DE3147765C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalflüssigkeitsreini­ ger nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2.

Bekannt ist ein Zentrifugalflüssigkeitsreiniger mit einer Achse, an welcher ein zylindrischer Läufer sitzt, mit einem Gehäuse und mit einem Einsatz, bestehend aus einer Reihe von koaxial ineinander angeordneten Sektionen. Dabei ist der Austritt jeder vorhergehenden Einsatzsektion mit dem Eingang jeder nachfolgenden Sektion verbunden.

Der Eingang der ersteren Einsatzsektion wird mit der Reini­ gungsflüssigkeitsleitung verbunden, während der Austritt der letzteren Sektion mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit in Verbindung steht (DE-OS 24 07 653).

Bei dem bekannten Zentrifugalflüssigkeitsreiniger tritt die ganze Flüssigkeit nacheinander durch alle Einsatzsektionen hindurch. Zunächst wird in den zu der Drehachse naheliegen­ den Sektionen eine grobe Reinigung vorgenommen. Danach nimmt die Reinigungsfeinheit mit dem Flüssigkeitsdurchgang durch die von der Drehachse entfernten Einsatzsektionen zu und wird letzten Endes durch die letzte Sektion bestimmt.

Da bei dem aufeinanderfolgenden Durchgang der Flüssigkeit durch mehrere Sektionen die Reinigungswirksamkeit mit der Absetzfläche einer von der Drehachse am weitesten entfernten Sektion zusammenhängt, während die anderen der Drehachse näherliegenden Sektionen nur die Rolle einer vorläufigen Reinigung spielen, ist die Gesamtreini­ gungswirkung unter Umständen verhältnismäßig gering.

Bekannt ist weiterhin ein Zentrifugalflüssigkeitsreiniger (SU-PS 3 32 863), der einen auf einer Achse drehbar ange­ ordneten zylindrischen Läufer, ein Gehäuse und einen darin vorgesehenen Einsatz aufweist, der eine Vielzahl von sich in Axialrichtung erstreckenden Ringschlitzen zum Durchgang der dünneren Schichten der Flüssigkeit aufweist. Dieser Einsatz ist an seinem Eingang mit der Reinigungsflüssig­ keitsleitung und an seinem Austritt mit der Leitung für die gereinigte Flüssigkeit verbunden. Die Ringschlitze bil­ den zwei benachbarte Windungen eines zu einer Spirale ge­ wundenen Bandes.

Beim Durchgang durch den Einsatz setzen sich die Teilchen in jedem Ringschlitz unter der Wirkung der Fliehkräfte auf der von der Drehachse entfernten Zylinderfläche ab. Gleichzeitig möchte der Reinigungs­ flüssigkeitsstrom die ausgeschiedenen Beimengungsteilchen zum Einsatzaustritt versetzen bzw. mitreißen. Die Reini­ gungsfeinheit solcher dünnschichtigen Zentrifugalflüssig­ keitsreiniger läßt sich aus zwei Einflußgrößen bestimmen, nämlich aus der Absetzfeinheit und der Feinheit des Mit­ reißens.

wobei

d₁der kleinste Durchmesser der bei einem Durchgang der Flüssigkeit sich in dem Einsatz absetzenden Teilchen, d₂der größte Durchmesser der von der Einsatzoberfläche durch den Flüssigkeitsstrom mitgerissenen Teilchen, ωdie Winkelgeschwindigkeit des Läufers, µdie dynamische Viskosität, hdie Spaltgröße zwischen den Windungen des Ringschlitzes, Δder Dichteunterschied der Beimengungs- und Flüssigkeits­ teilchen, Hdie Einsatzhöhe, Qder Flüssigkeitsmengenstrom durch den Einsatz, ϕder Durchgangsquerschnittsbeiwert des Einsatzes, R und r₀der Außen- bzw. Innenradius des Einsatzes

sind.

Der optimale Betriebszustand des Zentrifugalflüssigkeits­ reinigers ergibt sich für d₁ = d₂ bei beliebigen Durchfluß­ mengen Q, d. h. bei keinem Mitreißen der im Einsatz ausge­ schiedenen Kleinstteilchen. Die größte Reinigungswirkung entspricht den kleinsten Werten von d₁ und d₂. Aus der Be­ ziehung (1) folgt, daß eine Verminderung d₁ bei sonst gleich­ bleibenden Kennwerten durch Herabsetzen von h erreicht wer­ den kann. Jedoch zeigt die Beziehung (2), daß sich in die­ sem Falle d₂ vergrößert, wodurch eine Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrades des Zentrifugalreinigers in Kauf ge­ nommen werden muß.

Aus den Beziehungen (1) und (2) ergibt sich weiter, daß die Ausscheidungsfeinheit d₁ mit der Durchflußmenge Q der Flüssigkeit durch den Einsatz und mit der Höhe H des Einsatzes, die Mitreißfeinheit d₂ jedoch nur mit der Durchflußmenge Q bei sonst konstantbleibenden Kenn­ größen zusammenhängt.

Die Reinigungswirkung des bekannten Zentrifugalflüssig­ keitsreinigers folgt für kleine Durchflußgrößen Q zunächst der Kurve A-m von Fig. 1, also der Ausscheidungsfeinheits­ veränderungskurve d₁ der Fig. 1, wobei m der Kreuzungs­ punkt der Kurven d₁ und d₂ ist und bei größeren Durchfluß­ mengen Q der Strecke m-D der Mitreißfeinheitskurve d₂ der Fig. 1. Zur Steigerung des Reinigungswirkungsgrades müssen also die Werte d₂ unter Aufrechterhaltung der Werte d₁ ver­ kleinert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugal­ flüssigkeitsreiniger (SU-PS 3 32 863) zu schaffen, dessen Reinigungswirkung unter Beibehaltung der durch den Einsatz hindurchfließenden Flüssigkeitsmenge verbessert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 bzw. 2 gelöst.

Der Zentrifugalflüssigkeitsreiniger hat den Vorteil, daß mit einem verhältnismäßig einfachen Aufbau eine äußerst wirksame Flüssigkeitsreinigung auf einem relativ weiten Bereich von Flüssigkeitsdurchflußmengen erreicht werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Diagramm die Abhängigkeiten des Reini­ gungswirkungsgrades von der Durchflußmenge;

Fig. 2 im Axialschnitt einen Zentrifugalflüssigkeitsreiniger mit zwei Einsätzen und

Fig. 3 im Axialschnitt einen Zentrifugalflüssigkeitsreiniger mit vier Einsätzen.

