to temperature developments within the separator and different thermal expansion coefficients of the materials used, an axial compensation of the system is required, which is usually implemented by a floating bearing. In known centrifugal separators, the floating bearing has previously been arranged in the area of the electric drive.
Ein Rotor für einen solchen Zentrifugalabscheider ist beispielsweise aus der Druckschrift
Da die thermische Belastung des Antriebs durch die Abwärme des Loslagers erhöht wird, soll das Loslager möglichst beabstandet vom Antrieb angeordnet werden. Ferner ist die Integration des Loslagers in den Antrieb konstruktiv aufwendig und elektrisch von Nachteil.Since the thermal load on the drive is increased by the waste heat from the floating bearing, the floating bearing should be arranged as far away from the drive as possible. Furthermore, the integration of the floating bearing into the drive is structurally complex and electrically disadvantageous.
Ferner soll der Abscheiderotor vor dem Einbau, also auch ohne Magnet für den elektrischen Antrieb, gewuchtet werden. Beim Wuchtvorgang müssen die Bestandteile des Abscheiderotors aber auf der Rotorwelle fixiert sein, sodass beispielsweise Abscheideelemente des Abscheiderotors während des Wuchtvorgangs auf der Rotorwelle zu fixieren sind. Andererseits darf der Kraftschluss zwischen der Vorspannfeder des Abscheiderotors und den Loslagern des Abscheiderotors im Betriebszustand des Zentrifugalabscheiders nicht durch die für den Wuchtvorgang erforderliche Fixierung der Abscheideelemente behindert werden.Furthermore, the separator rotor should be balanced before installation, even without a magnet for the electric drive. During the balancing process, the components of the separator rotor must be fixed on the rotor shaft, so that, for example, separator elements of the separator rotor must be fixed on the rotor shaft during the balancing process. On the other hand, the adhesion between the biasing spring of the separator rotor and the floating bearings of the separator rotor in the operating state of the centrifugal separator must not be hindered by the fixation of the separator elements required for the balancing process.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht also darin, die thermische Belastung des Antriebs eines Zentrifugalabscheiders durch die von der Lagerung der Rotorwelle ausgehende Abwärme zu verringern. Ferner soll der Wuchtvorgang am Abscheiderotor des Zentrifugalabscheiders vereinfacht werden.The object on which the invention is based is therefore to reduce the thermal load on the drive of a centrifugal separator due to the waste heat emanating from the bearing of the rotor shaft. Furthermore, the balancing process on the separator rotor of the centrifugal separator should be simplified.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Abscheiderotor der eingangs genannten Art, wobei ein Lager für die Rotorwelle derart von der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers auf die Rotorwelle des erfindungsgemäßen Abscheiderotors aufschiebbar ist, dass der Abstützkörper durch das Lager axial in Richtung des einen oder der mehreren Abscheideelemente und/oder gegen die Vorspannfeder in eine Betriebsposition bewegbar ist.The object is achieved by a separator rotor of the type mentioned at the outset, wherein a bearing for the rotor shaft can be pushed onto the rotor shaft of the separator rotor according to the invention from the side of the support body facing away from the biasing spring in such a way that the support body is pushed axially through the bearing in the direction of one or more Separating elements and/or can be moved into an operating position against the biasing spring.
Das eine oder die mehreren Abscheideelemente werden durch die Vorspannfeder und den die Vorspannfeder abstützenden Abstützkörper vorgespannt und gesichert, sodass der Wuchtvorgang des Abstützkörpers direkt nach dem Einbau des Abstützkörpers erfolgen kann. Die Vorspannfeder ist zwischen dem einen oder den mehreren Abscheideelementen und dem Abstützkörper angeordnet.The one or more separating elements are prestressed and secured by the preload spring and the support body supporting the preload spring, so that the balancing process of the support body can take place directly after the support body has been installed. The biasing spring is arranged between the one or more separating elements and the support body.
Das Lager ist derart von der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers auf die Rotorwelle aufschiebbar, dass in der Betriebsposition des Abstützkörpers ein Kontakt des Abstützkörpers mit dem Axialanschlag aufgehoben ist. Dadurch, dass der Kontakt des Abstützkörpers mit dem Axialanschlag beim Aufschieben des Lagers aufgehoben wird, wird das aufgeschobene Lager durch die Vorspannfeder vorgespannt. Das aufgeschobene Lager ist vorzugsweise ein Loslager, wobei sich auf der dem Loslager abgewandten Seite der Abscheideelemente vorzugsweise ein Festlager für die Rotorwelle des Abscheiderotors befindet. In der Betriebsposition des Abstützkörpers wird vorzugsweise auch das Festlager vorgespannt.The bearing can be pushed onto the rotor shaft from the side of the support body facing away from the biasing spring in such a way that contact of the support body with the axial stop is eliminated in the operating position of the support body. Because the contact of the support body with the axial stop is eliminated when the bearing is pushed on, the pushed-on bearing is preloaded by the preload spring. The pushed-on bearing is preferably a floating bearing, with a fixed bearing for the rotor shaft of the separating rotor preferably being located on the side of the separating elements facing away from the floating bearing. In the operating position of the support body, the fixed bearing is preferably also preloaded.
