DE202005020012U1

DE202005020012U1 - Zentrifuge zum Reinigen einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE202005020012U1
Application number: DE202005020012U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2015-12-23
Also published as: EP1965924B1; ATE499156T1; US7959547B2; WO2007079815A2; WO2007079815A3; EP1965924A2; US20080296212A1; DE502006008962D1

Abstract

Zentrifuge (1) zum Reinigen einer Flüssigkeit, insbesondere des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (11), mit mindestens einem gehäuseseitigen Lagermittel (12) und mit einem daran drehbar gelagerten Rotor (10), der mindestens zweiteilig ausgebildet ist und einen der Lagerung dienenden Innenteil (2) und einen der Schmutzsammlung in einem Schmutzsammelbereich (30) dienenden Schmutzfangteil (3) umfaßt, wobei zwecks Wartung der Zentrifuge (1) der Schmutzfangteil (3) von dem Innenteil (2) abnehmbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
– daß das/jedes gehäuseseitige Lagermittel (12) ein Teil aus einem ersten Lagerwerkstoff ist und eine oder mehrere erste Gleitlagerflächen (17) aufweist,
– daß der Innenteil (2) ein einstückiges Teil aus einem zweiten Lagerwerkstoff ist und eine oder mehrere zweite Gleitlagerflächen (27) aufweist,
– daß die ersten und zweiten Gleitlagerflächen (17 und 27) unmittelbar zusammenwirken und
– daß der erste und der zweite Lagerwerkstoff miteinander eine lagertaugliche Gleitlagerwerkstoffpaarung bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Reinigen einer Flüssigkeit, insbesondere des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, mit mindestens einem gehäuseseitigen Lagermittel und mit einem daran drehbar gelagerten Rotor, der mindestens zweiteilig ausgebildet ist und einen der Lagerung dienenden Innenteil und einen der Schmutzsammlung in einem Schmutzsammelbereich dienenden Schmutzfangteil umfaßt, wobei zwecks Wartung der Zentrifuge der Schmutzfangteil von dem Innenteil abnehmbar ist.
Zentrifugen der vorstehend genannten Art sind seit vielen Jahrzehnten grundsätzlich bekannt und stehen in verschiedenen Anwendungen im Einsatz, wobei eine Anwendung die Reinigung des Schmieröls von Brennkraftmaschinen ist. Besonders in dieser und auch in vielen anderen Anwendungen stellt die Zentrifuge eine Maschinenkomponente dar, die einerseits möglich kostengünstig herstellbar sein soll und die andererseits einen guten Wirkungsgrad bei hoher Dauerhaltbarkeit aufweisen soll.
Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist eine möglichst leichtgängige Lagerung des Rotors wesentlich, wozu bei den bekannten Zentrifugen entweder Gleitlager oder Wälzlager oder Kombinationen daraus verwendet werden. Da bei wird meistens der Rotor der Zentrifuge mittels zweier derartiger Lager an dem gehäuseseitigen Lagermittel gelagert. Wenn ein Lager als Gleitlager ausgestaltet ist, muß bisher mindestens eine separat zu fertigende Lagerhülse in die Zentrifuge eingebaut werden, wobei diese Lagerhülse entweder auf das gehäuseseitige Lagermittel oder in den Rotor eingebaut, beispielsweise auf- oder eingepreßt, werden muß. Bei manchen Gleitlagerkonstruktionen sind auch zwei Gleitlagerhülsen einzubauen, wobei dann eine erste Gleitlagerhülse auf das gehäuseseitige Lagermittel aufzubringen und eine zweite Gleitlagerhülse in den Rotor einzubauen ist. Die beiden Gleitlagerhülsen bilden dann zusammen das Gleitlager. Da üblicherweise zwei Gleitlager verwendet werden, müssen im Extremfall also insgesamt vier Lagerhülsen separat gefertigt und dann montiert werden. Wenn alternativ Wälzlager eingesetzt werden, müssen diese ebenfalls separat gefertigt und eingebaut werden. Ersichtlich entsteht hier durch die Teile, die zur Bildung der Lager benötigt werden, ein relativ hoher Herstellungs- und Montageaufwand, der sich auf die Fertigungskosten der Zentrifuge insgesamt merklich auswirkt.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Zentrifuge der eingangs genannten Art zu schaffen, die die vorstehend dargelegten Nachteile vermeidet und die mit einem geringeren Fertigungs- und Montageaufwand herstellbar ist, wobei gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad der Zentrifuge bei einfacher Wartung gewährleistet werden soll.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Zentrifuge der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,

– daß das/jedes gehäuseseitige Lagermittel ein Teil aus einem ersten Lagerwerkstoff ist und eine oder mehrere erste Gleitlagerflächen aufweist,
– daß der Innenteil ein einstückiges Teil aus einem zweiten Lagerwerkstoff ist und eine oder mehrere zweite Gleitlagerflächen aufweist,
– daß die ersten und zweiten Gleitlagerflächen unmittelbar zusammenwirken und
– daß der erste und der zweite Lagerwerkstoff miteinander eine lagertaugliche Gleitlagerwerkstoffpaarung bilden.

Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge der Rotor unmittelbar an dem gehäuseseitigen Lagermittel drehbar gelagert, mit anderen Worten also ohne die Zwischenschaltung von Gleitlagerhülsen oder Wälzlagern oder anderen separaten Lagerbauteilen. Gleitlagerhülsen oder Wälzlager oder dergleichen separate Lagerbauteile werden bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge für die Lagerung des Rotors nicht mehr benötigt. Damit entfällt auch der mit der Fertigung und Montage der Lagerhülsen oder Wälzlager oder dergleichen separaten Lagerbauteile verbundene Aufwand, wodurch Zeit und Kosten bei der Herstellung der Zentrifuge eingespart werden. Gleichzeitig sind aber ein hoher Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer der Zentrifuge gewährleistet, weil aufgrund der Verwendung geeigneter Lagermaterialien, die miteinander lagertaugliche Gleitlagermaterialpaarungen bilden, eine niedrige Lagerreibung bei geringem Lagerverschleiß auch ohne separate Lagerbauteile erreicht wird. Bei den bekannten Zentrifugen mußten Passungen für die Aufnahme der separaten Gleitlager hergestellt werden; bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge werden in gleicher Anzahl Passungen für die unmittelbare Lagerung gefertigt. Somit bleibt die Zahl der Bearbeitungsschritte für die Herstellung von Passungen gleich und es entsteht in dieser Hinsicht also kein höherer Bearbeitungsaufwand; es entfallen aber alle Kosten und Montageschritte für das Einbauen von separaten Gleitlagern oder Wälzlagern oder dergleichen separaten Lagerbauteilen. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden vorteilhaft die Toleranzketten kleiner, was insbesondere zu einer verbesserten Wuchtung und somit zu einer höheren Drehzahl der Zentrifuge bei gleicher Antriebsleistung führt. Vorteilhaft ist dabei der Schmutzfangteil mit dem Innenteil zu dem Rotor verbunden und der Schmutzfangteil zu seiner Entsorgung oder Reinigung vom Innenteil unter Verbleib des Innenteils auf dem gehäuseseitigen Lagermittel trennbar. Auf diese Weise kann der Schmutzfangteil zusammen mit dem darin gesammelten Schmutz bei einer Wartung der Zentrifuge aus dem Gehäuse entnommen und durch einen frischen Schmutzfangteil ersetzt werden, während der Innenteil dauerhaft in der Zentrifuge verbleibt. Die Lagerung des Rotors wird also beim Wartungsvorgang in keiner Weise belastet oder einer Verschmutzungsgefahr ausgesetzt. Damit ist auch der Einsatz eines teureren Materials für den Innenteil gerechtfertigt, da dieser bei der Wartung der Zentrifuge nicht ausgetauscht wird, sondern dauerhaft in der Zentrifuge verbleibt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, daß der Innenteil des Rotors als Antriebsteil mit mindestens einem radial nach außen weisenden Düsenarm mit mindestens einer Rückstoßdüse ausgeführt ist. In dieser Ausführung der Zentrifuge ist der Innenteil zweckmäßig ein Lebensdauerbauteil der Zentrifuge, der aus diesem Grunde schon aus einem entsprechend haltbaren Material gefertigt ist, um die notwendige Dauerhaltbarkeit zu gewährleisten. Hier genügt es demnach, für den Innenteil das geeignete Material auszuwählen, das mit dem Material des gehäuseseitigen Lagermittels eine geeignete Gleitlagermaterialpaarung bildet.
Alternativ ist vorgesehen, daß der Schmutzfangteil des Rotors als Antriebsteil mit mindestens einer Rückstoßdüse ausgeführt ist. Auch in dieser Ausführung der Zentrifuge ist der Innenteil zweckmäßig ein Lebensdauerbauteil der Zentrifuge, womit auch hier die im vorangehenden Absatz angegebenen Vorteile erreicht werden. Zusätzlich ist hier vorteilhaft, daß mit jedem Austausch des Schmutzfangteils auch neue Rückstoßdüsen eingesetzt werden.
Zur Erzielung einer möglichst kostengünstigen Fertigung in großen Stückzahlen ist der Innenteil zweckmäßig ein gießtechnisch hergestelltes Teil aus dem zweiten Lagerwerkstoff.
Die Erfindung schlägt bevorzugt weiter vor, daß im Gehäuse eine in den Innenteil hineinragende oder den Innenteil durchsetzende Achse angeordnet ist, die das gehäuseseitige Lagermittel bildet, und daß der Innenteil einen zentralen Rohrkörper umfaßt, der die Achse umgibt. In dieser Ausführung ergibt sich eine kompakte, übersichtliche und stabile Ausführung der einzelnen Teile der Zentrifuge.