Der Zentrifugalflüssigkeitsreiniger hat eine Hohlachse 1 (Fig. 2), auf welcher in Gleitlagern 2 und 3 ein zylindri­ scher Läufer 4 montiert ist. Der Läufer 4 weist ein Gehäuse 5 mit zwei längs der Achse des Läufers 4 in einem Abstand hintereinander montierten Einsätzen 6 und 7 auf. Jeder Einsatz 6 und 7 weist eine Vielzahl von sich in Axial­ richtung erstreckenden Ringschlitzen 8 auf, die von einem auf eine Nabe 10 gewickelten Spiralband 9 gebildet werden. Zwischen dem Gehäuse 5 und den Einsätzen 6 und 7 sind Gummieinlagen 11 angeordnet, die die Innenräume A, B, C des Läufers 4 abdichten. Der Innenraum A befindet sich zwischen der als Eingang für die Reinigungsflüssigkeit dienenden unteren Stirnseite des Einsatzes 7 und dem Gehäuse 5. Zwischen dem Gehäuse 5 und der oberen als Einlaß für die Reinigungsflüssigkeit dienenden Stirnseite des Einsatzes 6 bleibt der Innenraum B frei. Der Innenraum A steht über den Kanal 12, der Innenraum B über den Auslaß 13 mit dem Hohlraum der Hohlachse 1 in Verbindung, der an eine nicht gezeigte Reinigungsflüssigkeitsleitung angeschlossen ist. Der Innenraum C ist zwischen den einander zugekehrten aus­ trittseitigen Stirnseiten der Einsätze 6 und 7 und dem Gehäuse 5 ausgebildet. Der Innenraum C steht über einen Kanal 14 und einen zwischen der Hohlachse 1 und der Nabe 10 ausgebildeten Ringraum D mit einem innerhalb der Hohl­ achse 1 angeordneten Rohr 15 in Verbindung, das an eine nicht gezeigte Leitung für die gereinigte Flüssigkeit an­ geschlossen ist. Die Nabe 10 ist gegen eine axiale Ver­ schiebung durch eine Mutter 16 gesichert, in der der Auslaß 13 ausgespart ist. Am Gehäuse 5 ist eine Riemenscheibe 17 zur Verbindung des Läufers 4 mit einem nicht gezeigten Drehantrieb vorgesehen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Zentrifugalflüssigkeitsreini­ ger ist auf einer ortsfesten Hohlachse 18 in Gleitlagerun­ gen 19 und 20 ein zylindrischer Läufer 21 montiert. Dieser Läufer 21 hat ein Gehäuse 22, eine Nabe 23 und an der Nabe 23 vier längs der Hohlachse 18 des Läufers 21 mit Abstand hintereinander angeordneten Einsätze 24. Jeder Einsatz 24 hat eine Vielzahl von sich in Axialrichtung er­ streckenden Ringschlitzen 25, die von einem Spiralband 26 gebildet werden, das auf eine auf die Nabe 23 aufgesetzte Hülse 27 gewickelt ist. Die Einsätze 24 sind im Gehäuse 22 so angeordnet, daß zwischen ihnen und dem Gehäuse 22 ein Ring­ kanal 28 freibleibt, der über Bohrungen 29 mit einem an eine nicht gezeigte Reinigungsflüssigkeitsleitung angeschlossenen Hohl­ raum der Hohlachse 18 in Verbindung steht. In den zwischen den Stirnseiten der benachbarten Einsätze 24 gebildeten Zwischenräumen sind Teller 30 in Form von Kegelstümpfen vorgesehen, von denen jeder mit seiner kleineren Grund­ fläche dem nachfolgenden Einsatz 24 zugekehrt ist. Jeder dieser Teller 30 unterteilt den Zwischenraum zwischen den Einsätzen in zwei Innenräume, einen Einlaßraum a und einen Auslaßraum b. Jeder Einlaßraum a liegt auf der Eingangs­ seite des Einsatzes 24 und steht mit dem Ringkanal 28 in Verbindung, während jeder Auslaßraum b auf der Austrittsseite aus dem Einsatz 24 liegt und über einen Kanal 31 und Bohrungen 32 in der Hohlachse 18 mit einem innerhalb der Hohlachse 18 angeordneten und an eine nicht gezeigte Leitung für die gereinigte Flüssigkeit an­ geschlossenen Rohr 33 in Verbindung steht. Der Läufer 21 ist gegen eine axiale Verschiebung durch eine Schraube 34 gesichert. Am Gehäuse 22 ist eine Riemenscheibe 35 zur Ver­ bindung des Läufers 21 mit einem nicht gezeigten Antrieb vorgesehen.

Der Zentrifugalflüssigkeitsreiniger arbeitet wie folgt:

Der mit Flüssigkeit gefüllte zylindrische Läufer 4 wird durch den nicht gezeigten Antrieb über Keilriemen in Drehung versetzt.

Die Flüssigkeit, deren Strömungsrichtungen durch Pfeile E angedeutet sind, gelangt über die Kanäle 12 und den Auslaß 13 in der Hohlachse 1 in die Innenräume A und B und zu den Eingängen in die Einsätze 7 und 6. Auf Grund der sich einstellenden Trennung des Gesamtflüssig­ keitsstromes in zwei Teilströme entsprechend der Zahl der Einsätze beträgt die Flüssigkeitsdurchflußmenge durch jeden Einsatz 6, 7 die Hälfte der Gesamtdurchflußmenge. Beim Durchgang der Flüssigkeit durch die Ringschlitze 8 werden in der Flüssigkeit befindliche Schmutzteilchen unter Wirkung der Fliehkräfte auf den von der Drehachse fernliegenden Oberflächen des die Schlitze 8 bildenden Bandes 9 abge­ schieden. Die Unterteilung des Monoeinsatzes der Höhe H in zwei Teile mit der Höhe H/2 ändert an der Absetzfeinheit nichts, da gleichzeitig auch die Gesamtmenge Q in die Durchfluß­ menge Q/2 pro Sektion reduziert wird (Beziehung (1)).

An den in den Einsätzen 6, 7 ausgeschiedenen Teilchen greift der Flüssigkeitsstrom an, der sie zum Austritt aus den Einsätzen 6, 7 mitreißen möchte. Solange in dem Zentrifugalflüssigkeitsreiniger die Durch­ flußmenge der Flüssigkeit durch jeden Einsatz die Hälfte der Gesamtdurchflußmenge ist, tritt eine ent­ sprechende Herabsetzung hinsichtlich des Mitreißens von Verschmutzungen auf (Beziehung (2)).

Nach dem Durchgang durch die Einsätze 6 und 7 vereinigen sich die getrennten Flüssigkeitsteilströme im Innenraum C zu einem Gesamtflüssigkeitsstrom F, der dann über die Ka­ näle 14, den Ring D und das Rohr 15 in die nicht ge­ zeigte Leitung für gereinigte Flüssigkeit geführt wird.

In Fig. 1 sind die Veränderungskurven der Reinigungswirk­ samkeit in Abhängigkeit von der Durchflußmenge des bekann­ ten Zentrifugalreinigers mit dem Monoeinsatz der Höhe H und des erfindungsgemäßen Zentrifugalflüssigkeitsreini­ gers mit dem in zwei gleichgroße Sektionen der Höhe H/2 unter folgenden Betriebskennwerten wiedergegeben:

ω= 800 sec^-1 h=   0,05 cmR=   7,5  cm µ=   0,09 P/g · cm · sec Δ=   4,3  g/cm³ r₀=   3,5  cm

Die Höhe H des bekannten Zentrifugalreinigers ist 14 cm, die Höhe jedes Einsatzes des erfindungsgemäßen Zentri­ fugalflüssigkeitsreinigers ist 7 cm.

Die Kurve d₁ der Fig. 1 für die Absetzfeinheit ist die gleiche für beide Reiniger, da die Unterteilung der Höhe H des Ein­ satzes in zwei gleichgroße Teile der Höhe H/2 von der entsprechenden Reduzierung der Durchflußmenge Q durch jeden Einsatz auf die Hälfte begleitet wird.

Die das Mitreißen kennzeichnende Kurve d₃ der Fig. 1 verläuft für den Zentrifugalreiniger mit zwei Sektionen Einsätzen bedeutend niedriger als die Mitreißkurve d₂ der Fig. 1 für den bekannten Zentrifugalreiniger, da die Durch­ flußmenge Q der Flüssigkeit durch jede der beiden Einsätze auf die Hälfte reduziert ist (Beziehung (2)).

Auf diese Weise ergibt sich eine Reinigungswirkung aus der Gesamtheit der Kenngrößen, nämlich Absetzfeinheit und Mitreißfeinheit, im ersteren Falle die Kurve A-m-D und im anderen Falle die Kurve A-m₁-D₁, was eine wesent­ liche Steigerung der Reinigungswirkung bedeutet.

Beim Betrieb des Zentrifugalreinigers von Fig. 3 gelangt die Flüssigkeit über den Kanal 29 in der Hohl­ achse 18 und den Ringkanal 28 im zylindrischen Läufer 21 in die Einlaßräume a und die Eingänge der Einsätze 24. Dabei verläuft die Trennung der Gesamtdurchflußmenge der Flüssigkeit in Übereinstimmung mit der Anzahl der Einsätze in vier Teile, wodurch die Flüssigkeitsdurchfluß­ menge durch jeden Einsatz den vierten Teil beträgt. Nach dem Durchgang durch die Einsätze 24, in welchen die Flüs­ sigkeit von den Verschmutzungen gereinigt wird, gelangen die Flüssigkeitsteilströme in die Auslaßräume b an den Aus­ tritten aus jedem Einsatz und vereinigen sich nach dem Durchgang durch die Kanäle 31 zu einem Gesamtstrom, der dann durch die Bohrungen 32 in der Hohlachse 18 in das an die nicht gezeigte Leitung für die gereinigte Flüssigkeit angeschlossene Rohr 33 gelangt.

Beim Stillsetzen des Zentrifugalflüssigkeitsreinigers kann der angesammelte Niederschlag von der Oberfläche des die Ringschlitze 25 bildenden Bandes 26 hinunterrutschen. Die zwischen den benachbarten Einsätzen 24 montierten Teller 30 in Form von Kegelstümpfen beugen dem Eindringen der Ver­ schmutzungen aus dem Eingang des vorhergehenden in den nachfolgenden Einsatz vor.

Claims (2)

1. Zentrifugalflüssigkeitsreiniger mit einer Hohl­ achse, die in koaxialer Anordnung einen äußeren Kanal für die Zuführung der zu reinigenden Flüssigkeit und einen inneren Kanal für die Abführung der gereinigten Flüssig­ keit aufweist, mit einem an der Hohlachse drehbar gelager­ ten Läufer, der eine Nabe und ein die Nabe koaxial umschließendes Gehäuse trägt, wobei zwischen der Nabe und dem Gehäuse ein Einsatz angeordnet ist, der eine Vielzahl von sich in Axialrichtung erstreckenden Ring­ schlitzen aufweist, dessen untere Einlaßseite mit dem äußeren Kanal und dessen obere Auslaßseite mit dem inneren Kanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit axialem Abstand zur oberen Auslaßseite des Ein­ satzes (7) ein weiterer Einsatz (6) unter Bildung eines gemeinsamen Innenraums (C) dazwischen angeordnet ist, der über Kanäle (14) in der Nabe (10) und einen zwischen der Nabe (10) und der Hohlachse (1) ausgebildeten Ringraum (D) mit dem als Rohr (15) ausgebildeten inneren Kanal verbunden ist, und daß der äußere Kanal über einen weiteren Auslaß (13) und einen oberen Innenraum (B) im Gehäuse (5) mit der oberen Einlaßseite des weiteren Einsatzes (6) verbunden ist.

2. Zentrifugalflüssigkeitsreiniger mit einer Hohl­ achse, die in koaxialer Anordnung einen äußeren Kanal für die Zuführung der zu reinigenden Flüssigkeit und einen inneren Kanal für die Abführung der gereinigten Flüssig­ keit aufweist, mit einem an der Hohlachse drehbar gelager­ ten Läufer, der eine Nabe und ein die Nabe koaxial umschließendes Gehäuse trägt, wobei zwischen der Nabe und dem Gehäuse ein Einsatz angeordnet ist, der eine Vielzahl von sich in Axialrichtung erstreckenden Ring­ schlitzen aufweist, dessen untere Einlaßseite mit dem äußeren Kanal und dessen obere Auslaßseite mit dem inneren Kanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in axialem Abstand über dem einen Einsatz mindestens ein weiterer Einsatz (24) an der Nabe (23) festgelegt ist, daß zwischen dem Gehäuse (21) und den Einsätzen (24) ein mit dem äußeren Kanal verbundener Ringkanal (28) vorge­ sehen ist, daß zwischen dem ringkanalseitigen Außenum­ fang des einen Einsatzes und dem nabenseitigen Innenum­ fang des darüber angeordneten weiteren Einsatzes (24) ein kegelstumpfförmiger Teller (30) angeordnet ist, der den Einlaßraum (a) des darüber angeordneten weiteren Einsatzes (24) vom Auslaßraum (b) des einen Einsatzes trennt, der über Kanäle (31) in der Nabe (23), einen axial abge­ schlossenen Ringraum zwischen Nabe (23) und Hohlachse (18) sowie Bohrungen (32) in der Hohlachse (18) mit deren als Rohr (33) ausgebildeten innerem Kanal verbunden ist.