Die Vorspannfeder ist vorzugsweise eine Druckfeder. Die Vorspannfeder kann als Schraubenfeder ausgebildet sein. Die Vorspannfeder kann ferner eine Kegelfeder mit einem sich in Axialrichtung verändernden Durchmesser sein. Alternativ kann die Vorspannfeder auch eine Wellenfeder sein.The biasing spring is preferably a compression spring. The biasing spring can be designed as a coil spring. The biasing spring can also be a conical spring with a diameter that changes in the axial direction. Alternatively, the biasing spring can also be a wave spring.
Zur Axialsicherung des einen oder der mehreren Abscheideelemente bringt die Vorspannfeder eine Druckkraft auf das eine oder die mehreren Abscheideelemente auf. Die Abscheideelemente können Abscheideteller sein. Der Abscheiderotor kann ein Tellerpaket mit mehreren gestapelten Abscheidetellern umfassen. Die Rotorwelle kann beispielsweise aus Edelstahl ausgebildet sein. Die Abscheideelemente und/oder eine Axialführung, auf welche die Abscheideelemente aufgeschoben sind, können auf die Rotorwelle aufgespritzt sein. Vorzugsweise ist die Axialführung auf die Rotorwelle aufgespritzt und die Abscheideelemente sind auf die aufgespritzte Axialführung aufgeschoben.To axially secure the one or more separating elements, the biasing spring applies a compressive force to the one or more separating elements. The separating elements can be separating plates. The separator rotor can include a plate package with several stacked separator plates. The rotor shaft can be made of stainless steel, for example. The separating elements and/or an axial guide which the separating elements are pushed on can be sprayed onto the rotor shaft. The axial guide is preferably sprayed onto the rotor shaft and the separating elements are pushed onto the sprayed axial guide.
Im Sinne der Erfindung ist unter dem unverbauten Zustand der Zustand des Abscheiderotors vor dem Einsetzen in ein Abscheidergehäuse des Zentrifugalabscheiders zu verstehen.For the purposes of the invention, the uninstalled state is to be understood as meaning the state of the separator rotor before it is inserted into a separator housing of the centrifugal separator.
Der erfindungsgemäße Abscheiderotor wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Vorspannfeder dazu eingerichtet ist, beim Bewegen des Abstützkörpers von der Wuchtposition in die Betriebsposition durch Aufschieben des Lagers auf die Rotorwelle von einem Wuchtzustand in einen Betriebszustand verbracht zu werden. In dem Betriebszustand ist die Vorspannfeder gestauchter als in dem Wuchtzustand. Die von der Vorspannfeder ausgehende Druckkraft ist im Betriebszustand größer als im Wuchtzustand. Der Abstand zwischen dem Abstützkörper und dem einen oder den mehreren Abscheideelementen ist in der Betriebsposition des Abstützkörpers kleiner als in der Wuchtposition des Abstützkörpers. Der Abstand zwischen dem Abstützkörper und dem einen oder den mehreren Abscheideelementen ist im Betriebszustand der Vorspannfeder kleiner als im Wuchtzustand der Vorspannfeder.The separator rotor according to the invention is advantageously further developed in that the biasing spring is designed to be moved from a balancing state to an operating state by pushing the bearing onto the rotor shaft when the support body is moved from the balancing position to the operating position. In the operating state, the preload spring is more compressed than in the balancing state. The compressive force emanating from the preload spring is greater in the operating state than in the balancing state. The distance between the support body and the one or more separating elements is smaller in the operating position of the support body than in the balancing position of the support body. The distance between the support body and the one or more separating elements is smaller in the operating state of the biasing spring than in the balancing state of the biasing spring.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors weist die Rotorwelle auf der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers einen Lageraufnahmeabschnitt auf, in welchem das Lager durch Aufschieben auf die Rotorwelle zum Bewegen des Abstützkörpers in der Betriebsposition positionierbar ist. Der Lageraufnahmeabschnitt der Rotorwelle weist eine axiale Länge auf, welche zumindest der axialen Breite des Lagers entspricht. Vorzugsweise weist die Rotorwelle auf der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers einen endseitigen Wellenabschnitt auf, dessen axiale Länge zumindest dem Doppelten der axialen Breite des Lagers entspricht, sodass die Rotorwelle nach dem Aufschieben des Lagers auf der dem Abstützkörper angewandten Seite des Lagers ein noch nutzbares Wellenende aufweist.In a preferred embodiment of the separator rotor according to the invention, the rotor shaft has a bearing receiving section on the side of the support body facing away from the biasing spring, in which the bearing can be positioned in the operating position by being pushed onto the rotor shaft to move the support body. The bearing receiving section of the rotor shaft has an axial length which corresponds at least to the axial width of the bearing. Preferably, the rotor shaft has an end shaft section on the side of the support body facing away from the preload spring, the axial length of which corresponds to at least twice the axial width of the bearing, so that after the bearing has been pushed on, the rotor shaft still has a usable shaft end on the side of the bearing applied to the support body having.