DE4217801A1 - Radial shaft seal for screw centrifuge for solid-liq. mixt. sepn. - comprises helical sealing element of PTFE pressed in operating position by centrifugal force, for sealing rotating hollow shafts annular gap - Google Patents
Radial shaft seal for screw centrifuge for solid-liq. mixt. sepn. - comprises helical sealing element of PTFE pressed in operating position by centrifugal force, for sealing rotating hollow shafts annular gapInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Radialwellendichtung insbesondere für Schnek kenzentrifugen zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, zur Ab dichtung des Ringspalts zwischen der Hohlwelle des drehbar gelagerten Zentrifugentrommelmantels und der Hohlwelle der im Trommelmantel mit abweichender Drehzahl (Differenzdrehzahl) rotierenden Förderschnecke.The invention relates to a radial shaft seal especially for Schnek centrifuges for the separation of solid-liquid mixtures, for Ab Seal the annular gap between the hollow shaft of the rotatably mounted Centrifuge drum shell and the hollow shaft in the drum shell with different speed (differential speed) rotating screw conveyor.
Schneckenzentrifugen dienen zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemi schen, zum Beispiel zur Entwässerung von Klärschlamm. Vollmantel- Schneckenzentrifugen haben meist einen zylindrisch-konischen Trommel mantel, der mit seiner Hohlwelle im Maschinenrahmen drehbar gelagert ist. Innerhalb des Trommelmantels rotiert eine Förderschnecke, die ebenfalls mittels einer Hohlwelle drehbar gelagert ist. Der Trommelmantel und die Förderschnecke rotieren gleichsinnig, jedoch mit einstellbar unterschiedli cher Drehzahl (Differenzdrehzahl), wobei die Förderschnecke im Vergleich zum Trommelmantel vor- oder nacheilend laufen kann. Der zu entwäs sernde Schlamm wird durch ein feststehendes Axialrohr in die Aufgabe kammer des Schneckenkörpers eingeleitet, und er strömt von dort durch Öffnungen in die Trommel. Im ZentrifugalkraftfeId sedimentieren die schwe ren Feststoffteilchen auf der Trommelwandung und werden von der För derschnecke zu den Feststoffaustragsöffnungen geschoben, während die geklärte Flüssigkeit aus Öffnungen des Überlaufwehrs in der Trommel stirnwand abfließt. Eine solche Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist zum Beispiel aus der DE-PS 23 44 507 bekannt. Screw centrifuges are used to separate solid-liquid mixtures for example for dewatering sewage sludge. Solid coat Screw centrifuges usually have a cylindrical-conical drum jacket that is rotatably mounted with its hollow shaft in the machine frame. A screw conveyor, which also rotates, rotates inside the drum casing is rotatably supported by a hollow shaft. The drum jacket and the Screw conveyor rotate in the same direction, but with adjustable differences cher speed (differential speed), with the screw conveyor in comparison can run ahead or lag behind the drum jacket. The drain Serrating sludge is put into the task through a fixed axial tube Chamber of the snail body initiated, and it flows through from there Openings in the drum. The Swiss sediment in the centrifugal force field ren solid particles on the drum wall and are from the För derschnecke pushed to the solids discharge openings, while the clarified liquid from openings of the overflow weir in the drum end wall drains away. Such a solid bowl screw centrifuge is for Example known from DE-PS 23 44 507.
Bei einer solchen Schneckenzentrifuge muß der Ringspalt zwischen der Trommel-Hohlwelle und der dazu konzentrisch angeordneten Förderschnecken- Hohlwelle durch eine Radialwellendichtung gegen den Produktraum der Zentrifuge abgedichtet sein, um zu verhindern, daß aus dem Produktraum zu entwässernde Suspension und Deckflüssigkeit (Spülflüssigkeit) in diesen Ringspalt und schließlich in unerwünschter Weise zum Wälzlager der För derschnecken-Wälzlagerung oder in nicht entleerbare Bereiche des Trag körpers der Förderschnecke gelangt, deren Betrieb, zum Beispiel die Lager fettschmierung durch die flüssige Suspension gefährdet wäre. Bisher be kannte Radialwellendichtungen bestehen aus einem in sich geschlossenen elastischen Radialwellendichtungsring, dessen Dichtlippe durch eindrin gende Feststoffsuspension schnell verschleißt und sich nicht selbst nach stellt, so daß die bekannten Radialwellendichtringe durch niedrige Lebens dauer gekennzeichnet sind, was unerwünschte Betriebsunterbrechungen der Schneckenzentrifuge durch Dichtungswechsei zur Folge hat.In such a screw centrifuge, the annular gap between the Hollow drum shaft and the concentrically arranged screw conveyor Hollow shaft through a radial shaft seal against the product space Centrifuge to be sealed to prevent from the product space Suspension to be drained and covering liquid (rinsing liquid) in these Annular gap and finally in an undesirable manner to the roller bearing of the För derschnecken rolling bearings or in non-emptying areas of the support body of the screw conveyor, its operation, for example the bearings grease lubrication would be endangered by the liquid suspension. So far be Known radial shaft seals consist of a self-contained elastic radial shaft sealing ring, the sealing lip of which penetrate solid suspension wears out quickly and does not self-replenish provides so that the known radial shaft seals through low life are marked, resulting in unwanted business interruptions the screw centrifuge results from changing the seal.
Der Erfindung Iiegt die Aufgabe zugrunde, zur Abdichtung des Ringspalts zwischen zwei konzentrisch zueinander angeordneten und ineinander gela gerten und mit Differenzdrehzahl rotierenden Hohlwellen, wie sie insbeson dere bei Schneckenzentrifugen zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsge mischen auftreten, eine Radialwellendichtung zu schaffen, die einfach ge baut ist und dennoch eine hohe Lebensdauer aufweist.The object of the invention is to seal the annular gap between two concentrically arranged and interlaced harvesters and hollow shafts rotating at differential speed, in particular in the case of screw centrifuges for the separation of solid-liquid liquids mix occur to create a radial shaft seal that is easy ge is built and still has a long service life.
Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des An spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprü chen angegeben.This task is accomplished with the measures of the labeling part of the contractor spell 1 solved. Advantageous further developments are in the dependent claims Chen specified.
Die erfindungsgemäße Radialweliendichtung besteht im Querschnitt gese hen aus Dichtungsringen, die in Außennuten der radial innen gelegenen Hohlwelie des abzudichtenden Ringspalts in radialer Richtung geführt sind derart, daß im Zentrifugenbetrieb die Außenkontur der Dichtungsringe durch die Zentrifugalkraft an die Innenwandung der konzentrisch radial außen gelegenen Hohlwelle des Ringspalts gepreßt ist. Dabei bestehen nach einem besonderen Merkmal der Erfindung die im Querschnitt gese henen Dichtungsringe aus einem einzigen oder mehreren spiralförmig ge wendelten Dichtungskörper, die in einer oder mehreren Außennuten oder entsprechend spiralförmig gewendelten Außennut(en) der inneren Hohl welle eingesetzt sind, wobei die Wendelung derart ist, daß die axiale För derrichtung der gewendelten einteiligen Dichtungskörper zum Produktraum der Zentrifuge gerichtet ist. Unter Zentrifugalkrafteinwirkung stellt sich der erfindungsgemäße spiralförmig gewendelte Dichtungskörper bei dessen allmählichem Verschleiß selbst nach. Durch die Wendelung des Dichtungs körpers derart, daß die Förderrichtung des Dichtungskörpers zum Produkt raum der Zentrifuge gerichtet ist, wird ein Eindringen der Feststoffsuspen sion in den Ringspalt der erfindungsgemäßen Dichtung verhindert, die so mit selbstreinigend ist. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Radialwellen dichtung also durch eine hohe Standzeit gekennzeichnet. Durch Dich tungswechsel verursachte Betriebsunterbrechungen der Zentrifuge sind auf ein Minimum beschränkt. Durch die erfindungsgemäße Radialwellendich tung ist die Wälzlagerung der Zentrifugen-Förderschnecke vor Eindringen der Feststoffsuspension optimal geschützt.The radial shaft seal according to the invention is in cross section hen from sealing rings in the outer grooves of the radially inner Hollow shaft of the annular gap to be sealed are guided in the radial direction such that the outer contour of the sealing rings in centrifuge operation by the centrifugal force on the inner wall of the concentric radial outer hollow shaft of the annular gap is pressed. Thereby exist According to a special feature of the invention, the cross-section hen sealing rings from a single or several spirally ge spiraled sealing body in one or more external grooves or corresponding spiral spiral outer groove (s) of the inner hollow shaft are used, the winding being such that the axial För the direction of the coiled one-piece sealing body towards the product space the centrifuge is directed. Under centrifugal force, the Spirally wound sealing body according to the invention in its gradual wear even after. By winding the seal body such that the conveying direction of the sealing body to the product space of the centrifuge is directed, penetration of the solid particles prevented in the annular gap of the seal according to the invention, the so is self-cleaning. Overall, the radial waves according to the invention seal characterized by a long service life. Through you Interruptions to operation of the centrifuge caused by a change in direction are open limited to a minimum. Due to the radial waves according to the invention tion is the roller bearing of the centrifuge screw conveyor before penetration the solid suspension optimally protected.
Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu tert.The invention and its further features and advantages are based on the Exemplary embodiments schematically illustrated in the figures tert.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 ausschnittsweise vergrößert im Vertikalschnitt die Ein zelheit 1 der Fig. 2 zur Erläuterung der erfindungsge mäßen Radialwellendichtung, und Fig. 1 partially enlarged in vertical section, the individual 1 of FIG. 2 to explain the radial shaft seal according to the Invention, and
Fig. 2 im Vertikalschnitt einen Längsabschnitt einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge mit zwischen zwei drehbar gela gerten Hohlwellen eingebauter Radialwellendichtung der Fig. 1. Fig. 2 in vertical section a longitudinal section of a solid bowl screw centrifuge with between two rotatably gela ger hollow shafts installed radial shaft seal of Fig. 1st
Zunächst wird anhand der Fig. 2 das Dichtungsproblem einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen erläutert. Der in der Regel zylindrisch-konische Trommelmantel (10) ist über seine Hohlwelle (11) in nicht dargestellten Lagerböcken des Maschinen rahmens um die Drehachse (12) drehbar gelagert. Innerhalb der rotierenden Trommel (10) rotiert eine Förderschnecke (13), die über eine hohlwellenar tige Ausbildung (14) an einer Wälzlagerung (15) drehbar gelagert ist, deren Innenringe sich an der rotierenden Hohlwelle (11) der Zentrifugentrom mel (10) abstützen. Trommel (10) und Förderschnecke (13) rotieren gleich sinnig, jedoch mit einstellbar unterschiedlicher Drehzahl. So beträgt die Drehzahl der Trommel (10) zum Beispiel 1560 U/min und die Drehzahl der Förderschnecke (13) zum Beispiel 1600 U/min, das heißt die Förder schnecke (13) eilt im Vergleich zum Trommelmantel (10) mit einer Diffe renzdrehzahl von 40 U/min vor. Entsprechende Systeme mit nacheilender Schnecke sind mit der erfindungsgemäßen Dichtung gleichfalls abzudich ten.First, the sealing problem of a solid bowl screw centrifuge for the separation of solid-liquid mixtures is explained with reference to FIG. 2. The generally cylindrical-conical drum jacket ( 10 ) is rotatably supported about its axis of rotation ( 12 ) via its hollow shaft ( 11 ) in bearing blocks of the machine frame (not shown). Within the rotating drum ( 10 ) rotates a screw conveyor ( 13 ) which is rotatably mounted on a hohlwellenar term training ( 14 ) on a rolling bearing ( 15 ), the inner rings of which are supported on the rotating hollow shaft ( 11 ) of the centrifugal drum ( 10 ) . Drum ( 10 ) and screw conveyor ( 13 ) rotate in the same way, but with an adjustable speed. The speed of the drum ( 10 ) is, for example, 1560 rpm and the speed of the screw conveyor ( 13 ) is, for example, 1600 rpm, that is, the screw conveyor ( 13 ) rushes compared to the drum shell ( 10 ) with a differential speed of 40 rpm before. Corresponding systems with a trailing screw can also be sealed with the seal according to the invention.
