DE2826819C3

DE2826819C3 - Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2826819C3
Application number: DE2826819A
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Aleksandrovič Chodosov; Vladimir Ivanovič Mozjakov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1981-08-06
Also published as: JPS589704B2; ES470909A1; DE2826819B2; GB1601600A; SE7806789L; SU860868A1; FR2395076A1; JPS547671A; AU3676778A; SE439737B; AU517217B2; FR2395076B1; DE2826819A1; GR62676B

Description

Ji _ R —j·^

worin bedeuten:

h — Abstand zwischen der Scheibe (17) des einen Flügelrades (15) und der entsprechenden Stirnfläche des spiralförmigen Bandes (12);

h — Abstand zwischen der Scheibe (20) des anderen Flügelrades (16) und der entsprechenden Stirnfläche des spiralförmigen Bandes (12);

R — maximaler Halbmesser des spiralförmigen

Bandes (12);
r — laufender Halbmesser des spiralförmigen

Bandes;
/o — minimaler Halbmesser des spiralförmigen Bandes.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten mit einer vertikal auf einer Halterung befestigten Hohlachse, die einen Ein- und einen Auslauf für die Flüssigkeit besitzt, mit einem an der Hohlachse gelagerten Läufer, der eine Hülse mit einem an dieser befestigten spiralförmigen Band, zwischen dessen Windungen parallel zur Hohlachse radial übereinander Einlagen angeordnet sind, die zusammen mit dem Band Schlitze zum Durchtritt der Flüssigkeit bilden, sowie Flügelräder aufweist, die an den Stirnseiten der Hülse mit dem Band liegen und Scheiben mit in gleichen Winkelabständen befestigten Rippen darstellen, in denen die Stirnenden der Einlagen befestigt sind.

Es ist ein Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten bekannt (SE-PS 3 92 676), der eine senkrecht auf einer Halterung befestigte Hohlachse mit einem Ein- und einem Auslauf zum Durchtritt der Flüssigkeit enthält. Auf der Hohlachse ist in Gleitlagern ein zylindrischer Läufer gelagert, der ein Gehäuse, eine Hülse mit einem daran befestigten spiralförmigen Band sowie je ein Flügelrad unter und über der Bandspirale aufweist.

Zwischen benachbarten Windungen der Bandspirale sind Einlagen parallel zur Hohlachse radial übereinander angeordnet, die zusammen mit dem Band Schlitze bilden. Um die zu reinigende Flüssigkeit diesen Schlitzen zu- und die gereinigte Flüssigkeit aus denselben abzuführen, sind Hohlräume zwischen den Scheiben der Flügelräder und den Stirnseiten der Bandspirale vorgesehen. In den Schlitzen wird die Flüssigkeit unter der Wirkung des Fliehkraftfeldes von Feststoffteilchen gereinigt, die sich auf der Bandoberfläehe absetzen. Der Reinigungsgrad dieses Zentrifugalreinigers ist in den von Windungen der Bandspirale und Einlagen gebildeten Schlitzen nicht gleich. Dies erklärt sich dadurch, daß die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit in den Schlitzen von ihrem Anordnungshalbmesser abhängt, was zur Verringerung des Reinigungsgrades der Flüssigkeit im Zentrifugalreiniger führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten zu schaffen, bei dem durch die Anordnung der Scheiben der Flügelräder in bezug auf die Stirnseiten der Bandspiraie eine optimale Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten der zu reinigenden Flüssigkeit in den Schlitzen und auf diese Weise gleicher Reinigungsgrad der Flüssigkeit in

2¹S denselben erzielt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Scheiben der Flügelräder derart ausgeführt und befestigt sind, daß der Abstand zwischen jeder Scheibe der Flügelräder und der entsprechenden Stirnfläche des spiralförmigen Bandes folgender Beziehung genügt:

R³ - r³

worin bedeuten:

/i — Abstand zwischen der Scheibe des einen Flügelrades und der entsprechenden Stirnfläche des spiralförmigen Bandes;

k — Abstand zwischen der Scheibe des anderen Flügelrades und der entsprechenden Stirnfläche des spiralförmigen Bandes;

R — maximaler Halbmesser des spiralförmigen Bandes;

r — laufender Halbmesser des spiralförmigen Bandes; /Ό — minimaler Halbmesser des spiralförmigen Bandes.

Der erfindungsgemäße Zentrifugalreiniger führt zu einem verbesserten Reinigungsgrad bei gleicher Durchsatzleistung wie bei bekannten Geräten. Außerdem ist bei dem erfindungsgemäßen Zentrifugalreiniger die Betriebsdauer ohne Austrag der Ausscheidung aus dem Läufer gegenüber den bekannten Zentrifugalreinigern mindestens um das Zweifache verlängert.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Zentrifugalreinigers im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt II-II der Bandspirale in Fig. 1,

Fig. 3einen Schnitt Ill-lllin Fig. 1.

