DE2730105A1 - Lageranordnung fuer eine zentrifuge mit lotrechter achse - Google Patents
Lageranordnung fuer eine zentrifuge mit lotrechter achseInfo
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- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
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- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
-
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- B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings
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- Centrifugal Separators (AREA)
Description
SlOO AACHEN ~ T - Z / 0 U I U 0
5100 AACHEN
Anmelder: ptNKVi«J.r HQRPOKATION
PHILADCLPr!I ß, 9a. 15 10? «; S Λ
Priorität: 5. jun 1576 U5P ϊ'·*κ·.ίΜ>. /02.562
ezei nung: LsgsranoxtJnang Tür eine. Zont:-;\if uga mit lotruchUir
01a Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Zentrifugs zur
kontinuierlichen Abscheidung won Feststoffteilchen, die aus einem
um eine lotrechts Arhse umlaufenden hohlen Hotor, einem diesen umgebenden
Gehäuse, einer innerhalb des Rotors umlaufenden Förderschnecke,
deren fest mit ihr verbundene Welle in der Lageranordnung gehalten
ibt und einer Antriebseinrichtung besteht, die den Rotor und diB
Förderschnecke mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibt.
Eine Zentrifuge dieser Art mit einem selbstschmiersnden Lager für
das untere Ende der Förderschnecke ist in der US-PS 3 285 506 beschrieben. Im Betrieb arbeitet ein solches Lager recht gut, wenn es
aus einem Werkstoff besteht, der, wie z.B. Tetrafluoräthylen eine
gewisse Dämpfung bewirkt. Derartige eigendämpfende Werkstoffe haben
aber bei hohen Betriebstemperaturen nur eine kurze Lebensdeuer.
Aus diesem Grunde wird bei Betriebstemperaturen über 443°K sin fester
Iagermerkstoff, z.B. Graphit, benötigt. Bei der Verwendung derartiger
fester Werkstoffe wurde jsdoch ein Phänomen beobachtet, das
ils Roioriuirbal bekannt ist und sich infolge der Troekar.rei bung er-
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gibt, wenn im Leger ein radiales Reiben auftritt. Wenn die Frequenz
des Rotorwirbele die Resonanzfrequenz der Förderschnecke erreicht,
kann die Schwingung sehr stark und zerstörend wirken, wobei dann leicht mechanische Teile beschädigt werden können.
Rotorwirbel entstehen sehr häufig während des Versuchs- oder Lserlaufbetriebes, wenn sich in ihr kein aus Feststoffen und Flüssigkeit
bestehender Schlamm befindet. Um bei diesem Betrieb eine Beschädigung der Zentrifuge zu verhindern, muß eine selbstinduzierte Schuiingungsresonanz von Rotor und Förderschnecke vermieden werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein aus festem Lagerwerkstoff bestehendes Lager für eine solche Zentrifuge zu schaffen,
mit dem durch geeignete konstruktive Maßnahmen eine Dämpfung zur
Vermeidung übermäßiger Schwingengen der Förderschnecke erzoelt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß
die Lageranordnung mindestens ein aus festem Werkstoff bestehendes radial und asymmetrisch federnd gegen die WgJIe der Förderschnecke
andrückbaree Dämpfelement aufweist. Das erfindungsgemäße Lager erfordert keinerlei Schmierung. Es gibt der Börderschnecke eine seitliche Stützkraft und trägt zugleich deren Gewicht.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend ist die Erfindung beispielsweise argand der Zeichnung näher erläutert und zwar zeigen:
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lotrechten Zentrifuge gemäB der Erfindung, ■
Die in Fig. 1 dargestellte Zentrifuge 10 besteht aus einem in einen
nicht dargestellten Gehäuse umlaufenden hohlen Rotor. 12 mit je einer
Auslaßöffnung 14 und 16 für Flüssigkeiten bzw. Feststoffe. Oer Rotor 12 enthält eine drehbar gelagerte Förderschnecke 18, die in
einer oberen, nicht näher gezeigten und in einer unteren Lageren· Ordnung 20 drehbar gehalten ist. Durch ein Zuführrohr 22 wird der
Zentrifuge Schlamm zugeführt, der durch die Öffnung 24 in der Förder- ·
schnecke 1Θ in das Innere des Rotors 12 gelangt. . ' ;
Während des Betriebes werden Rotor 12 und ^Förderschnecke 18 durch <
eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben.
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Lageranordnung 20. Diese oesteht aus einer nach unten gerichteten, am unteren Ende der Förderschnecke 18 befestigten Welle 25. Dieses untere Ende besitzt eine
nach unten vorstehenden zylindrische Schürze 26, deren Innendurchmesser größer ist, als dar AuQendurchmeseer dee Schaftes der Welle
25, so daß die Schürze eine Aufnahmemuffe für die Welle 25 bildet.
Dia Lageranordnung 2U besitzt ferner eine nach unten vorstehende
Nabe 30 des Rotors 12 mit einer mittigen Öffnung 32 und einer zylindrischen Wandung zur Auf Jana· /der. Me-14et 25.
8 0 9 ο IJ 7 / UaTZu
Die Welle 25 trägt an ihrem unteren Ende eine flanschartige, ring*
förmige Halteacheibe 34, während die Nabe 30 einen nach unten offenen
Ringflansch 36 aufweist, dessen innere Mantelfläche mit radialem AbstarftJ von der Außenmantelflache der Welle 25 entfernt ist und
«it dieser eine nach unten offene zylindrische Tasche bildet (38).
Im Bareich zwischen der Welle 25 und der Öffinung 32 umgibt und be
rührt eine aus festen Lagerwerkstoff z.B. Kohlenstoff, Graphit, Bronze oder einer Zusammensetzung aus Kohlenstoff und Graphit bestehende Büchse 40 die Welle 25. Ein oberer Paßring 42 umgibt die Welle
oberhalb, «in unterer Paßring 44 unterhalb der Büchse 40. Die beiden Paßringe 42,44 passen in jeweils hierfür vorgesehene Taschen
28 und 38.Zwischen de« oberen PaQring 42 und der Nabe 30 ist eine
obere, und zwischen dem unteren PaQring 44 und der HaltescheiLe 34
eine untere Druckscheibe 46 bzw. 48 angeordnet. Diese Druckscheiben
46,48, dia bei Bederf leicht auswechselbar sind, bestehen vorzugsweise sue Kunststoff, z.B. verstärktem Polytetrafluorathylen. Sie
können, falle erforderlich, auch aus dem gleichen Werkstoff wie die Büchse 40 beetehen. Vorzugsweise ruht die Druckscheibe 46 auf der
Nabe 30 und die Druckscheibe 48 auf der Haltescheibe 34.
Hit Abstand voneinander sind im oberen PaQi ing 42 Öffnungen 50 zur
Aufnahme von Ringen 52 vorgesehen,die den oberen PaQring 42 so nach
unten gegen dia Nabe 30 drücken, daß die Unterseite dee PaBringee
auf dar Druckscheibe 46 läuft. Eine ringförmige Federhalteplatte
29 wird gagan ainan waagerechten Flanschten eier Welle 25 durch
Fadarn 52 zurückgehalten, die in geeignete Öffnungen in der Federhaltoplatte eingreifen. Die Nabe 30 besitzt Öffnungen 54 zur Aufnahme
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von Druckfedern 56, die don unteren Paßring 44 elastisch nach unten
neqi.ri die Mslteschaiöe .V-s drücken, eo daß die Unterseite des Paßrin«
gss 44 buf -dar Druckscheibe 4ß läuft. Die Unterseiten der Paöringe
42,44 3ind zweckmäßig hochglanzpolietrt.
üj & Mantelflächen der Paßringe 42,44 heben vorteilhaft Ringnuten
zur Aufnahme elastischer O-Ringe 56 bzw. 60. Der obere O-Ring 5Θ
greift an der Schürze 26 an und verbindet dabei den oberen Paßring 42 dicht mit der Förderschnecke 18. Der untere O-Ring 60 greift
am Ringflansch 36 an und verbindet dabei den unteren Paßring 44 dicht mit der Nebe 30. Beide Dichtungen sind flüssigkeitedicht.
Mindastens ein (nicht gezeigter) Stift kuppelt den oberen Paßring
42 mit der Well·? 25, so daß der Paßring 42 zmangläufig mit der Welle
Ib uml- uft. ^r. «ι· in arider Richtung t'tiiu; lieh zu ihr bleibt. Der
St..;. ft bewirkt auch, dsü die Fßderijsü.icpl? t^t; 29 mit der Welle 25
uuiiiuft und äj.*i Γ ---u;;ιry düb-ji f li{cht,r(anau ()ehalten werden.
Für die üüchsä >';!.' ist ί.ί;ίπε Schmierung erforderlich. UiB Abriebstoffe
aus dpRt Uerf 3hrr(iyb6rtji cd von der. Öffnungen dar Büchse 40 fernzuhalten,
genügen ti; ,; aus ji? pinet PaSiing und oinni Druckscheibe 42,46
bzia. 44,48 bestehenden Kombinationen'als üi.chtungseinheiten. Wenn
solche DichtungscJnhBiten nicht vorgesehen uiärens könnten Abriebteilchen
aus df-iri i'erfahrensprozeß ihren Weg in den Raum zwischen Buch·
se und WpIl^ 2'j f'-inden und an einem oder beiden Teilen Beschädigungen
hervorrufdm.
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f-
In den Fig. 2 und 3 weist die Büchse ΉΛ iina Anirshi Cur-cr·>gs.'■>-;;-;■;■'·er.-
rungen auf(4i), dia ziji· Aufnahme j« 3j.r._ü *.6.J3cjj.iL-lirai,; tu.-. '-.<±i-z 2b
der Förderschnecke 18 barühreiidcn Citopfsi.ä .ΰ dionsn. i-v, iut-\^ ;;iiinj_-
stena eine derartige Bohrung vorgesehen s:?ii<. Jeri&r cJtopf ;.r. JO njitl
Mittels einer Andrückfeder 35 gegen dia Wolle; 25 gedrückt ltü; dit-nt
ale Dämpfer gegen die Schwingungen dar Wolle 25. Zueckrnäßicj bostelrL
jeder Stopfen 33 aus dem gloichan Werkstoff wis dia Qüchse 4Π.
Jede Andrückfeder 35 ist radial zur Büchas AG υοη einer Stailschrau-
be/Abgestützt, die vorzugsweise in eine mit der entsprechenden Boh
rung 41 fluchtende Bohrung 43 in der Nabe 30 eingeschraubt ist. Mit
tels der Stopfen 33 und der Andrückfedern 35 jirtJ sine federnde La
gerung der Welle 25 bewirkt. Wenn also die Förderschnecke 1Θ umläuft,
■ird der Stopfen 33 durch die Bohrung 41 daran gehindert, mit dar
Förderechneck· 18 umzulaufen und gleitet stattdessen auf der Mantal-
flache der Welle 25 mit seiner Gleitfläche entlang.
In der Nabe 30 um die Walle 25 kann aina 1/ia.lzahl wan Stopfen 33
und Andrückfedern 35 angeordnet sein, woröusgesstzt, da f. sis mit
Abstand asymmetrisch zur Drehachse dar üellt, 25 stahsn end diesa
gegen die Büchse 4Ü drücken.
So zeigt Fig. 3 eine Ausführung mit nur zwei Stopfen 33 und Andrück
federn 35, die die Welle 25 in den mit "A" bezeichneten Bereich drük-
ken, Die Andrückkraft erzeugt eine ausreichende Dämpfung, so daß
keine Rotorwirbel auftraten. Dia Anzahl dar Stopfen und Ai.druckfedern
kann beliebig sein, solange sie asymmetrisch zur Urshachse dar Welle
25 ao angeordnet sind, daQ diese gegen die Büchse 40 gedrückt «ird.
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INSPECTED
Auch von d*;r. dcirtja^tijl.ltfep. "uüfiihi-.in'33ro.; .■!■;£:" aha/eicheruifc Latjarkonstru
3ϊ.ΐϋ! .ΐύπ-Λΐ; iiaboH sich hjiu^hrf.. So i.st d.i.t>
Uüuhye 4Π bei ainar ande-ΐ=Γ·.
n:r:h;: dargestellten Ausf ühvurigsf orm ir. oinsn obaier. und in
ainen untaren Teil untei-tailt., .jOüsi nur der obfjre Teil asymmetrisch
ijGcjyn diu ^'glle 2'h rjöcii i.\>ilic yiri. üi:: Hachse ^Ornkann auch statt der
oinstückiger. Bauart a'ia «in-.sr Uiülzsfil tell^ylindrischer tl^mente
(Segi-ientd) be3t3hbn, um das Einsätzen in die Naba zu erleichtern.
Bei einar weiteren abgeuandalten ö&uform !<ann die Büchse 40 aus einer
sandu/icfiartigan Schichtkonstruktion aus rostfreiem Stahl und
Polyicnid bestehen, wobei das Polyimid in nach innen gerichtete, über
den Umfang verteilte und an der Welle angreifende Knöpfe ausgebildet ist.
Da die arfindungsgemäßa Lageranordnung kein& Schmierung erfordrt,
besteht, mann das Lagerrnaterial keinsr Teinperaturbegrenzung unterliegt,
praktisch keins BEsnhränkung hinsichtlich der Betriebstemperaturen
des Uorfahransableiuf'kJ3f in dam gia Zantrifur-e eingssetzt uiird. Da
keine Schmierung erforüarlich ist, ir»t das Lager auch nicht durch
Prfjza3dämpfe gefährdet, die in dar Uiiujebung dea Lagers auftreten
können und bekanntlich daü ilchmi ar;;ii ttel zarstören und damit die
Schmierung dar l'orviiir.tinig in Frays stallen.
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Claims (8)
1. Lageranordnung für eine Zentrifuge zur xorr .rnu . ■ Iv .·;■; '
dung von Feststoffteilchen, die aus eine;'., υπ; e\:v3 I ·-rer.-.te
Achse umlaufenden hohlen Rotor, einem diesen umijßba, :=sn CeUi uso,
einer innerhalb des Rotors umlaufenden FörderscroacUa, tiorun fest
mit ihr verbundene Welle in der Lageranordnung ?jaha; :&-i ist und
einer Antriebseinrichtung besteht, die den Rotor u:t rij- Förderschnecke mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibt, dB lure ϊ
gekennzeichnet, daß die Lageranordnung ,2L·) mindeetens ein aus festem Werkstoff bestehendes, radial ~id asymmetrisch gegen die Welle (25) der Förderschnecke (16) · -.druckbares
Dämpfelement (33) aufweist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, da Q das Dämpf element (33) f lüssigkt· ttsdicht
gegenüber dem Fördermaterial der Zentrifuge abgedichtet ist.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurci yak en
zeichnet, daO das federnd gegen die Welle :'<"·■) der Förde.
echnecke (1Θ) angedrückte Dämpf element (53) aus wnt jitens ninem,
unter Federvorspannung (35) stehenden Stopfen (35N i.tster.t, an
dem Andrückfedern (35) angreifen.
4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis T, d <■. c l r r h
gek ennzeichnet, daO das Dämpfelement Wi) radial
gegen die Welle (25) der Förderschnecke (18) anqedri -kt isi.
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ORIGINAL INSPECTED
5. Lageranordnung nach einem der Anspräche 1 bis 4, dadurch
ο 'j kennzeichnet, daß Einrichtungen (41, δ;*) vorges^han
sind, aia das Dämpfelsnisnt (33) an -äinar Bäiue^'ng längs
der Welle (25) der Fördarschnecka (19) hindern.
nach einem dar Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß Einrichtungen (41,43) vorgesehen sindv dia das Dämpfslsment (33) an einem Umlauf mit der
Walle (25) der Förderschnecke (18) hindern.
7. Lageranordnung mach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (20) am
untaran Ende der Zentrifugs angeardnet ist und aine am unteren
Lnde des Rotors (12) bsfestigte, ettua zylindrische Nabe (30)
mit einar mittigen Öffnung zur Aufnahme der Welle (25) der Förtlsrschnscka
(1S) aufweist, und an der Welle (25) unterhalb der Wabe (3ü) eine flanschartige Halteschöibe (34) befestigt ist,'.
daß zwischen der Nabe (30) und der Welle (25) eine cie Innensei*
tis der Nabe (30) berührende Büchse (40) angeordnet ist, daß
oberhalb der Büchse (40) ain dia Welle (25) umgebsncer oberer Paßring
(42) vorgesehen ist, der mittels oberer, an dei Förderschnecke
(18) bzu». ihrer Welle (25) angreifender Druckfedern (52)
eine zwischen sich und der Nabe (30) befindliche obere Druckscheibe
(46) nach unten gegen die Nabe (30) drückt, daß unterhalb
dar Büchse (40) ein die Welle (25) uragebander unterer Paßring (44)
vorgesehen ist, der mittele in der Nabe (30) axial befestigter,
unterer Druckfedern {t>u eint 2w\ach«n sich und dar PIan3Chartigt-n
!-laJ.tescheiöd {:-4) befindliche untsu L'ruc.c^cheit a (43) nach
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unten gegen die Haltescheibe (34) drücke und ünii :y.· .εΐ;ι:;.π d-vts
oberen PaOring (42) und der Förderschnockte (IB) »jji; ro
>: i? und dem unteren Paßring (44) und dpi· Muhe {iV) ündi-icrscivb j:>λ ; X
ein oberer bzw. unterer Dichtuncsri no (5-3,όθ) anyeordn«:; ist.
8. Lageranordnung nach Anspruch 7, de- c t; r c fi y = '. . n π - zeichnet, daO die Büchse (^0) fn:::hi-i:!,;ilj. j t-t^ >-.!j..: 1;;·;ϊ. λ «t
Für PENNWALT CORPORATION
Dipl.-Ing. Wolfgang K. Rauh
PATENTANWALT
PATENTANWALT
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iNA INSPECTED
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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