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors ist der Abstützkörper durch den Axialanschlag formschlüssig verliergesichert. Der Axialanschlag verhindert also, dass der Abstützkörper sich unbeabsichtigt von der Rotorwelle löst. Der Axialanschlag begrenzt somit die Axialbewegung des Abstützkörpers in eine Richtung. Der Axialanschlag wird vorzugsweise durch zumindest eine Anschlagsfläche an der Rotorwelle gebildet, gegen welche im unverbauten Zustand des Abscheiderotors eine Anschlagsfläche an dem Abstützkörper gedrückt wird. In einer Wuchtposition des Abstützkörpers kommt die abstützkörperseitige Anschlagsfläche mit der rotorwellenseitigen Anschlagsfläche in Kontakt und verhindert eine weitere Axialbewegung des Abstützkörpers in diese Axialrichtung. Alternativ kann der Abstützkörper auch kraftschlüssig verliergesichert oder verliersicherbar sein, beispielsweise über einen Klemmkörper, wie etwa einem lösbaren Gewindestift.In a further preferred embodiment of the separator rotor according to the invention, the support body is positively secured against loss by the axial stop. The axial stop therefore prevents the support body from accidentally detaching from the rotor shaft. The axial stop thus limits the axial movement of the support body in one direction. The axial stop is preferably formed by at least one stop surface on the rotor shaft, against which a stop surface on the support body is pressed when the separator rotor is not installed. In a balancing position of the support body, the stop surface on the support body side comes into contact with the stop surface on the rotor shaft side and prevents further axial movement of the support body in this axial direction. Alternatively, the support body can also be non-captively secured or captively secured, for example via a clamping body, such as a releasable set screw.
Es ist ferner ein erfindungsgemäßer Abscheiderotor bevorzugt, bei welchem der Abstützkörper um die Rotorwelle umläuft und/oder eine Ringform aufweist. Der Abstützkörper ist vorzugsweise als Vorspannhülse ausgebildet. Der Abstützkörper ist vorzugsweise ein einstückiger Körper. Der Abstützkörper kann ein Kunststoffkörper oder ein Metallkörper sein.A separator rotor according to the invention is also preferred, in which the support body rotates around the rotor shaft and/or has an annular shape. The support body is preferably designed as a preload sleeve. The support body is preferably a one-piece body. The support body can be a plastic body or a metal body.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors weist der Abstützkörper eine Federkontaktfläche auf, welche in Kontakt mit der Vorspannfeder steht, wobei die Federkontaktfläche vorzugsweise von einem Kragen des Abstützkörpers getragen wird oder in einer Federaufnahmenut des Abstützkörpers angeordnet ist. Der Kragen oder die Federaufnahmenut sind vorzugswiese umlaufend ausgebildet. Der Kragen bzw. die Federaufnahmenut gewährleisten einen sicheren Sitz bzw. einen sicheren Anschlag der Vorspannfeder und verhindern ein unbeabsichtigtes Verklemmen oder Verkanten der Vorspannfeder.In another preferred embodiment of the separator rotor according to the invention, the support body has a spring contact surface which is in contact with the biasing spring, wherein the spring contact surface is preferably carried by a collar of the support body or is arranged in a spring receiving groove of the support body. The collar or the spring receiving groove are preferably designed to be circumferential. The collar or the spring receiving groove ensure a secure fit or a secure stop of the preload spring and prevent unintentional jamming or tilting of the preload spring.
Der erfindungsgemäße Abscheiderotor wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass der Abstützkörper federnd auf die Rotorwelle eingespreizt ist. Der Abstützkörper ist vorzugsweise auf die Rotorwelle aufgeschoben und derart elastisch verformbar ausgebildet, dass der Abstützkörper beim Aufschieben auf die Rotorwelle elastisch verformt wird und sich bei Erreichen eines Abstützkörpersitzes rückverformt. Durch die Rückverformung des Abstützkörpers im Abstützkörpersitz wird die formschlüssige Verliersicherung des Abstützkörpers erreicht.The separator rotor according to the invention is further advantageously developed in that the support body is resiliently spread onto the rotor shaft. The support body is preferably pushed onto the rotor shaft and designed to be elastically deformable in such a way that the support body is elastically deformed when pushed onto the rotor shaft and deforms back when it reaches a support body seat. By deforming the support body in the support body seat, the support body is secured in a form-fitting manner against loss.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors sind der Abstützkörper und die Rotorwelle über eine Klipsverbindung oder eine Schnappverbindung miteinander verbunden. Die Rotorwelle kann beispielsweise eine Nut aufweisen, in welche ein oder mehrere Eingriffskörper, beispielsweise Klipse oder Haken, des Abstützkörpers eingreifen. Alternativ kann ein separates Sicherungsglied, welches auf die Rotorwelle aufgeschoben ist, in die Nut eingreifen. Das Sicherungsglied stellt dann den Axialanschlag bereit, gegen welchen der Abstützkörper in der Wuchtposition von der Vorspannfeder gedrückt wird. Das Sicherungsglied kann beispielsweise ein Sicherungsring oder Sprengring sein. Die Nut der Rotorwelle kann beispielsweise umlaufend ausgebildet sein. Die Axialerstreckung der Nut kann, bei geeigneter Gestaltung der Klipse bzw. Haken und der Nut bzw. bei geeigneter Gestaltung des Sicherungsglieds und der Nut, das Axialspiel des Abstützkörpers definieren. Der Abstützkörper kann einen oder zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete Führungsabschnitte aufweisen, welche dazu eingerichtet sind, die Abstützkörper bei einer Axialbewegung des Abstützkörpers auf der Rotorwelle zu führen. Ein erster Führungsabschnitt des Abstützkörpers gleitet entlang eines Abschnitts der Rotorwelle, welcher auf einer ersten Seite der Nut liegt. Ein zweiter Führungsabschnitt des Abstützkörpers gleitet entlang eines Abschnitts der Rotorwelle, welcher auf einer zweiten Seite der Nut liegt.In a particularly preferred embodiment of the separator rotor according to the invention, the support body and the rotor shaft are connected to one another via a clip connection or a snap connection. The rotor shaft can, for example, have a groove into which one or more engagement bodies, for example clips or hooks, of the support body engage. Alternatively, a separate securing member, which is pushed onto the rotor shaft, can engage in the groove. The securing member then provides the axial stop against which the support body is inserted the balancing position is pressed by the preload spring. The securing member can be, for example, a retaining ring or snap ring. The groove of the rotor shaft can, for example, be designed to be circumferential. The axial extent of the groove can, with a suitable design of the clips or hooks and the groove or with a suitable design of the securing member and the groove, define the axial play of the support body. The support body can have one or two guide sections spaced apart from one another in the axial direction, which are designed to guide the support body on the rotor shaft during an axial movement of the support body. A first guide section of the support body slides along a section of the rotor shaft which lies on a first side of the groove. A second guide section of the support body slides along a section of the rotor shaft which lies on a second side of the groove.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch einen Zentrifugalabscheider der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Abscheiderotor des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheider nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Das Lager des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders ist von der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers derart auf die Rotorwelle aufgeschoben, dass ein Kontakt des Abstützkörpers mit dem Axialanschlag aufgehoben ist.The object on which the invention is based is further achieved by a centrifugal separator of the type mentioned at the outset, the separator rotor of the centrifugal separator according to the invention being designed according to one of the embodiments described above. The bearing of the centrifugal separator according to the invention is pushed onto the rotor shaft from the side of the support body facing away from the biasing spring in such a way that contact of the support body with the axial stop is eliminated.
Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders wird zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Abscheiderotors verwiesen. Der Zentrifugalabscheider kann beispielsweise ein Tellerseparator sein. In diesem Fall weist der Abscheiderotor mehrere als Abscheideteller ausgebildete Abscheideelemente auf, welche zu einem Tellerpaket oder Tellerstapel gestapelt sind.With regard to the advantages and modifications of the centrifugal separator according to the invention, reference is first made to the advantages and modifications of the separator rotor according to the invention. The centrifugal separator can be a plate separator, for example. In this case, the separator rotor has several separating elements designed as separator plates, which are stacked to form a plate pack or stack of plates.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Zentrifugalabscheider durch einen Rotorantrieb zum rotatorischen Antreiben der Rotorwelle des Abscheiderotors weitergebildet, wobei das Lager ein außerhalb des Rotorantriebs angeordnetes Loslagers ist. Dadurch, dass das Loslager der Lagerung außerhalb des Rotorantriebs angeordnet ist, wird die Betriebstemperatur des Loslagers erheblich verringert. Dies führt zu einer deutlichen Verlängerung der Lebensdauer des Loslagers und der Fettgebrauchsdauer. Aufgrund der Reduzierung der Betriebstemperatur des Loslagers sind auch höhere Drehzahlen möglich. Der Zentrifugalabscheider kann auch bei höheren Umgebungstemperaturen betrieben werden.In a preferred embodiment, the centrifugal separator according to the invention is further developed by a rotor drive for rotationally driving the rotor shaft of the separator rotor, the bearing being a floating bearing arranged outside the rotor drive. Because the floating bearing of the bearing is arranged outside the rotor drive, the operating temperature of the floating bearing is significantly reduced. This leads to a significant extension of the service life of the floating bearing and the grease service life. Due to the reduction in the operating temperature of the floating bearing, higher speeds are also possible. The centrifugal separator can also be operated at higher ambient temperatures.
Es kann ein größeres Loslager verbaut werden, da der Platz nicht länger durch den Antrieb limitiert wird, wodurch eine größere Flexibilität bei der Lagerauswahl erreicht wird. Der Rotorantrieb und der Abscheiderotor werden voneinander entkoppelt, sodass die Kosten für den Rotorantrieb erheblich verringert werden. Der Zentrifugalabscheider wird robuster und langlebiger.A larger floating bearing can be installed because the space is no longer limited by the drive, which means greater flexibility in bearing selection. The rotor drive and the separator rotor are decoupled from each other, so that the costs for the rotor drive are significantly reduced. The centrifugal separator becomes more robust and durable.
Das Loslager kann beispielsweise ein Wälzlager sein. Der Antrieb kann ein elektrischer Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, sein.The floating bearing can be, for example, a rolling bearing. The drive can be an electric drive, in particular an electric motor.
