DE2413994A1

DE2413994A1 - Reklassifizierer fuer oelnebel-schmiersysteme

Info

Publication number: DE2413994A1
Application number: DE2413994A
Authority: DE
Inventors: Alexis Hubert
Original assignee: Norgren LLC
Current assignee: Norgren LLC
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1974-10-17
Also published as: JPS5814599B2; IT1003879B; SE395532B; US3834493A; NL7403820A; CA989753A; BE812664A; DE2413994B2; AR199610A1; JPS5025969A; FR2222602A1; CH589253A5; BR7402238D0; AU6670074A

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - BüHLING - KlNNE 2413994

TEL. (089) 539653-56 TELEX: 524 845 tipat CABLE ADDRESS: Germaniapatent München

8000 München 2 Bavariaring 4

Postfach 202403 ,22. März 1974 B 5908

CA. Norgren Co.
Littleton, USA

Reklassifizierer für Ölnebel-Schmiersysteme

Die Erfindung bezieht sich auf Ölaerosolreklassifizierer zum Zusammenballen oder Koaleszieren von ölteilchen.

In der Technik der Schmierung sich bewegender Teile von Werkzeugmaschinen, Getrieben und dergleichen ist es übliche Praxis, ein Aerosol aus in einem Luftstrom schwebenden ölteilchen, das als Ölnebel bezeichnet wird, zu bilden und die Ölteilchen in der Nähe des Orts ihrer Verwendung zu Tröpfchen diskreter Größe zusammenzuballen oder zu reklassifizieren. Zu diesem Zweck sind verschiedene Vorrichtungen entwickelt worden. Die Arbeitsprinzipien dieser Vorrichtungen bestehen in einer Änderung der

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Geschwindigkeit und Richtung der Strömung des Luftstroms, der Anwendung der Zentrifugalkraft und der Erzeugung einer Turbulenz in dem Luftstrom, so daß ölteilchen auf Oberflächen der Vorrichtungen auftreffen und an diesen anhaften.

Im Idealfall soll eine derartige Vorrichtung praktisch alle ölnebelteilchen zu verwendbaren "nassen" Tröpfchen reklassifizieren oder zusammenballen, damit die Vorrichtung wirtschaftlich arbeitet und zugleich die Verschmutzung der Umgebungsluft, in die der Luftstrom mit allen darin verbliebenen Teilchen abgegeben, ventiliert oder ausgeblasen wird, möglichst gering ist.

Bei den Standardvorrichtungen, mit denen nur ein geringer Prozentsatz (beispielsweise 65 %) der ölnebelteilchen reklassifiziert werden konnte, sind Eintritts- und Austrittsöffnungen von hinreichend großem Durchmesser verwendet.worden, um Verstoifungsprobleme zu vermeiden. Bei der Verwendung von Vorrichtungen von höherem Wirkungsgrad, die für ein größeres Reklassifiziervermögen ausgelegt wurden und sich dem Idealfall (beispielsweise bis zu 90 %) nähern, haben sich jedoch Schwierigkeiten herausgestellt. Um sich diesen Erfordernissen zu nähern,müssen letztere Vorrichtungen zwangsläufig mit Eintrittsöffnungen oder -düsen von geringerem Durchmesser aus-

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gestattet sein, die bei Gebrauch Verstopfungsprobleme begründeten.

Ein Aerosol-Reklassifizierer zum Zusammenballen oder Koaleszieren von ölteilchen, die in einem Luftstrom schweben, in diskrete Tröpfchen zur Verwendung in Schmierteilen sich bewegende^Apparate oder Maschinen enthält gemäß der Erfindung ein kugelartiges Organ innerhalb einer Kammer eines Körpers, Mittel zum Haltern des kugelartigen Organs in einer festen Position relativ zum Körper und auf Abstand zur Oberfläche der Kammer, so daß ein das kugelartige Organ umgebender Zwischenraum gewährleistet ist, eine Aerosol-Eintrittsöffnung oder -düse, die mit dem Zwischenraum in Verbindung steht und so ausgerichtet ist, daß das Aerosol im wesentlichen radial zur stromaufwärts liegenden Oberfläche des kugelartigen Organs einströmt, eine Austrittsöffnung oder -düse, die in im wesentlichen diametral der Eintrittsöffnung gegenüberliegender Stellung mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, wobei die Oberfläche der Kammer einen konkaven Oberflächenbereich besitzt, der sich von der Eintrittsöffnung aus ausbreitet, und einen weiteren konkaven Oberflächenbereich, der sich von der Austrittsöffnung aus ausbreitet . beide Oberflächenbereiche gehen ineinander über, so daß eine glatte Oberfläche gewährleistet ist; Konstruktion und Anordnung sind so getroffen, daß das Aerosol, das auf die stromaufwärts liegende Oberfläche des kugelartigen

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Organs auftrifft, auf dieser einen Ölfilm ausbildet, der aufgrund der Schleppwirkung der Reibung mit dem das kugelartige Organ umströmenden Luftstrom zur stromabwärts liegenden Oberfläche desselben strömt, von der er von dem Strom in Form diskreter Tröpfchen aufgenommen wird, um durch die Austrittsöffnung oder -düse ausgetragen zu werden. Die Eintritts- und die Austrittsöffnung bzw. -düse liegen vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse, wobei sich beide konkaven Oberflächenbereiche von der gemeinsamen Achse aus erstrecken. Von besonderem Vorteil ist eine Kammer^estalt, bei der jeder konkave Oberflächenbereich Teilkugelform mit dem Krümmungszentrum auf der gemeinsamen Achse besitzt, wobei die beiden Krünunungszentren in gegenseitigem Abstand auf der gemeinsamen Achse liegen, so daß der Abstand zwischen den Öffnungen entlang der gemeinsamen Achse größer ist als die Summe der Krümmungsradien der beiden konkaven Oberflächenbereiche und die beiden konkaven Oberflächenbereiche mittels eines weiteren Oberflächenbereichs der Kammer ineinander übergehen.

Die Erfindung wird nachstend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen zentralen Teillängsschnitt eines

Reklassifizierers in vergrößerter Darstellung;

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Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei die in Fig. 1 gezeigte Kugel weggelassen ist;

Fig. 3 ist ein Schnitt entlanS der Linie 3-3 der Fig. 2\ und

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Modifikation der Teile gemäß Fig. 1.

Der Erfindungsgegenstand gemäß Fig. 1 enthält einen Körper 10 oder eine Röhrenverbindung, der an seinem einen Ende eine Bohrung 14 aufweist, der Aerosol zugeführt wird, und an seinem anderen Ende ein Gewinde 12, das mit einem Maschinenteil in der Nähe eines Lagers oder eines anderen Teils, das eine Naßschmierung in Form von Tröpfchen erfordert, verbunden werden kann.

Der Körper 10 ist mit einer zylindrischen Bohrung 16 versehen, die einen Durchmesser von 6,35 mm haben mag, um einen Begriff von der Größenordnung zu geben.

Die Bohrung 16 nimmt ein Paar axial fluchtender Teile oder Einsätze 18, 20 teleskopartig auf, die an einer Fläche

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aneinanderliegen und eine Kammer bilden. Der Einsatz 20 ist mit einem Paar axial fluchtender Nuten 24 verstehen, wie es in den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, die eine Stifteinrichtung in Form von Stiften 26 aufnehmen, deren Achse sich durch das Zentrum einer Kugel 28 oder eines kugelartigen Organs erstreckt, mit der sie einstückig verbunden sind, und zugleich quer zur Achse der noch zu beschreibenden Eintritts- und Austrittsdüse verläuft. Die Enden der Stifte liegen innerhalb der Nuten 24, so daß die Fläche 22 am Einsatz 18 an einer Seite jedes Stifts anliegt und der Kugel eine vorbestimmte Stellung relativ zu den beiden Einsätzen gibt.

Im Einsatz 18 ist ein halbkugeliger Hohlraum Ausgebildet, dessen KrümmungsZentrum im Zentrum der Kugel liegt, wie es durch den Krümmungsradius R₁ gezeigt ist. Hierdurch ergibt sich naturgemäß ein Zwischenraum an der linken Hälfte der Kugel, dessen Breite gleichförmig ist. Der Einsatz 20 ist mit einem ähnlichen Hohlraum mit einem Radius R₂ versehen, der mit R₁ übereinstimmt; sein Zentrum ist jedoch zur rechten Seite des Zentrums der Kugel versetzt. Der diese Seite d«r Kugel umgebende Zwischenraum besitzt daher keine gleichmlftige Breite, sondern im wesentlichen die Gestalt einer sich drehenden Mondsichel, wobei sich seine Breite radial nach außen verringert, bis sie schließlich mit der des Zwischenraums auf der linken Seite der Kugel übereinstimmt. Die beiden fluchtenden Hohl-

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räume bilden eine im wesentlichen kugelige oder abgeplattet kugelartige Kammer, wobei letztere eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, ohne daß die Erfindung natürlich auf eine solche Gestalt beschränkt ist. Erfindungsgemäß kann beispielsweise auch eine exakt kugelige Kammer vorgesehen sein, in der'die Kugel zentral untergebracht ist. Tatsächlich ist die Gestalt der Kammer die, daß an ihren Enden konkave Oberflächenbereiche um die Zentren der Krümmungsradien R₁ und R~ herum ausgebildet sind und ein weiterer Oberflachenbereich an der Mündung des Einsatzes 20 vorliegt und sich bei konstantem Durchmesser bis zum Hohlraum im Einsatz 18 erstreckt, so daß die beiden konkaven Oberflächenbereiche glatt ineinander übergehen. Die Zentren der Radien R. und R„ liegen auf der gemeinsamen Achse, die sich durch die Kammer und das Zentrum der Kugel erstreckt .

Bei der dargestellten Ausführungsform ist am Einsatz eine Aerosol-Eintrittsdüse 30 angeordnet, deren Achse das Zentrum der Kugel durchkreuzt, während eine diametral angeordnete Austrittsdüse oder -bohrung 32 im Einsatz 18 ausgebildet ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegen die Düsen 30 und 32 auf der gemeinsamen Achse der Zentren der Radien R₁ und R₂* ^Die Stifte 26 fluchten nicht mit der Eintrittsdüse und der Austrittsdüse, wodurch mit den Düsen gekrümmte Oberflächenteile der Kugel fluchten.

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Eine kegelstumpfförmige Kammer oder ein Eintrittsmund 34 verbindet die Bohrung 14 und die Düse 30 miteinander, um extreme Turbulenz auszuschalten und einen glatten Übergang sowie gleichmäßige Geschwindigkeitszunahme des Aerosolstroms beim Eintreten in die Düse 30 zu gewährleisten, so daß in dieser praktisch keine Reklassifikation bzw. Zusammenballung auftritt.

Im Betrieb tritt das Aerosol in den sphärischen Hohlraum ein, trifft mit einiger Turbulenz auf das Zentrum der rechten Seite der Kugel auf und breitet sich in allen radialen Richtungen nach außen aus. Dieses Auftreffen und die Turbulenz an der rechten Seite der Kugel benässt diese, was zur Anlagerung eines Ölfilms auf derselben führt. Durch die von der strömenden Luft auf diesen Film ausgeübte Mitreißwirkung bewegt sich dieser zur linken Seite der Kugel, wobei die Geschwindigkeit des Luftstroms infolge der anhaltenden Verringerung des Querschnitts zunimmt, wenn sich der Luftstrom beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Austrittsdüse nähert. Der Strom nimmt die Tröpfchen (reklassifizierte Teilchen) auf, die sich auf der linken Seite der Kugel zusammengeballt haben, und trägt diese in Form eines Nebels mit ölteilchen, die größer als jene des in die öffnung 30 eintretenden Aerosols sind, durch die Austrittsdüse aus. Wie weiter unten erläutert, kann das Reklassifikationsmaß oder das Zusammenballungsmaß variiert werden, indem die Durch-

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messer der Eintrittsdüse und der Austrittsdüse variiert werden, ohne daß die Abmessungen der Kugel und des Hohlraums, in dem diese angeordnet ist., geändert 'werden. Ebenso kann die Gestalt des im wesentlichen kugeligen Hohlraums wie erwähnt modifiziert werden, was in Verbindung mit Änderungen der Durchmesser der Düsen das Reklassifikationsmaß ändern könnte. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel betragen der Kugeldurchmesser 3,18 mm und die Radien Rj und R₂ 1,98mm.

Bei einer in Fig. 4 dargestellten Modifikation ist der Reklassifizierer im wesentlichen gleich dem in Fig. 1 dargestellten ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die Radien R.. und R-, 1,6 mm betragen und der Kugeldurchmesser 2,39 mm. Die Modifikation unterscheidet sich jedoch darin, daß sie eine Einsenkung (3,81 mm Durchmesser) mit einer variablen Tiefe C besitzt.

In nachstehenden Tabellen wird das Zusammenballungsvermogen bzw. die Reklassifizierkapazität des beschriebenen Ausführungsbeispiels und seiner Modifikation angegeben, worin BI eine Tragzolleinheit (bearing inch) oder eine Schmiereinheit bezeichnet, die ein Maß für Schmierbedingungen bzw. Schmiererfordernisse ist.

Bei der Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 3 betragen 1 R- 1,98 mm und

I*

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deren Radien R₁ und R- 1,98 mm und der Kugeldurchmesser 3,18 mm.

■ BI	• A Durchmesser	B Durchmesser
	ran	mm "
16	1,78	1,04
24	2,18	1,32
32	2,51	1,5
50	3,18	1,85
80	3,95	2,36

Bei der Modifikation gemäß Fig. 4 betragen R₁ und 1,6 mm und der Kugeldurchmesser 2,39 mm.

BI	A Durchmesser	B Durchmesser	Einsenkung C
			(3,81 mm Durchm.)
	mm	mm	mm
2	0,635	0,356	1,17
4	0,889	0,533	0,762
6	1,09	0,635	0,508
8	1,32	0,737	0
12	1,50	0,914	0

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Aerosolschmierer, die gemäß dem beschriebenen Aus-•führuhgsbeispiel und seiner Modifikation aufgebaut sind und Düsen abmessungen und Schmiererforder riisse besitzen, wie sie oben angegeben sind, besitzen bei ihrer Verwendung den Vorteil, daß sie Reklassifikationsvermögen zeigen, die dem Id'ealfall näher kommen als die der Standardreklassifizierer. Die obigen Tabellen zeigen, daß diese Reklassifizierer mit erhöhtem Wirkungsgrad, wie sie anhand der Ausführungsform und ihrer Modifikation beschrieben wurden, Eintrittsdüsengrößen besitzen, die größer sind als jene der bekannten Reklassifizierer mit erhöhtem Wirkungsgrad, so daß jegliche Neigung zum Auftreten von Verstopfungen in diesen Düsen verringert wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Aerosolreklassifizierer zum Zusammenballen bzw. Koaleszieren von in einem Luftstrom schwebenden Ölteilchen zu diskreten Tröpfchen zur Verwendung in Schmierteilen sich bewegender Maschinen bzw. Geräte, mit einem mit einer Kammer versehenen Körper, einer Eintrittsdüse oder -Öffnung zum Eintritt des Aerosols in die Kammer und einer Austrittsdüse oder -Öffnung zum Austritt aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß ein kugelartiges Organ (28) innerhalb der Kammer angeordnet

und eine Einrichtung (26) zum Haltern des kugelartigen Organs in einer festen Position relativ zu dem Körper (18, 20) und in einem Abstand von der Oberfläche der Kammer vorgesehen ist, so daß ein Zwischenraum um das kugelartige Organ herum besteht, daß die Aerosoleintrittsdüse oder -Öffnung (30) mit dem Zwischenraum in Verbindung steht und so ausgerichtet ist, daß das Aerosol im wesentlichen radial in Richtung auf die stromaufwärts liegende Oberfläche des kugelartigen Organs austritt, daß die Austrittsdüse oder -Öffnung (32) im wesentlichen diametral gegenüber der Eintrittsdüse oder -Öffnung (32)

mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, und daß die Oberfläche der Kammer einen konkaven Oberfiachenbereich besitzet, der sich

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von der Eintrittsdüse oder -öffnung aus ausbreitet , und einen weiteren konkaven Oberflächenbereich, der sich von der Austrittsöffnung aus ausbreitet, welche Bereiche glatt ineinander übergehen, wobei Konstruktion und Anordnung so getroffen sind, daß das auf die stromaufwärts liegende Oberfläche des kugelartigen Organs auftreffende Aerosol einen Ölfilm auf dieser Oberfläche ausbildet, der unter der Mitreißwirkung der durch den Luftstrom um das kugelartige Organ erzeugten Reibung zur stromabwärts liegenden Oberfläche des kugelartigen Organs strömt, von der er durch den Strom in Form diskreter Tröpfchen abgelöst und durch die Austrittsdüse oder -öffnung ausgetragen wird.

2. Aerosolreklassifizierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsdüse oder -öffnung (30) und die Austrittsdüse oder -öffnung (32) auf einer gemeinsamen Achse liegen und sich beide konkaven Oberflächenbereiche von der gemeinsamen Achse aus ausbreiten.

3. Aerosolreklassif izierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder konkave Oberflächenbereich Teilkugelform besitzt, deren Krümmungszentrum mit der gemeinsamen Achse zusammenfällt, und daß die beiden KrümmungsZentren auf der gemeinsamen Achse einen gegenseitigen Abstand wahren, so daß der Abstand auf der gemeinsamen Achse zwischen den Düsen oder

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Öffnungen (30, 32) größer ist als die Summe der beiden Krümmungsradien der beiden konkaven Oberflächenbereiche und diese mittels eines weiteren Oberflächenbereichs der Kammer miteinander in Verbindung stehen.

4. AerosaLre]<iassifizierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer von zwei Kammerteilen (18, 20) mit aneinander stoßenden Enden (22) gebildet ist, wobei im wesentlichen halbkugelige Hohlräume in den beiden Kammerteilen zur Bildung der Kammer miteinander fluchten.

5. Aeroso ]rd<Lassifizierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsdüse oder -öffnung (30) einen geringeren Querschnitt besitzt als die Austrittsdüse oder -Öffnung (32), so daß die Geschwindigkeit in der Eintrittsdüse oder -Öffnung größer ist als die in der Austrittsdüse oder -Öffnung.

6. AerosolreJlassifizierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelartige Organ (28) durch eine Stifteinrichtuig(26) in seiner Lage gehalten wird, die diametral angeordnete Enden aufweist, deren Achse quer zur Achse der Eintritts- und Austrittsdüsen oder -öffnungen verläuft und die der Film umströmen kann.

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7. AeroßolekLassifizierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
das kugelartige Organ tragende Stifteinrichtung (26) zwischen dem kugelartigen Organ und der Kammeroberfläche in einer
Position erstreckt, in der sie nicht mit den Eintritts- und
Austrittsdüsen oder -öffnungen fluchtet, wodurch gekrümmte
Oberflächenteile des kugelartigen Organs mit den Düsen oder
öffnungen fluchten.

8 . Aercsoürädassif izierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerosolströmung so ist, daß sie in Bereich der stromaufwärts liegende Oberfläche des kugelartigen Organs (2?) turbulent ist, was die Zusammenballung oder das Koaleszieren von Teilchen des Aerosolstroms
auf der Oberfläche des kugelartigen Organs unterstützt.

9. AercGOlreklassifizierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
Zwischenraums zwischen dem kugelartigen Organ und der Kammeroberfläche in Richtung zur Austrittsdüse oder -öffnung abnimmt, so daß die Geschwindigkeit der Luft an der stromabwärts liegenden Oberfläche des kugelartigen Organs zunimmt, wenn sie sich zur Austrittsdüse oder -Öffnung bewegt, was das Ablösen bzw. Aufnehmen des angelagerten Öls in die Luft begünstigt.

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10. Aerosolreklassifizierer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammerteile (18, 20) zylindrische Außenflächen besitzen und in eine zylindrische Bohrung (16) eines Körpers (10) eingepaßt sind, der an einer Aerosolzuführleitung befestigbar ist.

11. Aerosolreklassifizierer nach Anspruch 10 mit einer Zuführleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuführleitung den der Eintrittsdüse oder -öffnung beträchtlich überschreitet und zwischen der Zuführleitung und der Eintrittsdüse oder -öffnung eine im wesentlichen konische Übergangsausnehmung (34) vorgesehen ist, damit die Geschwindigkeit des Aerosols ansteigt, ohne daß eine merkliche Reklassifikation stattfindet.

12. Aerosolreklassifzierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und das kugelartige Organ (28) vorbestimmte Größe aufweisen und die Reklassifizierungskapazität durch Wahl der Querschnitte der Eintritts- und der Austrittsdüse oder -öffnung variierbar ist.

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