Ein weiterer Beitrag zu einer kostengünstigen Massenfertigung der Zentrifuge besteht darin, daß bevorzugt die das gehäuseseitige Lagermittel bildende Achse ein Dreh- oder Dreh-Fräs-Teil aus dem ersten Lagerwerkstoff ist. Die Achse kann somit in automatischen Bearbeitungsmaschinen vollständig hergestellt und bearbeitet werden, was eine kostengünstigere Fertigung bei großen Stückzahlen erlaubt.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß einerseits die das gehäuseseitige Lagermittel bildende Achse an ihrem Außenumfang und andererseits der zentrale Rohr körper an seinem Innenumfang in wenigstens einem Bereich zu wenigstens einer unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung oberflächenbearbeitet sind. In dem Bereich oder den Bereichen der unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung findet die Lagerung des Rotors auf dem gehäuseseitigen Lagermittel, z. B. der Achse, statt, wobei sich die Zahl und die Anordnung der Bereiche unmittelbarer gegenseitiger Lagerpassung nach den Randbedingungen des jeweiligen Einsatzfalls der Zentrifuge richten, wie z. B. axiale Länge des Rotors, Masse des Rotors und/oder von außen auf die Zentrifuge einwirkende mechanische Belastungen, wie Vibrationen einer Brennkraftmaschine oder Erschütterungen durch ein sich bewegendes Fahrzeug.
Bevorzugt wird dabei weiter vorgeschlagen, daß zwei in Axialrichtung des Rotors voneinander beabstandete Bereiche unmittelbarer gegenseitiger Lagerpassung vorgesehen sind und daß in übrigen Bereichen der Außenumfang der das gehäuseseitige Lagermittel bildende Achse und der Innenumfang des zentralen Rohrkörpers radialen Abstand voneinander haben. Die Bereiche der unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung werden zweckmäßig so ausgeführt, daß sie einerseits so groß wie nötig sind, um eine ausreichende Dauerhaltbarkeit zu gewährleisten, und daß sie andererseits so klein wie möglich sind, um den Bearbeitungsaufwand niedrig zu halten und eine möglichst leichtgängige Lagerung des Rotors zu erzielen.
Bevorzugt ist weiterhin ein erster Bereich der unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung an oder nahe einem ersten axialen Ende des Rotors und ein zweiter Bereich der unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung an oder nahe einem zweiten axialen Ende des Rotors vorgesehen. Ein möglichst großer Abstand der Bereiche der unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung sorgt für eine relativ geringe Belastung der einzelnen Lagerbereiche bei vorgegebenen äußeren Bedingungen, wodurch zu einer guten Dauerhaltbarkeit der Zentrifuge beigetragen wird.
Günstige Gleitlagermaterialpaarungen lassen sich allgemein dadurch erreichen, daß die Lagerwerkstoffe metallische Werkstoffe oder Kunststoff-Werkstoffe oder Kunststoff-Metall-Verbundwerkstoffe sind.
Eine konkretere Materialauswahl sieht diesbezüglich bevorzugt vor, daß der erste Lagerwerkstoff ein Stahl ist und daß der zweite Lagerwerkstoff eine über- oder untereutektische Aluminium-Silizium-Legierung oder eine Bronze oder eine Bronze-Legierung ist. Das gehäuseseitige Lagermittel besteht dann zweckmäßig aus dem Stahl und kann günstig aus einem Halbzeug durch spanende Bearbeitung gefertigt werden. Die Aluminium-Silizium-Legierung oder Bronze oder Bronze-Legierung läßt sich günstig im Druckguß verarbeiten und wird deshalb zweckmäßig für eine gußtechnische Fertigung des Rotors oder seines Innenteils oder seines zentralen Rohrkörpers eingesetzt.
In einer alternativen Ausgestaltung sind die Kunststoff-Metall-Verbundwerkstoffe Kunststoffe mit darin eingebetteten Metallpartikeln. Diese Verbundwerkstoffe vereinen ein geringes Gewicht mit guten Lagereigenschaften und guter Haltbarkeit.
Um den Rotor im Betrieb der Zentrifuge in axialer Richtung zu sichern, ist bevorzugt vorgesehen, daß das gehäuseseitige Lagermittel und der Innenteil des Rotors zusammenwirkende Lagerungsmittel zur Axiallagerung des Rotors auf dem Lagermittel aufweisen.
In einer ersten diesbezüglichen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Lagerungsmittel zur Axiallagerung des Rotors ein axiale Kräfte aufnehmendes Wälzlager umfassen. Dieses Wälzlager muß zwar separat eingebaut werden, sorgt aber für eine besonders reibungsarme und dabei belastbare axiale Lagerung des Rotors. Für die Drehlagerung des Rotors an sich ist das Wälzlager nicht erforderlich.
Alternativ wird vorgeschlagen, daß die Lagerungsmittel zur Axiallagerung des Rotors durch wenigstens eine radial nach außen weisende Stufe am Lagermittel und/oder durch wenigstens ein mit dem Lagermittel verbundenes, einen radial nach außen weisenden Kragen aufweisendes Lagermittelendstück gebildet sind. In dieser Ausführung erfolgen sowohl die Drehlagerung als auch die Axiallagerung ausschließlich gleitend, wofür einfache und preiswerte Elemente verwendbar sind.
Da der Rotor mit dem Innenteil und dem davon trennbaren Schmutzfangteil ausgeführt ist, besteht bevorzugt der Schmutzfangteil des Rotors zum Teil oder ganz aus Kunststoff. Die Verwendung von Kunststoff für den Schmutzfangteil des Rotors führt zu einem geringeren Gesamtgewicht des Rotors und erlaubt zudem eine vorteilhaft einfache Entsorgung des mit Schmutz beladenen Schmutzfangteils nach einer Wartung der Zentrifuge, weil bei geeigneter Auswahl des Kunststoffes der Schmutzfangteil komplett thermisch verwertbar ist.
Ebenfalls aus Gründen eines möglichst geringen Gewichts der Zentrifuge sowie zur Erzielung von möglichst geringen Herstellungskosten können vorteilhaft weitere Teile des Gehäuses, die dieses neben dem gehäuseseitigen Lagermittel umfaßt, zum Teil oder sämtlich aus Kunststoff bestehen.
Schließlich ist gemäß Erfindung vorgesehen, daß das gehäuseseitige Lagermittel über zumindest einen Teil seiner axialen Länge hohl ist und daß in dem so gebildeten Kanal im Inneren des gehäuseseitigen Lagermittels ein Mindestdruckventil angeordnet ist, das einen Flüssigkeitsstrom durch die Zentrifuge erst bei Überschreiten eines Mindestflüssigkeitsdrucks freigibt. Das Mindestdruckventil ist hier platzsparend in einem problemlos auch mit einem höheren Flüssigkeitsdruck belastbaren Teil der Zentrifuge, nämlich in dem gehäuseseitigen, stabilen Lagermittel untergebracht.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 eine Zentrifuge in einer ersten Ausführung im Längsschnitt,
2 die Zentrifuge in einer zweiten Ausführung ebenfalls im Längsschnitt und
3 die Zentrifuge in einer dritten Ausführung im Längsschnitt.
Wie die 1 der Zeichnung zeigt, besitzt das hier dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Zentrifuge 1 ein Gehäuse 11, das eine hohlzylindrische Grundform aufweist. Nach oben hin ist das Gehäuse 11 durch einen abnehmbaren Schraubdeckel 15 verschlossen. Im Inneren des Gehäuses 11 ist ein Gehäuseteil 11' angeordnet, hier eingesteckt, der das Innere des Gehäuses 11 in einen unteren und einen oberen Bereich unterteilt.
Im oberen Bereich ist ein Rotor 10 der Zentrifuge 1 angeordnet und auf einem gehäuseseitigen Lagermittel 12 in Form einer von dem Gehäuseteil 11' nach oben weisenden Achse drehbar gelagert. Die Achse 12 ist dazu an ihrem unteren Ende mit dem Gehäuseteil 11' verbunden, hier verschraubt. Auf der Achse 12 ist der Rotor um eine Drehachse 19 drehbar.
Das obere Ende der Achse 12 wird durch ein oberes Achsendstück 12' gebildet, das mit der übrigen Achse 12 verschraubt ist und das seinerseits mit seinem oberen Ende in einer Zentriereintiefung 16 an der Unterseite des Deckels 15 zentrierend abgestützt ist. Alternativ kann selbstverständlich auch eine frei nach oben ragende Achse 12 verwendet werden, die keine zentrierende Abstützung am Deckel 15 erfährt.
Der Rotor 10 der Zentrifuge 1 besteht hier aus zwei Teilen, nämlich einem Innenteil 2 und einem Schmutzfangteil 3.
Der Innenteil 2 besteht im wesentlichen aus einem zentralen Rohrkörper 20, der konzentrisch zur Achse 12 angeordnet ist und diese umgibt. Von einem unteren Bereich des Rohrkörpers 20 erstrecken sich einander gegenüberliegend zwei Düsenarme 21 in Radialrichtung schräg nach außen und nach unten. Am radial äußeren Ende jedes Düsenarms 21 ist je eine Rückstoßdüse 22 zum Antreiben des Rotors 10 mittels eines Flüssigkeitsstroms angeordnet. Damit bildet hier der Innenteil 2 des Rotors 10 dessen Antriebsteil.
Der Schmutzfangteil 3 ist in Axialrichtung von oben her auf den Innenteil 2 aufgesteckt und mit diesem über am oberen Ende des Rotors 10 vorgesehene Verbindungsmittel 32 so verbunden, daß eine selbsttätige Relativbewegung in Axialrichtung zwischen dem Schmutzfangteil 3 und dem Innenteil 2 ausgeschlossen ist. Außerdem sind der Innenteil 2 und der Schmutzfangteil 3 des Rotors 10 so ausgestaltet, daß jede Bewegung des Innenteils 2 in Umfangsrichtung von dem Schmutzfangteil 3 zwangsweise mitgemacht wird, wozu hier nicht im einzelnen dargestellte Drehmomentübertragungsmittel dienen.
Wie die Zeichnungsfigur weiter veranschaulicht, ist der Rotor 10 mittels seines Innenteils 2 unmittelbar, d. h. insbesondere ohne Zwischenlage von Gleitlagerhülsen und/oder Wälzlagern, auf der das gehäuseseitige Lagermittel bildenden Achse 12 gelagert. Gleitlagerhülsen oder Wälzlager werden hier nicht mehr benötigt und müssen dementsprechend auch nicht in die Zentrifuge 1 bei deren Fertigung eingebaut werden.
Dabei erfolgt die Lagerung hier in zwei Bereichen 24 und 25. Der erste Bereich 24 liegt nahe dem unteren axialen Ende des Rotors 10, wo der Außenumfang der Achse 12 und der Innenumfang des Rohrkörpers 20 des Innenteils 2 jeweils zu einer unmittelbaren Lagerpassung oberflächenbearbeitet sind. Ein zweiter Bereich 25 liegt nahe dem axial oberen Ende des Rotors 10, wo ebenfalls der Außenumfang der Achse 12 und der Innenumfang des Rohrkörpers 20 zu einer unmittelbaren Lagerpassung oberflächenbearbeitet sind. In den Bereichen 24 und 25 weist jeweils der Außenumfang der Achse 12 eine erste Gleitlagerfläche 17 und der Innenumfang des Rohrkörpers 20 eine unmittelbar dazu passende zweite Gleitlagerfläche 27 auf
In den Bereichen zwischen dem Außenumfang der Achse 12 und dem Innenumfang des zentralen Rohrkörpers 20, die außerhalb der Lagerpassungsbereiche 24 und 25 liegen, besteht ein radialer Abstand. Dieser radiale Abstand wird als Kanal für die Führung der zu reinigenden Flüssigkeit in das Innere des Schmutzfangteils 3 benutzt.
Damit die unmittelbare Lagerung ausreichend leichtgängig und zugleich haltbar ist, bestehen einerseits die Achse 12 und andererseits der zentrale Rohrkörper 20 bzw. der Innenteil 2 aus geeigneten Materialien, z.B. einerseits einem ersten Metall oder einer ersten metallischen Legierung und andererseits aus einem zweiten Metall oder einer zweiten metallischen Legierung, die miteinander lagertaugliche Gleitlagermaterialpaarungen bilden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist weiterhin vorgesehen, daß die Achse 12 hohl ist und einen in Axialrichtung verlaufenden Kanal 13 bildet. In diesem Kanal 13 ist ein Mindestdruckventil 4 angeordnet, das von an sich bekannter Bauart ist und das einen Flüssigkeitsstrom durch die Zentrifuge 1 erst freigibt, wenn ein ausreichender Mindestflüssigkeitsdruck erreicht ist bzw. überschritten wird.
Im unteren Bereich des Gehäuses 11 unterhalb des Gehäuseteils 11' kann beispielsweise ein Filtereinsatz angeordnet sein. Das Gehäuse 11 kann auch so ausgeführt sein, daß es nur die Zentrifuge 1 aufnimmt.
Im zusammengebauten, betriebsfertigen Zustand der Zentrifuge 1, wie ihn die 1 zeigt, ist der Rotor 10 unmittelbar auf der Achse 12 drehbar gelagert, also ohne Zwischenlage von Gleitlagerhülsen und/oder Wälzlagern. Aufgrund der verwendeten geeigneten Materialien ergibt sich eine leichtgängige und haltbare Lagerung des Rotors 10 auf der Achse 12 auch ohne derartige Gleitlagerhülsen oder Wälzlager.
Um den Rotor 3 und dessen Innenteil 2 im Betrieb der Zentrifuge 1 in Axialrichtung zu lagern und zu sichern, sind hier entsprechende axiale Lagerungsmittel vorgesehen. Ein erstes axiales Lagerungsmittel besteht aus einem radial nach außen vorspringenden Kragen 18 an dem Achsendstück 12'. Die Unterseite des Kragens 18 bildet eine Anlauffläche, an die sich der Innenteil 2 bei einer axialen Bewegung nach oben anlegt. Ein zweites axiales Lagerungsmittel wird durch eine radial nach außen vorspringende Stufe 18' im unteren Endbereich der Achse 12 gebildet. Diese Stufe 18' bildet eine Anlauffläche für das untere Stirnende des Innenteils 2 bzw. des zentralen Rohrkörpers 20, wodurch die axiale Beweglichkeit nach unten begrenzt wird.
Ein Flüssigkeitsstrom gelangt von unten her in Axialrichtung nach oben hin in den Kanal 13 in der Achse 12 zum Mindestdruckventil 4. Liegt ein ausreichend hoher Flüssigkeitsdruck vor, öffnet das Mindestdruckventil 4 und ein erster Teilstrom der Flüssigkeit gelangt durch radiale Durchbrechungen 14 im unteren Bereich der Achse 12 in die beiden Düsenarme 21 und durch diese hindurch zu den beiden Rückstoßdüsen 22. Auf diese Weise wird der Rotor 10, bestehend aus dem Innenteil 2 und dem Schmutzfangteil 3, in Rotation versetzt.
Ein zweiter Teilstrom der Flüssigkeit fließt durch den Ringspalt zwischen dem Außenumfang der Achse 12 und dem Innenumfang des zentralen Rohrkörpers 20 in Axialrichtung nach oben und durch den oberen Lagerpassungsbereich 25 hindurch. Dabei bildet der Lagerpassungsbereich 25 eine Drosselstelle für diesen zweiten Flüssigkeitsstrom. Nach dem Durchtritt durch den Lagerpassungsbereich 25 fließt dieser zweite Flüssigkeitsstrom durch radiale Durchbrechungen 23 nahe dem oberen Ende des zentralen Rohrkörpers 20 in Radialrichtung von innen nach außen in das Innere des Schmutzfangteils 3, das einen Schmutzsammelbereich 30 bildet. Radial innen und unten verläßt der gereinigte Flüssigkeitsteilstrom den Schmutzfangteil 3 und strömt zusammen mit dem aus den Düsen 22 austretenden Flüssigkeitsteilstrom drucklos ab.
Zum Zweck einer Wartung der Zentrifuge 1 wird der Deckel 15 abgeschraubt und entfernt. Durch Betätigen von zwei Griff- und Betätigungselementen 33 an der Oberseite der Deckwand 31 des Schmutzfangteils 3 kann letzterer von dem Innenteil 2 gelöst und in Axialrichtung nach oben vom Innenteil 2 abgezogen werden. Danach kann ein gereinigter oder neuer Schmutzfangteil 3 in umgekehrter Richtung auf den Innenteil 2 aufgesteckt und mit diesem in Umfangsrichtung verdrehfest und in Axialrichtung lösbar verbunden werden. Nach dem Aufsetzen des Schraubdeckels 15 ist die Zentrifuge 1 wieder betriebsbereit. Der als Antriebsteil dienende Innenteil 2 verbleibt als Lebensdauerbauteil üblicherweise in der Zentrifuge 1 und muß für den Wechsel des Schmutzfangteils 3 nicht aus der Zentrifuge 1 entfernt werden. Bei Bedarf kann aber nach Abnehmen des oberen Achsendstücks 12' auch der Innenteil 2 entnommen und durch einen neuen Innenteil 2 ersetzt werden, falls dies wider Erwarten doch einmal nötig werden sollte.
Die Achse 12 einerseits und der Innenteil 2 andererseits bestehen aus Werkstoffen, z.B. metallischen Werkstoffen oder Verbundwerkstoffen, die miteinander lagertaugliche Gleitlagermaterialpaarungen bilden. Alle anderen, nicht an der Lagerung beteiligten Teile der Zentrifuge 1 können, ohne Rücksicht auf eine Lagertauglichkeit nehmen zu müssen, aus anderen Materialien bestehen. Das andere Material kann beispielsweise Kunststoff sein, womit ein ge ringes Gewicht und eine einfache Fertigung erreicht werden. Der Schmutzfangteil 3 kann dann in seiner Ausführung aus Kunststoff bei geeigneter Materialwahl zusammen mit dem darin abgelagerten Schmutz thermisch verwertet werden, ohne daß metallische Einzelteile zurückbleiben.
2 der Zeichnung zeigt als zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls im Längsschnitt eine Zentrifuge 1, bei der der Rotor 3 wieder einen Innenteil 2 und einen Schmutzfangteil 3, der mit dem Innenteil 2 lösbar verbunden ist, umfaßt. Die Zentrifuge 1 ist in einem Gehäuse 11 mit Schraubdeckel 15 untergebracht, wobei hier das Gehäuse 11 nur die Zentrifuge 1 aufnimmt.
Unterschiedlich zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist hier insbesondere, daß der Schmutzfangteil 3 nun zwei Rückstoßdüsen 22 aufweist, von denen in der Schnittdarstellung gemäß 2 nur eine sichtbar ist. Damit bildet hier der Schmutzfangteil 3 den Antriebsteil des Rotors 10.
Der Innenteil 2 des Rotors 10 dient hier der Lagerung des Rotors 10 und der lösbaren Halterung des Schmutzfangteils 3.
Der Innenteil 2 ist hier durch einen zentralen Rohrkörper 20 gebildet, der an seinem Innenumfang im unteren Bereich und nahe seinem oberen Ende jeweils eine Gleitlagerfläche 27 aufweist. Eine Achse 12, die auch hier in einen unteren Gehäuseteil 11' eingesetzt, hier eingeschraubt, ist, trägt in den entsprechenden Bereichen auf ihrem Außenumfang jeweils eine dazu passende Gleitlagerfläche 17. Damit ist auch hier der Innenteil 2 unmittelbar, d.h. ohne Zwischenlage von Lagerhülsen oder Wälzlagern, auf der Achse 12 gelagert.
Eine axiale Lagerung des Innenteils 2 erfolgt nach unten durch eine radial nach außen vorspringende Stufe 18 im unteren Teil der Achse 12. Axial nach oben hin wird die Beweglichkeit des Innenteils 2 durch einen radial nach außen ragenden Kragen 18 an einem in das obere Ende der Achse 12 eingeschraubten Achsendstück 12' begrenzt.
In ihren weiteren in 2 dargestellten Einzelheiten und in ihren Funktionen entspricht die Zentrifuge 1 gemäß 2 weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und es wird auf die dort erläuterten Bezugsziffern und Funktionen Bezug genommen.
3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine weitere Zentrifuge 1, wieder in einem Längsschnitt. Im Zentrum der 3 ist die Achse 12 mit dem darauf gelagerten zentralen Rohrkörper 20 des Innenteils 2 des Rotors erkennbar. Links und rechts vom Rohrkörpers 20 ist der auf diesen aufgesteckte Schmutzfangteil 3 des Rotors 10 sichtbar.
Oben in 3 ist der zentrale Teil des Deckels 15 erkennbar, in dem in einer nach unten hin offenen Eintiefung 16 ein Achszentriereinsatz 12'' zentrierend gehalten ist. Der Achszentriereinsatz 12'' greift bei aufgesetztem Deckel 15 zentrierend in den oberen Endbereich der Achse 12 ein.
Zur axialen Lagerung des Innenteils 2 in Richtung nach oben dient hier im Unterschied zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen ein axiales Wälzlager 18'', das mit seinem Innenring auf den Achszentriereinsatz 12'' aufgesetzt ist. Im Betrieb der Zentrifuge 1 läuft der Innenteil 2 mit seiner in 3 unterhalb der unteren Stirn seite des Außenrings des axialen Wälzlagers 18'' liegenden, nach oben weisenden Stirnseite an den Außenring des axialen Wälzlagers 18'' an. Dabei werden die axialen Kräfte durch das Wälzlager 18'' mit einer sehr geringen Reibung aufgenommen, wodurch das axiale Anlaufen des Innenteils 2 nach oben gegen das Wälzlager 18'' nicht zu einer nennenswerten Bremsung des Rotors führt.
Die Drehlagerung des Innenteils 2 erfolgt auch hier über die zuvor schon beschriebenen Gleitlager ohne Verwendung von separaten Gleitlagerhülsen oder dergleichen Bauteilen. Dabei sind auch hier jeweils ein unterer Lagerpassungsbereich 24 und ein oberer Lagerpassungsbereich 25 vorgesehen.
In ihren weiteren in 3 dargestellten Einzelheiten und in ihren Funktionen entspricht die Zentrifuge 1 gemäß 3 weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und es wird auf die dort erläuterten Bezugsziffern und Funktionen Bezug genommen.