Auf der dem Loslager abgewandten Seite der Abscheideelemente befindet sich vorzugsweise ein Festlager für die Rotorwelle des Abscheiderotors. In der Betriebsposition des Abstützkörpers werden aufgrund des aufgehobenen Axialanschlags vorzugsweise sowohl das Loslager als auch das Festlager durch die Vorspannfeder vorgespannt.On the side of the separator elements facing away from the floating bearing there is preferably a fixed bearing for the rotor shaft of the separator rotor. In the operating position of the support body, due to the lifted axial stop, both the floating bearing and the fixed bearing are preferably preloaded by the biasing spring.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders ist das Lager zwischen dem Rotorantrieb und dem Abstützkörper angeordnet. Vorzugsweise weist das Lager einen Lagerinnenring auf, wobei eine innenseitige Mantelfläche des Lagerinnenrings in Kontakt mit der Rotorwelle steht. Der Lagerinnenring kann in unmittelbaren Kontakt mit dem Abstützkörper stehen. Alternativ können zwischen dem Lagerinnenring und dem Abstützkörper ein oder mehrere, insbesondere axial verschiebbare, Zwischenglieder angeordnet sein.In a further preferred embodiment of the centrifugal separator according to the invention, the bearing is arranged between the rotor drive and the support body. Preferably, the bearing has a bearing inner ring, with an inside lateral surface of the bearing inner ring being in contact with the rotor shaft. The bearing inner ring can be in direct contact with the support body. Alternatively, one or more, in particular axially displaceable, intermediate members can be arranged between the bearing inner ring and the support body.
Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Zentrifugalabscheider mit einem Abscheidergehäuse bevorzugt, wobei ein Lageraußenring des Lagers von einem Zwischendeckel des Abscheidergehäuses getragen wird. Dadurch, dass der Lageraußenring von dem Zwischendeckel des Abscheidergehäuses getragen wird, kann das Lager durch Aufsetzen des Zwischendeckels auf die Rotorwelle des Abscheiderotors aufgeschoben werden. Die Montage des Zentrifugalabscheiders wird hierdurch erheblich vereinfacht.Furthermore, a centrifugal separator according to the invention with a separator housing is preferred, with a bearing outer ring of the bearing being supported by an intermediate cover of the separator housing. Because the bearing outer ring is supported by the intermediate cover of the separator housing, the bearing can be pushed onto the rotor shaft of the separator rotor by placing the intermediate cover. This considerably simplifies the assembly of the centrifugal separator.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein ungewuchteter Abscheiderotor mit einem oder mehreren Abscheideelementen und einem Abstützkörper bereitgestellt wird, wobei der Abstützkörper eine Vorspannfeder des Abscheiderotors einseitig abstützt und axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet ist. Im Rahmen des Verfahrens erfolgt ein Wuchten des Abscheiderotors und ein Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors in ein Abscheidergehäuse des Zentrifugalabscheiders.The object on which the invention is based is further achieved by a method of the type mentioned at the outset, wherein within the scope of the method according to the invention an unbalanced separator rotor with one or more separator elements and a support body is provided, the support body supporting a biasing spring of the separator rotor on one side and being axially displaceable on the Rotor shaft is arranged. As part of the process, the separator rotor is balanced and the balanced separator rotor is inserted into a separator housing of the centrifugal separator.
Dadurch, dass der Abscheiderotor vor dem Einsetzen in das Abscheidergehäuse des Zentrifugalabscheiders gewuchtet werden kann, wird sowohl der Wuchtvorgang als auch die Endmontage erheblich vereinfacht. Dies führt letztendlich zu deutlich verringerten Herstellungskosten des Zentrifugalabscheiders.Because the separator rotor is inserted into the separator housing of the centrifuge can be balanced using a lab separator, both the balancing process and the final assembly are considerably simplified. This ultimately leads to significantly reduced manufacturing costs for the centrifugal separator.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich der Abstützkörper während des Wuchtens des Abscheiderotors in einer Wuchtposition, in welcher die Vorspannfeder den Abstützkörper gegen einen Axialanschlag drückt. Alternativ oder zusätzlich wird nach, während oder vor dem Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors in das Abscheidergehäuse ein Lager für die Rotorwelle von der der Vorspannfeder angewandten Seite des Abstützkörpers derart auf die Rotorwelle aufgeschoben, dass der Abstützkörper durch das Lager axial in Richtung des einen oder der mehreren Abscheideelemente und/oder gegen die Vorspannfeder in eine Betriebsposition bewegt wird. Vorzugsweise wird zunächst der gewuchtete Abscheiderotor in das Abscheidergehäuse eingesetzt, insbesondere eingepresst, und anschließend wird ein Deckel oder Zwischendeckel samt Lager aufgesetzt. Beim Aufsetzen des das Lager tragenden Deckels oder Zwischendeckels wird der Abstützkörper durch das Lager von der Wuchtposition in die Betriebsposition bewegt. Beim Bewegen des Abstützkörpers in die Betriebsposition wird die Vorspannfeder durch Stauchung in einem Betriebszustand verbracht. Das Aufschieben des Lagers auf die Rotorwelle sorgt für eine Erhöhung der von der Vorspannfeder ausgehenden Druckkraft. Ferner wird der Abstand zwischen dem Abstützkörper und dem einen oder der mehreren Abscheideelementen durch Bewegen des Abstützkörpers in die Betriebsposition verkleinert, wodurch die Stauchung der Vorspannfeder verursacht wird. Vorzugsweise führt die Stauchung der Vorspannfeder zu keiner oder lediglich zu einer unwesentlichen Veränderung der Unwucht am Abscheiderotor. Um eine Veränderung der Unwucht beim Stauchen zu vermeiden oder gering zu halten, ist es vorteilhaft eine degressive Vorspannfeder oder eine vergleichsweise kleine Vorspannlänge zu wählen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the support body is in a balancing position during the balancing of the separator rotor, in which the biasing spring presses the support body against an axial stop. Alternatively or additionally, after, during or before inserting the balanced separator rotor into the separator housing, a bearing for the rotor shaft is pushed onto the rotor shaft from the side of the support body applied to the biasing spring in such a way that the support body passes through the bearing axially in the direction of one or more Separation elements and/or are moved into an operating position against the biasing spring. Preferably, the balanced separator rotor is first inserted into the separator housing, in particular pressed in, and then a cover or intermediate cover including a bearing is placed on it. When the cover or intermediate cover supporting the bearing is put on, the support body is moved by the bearing from the balancing position to the operating position. When the support body is moved into the operating position, the biasing spring is brought into an operating state by compression. Pushing the bearing onto the rotor shaft increases the pressure force emanating from the preload spring. Furthermore, the distance between the support body and the one or more separating elements is reduced by moving the support body into the operating position, which causes the compression of the biasing spring. Preferably, the compression of the preload spring leads to no or only an insignificant change in the unbalance on the separator rotor. In order to avoid or minimize a change in the unbalance during compression, it is advantageous to choose a degressive preload spring or a comparatively small preload length.
Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem ein Deckel oder Zwischendeckel des Abscheidergehäuses auf einen Gehäusebasiskörper des Abscheidergehäuses aufgesetzt wird. Der Deckel oder Zwischendeckel trägt vorzugsweise das Lager für die Rotorwelle des Abscheiderotors und das Lager wird durch Aufsetzen des Deckels oder Zwischendeckels auf den Gehäusebasiskörper auf die Rotorwelle aufgeschoben. Das Lager wird vorzugsweise von dem Deckel oder Zwischendeckel getragen, sodass das Aufschieben des Lagers durch Aufsetzen des Deckels oder Zwischendeckels erfolgt.Furthermore, a method according to the invention is preferred, in which a cover or intermediate cover of the separator housing is placed on a housing base body of the separator housing. The cover or intermediate cover preferably carries the bearing for the rotor shaft of the separator rotor and the bearing is pushed onto the rotor shaft by placing the cover or intermediate cover on the housing base body. The bearing is preferably carried by the cover or intermediate cover, so that the bearing is pushed on by placing the cover or intermediate cover.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Abscheiderotor nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der Zentrifugalabscheider nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Abscheiderotors und des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders verwiesen.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the separator rotor is designed according to one of the embodiments described above. Alternatively or additionally, the centrifugal separator is designed according to one of the embodiments described above. With regard to the advantages and modifications of the method according to the invention, reference is therefore made to the advantages and modifications of the separator rotor according to the invention and the centrifugal separator according to the invention.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheider in einer Schnittdarstellung, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors in der Betriebsposition befindet; -
2 den Abscheiderotor des in der1 abgebildeten Zentrifugalabscheiders ohne Lagerung und Abscheidergehäuse in einer Schnittdarstellung, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors weiterhin in der Betriebsposition befindet; -
3 eine Detaildarstellung der Verbindung zwischen Rotorwelle und Abstützkörper des in der2 abgebildeten Abscheiderotors, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors weiterhin in der Betriebsposition befindet; -
4 den in der2 abgebildeten Abscheiderotor in einer Schnittdarstellung, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors in der Wuchtposition befindet; -
5 eine Detaildarstellung der Verbindung zwischen Rotorwelle und Abstützkörper des in der4 abgebildeten Abscheiderotors, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors weiterhin in der Wuchtposition befindet; -
6 einen erfindungsgemäßen Abscheiderotor in einer Seitenansicht; -
7 den in der6 abgebildeten Abscheiderotor in einer Draufsicht; und -
8 den in der6 abgebildeten Abscheiderotor in einer Explosionsdarstellung.
-
1 a centrifugal separator according to the invention in a sectional view, the support body of the separator rotor being in the operating position; -
2 the separator rotor in the1 The centrifugal separator shown without bearings and separator housing in a sectional view, with the support body of the separator rotor still in the operating position; -
3 a detailed representation of the connection between the rotor shaft and the support body in the2 separator rotor shown, with the support body of the separator rotor still in the operating position; -
4 the one in the2 The separator rotor shown in a sectional view, the support body of the separator rotor being in the balancing position; -
5 a detailed representation of the connection between the rotor shaft and the support body in the4 separator rotor shown, with the support body of the separator rotor still in the balancing position; -
6 a separator rotor according to the invention in a side view; -
7 the one in the6 Separator rotor shown in a top view; and -
8th the one in the6 Separator rotor shown in an exploded view.
Die
Der in der Abscheidekammer 108 angeordnete Abscheiderotor 10 weist eine Rotorwelle 12 auf. Die Rotorwelle 12 ist über die Lager 110, 112 gelagert. Das Lager 110 ist als Loslager ausgebildet. Das Lager 112 ist als Festlager ausgebildet.The
Im Deckel 116 ist ein als Elektromotor ausgebildeter Rotorantrieb 114 integriert. Mittels des Rotorantriebs 114 kann der Abscheiderotor 10 rotatorisch angetrieben werden.A rotor drive 114 designed as an electric motor is integrated in the cover 116. By means of the rotor drive 114, the
Der Lageraußenring des Lagers 110 wird von dem Zwischendeckel 106 des Abscheidergehäuses 102 getragen. Somit ist das Lager 110 außerhalb bzw. beabstandet von dem Rotorantrieb 114 des Zentrifugalabscheiders 100 angeordnet.The bearing outer ring of the bearing 110 is carried by the intermediate cover 106 of the separator housing 102. The bearing 110 is therefore arranged outside or at a distance from the rotor drive 114 of the centrifugal separator 100.
Die Rotorwelle 12 des Abscheiderotors 10 ist aus Edelstahl ausgebildet. Auf die Rotorwelle 12 ist eine Axialführung 14 aufgespritzt, wobei die Axialführung 14 zur Führung und Aufnahme von Abscheideelementen 16, 16' dient. Die Abscheideelemente 16, 16` sind Abscheideteller, welche übereinander gestapelt sind, sodass sich ein Tellerstapel 18 ergibt. Die Abscheideelemente 16, 16' sind axial verschiebbar auf der Rotorwelle 12 angeordnet.The
Der Abscheiderotor 10 umfasst ferner eine Vorspannfeder 20 zum Vorspannen der Abscheideelemente 16, 16`. Außerdem umfasst der Abscheiderotor einen Abstützkörper 22, welcher die Vorspannfeder 20 einseitig abstützt. Der Abstützkörper 22 ist ebenfalls axial verschiebbar auf der Rotorwelle 12 angeordnet. Die Vorspannfeder 20 befindet sich zwischen dem obersten Abscheideelement 16' des Stapels 18 und dem Abstützkörper 22. Der Abstützkörper 22 ist als Vorspannhülse ausgebildet und weist eine um die Rotorwelle 12 umlaufende Ringform auf. Der Abstützkörper 22 ist als einstückiger Kunststoffkörper ausgebildet.The
Aufgrund des Axialspiels des Abstützkörpers 22 kann dieser durch eine Axialbewegung in eine Betriebsposition und in eine Wuchtposition gebracht werden. In der
Da das Lager 110 von dem Zwischendeckel 106 getragen wird, kann das Lager 110 durch Aufsetzen des Zwischendeckels 106 auf den Gehäusebasiskörper 104 auf die Rotorwelle 12 aufgeschoben werden. Durch das Aufschieben des Lagers 110 auf die Rotorwelle 12 kann der Innenring des Lagers 110 mit einer Lagerkontaktfläche des Abstützkörpers 22 in Kontakt gebracht werden. Der Kontakt zwischen dem Lager 110 und dem Abstützkörper 22 erfolgt, bevor das Lager 110 den Lagersitz im Lageraufnahmeabschnitt 24 erreicht hat. Zur finalen Positionierung des Lagers 110 im Lageraufnahmeabschnitt 24 ist der Zwischendeckel 106 gegen die Federkraft der Vorspannfeder zu drücken, sodass es zu einer Stauchung der Vorspannfeder 20 kommt.Since the bearing 110 is carried by the intermediate cover 106, the bearing 110 can be pushed onto the
Die
Die Rotorwelle 12 weist einen Axialanschlag 26 auf, welcher durch eine Anschlagsfläche 28 gebildet wird. Beim Aufschieben des Lagers 110 auf die Rotorwelle 12 wird ein Kontakt des Abstützkörpers 22 mit dem Axialanschlag 26 aufgehoben. Der Abstützkörper 22 und die Rotorwelle 12 sind über eine Schnappverbindung 38 miteinander verbindbar. In der dargestellten Betriebsposition des Abstützkörpers 22 ist der Anschlagszustand aufgehoben, da die Anschlagsfläche 44 des als Schnapphaken ausgebildeten Eingriffskörpers 42 von der Anschlagsfläche 28 des Axialanschlags 26 aufgrund des aufgeschobenen Lagers 110 abgehoben ist.The
Das mit der Vorspannfeder 20 in Kontakt stehende Abscheideelement 16' umfasst eine Federkontaktfläche 30, in welcher die Vorspannfeder 20 das Abscheideelement 16' berührt. Das Abscheideelement 16' umfasst ferner einen umlaufenden Axialkragen 32, welcher die Montage der Vorspannfeder 20 vereinfacht und den Sitz der Vorspannfeder 20 verbessert. Am Abstützkörper 22 liegt die Vorspannfeder 20 an der Federkontaktfläche 34 an. Die Federkontaktfläche 34 wird von einem Radialkragen 35 des Abstützkörpers 22 getragen. Der Abstützkörper 22 umfasst ferner mehrere stiftförmige Führungsglieder 36, welche die Montage des Abstützkörpers 22 vereinfachen und im Betrieb für eine Führung der Vorspannfeder 20 sorgen.The separating element 16', which is in contact with the biasing
Die Rotorwelle 12 weist eine Nut 40 auf, welche umlaufend ausgebildet ist. In die Nut 40 können mehrere als Schnapphaken ausgebildete Eingriffskörper 42 des Abstützkörpers 22 eingreifen. Der Eingriff ist in der dargestellten Betriebsposition aufgehoben. Die Axialerstreckung der Nut 40 und die Gestaltung der Eingriffskörper 42 definieren das Axialspiel des Abstützkörpers 22.The
Der Abstützkörper 22 ist federnd auf die Rotorwelle 12 eingespreizt. Die als Schnapphaken ausgebildeten Eingriffskörper 42 werden beim Aufschieben des Abstützkörpers 22 auf die Rotorwelle elastisch verformt. Bei Erreichen der Nut 40 kommt es zu einer Rückverformung der Eingriffskörper 42, sodass der Abstützkörper 22 über eine Schnappverbindung 38 formschlüssig auf der Rotorwelle 12 verliergesichert ist.The
Die
Die
Nach dem Einhaken der Eingriffskörper 42 in der Nut 40 ist der Abstützkörper 22 formschlüssig auf der Rotorwelle 12 verliergesichert und in der Lage, die Federkräfte der Vorspannfeder 20 aufzunehmen. Die Abscheideelemente 16, 16' sind also auf der Rotorwelle 12 fixiert, sodass der Abscheiderotor in diesem Zustand gewuchtet werden kann.After the
Nach dem Wuchten des Abscheiderotors 10 kann der gewuchtete Abscheiderotor 10 dann in ein Abscheidergehäuse 102 eines Zentrifugalabscheiders 10 eingesetzt werden. Ein Lager 110 für die Rotorwelle 12 wird nach, während oder vor dem Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors 10 in das Abscheidergehäuse 102 von der der Vorspannfeder 20 abgewandten Seite des Abstützkörpers 22 derart auf die Rotorwelle 12 aufgeschoben, dass der Abstützkörper 22 durch das Lager 110 axial in Richtung der Abscheideelemente 16, 16' und gegen die Vorspannfeder 20 in eine Betriebsposition bewegt wird. Das Lager 110 kann dabei von einem Deckel 116 oder einem Zwischendeckel 106 des Abscheidergehäuses 102 getragen werden, wobei das Aufschieben des Lagers 110 auf die Rotorwelle 12 durch Aufsetzen des Deckels 116 oder des Zwischendeckels 106 auf einen Gehäusebasiskörper 104 des Abscheidergehäuses 102 erfolgt.After balancing the
BezugszeichenReference symbols
- 1010
- Abscheiderotorseparator rotor
- 1212
- RotorwelleRotor shaft
- 1414
- AxialführungAxial guidance
- 16, 16`16, 16`
- AbscheideelementeSeparation elements
- 1818
- Stapelstack
- 2020
- VorspannfederPreload spring
- 2222
- AbstützkörperSupport body
- 2424
- LageraufnahmeabschnittBearing receiving section
- 2626
- AxialanschlagAxial stop
- 2828
- Anschlagsflächestop surface
- 3030
- FederkontaktflächeSpring contact surface
- 3232
- AxialkragenAxial collar
- 3434
- FederkontaktflächeSpring contact surface
- 3535
- RadialkragenRadial collar
- 3636
- Führungsgliederleadership members
- 3838
- SchnappverbindungSnap connection
- 4040
- NutNut
- 4242
- Eingriffskörperengagement body
- 4444
- Anschlagsflächestop surface
- 4646
- Abstandsstege Spacer bars
- 100100
- ZentrifugalabscheiderCentrifugal separator
- 102102
- AbscheidergehäuseSeparator housing
- 104104
- GehäusebasiskörperHousing base body
- 106106
- ZwischendeckelIntermediate cover
- 108108
- Abscheidekammerseparation chamber
- 110110
- Lagercamp
- 112112
- Lagercamp
- 114114
- RotorantriebRotor drive
- 116116
- DeckelLid
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 3374085 B1 [0005]EP 3374085 B1 [0005]
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DE102022123250.6A DE102022123250A1 (en) | 2022-09-13 | 2022-09-13 | Separator rotor for a centrifugal separator |
PCT/EP2023/072669 WO2024056310A1 (en) | 2022-09-13 | 2023-08-17 | Separation rotor for a centrifugal separator, centrifugal separator and production method thereof |
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2022
- 2022-09-13 DE DE102022123250.6A patent/DE102022123250A1/en active Pending
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2023
- 2023-08-17 WO PCT/EP2023/072669 patent/WO2024056310A1/en unknown
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