Ein feststehendes (nicht rotierendes) zentrisches Axialrohr (16) leitet die aufgegebene, zu trennende Suspension (17) in die Aufgabekammer (18) des Tragkörpers der Förderschnecke (13), von wo es durch Öffnungen (19) in die Trommel (10) einströmt. Im Zentrifugalkraftfeld sedimentieren die spezifisch schweren Feststoffteilchen der zu trennenden Suspension (17), zum Beispiel Klärschlamms, auf der Innenwandung des Trommelman tels (10). Die gekIärte Flüssigkeit (Zentrat) fließt im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nach links aus Öffnungen eines Überlaufwehrs in der in Fig. 2 nicht mehr dargestellten linken Stirnwand des Trommelmantels (10) ab, während die Wendel (20) der Förderschnecke (13) den sedimentierten Feststoff nach rechts in Richtung zu den Austragsöffnungen (21) des Trommelman tels (10) schiebt, durch welche der sedimentierte Feststoff, zum Beispiel der entwässerte Klärschlamm, in Richtung des Pfeils (22) in das Feststoff auffanggehäuse abgeschleudert wird. A stationary (non-rotating) central axial tube ( 16 ) guides the suspension ( 17 ) to be separated into the feed chamber ( 18 ) of the support body of the screw conveyor ( 13 ), from where it flows into the drum ( 10 ) through openings ( 19 ) . In the centrifugal force field, the specifically heavy solid particles of the suspension ( 17 ) to be separated, for example sewage sludge, sediment on the inner wall of the drum jacket ( 10 ). The clarified liquid (centrate) flows in the embodiment of FIG. 2 to the left from openings of an overflow weir in the left end wall of the drum casing ( 10 ), which is no longer shown in FIG. 2, while the spiral ( 20 ) of the screw conveyor ( 13 ) sediments the sediment Solid to the right in the direction of the discharge openings ( 21 ) of the drum jacket ( 10 ) pushes through which the sedimented solid, for example the dewatered sewage sludge, is thrown in the direction of arrow ( 22 ) into the solid collection housing.
In Fig. 2 ist ferner zu sehen, daß die Wälzlagerung (15), deren Außenringe mit der Förderschnecke (13) und deren Innenringe mit dem Trommelman tel (10) mitrotieren, beidseitig durch je eine Gleitringdichtung (23, 24) ge schützt ist. Außerdem ist deutlich zu sehen, daß zwischen einem inneren Hohlwellenteil (25), welches mit dem Trommelmantel (10) mit rotiert, und einem konzentrisch dazu angeordneten äußeren Hohlwellenteil (26), wel ches mit der Förderschnecke (13) mit rotiert, ein Ringspalt (27) gebildet ist, der mittels der erfindungsgemäßen und in Fig. 1 als Einzelheit vergrößert dargestellten Radialwellendichtung (28) gegen den Produktraum der Zentri fuge abgedichtet ist, um mit Sicherheit zu verhindern, daß aus der Aufga bekammer (18) ein Teil des zu trennenden Feststoff-Flüssigkeitsgemi sches (17) durch den Ringspalt (27) und von dort in unerwünschter Weise zur Wälzlagerung (15) gelangt.In Fig. 2 it can also be seen that the rolling bearing ( 15 ), the outer rings with the screw conveyor ( 13 ) and the inner rings with the drumman tel ( 10 ) rotate on both sides by a mechanical seal ( 23 , 24 ) is protected ge. In addition, it can be clearly seen that between an inner hollow shaft part ( 25 ), which rotates with the drum casing ( 10 ), and an concentrically arranged outer hollow shaft part ( 26 ), which rotates with the screw conveyor ( 13 ), an annular gap ( 27 ) is formed, which is sealed by means of the radial shaft seal ( 28 ) according to the invention and enlarged in detail in FIG. 1 against the product space of the centrifuge, in order to prevent with certainty that from the chamber ( 18 ) part to be separated Solid-liquid mixtures ( 17 ) through the annular gap ( 27 ) and from there in an undesirable manner to the rolling bearing ( 15 ).
Die erfindungsgemäße Radialwellendichtung (28) besteht nicht aus einem oder mehreren in sich geschlossenen elastischen Dichtungsringen, sondern aus einem oder mehreren einteiligen, spiralförmig gewendelten Dichtungs körper, die, wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, in einer oder mehreren Außennuten oder entsprechend spiralförmig gewendelten Außennut (29) des inneren Hohlwellenteils (25) eingesetzt sind, wobei die Wendelung der art ist, daß die axiale Förderrichtung des gewendelten Dichtungskör pers (28) nach links zum Produktraum der Zentrifuge gerichtet ist. Der Um schlingungswinkel des vorgeformten, spiralförmig gewendelten Dichtungs körpers (28) ist <360°, das heißt der Dichtungskörper (28) soll minde stens einmal gewendelt sein, im Ausführungsbeispiel drei- oder viermal. Der Innendurchmesser des elastischen, spiralförmig vorgeformten Dich tungskörpers (28) kann vor dessen Einbau etwas kleiner sein als der Nut grund der den Dichtungskörper aufnehmenden, entsprechend spiralförmig gewendelten Außennut (29) des inneren Hohlwellenteils (25).The radial shaft seal ( 28 ) according to the invention does not consist of one or more self-contained elastic sealing rings, but of one or more one-piece, spirally coiled sealing body, which, as can be clearly seen from Fig. 1, in one or more outer grooves or correspondingly spirally coiled outer groove ( 29 ) of the inner hollow shaft part ( 25 ) are used, the winding being such that the axial conveying direction of the wound sealing body ( 28 ) is directed to the left to the product space of the centrifuge. The looping angle of the preformed, spirally coiled sealing body ( 28 ) is <360 °, that is to say the sealing body ( 28 ) should be coiled at least once, three or four times in the exemplary embodiment. The inner diameter of the elastic, spirally preformed sealing device body ( 28 ) may be slightly smaller than the groove before it is installed because of the sealing body receiving the corresponding spirally coiled outer groove ( 29 ) of the inner hollow shaft part ( 25 ).
Beim Betrieb der Schneckenzentrifuge stellt sich der spiralförmig gewen delte Dichtungskörper (28) unter der Zentrifugalkrafteinwirkung selbsttätig radial nach außen nach. Die Förderrichtung des rotierenden Dichtungskör pers (28) in Richtung zum Produktraum (18) der Zentrifuge sorgt für einen Selbstreinigungseffekt bei der erfindungsgemäßen Radialwellendichtung. Dies alles führt zu einer sehr langen Standzeit der erfindungsgemäßen Ra dialwellendichtung.When the screw centrifuge is in operation, the spiral-shaped sealing body ( 28 ) automatically adjusts radially outwards under the action of centrifugal force. The conveying direction of the rotating sealing body ( 28 ) towards the product space ( 18 ) of the centrifuge ensures a self-cleaning effect in the radial shaft seal according to the invention. All this leads to a very long service life of the Ra dial shaft seal according to the invention.
Das Querschnittsverhältnis Höhe zu Breite des elastischen Dichtungskör pers (28) kann wenigstens 1,5 : 1 betragen. Zur Erleichterung der Montage des Dichtungskörpers (28) kann dieser an beiden Längsenden an je einem Ring (30 bzw. 31) abgestützt sein, die an beiden Endbereichen der Außen nut (29) nachträglich mit dem inneren rotierenden Hohlwellenteil (25) fest verbunden sind. Das Material des Dichtungskörpers (28) soll einen niedri gen Reibungskoeffizienten haben, der mit steigender Zentrifugalkraft bzw. Anpreßkraft ein degressives Reibverhalten aufweist. So kann das Material des Dichtungskörpers (28) zum Beispiel PTFE (Polytetrafluoräthylen) sowie die Gleitreibung weiter reduzierende Stoffe enthalten. Die Gleitgeschwin digkeit zwischen der Außenkontur des gewendelten Dichtungskörpers (28) und der Innenwandung des Hohlwellenteils (26) kann zum Beispiel <20 m/min betragen, und zwar bei einer sich aus der Fliehkraft ergeben den Flächenpressung von <5 N/cm2.The cross-sectional ratio height to width of the elastic sealing body ( 28 ) can be at least 1.5: 1. To facilitate the assembly of the sealing body ( 28 ), this can be supported at both longitudinal ends on a ring ( 30 or 31 ), which are subsequently connected to the inner rotating hollow shaft part ( 25 ) at both end regions of the outer groove ( 29 ). The material of the sealing body ( 28 ) should have a low coefficient of friction, which has a degressive friction behavior with increasing centrifugal force or contact pressure. For example, the material of the sealing body ( 28 ) can contain PTFE (polytetrafluoroethylene) and substances that further reduce sliding friction. The Gleitgeschwin speed between the outer contour of the coiled sealing body ( 28 ) and the inner wall of the hollow shaft part ( 26 ) can be, for example, <20 m / min, with a surface pressure of <5 N / cm 2 resulting from the centrifugal force.
Der Ringraum zwischen dem feststehenden Axialrohr (16) und der rotieren den Hohlwelle (11) bzw. dem mit gleicher Drehzahl mitrotierenden Hohl wellenteil (25) kann durch eine geeignete Deckflüssigkeit (Spülflüssigkeit) sauber gehalten werden.The annular space between the fixed axial tube ( 16 ) and the rotating hollow shaft ( 11 ) or the hollow shaft part ( 25 ) rotating at the same speed can be kept clean by a suitable cover liquid (rinsing liquid).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEUTZ AKTIENGESELLSCHAFT, 51063 KOELN, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |