DK166809B1

DK166809B1 - Solid-bowl screw

Info

Publication number: DK166809B1
Application number: DK201786A
Authority: DK
Inventors: Ernst Adolf Jaeger
Original assignee: Flottweg Bird Mach Gmbh
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1993-07-19
Also published as: EP0199929B1; DK201786A; DE3663779D1; EP0199929A2; EP0199929A3; DE3515955C1; DK201786D0

Description

DK 166809 B1DK 166809 B1

Opfindelsen angår en snekkecentrifuge af den art, som er angivet i krav 1's indledning.This invention relates to a worm centrifuge of the kind set forth in the preamble of claim 1.

Det er almindelig praksis i dag at opstille og drive sådanne centrifuger med horisontalt forløbende rotationsakse. Derved opnår man en lille indbygningshøjde, maskinfundamentet hen-5 holdsvis maskinsteliet befinder sig nær gulvet, og centrifugen er let tilgængelig. Til lejring af rotorerne bliver der anvendt ringrille- og rullelejer, der ikke er særligt udformet til optagelse af aksial belastning. En sådan aksial belastning er heller ikke systemimmanent ved anordning af rotationsaksen i horisontalt plan; der optræder alligevel uregelmæssige bevægelsesforstyrrel-ser i aksial retning, som på grund af deres uregelmæssighed ikke kan bestemmes. De her 10 involverede lejer, særligt dem mellem tromlen og de maskinfundamentforbundne lejebukke, er overordentlig stærkt belastet, medens de ved omgribning af tilløbsrøret etc. udviser forholdsvis store tværsnit og derfor må rotere meget stærkt. Ved siden af de i første række fra drev og ubalance hidrørende radiale belastninger skal disse rullelejer, i den udstrækning de fx som ringrillelejer udgør faste lejer, dernæst optage sådanne uregelmæssige rotorbevægelser i form 15 af aksialbelastninger, hvilket i alt resulterer i en betragtelig belastning af dette leje og dermed tilsvarende forringelse af levetiden. Rotoren "danser" med uregelmæssige bevægelser hid og did mellem skuldrene på ringrillelejet. Med henblik på at optage disse i begge aksiale retninger optrædende tilfældige belastninger ville dobbeltvirkende aksiallejer være nødvendige, hvilket dog ville medføre betragtelige omkostninger.It is common practice today to set up and operate such centrifuges with a horizontally extending axis of rotation. This results in a small mounting height, the machine foundation or the machine frame are located near the floor, and the centrifuge is easily accessible. Ring bearing and roller bearings which are not specially designed to accommodate axial load are used to mount the rotors. Such an axial load is also not system-immanent in arranging the axis of rotation in a horizontal plane; nonetheless, irregular movement disturbances occur in the axial direction which, due to their irregularity, cannot be determined. The bearings involved here, in particular those between the drum and the machine foundation-connected bearing blocks, are extremely heavily loaded, while exhibiting relatively large cross sections when gripping the inlet pipe etc. and therefore must rotate very strongly. In addition to the radial loads that primarily result from drive and imbalance, these roller bearings, to the extent that they, for example, as ring roller bearings, constitute fixed bearings, thereafter take up such irregular rotor movements in the form of axial loads, resulting in a considerable load on this rent and consequently deterioration of life. The rotor "dances" with irregular movements hither and thither between the shoulders of the ring groove bearing. In order to absorb these random loads occurring in both axial directions, double-acting axial bearings would be required, which would, however, incur considerable costs.