Der dargestellte Zentrifugalreiniger enthält eine Hohlachse 1, die mit ihrem unteren Ende auf einer Halterung 2 starr befestigt ist. Im unteren Teil des Hohlraums »Λ« der Hohlachse 1 befindet sich ein Einlaufstutzen 3 für die zu reinigende Flüssigkeit und ein Auslaßstutzen 4 zur Ableitung der gereinigten Flüssigkeit.

Auf der Hohlachse 1 ist in Lagern 5 und 6 ein zylindrischer Läufer 7 montiert, der die zu reinigende Flüssigkeit in Drehung versetzt Am oberen Ende der Hohlachse 1 ist eine Druckscheibe 8 mit Strömungskanälen angebracht, die den Innenraum des Läufers 7 über 5 ein im Innern des Hohlraums »A« der Hohlachse 1 befindliches Rohr 9 mit dem Stutzen 4 verbindet. Die Druckscheibe 8 dient zur Umwälzung der zu reinigenden Flüssigkeit und stellt zugleich ein oberes Drucklager des Läufers 7 dar. Im mittleren Teil der Hohlachse 1 sird io Bohrungen JO zur Zuführung der Flüssigkeit zum Innenraum des Läufers 7 ausgeführt Der Läufer 7 enthält eine Hülse 11 mit einem an dieser aufgewickelten spiralförmigen Band 12, zwischen dessen Windungen parallel zur Achse 1 radial übereinander Einlagen 13 15 (Fig. 2) angebracht sind. Die Einlagen 13 bilden Z₁ _ R³ - r*_

zusammen mit den Windungen des Bandes 12 Schlitze /, ~ _r ³ — ij,

14, deren Größe durch die Stärke der Einlagen 13 bestimmt ist In die Hülse 11 sind ein unteres Flügelrad worin bedeuten: 15 (Fig. 1) und ein oberes Flügelrad 16 jeweils unter 20 bzw. über dem spiralförmigen Band 12 eingepreßt. Das untere Flügelrad 15 enthält eine Scheibe 17 mit am Kreisumfang radial und gleichmäßig verteilten Rippen 18 (Fig.3) sowie ein Unterteil in Gestalt einer Riemenscheibe 19 (F i g. 1), mit deren Hilfe der Läufer 7 25 über einen Keilriementrieb (nicht abgebildet) mit einem (nicht dargestellten) Antrieb verbunden ist. Das Flügelrad 15 erteilt der Flüssigkeit einen Drall und zentriert den Läufer 7 im Lager 6.

Das obere Flügelrad 16 enthält eine Scheibe 20 mit am Kreisumfang radial und gleichmäßig verteilten Rippen 21 (Fig. 3) und dient zum Zentrieren des Läufers 7 (Fig. 1) im Lager 5 sowie zur Vermittlung eines Dralls an die Flüssigkeit.

In den Rippen 18 und 21 jeweils der Flügelräder 15 und 16 sind die Stirnenden der Einlagen 13 befestigt.

Zur Zuleitung der Flüssigkeit zu den Schlitzen 14 dient ein Hohlraum »Ä<, gebildet durch die Hülse 11, die Hohlachse 1 und radiale Kanäle, die von den Rippen 18 und der Scheibe 17 des Flügelrades 15 sowie von der unteren Stirnfläche des spiralförmigen Bandes 12 gebildet sind.

Zur Ableitung der Flüssigkeit aus den Schlitzen 14 dienen radiale Kanäle, die von der oberen Stirnfläche des spiralförmigen Bandes 12, der Scheibe 20 und den Rippen 21 des Flügelrades 16 gebildet sind.

Der Läufer 7 ist von einem Gehäuse 22 abgedeckt, das in der Scheibe 17 des Flügelrades 15 fixiert ist. Im oberen Teil des Gehäuses 22 ist eine nichi dargestellte Bohrung als Luftauslaß beim Füllen des Laufers 7 mit einer Flüssigkeit ausgeführt.

Die Effektivität des Zentrifugalreinigers von Flüssigkeiten ist von der Wahl der jeweiligen Abstände /·, (Fig. i)und k zwischen der Scheibe 17 des Flügelrades 15 und der unteren Stirnfläche des spiralförmigen Bandes 12 sowie zwischen der Scheibe 20 des Flügelrades 16 und der oberen Stirnfläche des spiralförmigen Bandes 12 abhängig. Vom Verhältnis dieser Abstände zueinander ist das Verteilungsgesetz der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten in den Schlitzen 14 und folglich die Wirksamkeit der Reinigung in einem jeden Schlitz 14 abhängig.

Die günstigste Verteilung der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten in den Schlitzen der Bandspirale ist die Verteilung nach dem folgenden Gesetz:

worin bedeuten:

ν - Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Schlitz; r - Halbmesser der Schlitzanordnung (laufende Koordinate),

da nur bei dieser Verteilung der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten gleicher Reinigungsgrad in jedem Schlitz und folglich die höchste Reinigungwirksamkeit in denselben gewährleistet wird.

Diese Geschwindigkeitsverteilung in den Schlitzen 14 des spiralförmigen Bandes 12 wird dadurch erreicht, daß die Abstände zwischen einer jeden der Scheiben 17, 20 und der entsprechenden Stirnfläche des spiralförmigen Bandes 12 der folgenden Bedingung genügen:

— = const
r

(I)

Abstand zwischen der Scheibe 17 des unteren Flügelrades 15 und der entsprechenden Stirnfläche des Bandes 12;

Abstand zwischen der Scheibe 20 des oberen Flügelrades 16 und der entsprechenden Stirnfläche des Bandes 12;

maximaler Halbmesser des spiralförmigen Bandes;

laufender Halbmesser des spiralförmigen Bandes; minimaler Halbmesser des spiralförmigen Bandes.

Bei dem beschriebenen Zentrifugalreiniger sind die Form der Scheibe 17 des Flügelrades 15 und ihr Abstand /ι von der unteren Stirnfläche des spiralförmigen Bandes 12 entsprechend eines minimalen Einflusses der Corioliskräfte auf die Reinigung der Flüssigkeit in den Schlitzen 14, eines minimalen Strömungswiderstandes bei der Zuleitung der Flüssigkeit zu den Schlitzen, des möglichen Abrutschens der Ablagerungen aus den Schlitzen 14 und einer maximalen Feststoffansammlung an der Innenwand des Gehäuses 22 gewählt.

Die Form der Scheibe 20 des Flügelrades 16 und der Abstand h zwischen dieser und der oberen Stirnfläche des spiralförmigen Bandes sind unter Berücksichtigung der Beziehung (II) gewählt.

Der Zentrifugalreiniger von Flüssigkeiten arbeitet wie folgt:

Der mit einer Flüssigkeit gefüllte Läufer 7 wird vom Antrieb über den Keilriementrieb in Drehung versetzt. Die zu reinigende Flüssigkeit strömt durch Jen Stutzen 3 in den Zentrifugalreiniger ein. Die Stromrichtung ist durch Pfeile »C« angedeutet. Durch den Hohlraum »A«, die Bohrungen 10 in der Hohlachse 1 und den Hohlraum »ß« gelangt die Flüssigkeit in radiale Kanäle. In diesen wird sie durch die Rippen 18 des Flügelrades 15 auf die Winkelgeschwindigkeit des Läufers 7 hochgedreht und gelangt in die Schlitze 14.

Da die auf ein Fremdstoffteilchen wirkende Fliehkraft stets dem Halbmesser seiner Lage direkt proDortional und die Höhe sowie Länge aller Schlitze die gleiche ist, so ist es zur Erhöhung der Trennwirkung erforderlich, daß die Verweilzeit der Fremditoffteilchen in den Schlitzen der Bandspirale dem Halbmesser umgekehrt proportional ist, was bei der Verteilung der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten in den Schlitzen nach dem Gesetz (I) der Fell ist. Seinerseits wird das Gesetz (I) durch die Realisierung der Bedingung (II) eingehalten.

Die verunreinigenden Teilchen, deren Dichte von der Dichte der zu reinigenden Flüssigkeit verschieden ist,

setzen sich unter der Fliehkraftwirkung auf der Oberfläche des Bandes 12 ab. Die gereinigte Flüssigkeit wird durch die radialen Kanäle, die von der oberen Stirnfläche des spiralförmigen Bandes 12, der Scheibe 20 und den Rippen 21 des Flügelrades 16 gebildet sind, die Druckscheibe 8, das Rohr 9 und den Stutzen 4 zu dem Verbraucher geleitet. Das gleichmäßige Absetzen der Fremdstoffe in den Schlitzen 14 gestattet, den kontinuierlichen Betrieb des Zentrifugalreinigers ohne Unterbrechung durch Austrag der Ablagerungen aus dem Läufer um ein Mehrfaches zu verlängern.

Der beschriebene Zentrifugalreiniger von Flüssigkeiten gewährleistet bei 8000 U/min, einem Läuferdurchmesser von 160 mm und einer Läuferhöhe von 200 mm die Reinigung der Flüssigkeiten von Schleif- und Metallteilchen mit einer Größe von über 1 μηι mit einem Durchsatz bis zu 40 l/min.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Zentrifugalreiniger für Flüssigkeiten mit einer vertikal auf einer Halterung befestigten Hohlachse, die einen Ein- und einen Auslauf für die Flüssigkeit besitzt, mit einem an der Hohlachse gelagerten Läufer, der eine Hülse mit einem an dieser befestigten spiralförmigen Band, zwischen dessen Windungen parallel zur Hohlachse radial übereinander Einlagen angeordnet sind, die zusammen mit dem Band Schlitze zum Durchtritt der Flüssigkeit bilden, sowie Flügelräder aufweist, die an den Stirnseiten der Hülse mit dem Band liegen und Scheiben mit in gleichen Winkelabständen befestigten Rippen darstellen, in denen die Stirnenden der Einlagen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (17, 20) der Flügelräder (15, 16) derart ausgeführt und befestigt sind, daß der Abstand zwischen jeder Scheibe (17, 20) der Flügelräder (15, 16) und der entsprechenden Stirnfläche des spiralförmigen Bandes (12) folgender Beziehung genügt: