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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Freistrahlzentrifuge für die Reinigung
des Schmieröls
einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, das mit einem abnehmbaren
Deckel verschlossen ist, mit einem im Gehäuse drehbar angeordneten Rotor
und mit Kanälen
zur Zuführung
des zu reinigenden, unter Druck stehenden Schmieröls und zur
Abführung
des gereinigten, drucklosen Schmieröls, wobei der Rotor eine oder
mehrere Rückstoßdüsen und
einen Schmutzsammelbereich aufweist, wobei die Zentrifuge Mittel
zur Aufteilung des zugeführten
Schmierölstroms
in einen ersten und einen zweiten Schmierölteilstrom aufweist, wobei
der Rotor einen die Rückstoßdüsen umfassenden
Antriebsteil, der von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist,
und einen den Schmutzsammelbereich umfassenden Schmutzfangteil,
der von dem zweiten Schmierölteilstrom
durchströmbar
ist, aufweist, wobei ein den abgeschiedenen Schmutz enthaltender Teil
des Rotors zur Entsorgung bei geöffnetem
Deckel aus dem Gehäuse
entnommen werden kann und wobei der Rotor aus miteinander verbundenen
Teilen gebildet ist.
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Zentrifugen
der vorstehend angegebenen Art sind in den älteren, nicht vorveröffentlichten
Gebrauchsmusteranmel dungen Nr. 20 2004 004 215.0 und Nr. 20 2004
008 785.5 der Anmelderin beschrieben.
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Für die vorliegende
Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Freistrahlzentrifuge hinsichtlich
ihrer Eigenschaften zu verbessern, hier insbesondere mit dem Ziel
einer kostengünstigen
Fertigung, einer einfachen Montage bei der Herstellung und einer
einfachen Handhabung bei der Wartung.
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Die
Lösung
der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Zentrifuge der
eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,
- – daß der Rotor
mit Antriebsteil und Schmutzfangteil aus drei Hauptbauteilen, nämlich einem
Innenteil, einem Oberteil und einem Unterteil, zusammengesetzt ist,
- – daß das Oberteil
und das Unterteil miteinander verbundene Spritz- oder Druckgußteile aus
veraschbarem Kunststoff oder aus einem veraschbaren Leichtmetall
sind und zusammen den aus dem Gehäuse entnehmbaren Teil des Rotors
bilden,
- – daß das Unterteil
ringförmig
ist, eine axial untere Begrenzung des Schmutzfangteils bildet und
die Rückstoßdüsen sowie
mindestens einen Düsenkanal
für die
Zuführung
des ersten Schmierölteilstroms
zu den Rückstoßdüsen umfaßt und
- – daß der durch
das Oberteil und das Unterteil gebildete entnehmbare Teil des Rotors
für die Übertragung
der erforderlichen Drehmomente ausreichend verdrehfest axial auf
das Innenteil aufgesteckt ist und von diesem axial abziehbar ist.
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Mit
der Erfindung wird erreicht, daß der
Rotor einen relativ einfachen Aufbau, insbesondere in seinen Inneren,
aufweisen kann. Der Schmutzsammelbereich des Rotors wird hier nur
durch das Oberteil und das Unterteil begrenzt; im Inneren des Rotors angeordnete,
entnehmbare Teile zur radial inneren Begrenzung des Schmutzsammelbereichs
werden hier nicht benötigt.
Die Wartung der Zentrifuge mit dem aus dem Gehäuse der Zentrifuge entnehmbaren Teil
des Rotors ist hier ebenfalls einfach, weil dafür ein axiales Abziehen der
aus Oberteil und Unterteil gebildeten Einheit nach oben von dem
Innenteil des Rotors genügt.
Das Innteil des Rotors kann deshalb als Lebensdauerbauteil ausgeführt und
auf Dauer im Gehäuse
der Zentrifuge angeordnet sein. Da die Düsen am entnehmbaren Teil des
Rotors angeordnet sind, müssen
nur relativ kleine Drehmomente vom entnehmbaren Rotorteil mit den
Düsen auf
den Innenteil des Rotors übertragen
werden, was vorteilhaft den Einsatz entsprechend einfacher Drehmomentübertragungsmittel
erlaubt. Das Oberteil und das Unterteil sind als Spritz- oder Druckgußteile aus Kunststoff
oder Leichtmetall sehr preiswert in Massenfertigung herstellbar,
was zu geringen Herstellungskosten beiträgt. Für das Verbinden von Oberteil und
Unterteil bietet sich bei Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs
für diese
Teile ein Verschweißen
miteinander an. Alternativ kann diese Verbindung durch Verkleben
oder Verpressen oder Verrasten oder Verschrauben erfolgen. Eine
nachträgliche
Trennbarkeit von Oberteil und Unterteil ist bei diesem Rotor nicht
erforderlich. Der Teil des Antriebteils des Rotors, der die Düsen enthält, gehört hier
zu dem entnehmbaren Teil des Rotors. Deshalb wird bei jeder Wartung
mit einem Ersatz des entnehmbaren Teils des Rotors auch jeweils
der zugehörige
Teil des Antriebteils des Rotors mit erneuert. Die Düsen können hier
unmittelbar beim Gießen
des Unterteils hergestellt werden, was wesentlich preisgünstiger
ist als eine nachträgliche
spanende Herstellung von Düsen in
einem Antriebsteil. Funktionsbeeinträchtigungen infolge des Einsatzes
von Düsen
aus Kunststoff oder Leichtme tall können ausgeschlossen werden,
weil für
eine Einsatzzeit zwischen zwei Wartungen auch ein Kunststoff- oder
Leichtmetallteil mit den Düsen eine
ausreichende Standfestigkeit gewährleistet.
Damit kann vorteilhaft auch ein wesentlicher Teil des Antriebteils
des Rotors einfach und mit geringem Gewicht gefertigt werden. Die
Entsorgung des entnehmbaren, mit Schmutz beladenen Teils des Rotors
ist aufgrund der Veraschbarkeit problemlos.
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In
weiterer Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, daß das Innenteil
rohrförmig
ist und eine radial innere Begrenzung des Schmutzfangteils und einen
unteren Bereich des Antriebsteils bildet. Durch die rohrförmige Gestaltung
ist das Innenteil geometrisch relativ einfach und dadurch ebenfalls
kostengünstig
herstellbar. Dabei hat es hier zwei Funktionen, nämlich den
Rotor radial innen zu begrenzen und außerdem einen Bereich des Antriebteils
zu bilden.
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Weiter
ist vorgesehen, daß das
Innenteil unter Zwischenlage zweier voneinander axial beabstandeter
Lager auf einer zentralen, den Rotor drehbar tragenden, gehäusefesten
Achse sitzt und daß die Achse
zumindest über
einen Teil ihrer Länge
hohl ist und einen Abschnitt eines Strömungsweges für den die
Zentrifuge durchströmenden
Schmierölstrom
bildet. In dieser Ausführung
wird eine kompakte Konstruktion erzielt, da die Achse sowohl zur
Lagerung des Rotors als auch zur Zuführung des Schmieröls genutzt
wird. Außerdem
sind die Lager zwischen dem Innenteil und der Achse bei einem Entnehmen des
mit Schmutz beladenen Teils des Rotors in keiner Weise beteiligt,
so daß ein
unnötiges
Ausbauen und Einbauen von Lagern oder Lagerteilen bei der Wartung
der Zentrifuge nicht erforderlich ist.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, daß der
hohle Abschnitt der Achse an einem unteren Ende mit einem Schmierölzuführkanal
verbunden ist und daß durch
eine oder mehrere erste radiale Durchbrechungen der Achse der erste
Schmierölteilstrom
dem Antriebsteil und durch eine oder mehrere zweite radiale Durchbrechungen
der Achse der zweite Schmierölteilstrom
dem Schmutzfangteil zuführbar ist.
In dieser Ausgestaltung sind die Mittel für die Aufteilung des Schmierölstroms
in den ersten und zweiten Schmierölteilstrom einerseits einfach
ausgeführt und
andererseits ohne besonderen Platzaufwand in die Achse integriert.
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Damit
der den Schmutzfangteil des Rotors durchströmende Schmierölteilstrom
im Schmutzfangteil einen möglichst
langen Strömungsweg
zurücklegt,
was für
eine wirksame Partikelabscheidung günstig ist, weist das Innenteil
nahe seinem oberen Ende mindestens eine radiale Durchbrechung auf, die
einen Öleinlaß in den
Schmutzfangteil bildet.
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Um
die Herstellung des Oberteils als Spritzgußteil aus Kunststoff möglich einfach
zu halten und um gleichzeitig das Oberteil ausreichend stabil zu machen,
ist bevorzugt vorgesehen, daß das
Oberteil glockenförmig
ist und eine axial obere Begrenzung und zumindest einen Teil einer
radial äußeren Begrenzung
des Schmutzfangteils bildet.
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Wie
oben erwähnt,
ist der aus dem Gehäuse entnehmbare,
aus dem Oberteil und dem Unterteil bestehende Teil des Rotors in
Axialrichtung auf das Innenteil aufsteckbar und von diesem abziehbar.
Um im zusammengesteckten Zustand einen guten Rundlauf des Rotors
zu gewährleisten,
ist weiter vorgesehen, daß das
Oberteil oben eine zentrale Durchbrechung hat, in die ein oberes
Ende des Innenteils eingreift.
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Um
mit möglichst
geringen Aufwand unerwünschte
Relativdrehungen zwischen den zusammengesteckten Teilen des Rotors
zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß ein Mittel zur Erzielung
der Verdrehfestigkeit zwischen dem durch das Oberteil und das Unterteil
gebildete entnehmbaren Teil des Rotors einerseits und dem Innenteil
andererseits ein Form- und/oder Reibschluß zwischen der Durchbrechung im
Oberteil und dem in diese eingreifenden oberen Ende des Innenteils
ist.
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Zwecks
einfacher und kostengünstiger
Herstellung des Unterteils ist vorgesehen, daß jeder Düsenkanal durch einen in das
Unterteil eingeformten, im wesentlichen radial verlaufenden Hohlkanal
gebildet ist, der jeweils radial außen in eine der Rückstoßdüsen mündet. In
dieser Ausführung
ist eine einstückige
Ausführung
des Unterteils möglich,
wobei allerdings der Aufwand für
eine Spritzgußform
hier etwas höher
ist, weil radial bewegliche Schieber in der Spritzgußform vorgesehen
werden müssen,
um die Düsenkanäle zu entformen.
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Eine
Herstellung mit einer einfacheren Spritzgußform ist gemäß einer
weiteren Ausführung möglich, bei
der vorgesehen ist, daß jeder
Düsenkanal
durch je eine rinnenförmige,
im wesentlichen radial verlaufende Eintiefung im Unterteil gebildet
ist, die durch je eine eigene oder eine gemeinsame Abdeckung oberseitig
zu einem Hohlkanal verschlossen ist, der jeweils radial außen in eine
der Rückstoßdüsen mündet. Für das Spritzen
des Unterteils genügt hier
eine relativ einfache, in zwei Richtungen auseinanderfahrbare Form,
da eine oder mehrere Abdeckungen nachträglich angebracht werden, um
die Düsenkanäle zu vervollständigen.
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In
einer weiteren diesbezüglichen
Alternative ist vorgesehen, daß jeder
Düsenkanal
durch einen in das Unterteil eingeformten, im wesentlichen radial verlaufenden
Hohlkanal gebildet ist, der jeweils radial außen in einen ebenfalls in das
Unterteil eingeformten, im wesentlichen axial verlaufenden Düsenkanalabschnitt
mündet,
der oberseitig jeweils durch je eine eigene oder eine gemeinsame
Abdeckung verschlossen ist und der unterseitig jeweils in eine der
Rückstoßdüsen mündet. Diese
Ausführung
bietet den spezifischen Vorteil, daß die Strecke, die beim Spritzgießen für eine radial
nach innen verlaufene Entformung benötigt wird, verkürzt werden
kann, so daß das
Entformen des Unterteils bei seiner Herstellung vereinfacht wird.
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Für alle Ausführungen
der Zentrifuge, die eine der vorstehend erwähnten Abdeckungen verwenden,
ist bevorzugt vorgesehen, daß die/jede
Abdeckung ein Spritzgußteil
aus Kunststoff ist und mit dem übrigen
Unterteil dichtend verschweißt
oder verklebt oder verpreßt
oder verrastet ist. Die Abdeckungen sind als Spritzgußteil aus
Kunststoff kostengünstig
in Massenfertigung herstellbar. Bei Verwendung von thermoplastischem
Kunststoff ist das Verschweißen
mit dem übrigen
Unterteil die bevorzugte Art und Weise der Verbindung. Alternativ
ist auch ein Verkleben oder Verpressen oder Verrasten oder Verschrauben
möglich.
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Eine
im Hinblick auf die Abdeckung besonders günstige, weil integrierte Lösung kann
dadurch erreicht werden, daß die/jede
Abdeckung durch ein Fußteil
einer passend im Schmutzfangteil plazierten, im wesentlichen in
einer radialen Ebene liegenden Leit- und Trennwand, die ein Spritzgußteil aus
Kunststoff ist, gebildet ist und daß die/jede durch ein Fußteil gebildete
Abdeckung mit dem Unterteil dichtend verschweißt oder verklebt oder verpreßt oder
verrastet ist. Diese Ausführung
bietet den Vorteil, daß die Abdeckung
kein eigens Bauteil ist, sondern integriert mit den Leit- und Trennwänden ausgebildet
ist. Dies vereinfacht sowohl die Herstellung als auch die Montage
des Rotors der Zentrifuge.
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Um
den Schmierölteilstrom,
der für
den Antriebsteil des Rotors bestimmt ist, auf einem möglichst
kurzen und widerstandarmen Weg zu den Düsen zu führen, ist weiter bevorzugt
vorgesehen, daß das
Innenteil in seinem unteren Bereich mindestens eine, vorzugsweise
je Düsenkanal
eine mit dessen radial innerem Ende deckungsgleiche oder in einen Innenteil-Umfangskanal
mündende
radiale Durchbrechung aufweist und daß in diesem unteren Bereich
das Unterteil und das Innenteil unter Abdichtung gegeneinander axial
zusammengesteckt sind.
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Um
eine möglichst
hohe Antriebsleistung für den
Rotor zu erzielen, steht zweckmäßig der
dem Antriebsteil zugeführte
Schmierölteilstrom
unter dem vollen Schmieröldruck.
Um ein unerwünschtes
Abströmen
von Schmieröl
aus diesem Schmierölteilstrom
vor einem Austritt durch die Düsen
zu vermeiden, sind bevorzugt im Übergangsbereich
von jeder radialen Durchbrechung im Innenteil zu dem jeweils zugehörigen Düsenkanal
im Unterteil je eine oder mehrere Dichtungen im Innenteil und/oder
im Unterteil vorgesehen.
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Eine
alternativ oder zusätzlich
einsetzbare Gestaltung des Rotors zur Vermeidung unerwünschter
Relativdrehungen zwischen den zusammengesteckten Teilen des Rotors
besteht darin, daß ein
Mittel zur Erzielung der Verdrehfestigkeit zwischen dem durch das
Oberteil und das Unterteil gebildete entnehmbaren Teil des Rotors
einerseits und dem In nenteil andererseits ein Reibschluß zwischen
dem Innenteil und dem Unterteil ist.
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Bevorzugt
ist dabei der Reibschluß ein
durch die Dichtungen vermittelter Reibschluß, sodaß hier die Dichtungen vorteilhaft
zwei Funktionen übernehmen.
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Die
Anordnung der Dichtungen kann unterschiedlich sein. Eine erste bevorzugte
Ausführung sieht
vor, daß die
Dichtungen horizontal in Umfangsrichtung des Innenteils oder des
Unterteils verlaufen.
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Alternativ
wird vorgeschlagen, daß die
Dichtungen jeweils in einer vertikalen Ebene um je eine der radialen
Durchbrechungen herum verlaufend angeordnet sind.
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Bevorzugt
sind die vorstehend erwähnten Dichtungen
durch O-Ringe oder Profildichtringe gebildet, die in entsprechenden
Nuten am Außenumfang
des Innenteils und/oder am Innenumfang des Unterteils, zweckmäßig verliersicher,
angeordnet sind.
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Im
Gegensatz zum Antriebsteil soll im Schmutzfangteil der Aufbau eines
Schmieröldrucks vermieden
werden, um den Rotor in diesem Bereich möglichst dünnwandig und leicht ausführen zu
können.
Aus diesem Grunde und zur Erzielung eines möglichst langen Strömungsweges
des Schmierölteilstroms
durch den Schmutzfangteil ist vorgesehen, daß axial unten und radial innen
am Unterteil wenigstens ein Ölauslaß mit einem
Querschnitt, der größer als
ein im Strömungsweg
des zweiten Schmierölteilstroms
auftretender kleinster Querschnitt ist, vorgesehen ist.
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Wie
weiter oben schon angegeben, besitzt die erfindungsgemäße Freistrahlzentrifuge
bevorzugt eine gehäusefeste Achse.
Dabei ist üblicherweise
die Achse mit ihrem unteren Ende im Gehäuse befestigt oder mit dem
Gehäuse
oder mit einem Teil des Gehäuses
einstückig
ausgeführt.
Um das obere Ende der Achse zu entlasten, sieht eine Ausführung vor, daß die den
Rotor tragende Achse mit ihrem oberen Ende im aufgesetzten Deckel
lösbar
abgestützt
und zentriert ist.
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Zur
Dämpfung
von Schwingungen des oberen Endes der Achse und zur Vermeidung von
dadurch hervorgerufenen störenden
Geräuschemissionen
ist bevorzugt zwischen dem oberen Ende der Achse und dem Deckel
ein elastischer Einsatz angeordnet. Dieser Einsatz sorgt für eine Entkopplung
des oberen Endes der Achse vom Deckel und gleichzeitig für die gewünschte Abstützung und
Zentrierung des oberen Achsendes. Schwingungen der Achse und die
dadurch verursachten Geräuschemissionen
sowie Verringerungen der Rotordrehzahl werden so vermieden oder
mindestens reduziert.
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Alternativ
kann die den Rotor tragende Achse in den Rotor hineinragen und mit
ihrem oberen Ende im Abstand zum aufgesetzten Deckel enden. In dieser
Ausführung
entfällt
zwar die Abstützung
und Zentrierung der den Rotor tragende Achse mit ihrem oberen Ende
im aufgesetzten Deckel, jedoch wirkt sich dies bei entsprechend
stabiler Ausgestaltung der Achse nicht negativ aus. Außerdem können hier das
obere Achsende und der Deckel einfacher gestaltet werden.
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Zur
wirksamen Mitnahme des Schmieröls
im Inneren des Rotors in Drehrichtung und zur Aussteifung des Rotors
ist vorgesehen, daß der
Schmutzfangteil in seinem Inneren mehrere radial oder überwiegend
radial verlaufende, in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandete
Leit- und Versteifungswände aufweist,
die mit dem Innenteil oder dem Oberteil einstückig oder verbunden sind.
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Für eine optimale
Funktion der Zentrifuge ist es vorteilhaft, wenn ein gezielter Einfluß auf die
mengenmäßige Aufteilung
des zugeführten
Schmierölstroms
in die beiden Schmierölteilströme möglich ist. Bevorzugt
ist hierzu vorgesehen, daß Mittel
zur mengenmäßigen Aufteilung
des zugeführten
Schmierölstroms
in den ersten und den zweiten Schmierölteilstrom durch zwei Drosselstellen
gebildet sind, wobei für
den ersten Schmierölteilstrom
Düsen die
maßgebende
Drosselstelle sind und wobei für
den zweiten Schmierölteilstrom
eine in dessen Strömungsweg zwischen
dem Innenumfang des Innenteils und dem Außenumfang der Achse liegende
Verengung und/oder ein Strömungsspalt
am Mindestdruckventil und/oder die zweite(n) radiale(n) Durchbrechung(en) in
der Achse und/oder ein Lagerspalt des unteren und/oder des oberen
Lagers und/oder der im Innenteil angebrachte Öleinlaß die Drosselstelle ist/sind.
In dieser Ausführung
werden vorteilhaft sehr einfache oder ohnehin vorhandene Elemente
des Rotors für die
mengenmäßige Aufteilung
des Schmierölteilstroms
genutzt. Die gewünschte
Mengenaufteilung kann durch geeignete Wahl der Strömungsquerschnitte
einerseits der Düsen
und andererseits der Verengung oder des Strömungsspalts am Mindestdruckventil
oder der zweiten radialen Durchbrechungen in der Achse oder des
Lagerspalts eines oder beider Lager oder des im Innenteil angebrachten Öleinlasses
erreicht werden. Die angegebene Verengung und die Lagerspalte haben
den besonderen Vorteil einer Selbstreinigung, weil sie zwischen
der feststehenden Achse und dem rotierenden Innenteil liegen. Eine
unerwünschte
Veränderung
des Strömungsquerschnitts
während
der Betriebszeit der Zentrifuge ist hier deshalb nicht zu befürchten.
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Bevorzugt
ist dabei weiter vorgesehen, daß der
dem Antriebsteil zugeführte
Schmierölteilstrom mengenmäßig größer ist
als der dem Schmutzfangteil zugeführte Schmierölteilstrom.
Diese Aufteilung führt
einerseits zu einer hohen Antriebsleistung des Rotors und andererseits
zu einer relativ kleinen Strömungsgeschwindigkeit
des den Schmutzfangteil durchströmenden
Schmierölteilstroms,
was für
eine wirksame Partikelabscheidung aus diesem Schmierölteilstrom
günstig
ist.
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Um
das Zusammenwirken der Zentrifuge mit weiteren Teilen einer zugehörigen Einrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, möglichst einfach zu halten,
ist weiter bevorzugt vorgesehen, daß die Zuführung des Schmieröls zur Zentrifuge
sowohl für
den Antriebsteil als auch für
den Schmutzfangteil axial von unten her durch die Achse erfolgt.
Es genügt
hier also ein einzelner Anschluß für die Zuführung des
Schmieröls
zur Zentrifuge, weil die Aufteilung in die zwei Schmierölteilströme innerhalb
der Zentrifuge erfolgt. Ein weiterer Kanal und Anschluß ist für die Abführung des
drucklosen Schmieröls
nach dem Austritt aus dem Rotor vorzusehen.
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Um
zu vermeiden, daß der
Antrieb des Rotors durch das aus dem Schmutzfangteil drucklos austretende
Schmieröl
beeinträchtigt
wird, schlägt die
Erfindung weiter vor, daß radial
außen
vom Auslaß an
der Unterseite des Rotors und/oder an der Oberseite eines unter
dem Rotor liegenden Zentrifugengehäusebereichs eine Umlenkrippenanordnung und/oder
eine Abschirmscheibe vorgesehen ist, die den aus dem Auslaß kommenden
drucklosen Schmierölteilstrom
zu einem gelenkten, vom Rotor und von dem aus jeder Rückstoßdüse austretenden Schmierölstrahl
getrennten Verlauf zwingt. Hiermit wird insbesondere ein den Rotor
abbrem sender Kontakt des Schmieröls
mit der Unterseite und dem Außenumfang
des Rotors vermieden.
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Um
sicherzustellen, daß im
Betrieb der Freistrahlzentrifuge das Innenteil einerseits und der
aus dem Oberteil und dem Unterteil gebildete entnehmbare Rotorteil
andererseits relativ zueinander in Axialrichtung ihre Sollposition
beibehalten, schlägt
die Erfindung vor, daß mittels
einer auf das obere Achsende oder auf das Innenteil aufgerasteten
oder aufgeklemmten oder aufgeschraubten oder am Deckel vorgesehenen
oder abgestützten
Sicherung, die lösbar
oder entfernbar ist, der aus dem Gehäuse entnehmbare Teil des Rotors
auf dem Innenteil gegen axiales Abziehen gesichert ist. Zum Zweck
der Wartung der Zentrifuge, also zum Entnehmen des entnehmbaren
Teils des Rotors, wird die Sicherung gelöst oder entfernt, wobei dies
automatisch mit dem Abnehmen des Deckels oder manuell oder mit Hilfe eines
geeigneten Werkzeuges geschehen kann.
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Damit
der Rotor möglichst
reibungsarm auf seinen Lagern rotieren kann, sollte der Rotor zweckmäßig ein
gewisses, kleines axiales Bewegungsspiel haben. In diesem Zusammenhang
ist weiterhin vorgesehen, daß die
Achse oder der Deckel oder die Sicherung axial nach unten weisend
und der Rotor axial nach oben weisend je eine Anlauffläche aufweisen, die
im Zusammenwirken miteinander die axiale Beweglichkeit des Rotors
relativ zur Achse im Betrieb der Zentrifuge begrenzen.
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Insbesondere
zwecks einfacher Entsorgung von verbrauchten, mit Schmutzpartikeln
beladenen Rotorteilen ist vorgesehen, daß der aus dem Gehäuse entnehmbare
Teil des Rotors metallfrei ist und daß der den entnehmbaren Teil
des Rotors bildende Kunststoff sortenrein, vorzugsweise ein Recyclingkunststoff,
ist und schadstofflos oder schadstoffarm verbrennbar ist.
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Wie
weiter oben schon erläutert,
bleibt das Innenteil des Rotors bei der Wartung der Zentrifuge im
Gehäuse
und kann deshalb als Lebensdauerbauteil ausgeführt sein. Aus diesem Grunde
ist das Innenteil bevorzugt ein Druckgußteil aus Leichtmetall. Alternativ
kann das Innenteil auch ein Spritzgußteil aus Kunststoff sein,
insbesondere bei Verwendung eines hochwertigen und dauerhaft belastbaren Kunststoffs.
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Um
einen Vorrang der Schmierölversorgung von
Schmierstellen einer zugehörigen
Brennkraftmaschine vor einer Zentrifugierung des Schmieröls auf einfache
Weise zu gewährleisten,
ist weiter vorgesehen, daß in
einem der Zentrifuge das Schmieröl
zuführenden
Kanal oder in dem hohlen Abschnitt der Achse ein Mindestdruckventil
angeordnet ist, das eine Ölzufuhr
zur Zentrifuge erst nach Überschreiten eines
vorgebbaren zulaufseitigen Öldrucks
freigibt. Bei einem niedrigen Schmieröldruck wird die Zentrifuge
noch nicht von dem Schmieröl
durchströmt,
so daß der
gesamte dann zur Verfügung
stehende Schmierölstrom
für die
Versorgung der zugehörigen Schmierstellen
verwendet wird. Erst bei einem höheren
Schmieröldruck
wird auch die Zentrifuge durchströmt, wobei dann der Schmierölstrom,
der durch die Zentrifuge fließt,
so klein ist, daß ein
Schmierölmangel
an den Schmierstellen sicher ausgeschlossen ist.
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Um
eine möglichst
einfache, problemlose Nachrüstung
und Modernisierung von bereits im Einsatz befindlichen Freistrahlzentrifugen
zu ermöglichen,
schlägt
die Erfindung schließlich
noch vor, daß der
Rotor im Hinblick auf seine mit dem Gehäuse und der Achse zusammenwirkenden
Teile ei ne Formgebung und Bemaßung
aufweist, die einen Einbau des Rotors in vorhandene, bisher mit
einem konventionellen Rotor bestückte
Zentrifugen erlauben. Bei Bedarf und der entsprechenden technischen
Möglichkeit
kann zusätzlich
ein Austausch der Achse durchgeführt
werden.
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Im
folgende werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung
zeigen:
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1 eine
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer ersten Ausführung,
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2 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer zweiten Ausführung,
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3 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer dritten Ausführung,
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4 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer vierten Ausführung,
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5 ein
Unterteil eines Rotors der Freistrahlzentrifuge gemäß 4,
in Draufsicht,
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6 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer fünften
Ausführung,
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7 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer sechsten Ausführung,
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8 ein
Oberteil des Rotors der Zentrifuge gemäß 7, in Unteransicht,
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9 ein
Innenteil des Rotors der Zentrifuge gemäß 7, im Längsschnitt,
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10 das
Innenteil im Längsschnitt
in einer geänderten
Ausführung,
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11 einen
oberen Endbereich des Innenteils in einer ersten Seitenansicht,
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12 den
oberen Endbereich des Innenteils aus 11 in
einer zweiten, um 90° verdrehten Seitenansicht,
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13 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer siebten Ausführung,
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14 ein
Unterteil des Rotors im Längsschnitt,
in einer gegenüber 1 geänderten
Ausführung,
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15 das
Innenteil in Seitenansicht in einer geänderten Ausführung,
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16 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer achten Ausführung
und
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17 die
Freistrahlzentrifuge im Längsschnitt
in einer neunten Ausführung.
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1 zeigt
eine erste Zentrifuge 1 im Längsschnitt, die zur Reinigung
des Schmieröls
einer Brennkraftmaschine dient. Die Zentrifuge 1 besitzt ein
hier nur teilweise dargestelltes Gehäuse 10, das oberseitig
mit einem Schraubdeckel 14 verschlossen ist. Hierzu besitzt
das Gehäuse 10 ein
Innengewinde 11 und der Deckel 14 ein Außengewinde 16,
die miteinander in Schraubeingriff stehen.
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Im
unteren Teil der Zentrifuge 1 ist im Gehäuse 10 ein
Gehäuseteil 10' angeordnet,
der hier als Einsatz von oben her in das Gehäuse 10 eingesteckt ist.
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In
der Zentrifuge 1 befindet sich ein Rotor 2, der
auf einer Achse 5 mittels eines unteren Gleitlagers 51 und
eines oberen Wälzlagers 52 um
eine vertikale Rotationsachse 20 drehbar gelagert ist.
Die Achse 5 ist hier mit ihren unteren Ende 50' in eine zentrische
Achsaufnahme 12 an der Oberseite des Gehäuseteils 10' eingeschraubt.
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Der
Rotor 2 der Zentrifuge ist funktional geteilt in einen
Antriebsteil 3 und einen Schmutzfangteil 4. Der
Antriebsteil und der Schmutzfangteil 4 werden in weiter
unten noch näher
zu erläuternder
Art und Weise von je einem eigenen Schmierölteilstrom durchströmt.
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Hinsichtlich
seiner Bauteile ist der Rotor 2 hier dreiteilig und besteht
aus einem Innenteil 21, einen Oberteil 22 und
einem Unterteil 23.
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Das
Innenteil 21 ist in seiner Grundform rohrförmig ausgebildet
und sitzt unter Zwischenlage der beiden Lager 51 und 52 und
unter Ausbildung eines Ringspalts 30' auf dem Außenumfang der Achse 5. Das
obere, als Wälzlager
ausgeführte
Lager 52 ist mittels zweier hier nicht bezifferter Sprengringe
sowohl gegen die Achse 5, hier deren oberes Achsende 50,
als auch gegen das Innenteil 21 festgelegt. Das Innenteil 21 ist
damit gegen axiale Verschiebung relativ zur Achse 5 gesichert
und bildet, ebenso wie die Achse 5, ein gehäusefestes
Bauteil. Das Innenteil 21 ist bevorzugt ein Druckgußteil aus
Leichtmetall, insbesondere Aluminium, oder ein Spritzgußteil aus Kunststoff.
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Das
Oberteil 22 und das Unterteil 23 sind Spritzgußteile aus
Kunststoff, die entlang einer radial außen in Umfangsrichtung verlaufenden
Schweißnaht 40' an ihren aufeinander
zu weisenden Umfangs-Stirnkanten miteinander verschweißt sind.
Damit bilden das Oberteil 22 und das Unterteil 23 eine Baueinheit.
Diese Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 kann
bei geöffneten
Schraubdeckel 14 und gelöster Sicherung 38 in
Axialrichtung nach oben von dem Innenteil 21 des Rotors
abgezogen werden.
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Die
Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 enthält den Schmutzfangbereich 4', in dem sich
im Betrieb der Zentrifuge Schmutzpartikel ablagern. Ein so nach
einer gewissen Einsatzzeit abgelagerter Schmutzpartikelkuchen wird
beim Entnehmen der Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 vollständig und
ohne die Gefahr eines Abbröckelns
von Schmutzpartikelkuchenteilen bei der Entnahme aus dem Gehäuse 10 mit
entnommen. Dieser entnommene Rotorteil aus Oberteil 22 und
Unterteil 23 kann dann problemlos zusammen mit dem Schmutzpartikelkuchen
entsorgt werden. Nach Einführen
und Aufstecken einer neuen Einheit aus Oberteil 22 und
Unterteil 23, Anbringen der Sicherung 38 und Aufschrauben
des Schraubdeckels 14 ist die Zentrifuge 1 wieder
betriebsbereit.
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Die
Achse 5 ist über
einen unteren Teil ihrer Länge
mit einem zentralen Kanal 53 ausgebildet Die Zuführung des
gesamten Schmieröls
zur Zentrifuge 1 erfolgt hier axial von unten her durch
einen Öleinlaß 18,
der am unteren Ende eines unteren Abschnitts 53.1 des zentralen
Kanals 53 liegt.
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Aus
dem zentralen Kanal 53 wird an dessen oberem Ende der gesamte
Schmierölstrom
durch zwei radiale Durchbrechungen 54 in der Achse 5 radial
nach außen
geführt.
Von dort fließt
ein erster Schmierölteilstrom
durch den Ringspalt 30' eine
kurze Wegstrecke nach unten und tritt dann wieder in Radialrichtung
nach außen
in zwei einander gegenüberliegende
radiale Durchbrechungen 24 ein, die im unteren Bereich
des Innenteils 21 vorgesehen sind. Die radialen Durchbrechungen 24 gehen
in deckungsgleiche Düsenkanäle 33 über, die
hier in das Unterteil 23 einstückig eingeformt sind. Jeweils
radial außen
mündet
jeder Düsenkanal 33 in
eine Düse 34, durch
die ein Schmierölstrahl
austritt, der nach dem Rückstoßprinzip
den Rotor 2 in Drehung versetzt.
-
Ein
zweiter Schmierölteilstrom
fließt
durch den Ringspalt 30' nach
oben. An dessen oberem Ende liegen im Innenteil 21 des
Rotors 2 mehrere Durchbrechungen, die einen Einlaß 44 für den zweiten
Schmierölteilstrom
in das Innere des Schmutzfangteils 4 bilden. Durch den
Einlaß 44 tritt
der zweite Schmierölteilstrom
radial innen in den oberen Bereich des Schmutzfangteils 4 ein.
-
Durch
die Rotation des Rotors 2 im Betrieb der Zentrifuge 1 wird
das Schmieröl
zum radial äußeren Teil
des Schmutzfangteils 4 bewegt und fließt dann in Axialrichtung nach
unten. Dabei lagern sich infolge der auftretenden Zentrifugalkraft
Schmutzpartikel aus dem Schmieröl
am Innenumfang der Umfangswand 40 des Oberteils 21,
d.h. im Schmutzfangbereich 4',
ab. Nach oben hin ist der Schmutzfangteil 4 durch eine
obere Wand 41 abgeschlossen, die mit der Umfangswand 40 einstückig ausgeführt ist.
-
Im
Zentrum der oberen Wand 41 des Oberteils 22 liegt
eine Durchbrechung 26, in die das obere Ende des Innenteils 21 eingreift.
Auf das obere Ende des Innenteils 21 ist die Sicherung 38 in
Form eines Sprengringes so aufgesetzt, daß das Oberteil 22 nicht
oder nur minimal nach oben hin verschoben werden kann.
-
Das
Schmieröl
im Inneren des Schmutzfangteils 4 gelangt im axial unteren
Teil des Schmutzfangteils 4 radial nach innen und von dort
durch einen hier nicht sichtbaren, in einer in Umfangsrichtung versetzten
Position zu den Düsenkanälen 33 liegenden Ölauslaß 47 aus
dem Inneren des Rotors 2 heraus. Sowohl der aus den Düsen 34 austretende
erste Schmierölteilstrom
als auch der durch den Auslaß 47 austretende
zweite Schmierölteilstrom
gelangt in einen drucklosen Bereich 13 im Inneren des Gehäuses 10 und
von dort über
einen hier nicht sichtbaren Kanal beispielsweise in die Ölwanne einer
zugehörigen Brennkraftmaschine.
-
Wie
weiter oben erläutert,
können
das Oberteil 22 und das Unterteil 23 des Rotors 2 axial
nach oben von dem Innenteil 21 abgezogen werden. Damit im
Bereich des Überganges
von den radialen Durchbrechungen 24 in die Düsenkanäle 33 kein
unerwünschter
Schmierölaustritt
auftritt, sind in diesem Übergangsbereich
zwischen dem Innenteil 21 und dem Unterteil 23 zwei
in horizontalen Ebenen in Umfangsrichtung umlaufende Dichtringe 27 vorgesehen, von
denen einer oberhalb und einer unterhalb des Übergangs von den radialen Durchbrechungen 24 zu den
Düsenkanälen 33 verläuft.
-
In
dem Beispiel gemäß 1 sind
dazu im Untereil 23 in dessen Außenumfang zwei parallele Nuten
vorgesehen, in die je ein Dichtring 27 eingelegt ist.
-
Die
Achse 5 ist, wie erwähnt,
mit ihrem unteren Ende 50' in
die zentrische Achsaufnahme 12 des Gehäuseteils 10' eingeschraubt.
Das obere Ende 50 der Achse 5 ragt hier über den
Rotor 2 und dessen obere Wand 41 nach oben hin
vor und reicht bis in das Innere einer Eintiefung 14' in der Unterseite
des Deckels 14. Nach außen hin wird diese Eintiefung 14' durch einen
Werkzeugansatz 15, z. B. in Form eines Sechskants, begrenzt.
-
Im
Inneren der Eintiefung 14' liegt
ein Einsatz 9 aus einen elastischen Material, beispielsweise
ein Elastomer- oder
Gummikörper.
Radial innen liegt in dem ringförmigen
Einsatz 9 eine vorzugsweise metallische Hülse 90,
in die das obere Ende 50 der Achse 5 eingreift.
Der Einsatz 9 mit der Hülse 90 zentriert und
stützt
das obere Ende 50 der Achse 5 und sorgt dafür, daß eventuell
auftretende Schwingungen des oberen Endes der Achse 50 im
Falle von Unwuchten des Rotors 2 gedämpft und vom Deckel 14 entkoppelt
werden.
-
Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Unterteil 23 des
Rotors 2 anders ausgeführt
als bei dem Beispiel gemäß 1.
Das Unterteil 23 ist hier zweiteilig ausgeführt, wobei
das zweite Teil eine Abdeckung 25 ist. Die Düsenkanäle 33 im
Unterteil 23 sind hier als zunächst nach oben hin offene Eintiefungen
ausgebildet, die anschließend
oberseitig mit der Abdeckung 25 verschlossen und somit
zu den Hohlkanälen
gestaltet sind. Die Abdeckung 25 hat die Grundform einer
Ringscheibe und ist von oben her auf das übrige Unterteil 23 aufgesetzt
und mit diesem fest verbunden, vorzugsweise verschweißt.
-
Auch
hier ist der Übergang
von den radialen Durchbrechungen 24 im Innenteil 21 zu
den Düsenkanälen 33 im
Unterteil 23 über
zwei Dichtringe 27 abgedichtet. Im Beispiel nach 2 sind
die Dichtringe 27 in zwei in Umfangsrichtung umlaufende
Nuten am Außenumfang
des Innenteils 21 oberhalb und unterhalb der radialen Durchbrechungen 24 angeordnet.
-
Die
Achse 5 ist hier über
annähernd
ihre gesamte axiale Länge
mit einem zentralen Hohlkanal 53 ausgeführt. In diesem Hohlkanal 53 ist
ein Mindestdruckventil 7 angeordnet, das dazu dient, einen Schmieröldurchfluß durch
die Zentrifuge 1 erst nach Überschreiten eines vorgebbaren
Mindestöldrucks am Öleinlaß 18 zu
gestatten.
-
Das
Mindestdruckventil 7 umfaßt einen Ventilkörper 70 mit
einem in Axialrichtung nach oben folgenden, mit dem Ventilkörper 70 einstückigen Ventilschaft 72,
der zur Führung
im Hohlkanal 53 dient. Im Hohlkanal 53 ist ein
als von unten her eingepreßter Ring
ausgebildeter Ventilsitz 75 angeordnet. Durch eine Schraubenfeder 76 ist
der Ventilkörper 70 in Schließrichtung,
gemäß 2 nach
unten hin in Richtung zum Ventilsitz 75, vorbelastet.
-
Sobald
der Schmieröldruck
am Öleinlaß 18 den
vorgebbaren Mindestöldruck überschreitet,
wird das Mindestdruckventil 7 durch Verschieben des Ventilkörpers 70 nach
oben entgegen der Kraft der Feder 76 geöffnet. Damit sich der Ventilkörper 70 dabei
ungehindert nach oben bewegen kann, ist ein oberer Teil 53.2 des
Hohlkanals 53 über
zwei zweite radiale Durchbrechungen 54' mit den Einlässen 44 in den drucklosen
oder nur unter einem geringeren Druck stehenden Schmutzfangteil 4 verbunden.
-
Der
Schmierölstrom
fließt
bei offenem Mindestdruckventil 7 an dem Ventilkörper 70 vorbei durch
die dann freigegebenen radialen Durchbrechungen 54 in der
Achse 5 nach außen.
Unmittelbar hinter den radialen Durchbrechungen 54 verzweigt sich
der Schmierölstrom
in zwei Schmierölteilströme.
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Ein
erster Schmierölteilteilstrom
fließt
zunächst
durch den Ringspalt 30' zwischen
Achse 5 und Innenteil 21 eine kurze Strecke nach
unten. Danach gelangt das Schmieröl in zwei radiale Kanäle 24,
die den unteren Endbereich des Innenteils 21 durchsetzen.