2020

Det er kendt at opstille og drive de omtalte centrifuger eller dekantere med lodret forløbende rotationsakse. Her kan lejeforholdene udformes således - fx aksialleje og radialleje foroven og kun radialleje forneden -, at der ingen uregelmæssige bevægelser kan optræde, i hvert fald ingen forstyrrende bevægelser af den type, der er omtalt i det foregående i forbindelse med 25 den horisontale lejring. Ulempen ved denne opstilling med lodret rotationsakse er imidlertid en tilsvarende stativopbygning og en stor byggehøjde tillige med dårlig tilgængelighed. Denne opbygning er derfor heller ikke blevet almindelig.It is known to set up and operate the aforementioned centrifuges or decanter with vertically extending axis of rotation. Here, the bearing conditions can be designed such as, for example, axial bearing and radial bearing above and only radial bearing below - that no irregular movements can occur, at least no disturbing movements of the type mentioned above in connection with the horizontal bearing. However, the disadvantage of this vertical axis rotation is a similar frame structure and a large building height, as well as poor accessibility. Therefore, this structure has not become common.

Det er opfindelsens opgave ved en centrifuge af den indledningsvis nævnte type i vid ud-30 strækning at eliminere de uregelmæssige rotorforskydningsbevægelser, der optræder i begge akseretninger, og dermed gøre den aksale lejebelastning mere stabil uden i praksis at skulle give afkald på de fordele, der er forbundet med den horisontale anordning af rotationsaksen.It is the object of the invention, in a centrifuge of the type mentioned initially, to eliminate extensively the irregular rotor displacement movements occurring in both axes, thus making the axial bearing load more stable without having to relinquish the advantages which is connected to the horizontal arrangement of the axis of rotation.

Denne opgave bliver ifølge opfindelsen løst som angivet i krav 1's kendetegnende del.According to the invention, this task is solved as set forth in the characterizing part of claim 1.

Den i opfindelsen forudsete skråstilling af rotationsaksen og den deraf følgende med hensyn til rotationsplanet let skråstillede anordning af rullelejerne i begge aksiale ender af rotoren medfører en bestemt aksial preslejebelastning, der er begrænset til den ene af de to akseretninger.The inclined positioning of the axis of rotation of the invention and the consequent slight inclination with respect to the plane of rotation of the roller bearings at both axial ends of the rotor causes a certain axial pre-bearing load which is limited to one of the two axial directions.

35 DK 166809 B1 235 DK 166809 B1 2

Til dette formål er en ringe hældning af rotationsaksen i forhold til vandret tilstrækkelig til effektivt at forebygge dansetilbøjeligheder for tromlen. Man kan her nøjes med simple ringrillele-jer, som ved den bestemte aksiale belastning bliver slidt langt mindre end ved den uregelmæssige, aksiale, skiftende belastning. Særligt ved skråstilling med større vinkler kan man 5 anvende skulderlejer eller pendullejer, der ved en bestemt aksial belastning udviser bedre lø-beegenskaber. Man har altså vidtgående muligheder for at bestemme skråretningen mellem rotationsaksen og vandret plan ved udvælgelse mellem de lejer, der kan komme på tale.For this purpose, a slight inclination of the axis of rotation relative to the horizontal is sufficient to effectively prevent dance tendencies for the drum. Here, simple ring grooves can be satisfied which, at the particular axial load, are worn much less than the irregular, axial, changing load. Especially for sloping positions with larger angles, shoulder bearings or shaft bearings can be used which exhibit better running properties at a certain axial load. There is thus far scope for determining the inclination between the axis of rotation and the horizontal plane by selecting between the bearings that may be available.

Derved bliver de fordele, som findes ved centrifuger med vandret rotationsakse, altså enkel 10 byggemåde og god tilgængelighed, i praksis bibeholdt Den skrå position for rotationsaksen kan fx på simpel måde opnås ved tilsvarende skrå anordning af det sædvanlige maskinfundament, således at man anvender underlag, henholdsvis støddæmpere af forskellig højde til understøtning af fundamentet. Man kan naturligvis også udføre de fra selve maskinfundamentet udgående lejebukke i forskellig højde. Endelig kan hele maskinfundamentet udformes omtrentligt 15 kileformet, hvorved der kan anvendes lejebukke af samme højde.In this way, the advantages of centrifuges with horizontal axis of rotation, ie simple construction and good accessibility, are maintained in practice. The inclined position of the axis of rotation can be obtained, for example, in a simple manner by correspondingly inclined arrangement of the usual machine foundation, so that the substrate is used, different shock absorbers of different heights to support the foundation. Of course, you can also make the bearing blocks which come from the machine foundation at different heights. Finally, the entire machine foundation can be formed approximately 15 wedge-shaped, allowing bearing blocks of the same height to be used.

Ydermere kan det være meget fordelagtigt at gøre skråstillingen mellem rotationsaksen og vandret pian indstillelig, fx ved at man gør maskinfundamentet forskydeligt og fikserbart i forskellige skråstillinger. På denne måde kan man ved måling af aksialkræfteme indstille de 20 respektive gunstigste skråstillinger, der kan være afhængige af en række driftsparametre, som også indbefatter det forhåndenværende gods, der skal adskilles. Denne adskillelighed kan være forudset ud fra en vandret position af rotationsaksen og i retning af en voksende vinkel mellem denne og vandret plan; den kan imidlertid også være indskrænket til et område inden for denne vinkel.Furthermore, it can be very advantageous to adjust the inclination between the axis of rotation and the horizontal piano, for example by making the machine foundation slidable and fixable in different inclined positions. In this way, when measuring the axial cancers, one can set the 20 most favorable slopes, which may be dependent on a number of operating parameters, which also include the available goods to be separated. This separability may be predicted from a horizontal position of the axis of rotation and toward a growing angle between this and the horizontal plane; however, it may also be restricted to an area within this angle.

2525

Ved hjælp af den i opfindelsen forudsete skråstilling mellem rotationsaksen og horisontalplanet opnås der en ekstra fordel ved sådanne centrifuger, som kræver en resttømning, særligt med henblik på rensning, således som dette fordres ved forarbejdningen med bestemte tidsmellemrum af giftigt materiale. Ved en gennemgående rørformet kappeudformning er det således blot 30 tilstrækkeligt med skråstillinger med meget lille vinkel mellem rotationsaksen og vandret. Ved konisk kappeudformning eller i et konisk transportområde foran faststofudtaget bliver skråstillingen eller vinklen mellem rotationsaksen og vandret valgt således, at skråstillingen bliver indstillet nogle vinkelgrader over vinklen mellem rotationsaksen og indervæggen i dette koniske område, hvorved den aksiale ende af rotoren med faststofudtaget naturligvis har samme 35 retning som vinkelspidsen mellem rotationsaksen og vandret, dvs. faststofudtaget befinder sig nærmere ved vandret end den over for liggende ende af kappen. Med henblik på opnåelse af de særlige fordele ved en automatisk resttømning kan der specielt anvendes den ovenfor anførte indstillelighed af skråstillingen. Man kan drive maskinen med lille skråstilling ved normal- 3 DK 166809 B1 drift og endog med vandret forløbende rotationsakse og så blot af hensyn til resttømningen forstille den til en tilsvarende mere skrå stilling. Til rengøringsformål kan det nemlig være særlig fordelagtigt at placere rotationsaksen vandret for at opnå en særlig god gennemskylning af skillerummet; den derpå følgende skråstillen muliggør så udløbet, specielt også af resten af 5 rengøringsvæsken, gennem faststofudtaget.By means of the inclination of the invention envisaged between the axis of rotation and the horizontal plane, an additional advantage is obtained from such centrifuges which require a residual emptying, especially for cleaning, as is required in the processing with certain time intervals of toxic material. Thus, in a continuous tubular casing configuration, only 30 positions with a very small angle between the axis of rotation and the horizontal are sufficient. In tapered sheath design or in a tapered transport area in front of the solids outlet, the inclination or angle between the axis of rotation and the horizontal is chosen such that the angle of inclination is set some angular degrees above the angle between the axis of rotation and the inner wall of this conical region, whereby the axial end of the rotor with the solids outlet naturally has the same. direction such as the angular point between the axis of rotation and the horizontal, i.e. the solids outlet is located closer to the horizontal than the opposite end of the sheath. In order to obtain the special advantages of automatic residual emptying, the adjustability of the inclination position mentioned above can be used in particular. It is possible to operate the machine with a slight inclination in normal operation and even with a horizontally extending axis of rotation and then simply, for the sake of residual emptying, adjust it to a correspondingly more oblique position. For cleaning purposes, it may be particularly advantageous to place the axis of rotation horizontally to obtain a particularly good flushing of the separator; the subsequent inclination then allows the outlet, especially of the rest of the 5 cleaning liquid, to pass through the solids outlet.

Foretrukne udførelsesformer for opfindelsen ses ud fra de uselvstændige krav og under henvisning til det på tegningen viste udførelseseksempel, hvis efterfølgende beskrivelse forklarer opfindelsen nærmere; 10 fig. 1 viser et meget skematiseret del-tværsnitsbillede af udførelseseksemplet, og fig. 2 et skematisk billede af akseforløbet ved en delvis konisk kappeudformning i henhold til udførelseseksemplet.Preferred embodiments of the invention will be apparent from the dependent claims and with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing, the description of which will now be described in greater detail by the invention; 10 FIG. 1 shows a highly schematic partial cross-sectional view of the embodiment, and FIG. 2 is a schematic view of the axis progress of a partially tapered sheath configuration according to the embodiment.

15 Den generelt med 1 betegnede centrifuge omfatter en lukket kappe 2 i delvis konisk udførelse, og i hvis inderrum der på kendt vis er indsat en snekke 3, som er tilpasset kappeforløbet, og som på en ikke vist måde er lejret drejeligt i kappen og roterer med forskelligt omdrejningstal i forhold til kappen. Denne centrifuge svarer til den sædvanlige byggemåde, som den kendes ved centriuger med horisontalt forløbende rotationsakse.The centrifuge generally referred to as 1 comprises a closed sheath 2 in a partially tapered configuration, and in whose inner space a screw 3 is inserted which is adapted in a known manner and which in a manner not shown is pivotally mounted in the sheath and rotates. with different speed relative to the sheath. This centrifuge corresponds to the usual construction method as it is known for centrifuges with a horizontally extending axis of rotation.

2020

Centrifugen hviler på et maskinfundament 4, som igen er understøttet stabilt på fundamentet 5 på opstillingsstedet via støddæmperen 6. Støddæmperen kan på kendt vis være udformet som gummistødpude eller ved anvendelse af fjedre. Maskinfundamentet 4 er her vist i kileformet udformning, som set fra højre side og i forhold til den mod kappen 2 vendende plan 25 synker i en bestemt vinkel og udløber til venstre. Man kan uden videre forestille sig, at maskinfundamentet er udformet som ved en kendt maskine med vandret rotationsakse og lejlighedsvis bliver skråstillet ved hjælp af forskelligt høje understøtninger. Her kan i det mindste den ene af disse understøtninger, nemlig den der fra vandret plan ligger under den ende af maskinfundamentet 4, som skal løftes opad, være indstillelig i højden.The centrifuge rests on a machine foundation 4, which in turn is supported stably on the foundation 5 at the installation site via the shock absorber 6. The shock absorber may in a known manner be designed as a rubber cushion or by the use of springs. The machine foundation 4 is shown here in wedge-shaped configuration, as seen from the right side and with respect to the plane 25 facing the sheath 2, sinks at a certain angle and extends to the left. One can easily imagine that the machine foundation is designed as with a known machine with a horizontal axis of rotation and is occasionally tilted by means of variously high supports. Here, at least one of these supports, namely the one lying horizontally below the end of the machine foundation 4, which is to be raised upwards, can be adjustable in height.

3030

Maskinfundamentet 4 omfatter to lejebukke 7, der foroven bærer et hus 8, som omslutter kappen. I de ved begge ender af kappen anordnede lejebukke 7 er der indsat kuglelejer 9, der understøtter kappen 2, som er drejeligt lejret i maskinfundamentet 4. Denne kuglelejring kan i fastlejeområdet være udformet som rilleleje, skulderleje eller pendulleje; der kan dog også 35 komme andre lejer på tale, som alt efter skråstillingen kan optage en større eller mindre ensidig aksial belastning.The machine foundation 4 comprises two bearing blocks 7 carrying a housing 8 at the top which encloses the sheath. In the bearing blocks 7 arranged at both ends of the sheath, ball bearings 9 are provided which support the sheath 2 which are pivotally mounted in the machine foundation 4. This ball bearing can in the fixed bearing area be formed as a groove bearing, shoulder bearing or shuttle bearing; However, there may also be 35 other bearings available which, depending on the inclination, can absorb a greater or less unilateral axial load.

DK 166809 B1 4 På grund af den skrå anordning af maskinfundamentet 4 og dermed også kuglelejestederne forløber rotationsaksen 10 for kappen 2 samt snekken 3 i skråstilling under en vinkel α i forhold til vandret plan 11, der her er gengivet som forbindelseslinie mellem de øverste ender af stødpuderne 6.DK 166809 B1 4 Due to the inclined arrangement of the machine foundation 4 and thus also the ball bearings, the axis of rotation 10 of the sheath 2 and the worm 3 are inclined in an angle α with respect to the horizontal plane 11, which is shown here as a connecting line between the upper ends of the the bumpers 6.

55

Indervæggen 12 af kappen 2 forløber via et delområde af sin længdeudstrækning konisk mod rotationsaksen 10 og nærmere betegnet i retning af vinkelspidsen a. Det koniske område af kappen ligger altså alt i alt nærmere horisontalplanet 11 end dens cylindriske del i det andet endeområde. Det koniske område 13 for indervæggen 12 udmunder i et faststofudtag 14, der 10 fx er udformet som to åbninger i dette område af kappevæggen. Denne udformning, såvel som fraføringen af det faste stof fra centrifugen, udformningen af væskeafiøbet og lignende, er kendt i forskellige variationer.The inner wall 12 of the sheath 2 extends taperedly to the axis of rotation 10 through a part area of its longitudinal extension, and more specifically in the direction of the angular tip a. Thus, the tapered area of the sheath is in all things closer to the horizontal plane 11 than its cylindrical part in the other end region. The conical region 13 of the inner wall 12 opens into a solid outlet 14, which 10 is, for example, formed as two openings in this region of the casing wall. This design, as well as the discharge of the solid from the centrifuge, the design of the liquid outlet and the like, are known in various variations.

På grund af skråstillingen for rotoren, henholdsvis kappen 2 og snekken 3 fremkaldes der på 15 grund af tyngdekraften en bestemt aksial belastning af kuglelejet 9 i aksiai retning mod vinkelspidsen a; en dansetilbøjelighed af den type, hvor kappen 2 også belaster kuglelejet 9 i den modsatte aksiale retning, bliver herigennem undgået.Due to the inclination of the rotor, the sheath 2 and the worm 3 respectively, due to gravity, a certain axial load of the ball bearing 9 is induced in the axial direction towards the angular tip a; a dance tendency of the type in which the sheath 2 also loads the ball bearing 9 in the opposite axial direction is thereby avoided.

Som tværsnitsbilledet i fig. 1 viser, hælder det nedre, mod horisontalplanet 11 vendende bun-20 dområde af den koniske inderflade 13 med en lille vinkel mod horisontalplanet på en sådan måde, at væske, som befinder sig i det af kappen 2 omsluttede mm, løber ud af faststofudtaget på grund af tyngdekraften Dette kan man udnytte til resttømningen af skillerummet. Under drift danner der sig et væskelag af form som en hulcylinder, og som udgående fra indervæggen 12 af kappen 2 vokser til en driftsbestemt højde hen imod rotationsaksen 10. På denne 25 måde forlader kun det af snekken transporterede faststofudtaget 14. Formindsker man hastigheden, eller bringer man centrifugen til stilstand, så løber restvæsken ud. Hvis man af en eller anden grund ikke ønsker dette, så kan man ved hjælp af højdeindstilleligheden overføre centrifugen til en skråstilling med mindre vinkel a. Den her skildrede resttømning er særlig af betydning til rengøringsformål.As the cross-sectional view of FIG. 1 shows the lower, bottom-facing region 20 facing the horizontal plane 11 of the tapered inner surface 13 at a slight angle to the horizontal plane in such a way that liquid contained in the mm enclosed by the casing 2 runs out of the solids outlet on the due to gravity This can be utilized for the residual emptying of the separator. In operation, a liquid layer of the form of a hollow cylinder is formed and, starting from the inner wall 12 of the sheath 2, grows to an operating height towards the axis of rotation 10. In this way, only the solids outlet 14 transported by the worm leaves the speed, or If the centrifuge is brought to a standstill, the residual liquid will run out. If for some reason this is not desired, the centrifuge can be transferred to an inclined position with a smaller angle by means of the height adjustment. The residual discharge depicted here is particularly important for cleaning purposes.

3030

Fig. 2 symboliserer skråstillingen af rotationsaksen 10 i forhold til horisontalplanet 11 under indflydelse af vinklen a. Den mod horisontalplanet 11 vendende hældning af konussen, som fremgår af fig. 1, gengives ved 13 i fig. 2. Konusvinklen mellem indervæggen i området 13 og rotationsaksen 10 bliver beskrevet ved vinklen β. For at opnå en resttømning kræves der en 35 større eller mindre lille afløbsvinkel γ, der beskriver skråstillingen mellem horisontalplanet 11 og det mod dette vendende område 13, og som ved stilstand sikreren automatisk udflydning af restvæske gennem faststofudtaget. Fig. 2 viser, at vinklen α mellem rotationsaksen 10 og horisontalplanet 11 må være udløbsvinklen γ større end konusvinklen β.FIG. 2 symbolizes the inclination of the axis of rotation 10 with respect to the horizontal plane 11 under the influence of the angle a. The inclination of the cone towards the horizontal plane 11 shown in FIG. 1 is reproduced at 13 in FIG. 2. The cone angle between the inner wall in the region 13 and the axis of rotation 10 is described at the angle β. To achieve a residual discharge, a larger or smaller drain angle γ is required, which describes the inclination between the horizontal plane 11 and the area 13 facing it, and which at standstill ensures the automatic flow of residual liquid through the solids outlet. FIG. 2 shows that the angle α between the axis of rotation 10 and the horizontal plane 11 must be the outlet angle γ greater than the cone angle β.

Claims

1. Rolling centrifuge with roller bearings for rotational storage of the rotors and having a common axis of rotation, characterized in that the axis of rotation (10) is arranged! inclined and 5 extended at an angle to the horizontal (11) of at least 2 ° to a maximum of 60 ° in the vertical direction.

Centrifuge according to claim 1, characterized in that the angle (a) is some degrees - especially 2® and more - greater than the angle of inclination (β) between the axis of rotation (10) and the inner wall (12) 10 of the sheath (2) of the centrifuge ( 1) in the region (13) of the carriage (3) of the carriage in front of the solids outlet (14), whereby the axial end region of the sheath (2) which shows the solids outlet (14) is closer to the horizontal plane (11) than its other end area.

Centrifuge according to claim 1 or 2, characterized in that the machine base (4) of the centrifuge (1) inclines the angle (a) with the axis of rotation (10) with respect to the horizontal plane (11).

Centrifuge according to claims 1-3, characterized in that the inclination of the axis of rotation (10) is adjustable at different angles (a). 20

Centrifuge according to claims 1-4, characterized in that the ball bearing (9) has an annular roller bearing. Centrifuge according to claims 1-4, characterized in that the ball bearing (9) has a shoulder bearing. Centrifuge according to claims 1-4, characterized in that the ball bearing (9) has a shuttle bearing.