1: Zentrifuge
10: Rotor
11: Gehäuse
11': Gehäuseteil
12: Lagermittel (Achse) für 10
12': oberes Lagermittelendstück
12'': Achszentriereinsatz
13: Kanal in 12
14: radiale Durchbrechungen unten in 13
15: Deckel
16: Zentriereintiefung in 15
17: erste Gleitlagerflächen
18: Kragen an 12'
18': Stufe an 12
18'': axiales Wälzlager
19: Drehachse
2: Antriebsteil
20: zentraler Rohrkörper
21: Düsenarme
22: Düsen
23: radiale Durchbrechungen oben in 20
24: Lagerpassungsbereich unten
25: Lagerpassungsbereich oben
27: zweite Gleitlagerflächen
3: Schmutzfangteil
30: Schmutzsammelbereich
31: Deckwand
32: Verbindungsmittel
33: Griff- und Betätigungselement
4: Mindestdruckventil

Claims

Zentrifuge (1) zum Reinigen einer Flüssigkeit, insbesondere des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (11), mit mindestens einem gehäuseseitigen Lagermittel (12) und mit einem daran drehbar gelagerten Rotor (10), der mindestens zweiteilig ausgebildet ist und einen der Lagerung dienenden Innenteil (2) und einen der Schmutzsammlung in einem Schmutzsammelbereich (30) dienenden Schmutzfangteil (3) umfaßt, wobei zwecks Wartung der Zentrifuge (1) der Schmutzfangteil (3) von dem Innenteil (2) abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, – daß das/jedes gehäuseseitige Lagermittel (12) ein Teil aus einem ersten Lagerwerkstoff ist und eine oder mehrere erste Gleitlagerflächen (17) aufweist, – daß der Innenteil (2) ein einstückiges Teil aus einem zweiten Lagerwerkstoff ist und eine oder mehrere zweite Gleitlagerflächen (27) aufweist, – daß die ersten und zweiten Gleitlagerflächen (17 und 27) unmittelbar zusammenwirken und – daß der erste und der zweite Lagerwerkstoff miteinander eine lagertaugliche Gleitlagerwerkstoffpaarung bilden.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (2) des Rotors (10) als Antriebs teil mit mindestens einem radial nach außen weisenden Düsenarm (21) mit mindestens einer Rückstoßdüse (22) ausgeführt ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmutzfangteil (3) des Rotors (10) als Antriebsteil mit mindestens einer Rückstoßdüse (22) ausgeführt ist.
Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (2) ein gießtechnisch hergestelltes Teil aus dem zweiten Lagerwerkstoff ist.
Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11) eine in den Innenteil (2) hineinragende oder den Innenteil (2) durchsetzende Achse angeordnet ist, die das gehäuseseitige Lagermittel (12) bildet, und daß der Innenteil (2) einen zentralen Rohrkörper (20) umfaßt, der die Achse umgibt.
Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das gehäuseseitige Lagermittel (12) bildende Achse ein Dreh- oder Dreh-Fräs-Teil aus dem ersten Lagerwerkstoff ist.
Zentrifuge nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die das gehäuseseitige Lagermittel (12) bildende Achse an ihrem Außenumfang und andererseits der zentrale Rohrkörper (20) an seinem Innenumfang in wenigstens einem Bereich (24, 25) zu wenigstens einer unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung oberflächenbearbeitet sind.
Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Axialrichtung des Rotors (10) voneinander beabstandete Bereiche (24 und 25) unmittelbarer gegenseitiger Lagerpassung vorgesehen sind und daß in übrigen Bereichen der Außenumfang der das gehäuseseitige Lagermittel (12) bildende Achse und der Innenumfang des zentralen Rohrkörpers (20) radialen Abstand voneinander haben.
Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Bereich (24) der unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung an oder nahe einem ersten axialen Ende des Rotors (10) und ein zweiter Bereich (25) der unmittelbaren gegenseitigen Lagerpassung an oder nahe einem zweiten axialen Ende des Rotors (10) vorgesehen ist.
Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwerkstoffe metallische Werkstoffe oder Kunststoff-Werkstoffe oder Kunststoff-Metall-Verbundwerkstoffe sind.
Zentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lagerwerkstoff ein Stahl ist und daß der zweite Lagerwerkstoff eine über- oder untereutektische Aluminium-Silizium-Legierung oder eine Bronze oder eine Bronze-Legierung ist.
Zentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Metall-Verbundwerkstoffe Kunststoffe mit darin eingebetteten Metallpartikeln sind.
Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäuseseitige Lagermittel (12) und der Innenteil (2) des Rotors (10) zusammenwirkende Lagerungsmittel zur Axiallagerung des Rotors (10) auf dem Lagermittel (12) aufweisen.
Zentrifuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsmittel zur Axiallagerung des Rotors (10) ein axiale Kräfte aufnehmendes Wälzlager (18'') umfassen.
Zentrifuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsmittel zur Axiallagerung des Rotors (10) durch wenigstens je eine radial nach außen weisende Stufe (18') am Lagermittel (12) und am Innenteil (2) und/oder durch wenigstens ein mit dem Lagermittel (12) verbundenes, einen radial nach außen weisenden Kragen (18) aufweisendes Lagermittelendstück (12') gebildet sind.
Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmutzfangteil (3) des Rotors (10) zum Teil oder ganz aus Kunststoff besteht.
Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Teile des Gehäuses (11), die dieses neben dem gehäuseseitigen Lagermittel (12) umfaßt, zum Teil oder sämtlich aus Kunststoff bestehen.
Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäuseseitige Lagermittel (12) über zumindest einen Teil seiner axialen Länge hohl ist und daß in dem so gebildeten Kanal (13) im Inneren des gehäuseseitigen Lagermittels (12) ein Mindestdruckventil (4) angeordnet ist, das einen Flüssigkeitsstrom durch die Zentrifuge (1) erst bei Überschreiten eines Mindestflüssigkeitsdrucks freigibt.