Auf diesem Weg strömt
der erste Schmierölteilstrom
in die beiden mit den Kanälen 24 deckungsgleichen
Düsenkanäle 33,
die radial außen jeweils
in eine Rückstoßdüse 34 münden.
-
Der
zweite Schmierölteilstrom
fließt
durch den Ringspalt 30' nach
oben. Durch mindestens eine einen Öleinlaß 44 bildende radiale
Durchbrechung im oberen Endbereich des Innenteils 21 strömt der zweite
Schmierölteilstrom
radial nach außen
in den oberen Bereich des Schmutzfangteils 4 ein. Auf seinem Strömungsweg
durch den Ringspalt 30' muß der zweite
Schmierölteilstrom
eine Verengung 37 passieren, die eine Drosselstelle zur
Begrenzung und Festlegung der den Schmutzfangteil 4 durchströmenden Ölmenge bildet.
Da die Verengung 37 einerseits vom Außenumfang der feststehenden
Achse 5 und andererseits vom Innenumfang des rotierenden
Innenteils 21 begrenzt ist, tritt in der Verengung 37 ein
Selbstreinigungseffekt ein, der für eine gleichbleibende Durchlässigkeit
der Verengung 37 im Betrieb sorgt.
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In
ihren übrigen
Teilen stimmt die Zentrifuge 1 gemäß 2 mit der
Zentrifuge 1 gemäß 1 überein und
es wird wegen der weiteren Bezugsziffern in 2 auf die
Beschreibung der 1 verwiesen.
-
Das
Beispiel gemäß 3 zeigt
eine weitere geänderte
Ausführung
der Zentrifuge 1, wobei auch hier eine Änderung im Bereich des Unterteils 23 des Rotors 2 vorliegt.
Auch bei dem Unterteil 23 gemäß 3 sind die
Düsenkanäle 33 zunächst als
nach oben hin offenen Eintiefungen ausgebildet. Diese Eintiefungen
sind dann wieder durch eine Abdeckung 25 nach oben hin
verschlossen, um die Düsenkanäle 33 zu
bilden.
-
Weiterhin
ist bei dem Beispiel gemäß 3 die
Abdeckung 25 so ausgeführt,
daß sie
in ihren radial inneren Teil unmittelbar an der oberen Dichtung 27 des
Innenteils 21 des Rotors 2 anliegt. Die Abdeckung 25 und
das übrige
Unterteil 23 sind auch bei dem Beispiel gemäß Figur
vorzugsweise miteinander fest verbunden, z. B. verschweißt.
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Die
Achse 5 ist hier mit einem über annähernd deren gesamte Länge reichenden
Hohlkanal 53 ausgeführt.
Der zweite Schmierölteilstrom
für den Schmutzfangteil 4 fließt hier
vom Öleinlaß 18 durch den
Hohlkanal 53 mit seinem unteren Abschnitt 53.1 und
seinem oberen Abschnitt 53.2 nach oben, dann radial nach
außen
durch zwei Durchbrechungen 54' und schließlich durch die Einlässe 44 in
den Schmutzfangteil 4.
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Ein
Mindestdruckventil ist bei der Zentrifuge 1 nach 3 nicht
vorgesehen.
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In
den übrigen
Einzelheiten entspricht die Zentrifuge 1 gemäß 3 den
Zentrifugen gemäß 1 und/oder
gemäß 2 und
es wird wegen der weiteren Bezugsziffern in 3 auf die
Beschreibung der vorhergehenden Figuren verwiesen.
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Die 4 zeigt
eine vierte Ausführung
des Unterteils 23 des Rotors 2. Bei diesem Unterteil 23 sind
die Düsenkanäle 33 radial
außen
etwas kürzer und
gehen dort in zwei axial verlaufende Kanalabschnitte 33' über. Jeweils
am tiefsten Punkt der axialen Abschnitte 33' befinden sich je eine Düse 34 zum Antrieb
des Rotors 2. Bei der Fertigung des Unterteils 23 als
Spritzgußteil
werden die Düsenkanäle 33 radial
nach innen und die axialen Kanalabschnitte 33' axial nach
oben entformt. Jeder axiale Kanalabschnitt 33' wird dann anschließend mit
je einer Abdeckung 25 öldicht
verschlossen.
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Der Übergang
vom unteren Bereich des Innenteils 21 mit den radialen
Durchbrechungen 24 in die Düsenkanäle 33 im Unterteil 23 ist
hier in gleicher Weise ausgestaltet wie bei dem Beispiel gemäß 1.
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Wegen
der weiteren Bezugsziffern in 4 wird auf
die vorhergehenden Figurenbeschreibungen verweisen.
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5 zeigt
in Draufsicht als Einzelteil das Unterteil 23 des Rotors 2 der
Zentrifuge 1 aus 4. Im Zentrum
des Unterteils 23 liegt eine kreisrunde Öffnung,
die zur Aufnahme der Achse 5, die hier nicht eingezeichnet
ist, dient. Radial nach außen
folgt das Innenteil 21, das hier geschnitten ist. Weiter
radial nach außen
liegen um 180° zueinander
versetzt die beiden hier verdeckten Düsenkanäle 33 mit dem ebenfalls
jeweils verdeckten axialen Kanalabschnitt 33'. Wie die Draufsicht in 5 verdeutlicht,
verlaufen hier die Düsenkanäle 33 nicht
exakt in Radialrichtung, sondern mit einem Parallelversatz relativ
zueinander. Dieser Parallelversatz erleichtert das Entformen der
Düsenkanäle 33 bei
der Herstellung des Unterteils 23 als Spritzgußteil, weil
nun die Möglichkeit besteht,
entsprechende Schieber der Spritzform aneinander vorbei in Radialrichtung
zu bewegen. Dies erlaubt einen größeren Bewegungsweg der Formschieber.
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Oberseitig
sind die axialen Kanalabschnitte 33' jeweils durch die Abdeckung 25 dicht
verschlossen. Die Abdeckungen 25 sind hier kreisrunde Scheiben,
die ebenfalls aus Kunststoff bestehen und vorzugsweise mit dem übrigen Unterteil 23 verschweißt oder
verklebt sind.
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6 zeigt
eine weitere Ausführung
der Zentrifuge 1, die in weiten Teilen mit der Zentrifuge 1 gemäß 2 übereinstimmt.
Auch bei der Zentrifuge 1 gemäß 6 ist das
Unterteil 23 des Rotors 2 mit radialen Düsenkanälen 33 ausgeführt, die
im Unterschied zum Beispiel nach 2 nun schräg nach oben
und außen
verlaufen und nicht schräg
nach unten und außen,
wie in 2. Auch bei dem Beispiel in 6 schließen sich
an die radial äußeren Enden der
Düsenkanäle 33 axial
verlaufende Kanalabschnitte 33' an, die unten jeweils in eine
Düse 34 münden. Oberseitig
ist jeder axiale Kanalabschnitt 33' durch eine Abdeckung 25 verschlossen.
Die Abdeckungen 25 sind hier als runde Stopfen ausgeführt, die
in eine mit einem Hinterschnitt geformte obere Endbegrenzung der
axialen Kanalabschnitte 33' eingepreßt oder
eingerastet sind. Auf diese Weise werden die Abdeckungen 25 dicht
mit dem übrigen
Unterteil 23 verbunden.
-
Ein
weiterer Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen besteht bei
dem Beispiel nach 6 darin, daß die Schweißnaht 40' weiter oben
vorgesehen ist. Das Unterteil 23 hat hier eine relativ
große
Höhe und
umfaßt
den größten Teil
der äußeren Umfangswand 40.
Das Oberteil 22 ist hier dagegen mit einer relativ kleinen
Höhe ausgeführt und
umfaßt
nur einen kleinen, oberen Teil der äußeren Umfangswand 40 sowie
die obere Wand 41. Trotz der anderen Lage der Schweißnaht lassen
sich das Oberteil 22 und das Unterteil 23 auch
hier problemlos als Spritzgußteile
aus Kunststoff herstellen.
-
In
der Achse 5 ist hier ein Mindestdruckventil 7 angeordnet,
dessen Konstruktion und Funktion mit dem in 2 beschriebenen
Mindestdruckventil 7 übereinstimmen.
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Wegen
der weiteren Bezugsziffern in 6 wird auf
die Beschreibung der vorhergehenden Figuren verwiesen.
-
7 zeigt
eine weitere Ausführung
der Zentrifuge 1, bei der wieder, ähnlich wie in 4,
die Düsenkanäle 33 von
radial innen nach radial außen und
schräg
nach unten verlaufen. Jeweils radial außen geht jeder Düsenkanal 33 wieder
in einen axialen Kanalabschnitt 33' über. Die Düsenkanäle 33 werden bei der
Herstellung des Unterteils 23 radial nach innen entformt,
während
die axialen Kanalabschnitte 33' auch hier wieder axial nach oben
entformt werden.
-
Zum
Verschließen
des axial oberen Endes der axialen Kanalabschnitte 33' dienen hier
Abdeckungen 25, die integriert mit Leit- und Trennwänden 48 ausgebildet
sind. Die Leit- und Trennwände 48 verlaufen
in radialen Ebenen des Rotors 2 und sind beispielsweise
mit dem Oberteil 22 verbunden. Die Leit- und Trennwände 48,
die über
die axialen Kanalabschnitte 33' verlaufen, sind unterseitig mit
einem verbreiterten Fußteil
ausgeführt,
wobei jeweils dieses Fußteil
die Abdeckung 25 bildet. Zur dichten Verbindung jeder Abdeckung 25 mit
dem oberen Stirnende der axialen Kanalabschnitte 33' erfolgt hier
zweckmäßig eine
Verschweißung,
die vorteilhaft gleichzeitig mit der Verschweißung des Oberteils 22 mit
dem Unterteil 23 in einem Arbeitsschritt erfolgen kann.
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In
ihren weiteren Teilen entspricht die Zentrifuge 1 gemäß 7 zuvor
beschriebenen Zentrifugen und es wird wegen der weiteren Bezugsziffern
in 7 auf die vorhergehenden Figurenbeschreibungen
verwiesen.
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8 zeigt
das Oberteil des Rotors 2 der Zentrifuge 1 aus 7 in
einer Unteransicht. Der Blick des Betrachters fällt also hier in das Innere
des Oberteils 22 hinein. Radial außen liegt die Umfangswand 40,
die den Schmutzsammelbereich 4' im Schmutzfangraum 4 radial
nach außen
begrenzt. In radialen Ebenen liegen in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander
beabstandet hier insgesamt acht Leit- und Trennwände 48, die über den
vollen Radius des Oberteils 22 reichen, sowie dazwischen
jeweils mehrere kürzere
Leit- und Trennwände 48,
die nur über
einen kürzeren
Weg von radial außen
nach radial innen verlaufen. Die über den gesamten Radius reichenden
Wände 48 haben
radial innen verdickte Randprofile 48' die dazu geeignet sind, in entsprechende
Gegen-Profile des Innenteils 21 einzugreifen, wobei hierdurch
das axiale Aufschieben und Abziehen der Einheit aus Oberteil 22 und
Unterteil 23 relativ zum Innenteil 21 nicht behindert
wird. Die Randprofile 48' und
die zugehörigen
Gegen-Profile am Innenteil 21 sorgen dafür, daß die Leit-
und Trennwände 48 bei
der Rotation des Rotors 2 auch radiale Kräfte aufnehmen
und an das Innenteil 21 ableiten können. Außerdem nehmen sie das Schmieröl im Schmutzfangteil 4 wirksam
in Drehrichtung mit.
-
Zwei
zueinander um 180° versetzt
gegenüberliegende
Leit- und Trennwände 48 sind,
wie oben schon in 7 angesprochen, mit je einem
verbreiterten Fußteil
ausgeführt,
wobei jedes Fußteil
eine Abdeckung 25 bildet. Diese Abdeckungen 25 dienen zum öldichten
Verschluß des
oberen Endes der axialen Kanalabschnitte 33' gemäß 7.
-
Ganz
innen liegt gemäß 8 zentral
im Oberteil 22 die Durchbrechung 26, die im zusammengebauten
Zustand des Rotors 2 in Eingriff mit dem oberen Ende des
Innenteils 21 steht, wie dies aus dem oberen Teil von 7 ersichtlich
ist.
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Die 9 und 10 zeigen
zwei Ausführungen
des Innenteils 21 als Einzelteil im Längsschnitt. Im oberen Bereich
des Innenteils 21 liegen jeweils die Durchbrechungen für den Öleinlaß 44. Ganz
oben ist jeweils im Außenumfang
eine Nut 28 sichtbar, die zur Aufnahme der ringförmigen Sicherung 38 dient.
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Im
unteren Bereich des Innenteils 21 liegen jeweils die beiden
radialen Durchbrechungen 24, die zur Überleitung des ersten Schmierölteilstroms
in den Antriebsteil 3 dienen. Oberhalb und unterhalb der
radialen Durchbrechungen 24 verlaufen die beiden Umfangsnuten 27' zur Aufnahme
der Dichtringe 27.
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Unterschiedlich
ist bei dem Innenteil 21 gemäß 10 zum
Innenteil 21 gemäß 9,
daß bei dem
Beispiel nach 10 die radialen Durchbrechungen 24 kürzer sind
und in einen radial außen umlaufenden
Umfangskanal 24' einmünden. Axial oberhalb
und unterhalb dieses Umfangskanals 24' liegen wieder die beiden Nuten 27' zur Aufnahme
der beiden Dichtringe 27.
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Bei
dem Innenteil 21 gemäß 9 muß die Einheit
aus Oberteil 22 und Unterteil 23 in Umfangsrichtung
gesehen in einer passenden Position auf das Innenteil 21 aufgesetzt
werden, damit die radialen Durchbrechungen 24 im Innenteil 21 mit
den Düsenkanälen 33 im
Unterteil 23 zur Deckung kommen. Diese erforderliche Deckung
kann durch geeignete Positioniermittel zwangsläufig gewährleistet werden, wobei die
Positioniermittel zweckmäßig einerseits am
Außenumfang
des Innenteils 21 und andererseits am Innenumfang des Oberteils 21 und/oder
des Unterteils 23 vorzusehen sind.
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Bei
dem Innenteil 21 gemäß 10 können die
radialen Durchbrechungen 24 im Innenteil 21 und die
Düsenkanäle 33 im
Unterteil 23 in Umfangsrichtung gesehen einen Versatz zueinander
aufweisen, ohne daß dies
zu Funktionsstörungen
führt,
weil hier der Ölstrom
einen Teil seines Weges durch den Umfangskanal 24' zurücklegen
kann. Allerdings muß auch
bei dem Innenteil 21 dafür gesorgt werden, daß im Betrieb
des Rotors 2 keine relative Drehung zwischen Oberteil 22 und
Unterteil 23 einerseits und Innenteil 21 andererseits
auftritt. Hierfür
kann schon ein Reibschluß ausreichen,
die beim axialen Zusammenstecken der Einheit aus Oberteil 22 und
Unterteil 23 auf das Innenteil 21 entsteht. Dabei
kann der Reibschluß insbesondere
und vorteilhaft durch die Dichtringe 27 vermittelt werden.
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Die 11 und 12 zeigen
ein Beispiel für
ein Innenteil 21, das in seinen oberen Endbereich mit einem
Positioniermittel 28' ausgeführt ist.
Dabei zeigt die 11 den oberen Endbereich des
Innenteils 21 in einer ersten Seitenansicht und 12 den oberen
Endbereich des Innenteils in einer zweiten, zu 11 um
90° verdrehten
Seitenansicht.
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Ganz
oben liegt jeweils die Nut 28 zur Aufnahme des Sicherungsring 38 nach
dem Aufstecken der Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 auf
das Innenteil 21. Das Positioniermittel 28' dient dazu, zwangsläufig für eine in
Umfangsrichtung richtige Positionierung der Einheit aus Oberteil 22 und
Unterteil 23 relativ zum Innenteil 21 zu sorgen.
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Zu
diesem Zweck ist das Zentriermittel 28' hier mit insgesamt vier Einlauf
schrägen
ausgebildet, die axial von oben nach unten gesehen schräg abwärts verlaufen
und in zwei um 180° in
Umfangsrichtung versetzte, hinterschnittene Nuten 48'' einmünden, die axial nach unten
verlaufen. In diese axiale Nuten 48'' greift
das Randprofil 48' von
zwei zueinander um 180° versetzt
gegenüberliegenden
Leit- und Trennwänden 48 ein,
die Teil des Oberteils 22 sind (vgl. 8).
Die Gestaltung des Positioniermittels 28' erlaubt dabei nur zwei Eingriffsstellungen
der Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 relativ
zum Innenteil 21, wodurch das bei den zuvor beschriebenen,
entsprechenden Ausführungen
der Zentrifuge 1 erforderliche deckungsgleiche Zusammenführen der
radialen Durchbrechungen 24 und der Düsenkanäle 33 und gleichzeitig
eine verdrehfeste Verbindung gewährleistet
wird.
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13 zeigt
eine weitere Ausführung
der Zentrifuge 1, wieder im Längsschnitt. Die Zentrifuge 1 besitzt
auch hier ein Gehäuse 10,
das oberseitig mit einem Deckel 14 verschlossen ist. Das
Gehäuse 10 besitzt
hier wieder das Innengewinde 11 und der Deckel 14 das
Außengewinde 16.
Im unteren Teil der 13 ist auch ein Teil des Gehäuseteils 10' erkennbar,
der als Einsatz von oben her in das übrige Gehäuse 10 eingesetzt
ist.
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Im
Inneren des Gehäuses 10 ist
wieder der Rotor 2 der Zentrifuge 1 angeordnet.
Auch hier ist der Rotor 2 funktional in zwei Bereiche unterteilt,
nämlich den
oberen, größeren Schmutzfangteil 4 und
den kleineren, unteren Antriebsteil 3. Hinsichtlich seiner Einzelteile
besteht der Rotor 2 hier wieder, wie bei den vorhergehenden
Beispielen, aus drei Teilen, nämlich
dem Innenteil 21, dem Oberteil 22 und dem Unterteil 23.
Das Oberteil 22 und das Un terteil 23 bestehen
aus einem Kunststoff und sind wieder entlang der umlaufenden Naht 40' miteinander
verschweißt. Hergestellt
sind die beiden Teile 22 und 23 als Spritzgußteile.
-
Die
Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 ist auch
hier durch axiales Aufstecken von oben her mit dem Innenteil 21 und
hier zusätzlich
mit dem unteren Lager 51 verbunden. In dieser Position
ist die Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 mittels
der als Sprengring ausgeführten
Sicherung 38 relativ zum Innenteil 21 gesichert.
Nach Abschrauben des Deckels 14 und Entfernen der Sicherung 38 kann
die Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 einschließlich eines
darin abgelagerten Schmutzpartikelkuchens zum Zweck der Wartung
der Zentrifuge 1 entnommen und durch ein neue Einheit ersetzt
werden.
-
Das
Innenteil 21 ist hier rohrförmig ausgebildet und sitzt
mit seinen unteren Endbereich auf einem entsprechend geformten,
nach oben weisenden Ansatz des unteren Lagers 51. An seinem
oberen Ende sitzt das Innenteil 21 mit seinem Innenumfang auf
dem Außenumfang
des oberen Lagers 52. Beide Lager 51 und 52 sind
hier als Gleitlager ausgeführt, die
drehbar auf der Achse 5 angeordnet sind. Die Achse 5 ist
ihrerseits mit ihrem unteren Ende 50' in die zentrale Achsaufnahme 12 im
Gehäuseteil 10' eingeschraubt.
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Das
obere Ende 50 der Achse 5 ist hier als separates
Einzelteil ausgebildet, das von oben durch Einpressen oder Einschrauben
mit der übrigen
Achse 5 verbunden ist.
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Die
Achse 5 ist über
ihre gesamte axiale Länge
mit einem zentralen Hohlkanal 53 ausgeführt. In einem unteren Abschnitt 53.1 dieses
Hohlkanals 53 ist ein Mindestdruck ventil 7 angeordnet,
das dazu dient, einen Schmieröldurchfluß durch
die Zentrifuge 1 erst nach Überschreiten eines vorgebbaren
Mindestöldrucks
zu gestatten. Das Mindestdruckventil 7 umfaßt einen
Ventilkörper 70 mit
einem in Axialrichtung nach oben folgenden, mit dem Ventilkörper 70 einstückigen Ventilschaft 72,
der zur Führung
im unteren Abschnitt 53.1 des Hohlkanals 53 dient.
Im Gehäuseteil 10' ist ein Ventilsitz 75 ausgebildet,
in dessen Zentrum der Öleinlaß 18 zur
Zuführung
des Schmieröls
zur Zentrifuge 1 liegt. Durch eine Schraubenfeder 76 ist
der Ventilkörper 70 in
Schließrichtung,
gemäß 13 nach
unten hin in Richtung zum Ventilsitz 75, vorbelastet.
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Sobald
der Schmieröldruck
am Öleinlaß 18 den
vorgebbaren Mindestöldruck überschreitet,
wird das Mindestdruckventil 7 durch Verschieben des Ventilkörpers 70 nach
oben entgegen der Kraft der Feder 76 geöffnet. Der Schmierölstrom fließt dann
an den Ventilkörper 70 vorbei
durch den unteren Abschnitt 53.1 des Hohlkanals 53 nach
oben. Unmittelbar hinter dem oberen Ende der Feder 76 verzweigt sich
der Schmierölstrom
in zwei Schmierölteilströme.
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Der
erste Schmierölteilteilstrom
fließt
zunächst
durch mindestens einen radial nach außen führenden Kanal 54,
der die Achse 5 durchsetzt. Danach gelangt das Schmieröl in einen
umlaufenden Ringspalt 24' am
Außenumfang
des Lagers 51 und dann in zwei radiale Kanäle 24,
die das untere Lager 51 durchsetzen. Auf diesem Weg strömt der erste Schmierölteilstrom
in die beiden Düsenkanäle 33,
die radial außen
jeweils in eine Rückstoßdüse 34 münden.
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Der
zweite Schmierölteilstrom
fließt
durch den Hohlkanal 53 weiter nach oben und strömt dann durch
eine Durchbrechung 54' in
der Achse 5 radial nach außen in den Ringspalt 30' zwischen Achse 5 und
Innenteil 21. Durch minde stens eine einen Einlaß 44 bildende
radiale Durchbrechung im oberen Endbereich des Innenteils 21 strömt der zweite Schmierölteilstrom
in den oberen Bereich des Schmutzfangteils 4 ein.
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Dieser
zweite Schmierölteilstrom
durchströmt
den Schmutzfangteil 4 axial von oben nach unten, wobei
durch Rotation des Rotors 2 mit hoher Drehzahl Schmutzpartikel
aus dem Schmieröl
im radial außen
im Schmutzfangteil 4 des Rotors 2 liegenden Schmutzsammelbereich 4' als Schmutzpartikelkuchen
abgelagert werden. Das zentrifugierte Schmieröl tritt schließlich durch
den radial innen und unten liegenden Auslaß 47 aus dem Rotor 2 aus.
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Da
der Querschnitt des Auslasses 47 im Verhältnis zum
Querschnitt des Einlasses 44 sehr groß ist, kann sich im Inneren
des Schmutzfangteils 4 des Rotors kein hoher Schmieröldruck aufbauen,
wodurch der Schmutzfangteil 4, insbesondere das Oberteil 22 und
das Unterteil 23, auch aus relativ leichten Werkstoffen,
wie Kunststoff, hergestellt werden können.
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Die
Drehmomentübertragung
vom Unterteil 23 mit den Düsen 34 auf das Innenteil 21 erfolgt
hier mittels Reib- und/oder
Formschluß zwischen
dem Unterteil 23 und dem unteren Lager 51 sowie
mittels Reib- und/oder Formschluß zwischen dem unteren Lager 51 und
dem Innenteil 21.
-
Um
die Rotation des Rotors 2 durch den aus dem Auslaß 47 austretenden
Schmierölteilstrom nicht
zu behindern, können
auf der Oberseite des Gehäuseteils 10' geeignete Einrichtungen
zur Strömungsführung vorgesehen
sein. In der rechten Hälfte von 13 sind
diese Mittel durch eine Umlenkrippenanordnung 17 gebildet,
die den aus dem Auslaß 47 kommenden Ölstrom verlangsamt
und vergleichmäßigt.
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Alternativ
kann gemäß der linken
Hälfte
der 13 zu demselben Zweck eine Abschirmscheibe 17' parallel zur
Oberseite des Gehäuseteils 10' und im Abstand
zu diesem vorgesehen sein. Der Spaltraum zwischen der Unterseite
der Abschirmscheibe 17' und
der Oberseite des Gehäuseteils 10' bildet dann
einen Strömungsweg
für das
drucklos aus dem Auslaß 47 kommende
Schmieröl,
während
das mit hoher Geschwindigkeit aus den Düsen 34 austretende
Schmieröl
von dem anderen Schmierölstrom
getrennt auf der Oberseite der Abschirmscheibe 17' abgeleitet
wird. Beide Ölströme vereinigen
sich in dem drucklosen Bereich 13 des Gehäuses 10 und
strömen
von dort aufgrund der Schwerkraftwirkung beispielsweise zur Ölwanne der
zugehörigen
Brennkraftmaschine.
-
Wie
weiter oben schon erwähnt,
kann auch bei diesem Rotor 2 die Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 in
Axialrichtung abgezogen werden. Damit auch bei diesem Rotor 2 keine
Anteile des ersten Schmierölteilstroms
für den
Antrieb des Rotors 2 im Verbindungsbereich von Innenteil 21 bzw.
Lager 51 einerseits und Außen- und Unterteil 22, 23 andererseits
verloren geht, sind auch hier zwei parallel zueinander in Umfangsrichtung
des Lagers 51 oberhalb und unterhalb der radialen Kanäle 24 verlaufende Dichtringe 27 vorgesehen.
Die Dichtringe 27 liegen bei dem Beispiel gemäß 13 in
zwei umlaufenden Nuten, die am Außenumfang des Gleitlagers 51 angebracht
sind.
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Das
Innenteil 21 und die beiden Lager 51 und 52 verbleiben
als Lebensdauerbauteile auf der gehäusefesten Achse 5.
Nur die Einheit aus Oberteil 22 und Unterteil 23 einschließlich der
Düsenkanäle 33 und
Düsen 34 wird
bei der Wartung der Zentrifuge 1 ausgetauscht.
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Die
Achse 5 ragt auch hier mit ihrem oberen Ende 50 oberseitig
aus dem Rotor 2 vor und erstreckt sich bis in eine Eintiefung 14' im Zentrum
der Unterseite des Deckels 14. Dabei sitzt in diesem Beispiel das
obere Ende 50 der Achse 5 unmittelbar in der mit einem
zum oberen Achsende 50 passende Durchmesser ausgeführten Eintiefung 14'. Hierdurch
wird das obere Achsende 50 zentrierend im Deckel 14 gehalten.
Radial außen
liegt um die Eintiefung 14' herum
auch hier ein Werkzeugansatz 15 in Form eines Sechskants,
um mit Hilfe eines passenden Werkzeugs das Losdrehen und Festdrehen
des Deckels 14 zu bewerkstelligen.
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14 zeigt
ein Unterteil 23 als Einzelteil im Längsschnitt, das einstückig als
Spritzgußteil
aus Kunststoff gefertigt ist. Links und rechts ist jeweils ein Düsenkanal 33 sichtbar,
der jeweils radial außen
in eine der Düsen 34 mündet. Radial
innen besitzt das Unterteil 23 eine Ausnehmung, mittels
der das Unterteil 23 mit dem Innenteil 21, das
hier nicht dargestellt ist, dichtend und unter Reib- und/oder Formschluß zusammengesteckt
werden kann.
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Weiterhin
verdeutlicht die 14, daß ein Entformen des Unterteils 23 bei
seiner Herstellung als Spritzgußteil
möglich
ist, weil Formschieber für die
Düsenkanäle 33 nach
radial innen ausreichend Bewegungsspielraum haben. Axial nach oben
wird das Unterteil durch einen umlaufezden Rand begrenzt, der zur
Verbindung des Unterteils 23 mit dem Oberteil 22,
vorzugsweise mittels Verschweißung, verwendet
wird.
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Die
Düsen 34 können formtechnisch
durch je einen kleinen, senkrecht zur Zeichnungsebene der 14 bewegbaren
Formschieber im Spritzgußvorgang
hergestellt werden, ohne daß eine
nachträgliche
spanende Bearbeitung erfolgen muß.
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Die 15 zeigt
eine weitere Ausführung des
Innenteils 21 als Einzelteil in Seitenansicht. Im oberen
Bereich des Innentei1s 21 liegen die Durchbrechungen für den Öleinlaß 44.
Ganz oben ist im Außenumfang
eine Nut 28 sichtbar, die zur Aufnahme der ringförmigen Sicherung 38 dient.
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Im
unteren Bereich des Innenteils 21 ist eine von zwei radialen
Durchbrechungen 24, die zur Überleitung des ersten Schmierölteilstroms
in den Antriebsteil 3 dienen, sichtbar. Die zweite radiale
Durchbrechung 24 liegt hier nicht sichtbar an der Rückseite.
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Um
jede radiale Durchbrechung 24 herum verläuft in einer
vertikalen Ebene in der Außenfläche des
Innenteils 21 je eine kreisringförmige, vorzugsweise hinterschnittene,
Nut 27' zur
Aufnahme je eines hier nicht dargestellten Dichtringes. Diese Dichtringe
dichten, wie die oben erläuterten
horizontalen Dichtringe 27, den Übergang des ersten Schmierölteilstroms
aus dem Innenteil 21 in das Unterteil 23 ab und
vermitteln einen Reibschluß zwischen
Innenteil 21 und Unterteil 23.
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16 zeigt
ein achtes Ausführungsbeispiel der
Freistrahlzentrifuge 1. Für dieses Beispiel ist charakteristisch,
daß die
den Rotor 2 tragende Achse 5 mit ihrem oberen
Achsende 50 im Abstand zum aufgesetzten Deckel 14 endet.
Das untere Achsende 50' ist
auch hier in die zentrale Achsaufnahme 12 im Gehäuseteil 10' eingeschraubt.
-
Der
Rotor 2 sitzt auch hier drehbar auf der Achse 5,
wozu unten ein Gleitlager 51 und oben ein Wälzlager 52 vorgesehen
ist. Bei dieser Ausführung der
Zentrifuge 1 wird auf eine zentrierende Abstützung des
oberen Achsendes 50 im aufgesetzten Deckel 14 verzichtet.
Bei entsprechend stabiler Ausführung
der Achse 5 und/oder guter Auswuchtung des Rotors 2 stellt
dies jedoch keinen technischen Nachteil dar. Außerdem können so das obere Achsende 50 und
die zentrale Eintiefung 14' an
der Innenseite des Deckels 14 einfacher ausgestaltet sein.
Auf einen Einsatz 9 oder eine Hülse 90, wie beispielsweise in 1 erläutert, kann
hier vollständig
verzichtet werden.
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Der
Rotor 2 der Freistrahlzentrifuge 1 gemäß 16 entspricht
vollständig
dem Rotor 2 gemäß 1 und
wegen der Einzelteile des Rotors 2 in 16 wird
auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
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Abgesehen
von Ihrem oberen Achsende 50 entspricht die Achse 5 dem
Beispiel gemäß 2 und
es wird deshalb hinsichtlich der weiteren Einzelheiten der Achse 5 bei
dem Ausführungsbeispiel
der Zentrifuge 1 gemäß 16 auf
die Beschreibung der Achse 5 in 2 verwiesen.
Auch das in 16 im hohlen Inneren der Achse 5 angeordnete
Mindestdruckventil 7 entspricht in seiner Ausführung dem Beispiel
gemäß 2.
-
Die
auf der Oberseite des unter dem Rotor 2 liegenden Gehäuseteils 10' vorgesehene
Umlenkrippenanordnung 17 hat hier dieselbe Funktion wie
die in 13 beschriebene Umlenkrippenanordnung
mit der gleichen Bezugsziffer.
-
Im
Unterschied zu den Längsschnittdarstellungen,
die zuvor erläutert
wurden, ist bei dem Beispiel gemäß 16 der
Längsschnitt
so gelegt, daß eine
Schnittebene in der rechten Hälfte
der 16 zu der Schnittebene in der linken Hälfte der 16 einen
Winkel von etwa 90° bildet.
Aus diesem Grund verläuft
in der rechten Hälfte
von 16 der Längsschnitt
durch einen der Düsenkanäle 33 mit
der zugehörigen
Rückstoßdüse 34,
während
in der lin ken Hälfte
von 16 die Schnittebene zwischen den beiden Düsenkanälen 34 hindurchläuft.
-
Dadurch
werden in der linken Hälfte
von 16 die Lage und Gestaltung des Ölauslasses 47 ungehindert
sichtbar. Die linke Hälfte
der 16 verdeutlicht dabei, daß der Ölauslaß 47 radial innen
und axial unten im Rotor 2 liegt und daß der Ölauslaß 47 einen Querschnitt
aufweist, der groß ist
im Verhältnis zum
Querschnitt des Öleinlasses 44 im
oberen Teil des Rotors 2. Hierdurch wird, wie oben schon
angesprochen, gewährleistet,
daß sich
im Inneren des Schmutzfangteils 4 des Rotors 2 kein
hoher Schmieröldruck
aufbauen kann, weil der Strömungsquerschnitt
für das
abfließende
Schmieröl
im Ölauslaß 47 stets
größer ist
als der Strömungsquerschnitt
für das Schmieröl am Öleinlaß 44.
-
Außerdem liegt
im Strömungsweg
für den Schmierölteilstrom,
der durch den Schmutzfangteil 4 geleitet wird, kurz vor
dem Öleinlaß 44 noch
die Drosselstelle 37 in Form eines relativ engen Ringsspalts zwischen
dem Innenumfang des Innenteils 21 und dem Außenumfang
der Achse 5. Diese Drosselstelle 37 sorgt dafür, daß bei vorgegebenem
Schmieröldruck
eine gewünschte
Schmierölmenge
pro Zeiteinheit den Schmutzfangteil 4 durchströmt.
-
17 schließlich zeigt
ein neuntes Ausführungsbeispiel
der Zentrifuge, wobei das Beispiel der Zentrifuge 1 gemäß 17 in
vielen Teilen mit der Zentrifuge 1 gemäß 13 übereinstimmt.
Unterschiedlich ist bei der Zentrifuge 1 gemäß 17 die Führung des
Schmieröls
vom Schmieröleinlaß 18 in den
Antriebsteil 3 und in den Schmutzfangteil 4.
-
Auch
die Zentrifuge 1 gemäß 17 besitzt im Öleinlaß 18 ein
Mindestdruckventil 7, dessen Ausführung mit der Ausführung des
Mindestdruckventils 7 in 13 übereinstimmt.
-
Die
Achse 5, auf der der Rotor 2 der Zentrifuge 1 drehbar
gelagert ist, ist auch bei dem Beispiel gemäß 17 über ihre
Länge mit
einem zentralen Hohlkanal 53 ausgebildet. In einem unteren
Abschnitt 53.1 des hohlen Inneren der Achse 5 sitzt
das Mindestdruckventil 7, genauer dessen Ventilkörper 70 mit
dem nach oben folgenden Ventilschaft 72 und der den Ventilschaft 72 umgebenden
Ventilfeder 76. Das obere Ende der Ventilfeder 76 stützt sich
an einer Stufe im Inneren der Achse 5 ab. In 17 ist das
Mindestdruckventil 7 in seiner Schließstellung gezeigt. In dieser
Schließstellung
liegt der Ventilkörper 70 dichtend
am Ventilsitz 75 an, der in einem unteren Bereich der zentralen
Achsaufnahme 12 des Gehäuseteils 10' ausgebildet
ist. Mit ihrem unteren Ende 50' ist die Achse 5 in die
Achsaufnahme 12 auch hier eingeschraubt und bildet so einen
gehäusefesten
Teil der Zentrifuge 1.
-
Im
geöffneten
Zustand des Mindestdruckventils 7, der durch Ansteigen
des Öldrucks über einen
vorgebbaren Mindestöldruck
bewirkt wird, strömt das
Schmieröl
vom Öleinlaß 18 am
Ventilkörper 70 und
am Ventilschaft 72 vorbei durch den unteren Abschnitt 53.1 der
hohlen Achse 5 nach oben. In seiner nach oben verschobenen Öffnungsstellung
liegt der Ventilschaft 72 des Mindestdruckventils 7 mit
seinem oberen Stirnende dichten an der Stufe im hohlen Inneren der
Achse 5 an, wodurch nun der Hohlkanal 53 der Achse 5 von
dem zuströmenden
Schmieröl
getrennt ist. Der gesamte Schmierölstrom fließt hier zunächst durch eine radiale Durchbrechung 54 in
der Achse 5 radial nach außen und gelangt in einem umlaufenden
Ringspalt 24',
der zwi schen dem Außenumfang
der Achse 5 und dem Innenumfang des unteren Gleitlagers 51 ausgebildet
ist.
-
Vom
Ringspalt 24' fließt ein erster Schmierölteilstrom
durch zwei radiale Durchbrechungen 24 im Lager 51 radial
nach außen
in die beiden Düsenkanäle 33 und
tritt aus diesen durch die Rückstoßdüsen 34 aus,
um den Rotor 2 der Zentrifuge 1 in Drehung zu
versetzen.
-
Ein
zweiter Schmierölteilstrom
strömt
aus dem Ringspalt 24' in
Axialrichtung nach oben, wozu oberhalb des Ringspalts 24' zwischen dem
Außenumfang
der Achse 5 und dem Innenumfang des oberen Bereichs des
unteren Gleitlagers 51 ein definierter Lagerspalt ausgebildet
ist, der eine Drosselstelle 37 für den zweiten Schmierölteilstrom
bildet. Dieser zweite Schmierölteilstrom
fließt
dann durch den Ringkanal 30' zwischen
dem Außenumfang
der Achse 5 und dem Innenumfang des Innenteils 21 des
Rotors 2 weiter nach oben. Danach strömt der zweite Schmierölteilstrom
durch einen weiteren, ebenfalls eine Drosselstelle 37 bildenden
Lagerspalt zwischen dem Außenumfang
der Achse 5 und dem Innenumfang des oberen Gleitlagers 52.
Oberhalb des Gleitlagers 52 schließlich tritt der zweite Schmierölteilstrom
durch mindestens einen Öleinlaß 44,
der das Innenteil 21 nahe dessen oberem Ende durchsetzt,
in Radialrichtung nach außen
in das Innere des Schmutzfangteils 4 des Rotors 2 ein.
Durch das Maß der
Lagerspalte oder Drosselstellen 37 wird die Größe des zweiten Schmierölteilstroms festgelegt, wobei sich
die Lagerspalte 37 infolge der Rotation selbsttätig reinigen
und sauber halten.
-
Das
obere Ende 50 der Achse 5 ist hier als separater
Einsatz ausgebildet, der mit seinem oberen Teil, wie bei dem Beispiel
gemäß 13,
in eine unterseitige Ausnehmung 14' im Zentrum des Deckels 14 abstützend und
zentrierend eingreift. Ein oberer Abschnitt 53.2 des hohlen
Inneren 53 der Achse 5 verläuft durch das obere Achsende 50,
wodurch eine Druckentlastung für
die Verschiebung des Mindestdruckventils 7 in seine Öffnungsstellung
ohne großen
Widerstand ermöglicht
wird.
-
In
ihren weiteren Teilen entspricht die Zentrifuge 1 gemäß 17 dem
Beispiel der Zentrifuge 1 gemäß 13 und
es wird wegen der weiteren in 17 dargestellten
Einzelheiten und zugehörigen Bezugsziffern
auf die Beschreibung der 13 verwiesen.
-
- 1
- Zentrifuge
insgesamt
- 10
- Gehäuse
- 10'
- Gehäuseteil
unter 2
- 11
- Innengewinde
an 10
- 12
- Achsaufnahme
zentral in 10'
- 13
- druckloser Ölablaufbereich
- 14
- Deckel
- 14'
- Eintiefung
für 9/50
- 15
- Werkzeugansatz
- 16
- Außengewinde
an 14
- 17
- Umlenkrippen
- 17'
- Abschirmscheibe
- 18
- Öleinlaß
- 2
- Rotor
- 20
- Drehachse
- 21
- Innenteil
- 22
- Außenteil
- 23
- Unterteil
- 24
- radiale
Durchbrechung in 21
- 24'
- Kanal
in Umfangsrichtung
- 25
- Abdeckung
für 33
- 26
- zentrale
Durchbrechung in 22
- 27
- Dichtungen
zw. 21 u. 23
- 27'
- Nuten
für 27
- 28
- Nut
für 38
- 28'
- Positioniermittel
an 21
- 3
- Antriebsteil
von 2
- 30'
- Ringkanal
- 33
- Düsenkanäle
- 33'
- axialer
Abschnitt von 33
- 34
- Düsen
- 37
- Verengung
(Drosselstelle)
- 38
- Sicherung
- 4
- Schmutzfangteil
- 4'
- Schmutzsammelbereich
- 40
- Umfangswand
- 40'
- Schweißnaht
- 41
- obere
Wand
- 44
- Öleinlaß in 4
- 47
- Ölauslaß aus 4
- 48
- Leit-
und Trennwände
- 48'
- Randprofil
innen an 48
- 5
- Achse
- 50
- Ende
oben
- 50'
- Ende
unten
- 51
- Gleitlager
unten
- 52
- Lager
oben
- 53
- zentraler
Kanal in 5
- 53.1,
.2
- unterer,
oberer Abschnitt
- 54
- radialer
Kanal in 5 für 3
- 54'
- radialer
Kanal in 5 für 4
- 7
- Mindestdruckventil
- 70
- Ventilkörper
- 72
- Schaft
- 75
- Ventilsitz
- 76
- Ventilfeder
- 9
- Einsatz
- 90
- Hülse in 9