EP0144904A2 - Lagerabdichtung für eine Zentrifuge - Google Patents

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EP0144904A2
EP0144904A2 EP84114363A EP84114363A EP0144904A2 EP 0144904 A2 EP0144904 A2 EP 0144904A2 EP 84114363 A EP84114363 A EP 84114363A EP 84114363 A EP84114363 A EP 84114363A EP 0144904 A2 EP0144904 A2 EP 0144904A2
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centrifuge
bearing seal
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seal according
interior
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EP84114363A
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Erhard Dipl.-Ing. Aufderhaar
Ernst Dipl.-Ing.(FH) Grübl
Siegfried Ing. Pfaff (Grad.)
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Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Original Assignee
Krauss Maffei AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings

Definitions

  • the invention relates to a bearing seal between the interior of a centrifuge and its drive part with ring-shaped sealing elements encompassing a drive shaft protective sleeve, which are pressed against the drive side with a protective gas, such as nitrogen, which passes into the interior of the centrifuge.
  • Centrifuges are also used in particular to separate suspensions into solids and liquid filtrates. In the pharmaceutical industry and in food production, it is essential to keep the interior of the centrifuge with the centrifuge drum clean relative to the drive part of the centrifuge. In addition, a seal between the interior of the centrifuge and the drive part is also necessary because explosive or aggressive gases can occur during centrifugation, which must be kept away from the drive part.
  • the present invention has for its object to provide a bearing seal between the interior of a centrifuge and its drive part, which works reliably, requires little maintenance and in which the wearing parts can be easily replaced.
  • At least two identical sealing elements are arranged axially one behind the other, that the drive shaft protective sleeve has a reduced diameter in the pressing area of the sealing element closest to the interior of the centrifuge and that the protective gas passes through this sealing element.
  • suspensions are e.g. a filling tube 68 is inserted into the interior 20 of the centrifuge.
  • the drum 66 of the centrifuge 22 is rotated by means of a motor 60.
  • the drive takes place via the shaft 62 of the motor, V-belt 63, a V-belt pulley 64 and the drive shaft 50 of the drum 66.
  • the hub 52 of the drum is firmly connected to the drive shaft 50 (see also FIG. 2).
  • the solids collecting in the drum 66 during centrifugation are removed from the centrifuge 22 via a chute 70.
  • the drum hub 52 shown in FIGS. 1 and 2 thus moves with the drive shaft 50 while the components 84 (FIG. 2) do not rotate.
  • the bearing seal described in more detail below is provided between the stationary components 84 (which will be explained in more detail below) and the rotating shaft 50.
  • a roller bearing 54 is located between the stationary parts 84 and the drive shaft 50.
  • FIGS. 2, 3 and 4 The seal according to the invention is shown in more detail in FIGS. 2, 3 and 4.
  • a protective sleeve 18 is placed around the shaft 50. It interacts with the sliding sealing elements 10, 12 and 14 and is abrasion-resistant and easy to replace.
  • the sealing elements 10, 12 and 14 thus seal the interior 20 of the centrifuge 22, which extends via the shaft 80 to the sealing element 10, against the drive part of the centrifuge, which extends from the other side via the shaft 86 to the sealing element 14.
  • FIG. 3 The arrangement of the sealing elements relative to the drive shaft protective sleeve 18 is shown in FIG. 3.
  • the sealing elements 10, 12 and 14 are arranged axially one behind the other and each press with their inner edges against the protective sleeve 18.
  • Spacer rings 24, between which the sealing elements are clamped on the outside, are used to mount the sealing elements 10, 12 and 14.
  • the protective sleeve 18 has a smaller diameter in the area of contact with the sealing element 10 facing the interior 20 of the centrifuge 22 than in the area of contact with the other sealing elements 12 and 14, respectively. Since the sealing elements 10, 12 and 14 in the the other are identical to one another, this measure has the consequence that the sealing element 10 presses against the surface of the protective sleeve 18 with less pressure than the other two sealing elements 12 and 14 respectively.
  • the protective gas channel 32 leads into the space between the sealing elements 10 and 12. Since, due to the reduced diameter of the protective sleeve 18 in the area of contact with the upper sealing element 10, the sealing effect of the sealing element 10 is less than that of the underlying one Sealing element 12, the protective gas (for example nitrogen) having a slight positive pressure will pass between the sealing element 10 and the protective sleeve 18.
  • the flow of the protective gas thus runs via the channel 32 into the space between the sealing elements 10 and 12 in the shaft 80 and thus into the interior of the centrifuge 22. This flow ensures, on the one hand, that there are no dirt particles from the centrifuge in the area of the seals accumulate and affect them and on the other hand that no explosive or aggressive gases from the centrifuge into which drive parts that may have hot parts can get.
  • the sealing elements 10, 12 and 14 and their spacer rings 24 are arranged in a flange 30.
  • the flange 30 is not only penetrated by the channel 32 for the protective gas, but also has a channel 26 for lubricants.
  • the lubricant channel 26 is used to relubricate the two lower sealing elements 12 and 14 at larger intervals.
  • a third channel system 42 is provided in the flange 30.
  • Detergent cleaning agent
  • the flushing agent entering the groove 38 under pressure is sprayed through fine channels 40 provided between the surface 44 of the annular disc 36 and the groove 38 (see FIG. 5), so that contaminants are loosened and removed by the flushing agent.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Abstract

Es wird eine Lagerabdichtung zwischen dem Innenraum einer Zentrifuge und ihrem Antriebsteil vorgeschlagen, bei der drei gleichartige Dichtelemente axial hintereinander angeordnet sind und gegen eine Schutzbüchse der Antriebswelle elastisch andrücken, wobei die Antriebswellen-Schutzbüchse im Andrückbereich des dem Innenraum der Zentrifuge nächstliegenden Dichtelementes einen reduzierten Durchmesser aufweist, so daß in den Raum zwischen diesem Dichtelement und dem nächstfolgenden Dichtelement eingeführtes Schutzgas in den Innenraum der Zentrifuge strömt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lagerabdichtung zwischen dem Innenraum einer Zentrifuge und ihrem Antriebsteil mit ringförmigen, eine Antriebswellen-Schutzbüchse elastisch andrückend umfangenden Dichtelementen, die antriebsseitig mit einem die Abdichtung in den Innenraum der Zentrifuge passierenden Schutzgas wie Stickstoff beaufschlagt werden.
  • Zentrifugen dienen insbesondere auch zur Trennung von Suspensionen in Feststoffe und flüssige Filtrate. In der pharmazeutischen Industrie und bei der Lebensmittelherstellung kommt es wesentlich darauf an, den Innenraum der Zentrifuge mit der Zentrifugentrommel gegenüber dem Antriebsteil der Zentrifuge sauber zu halten. Daneben ist eine Abdichtung zwischen dem Innenraum der Zentrifuge und dem Antriebsteil aber auch deshalb erforderlich, weil beim Zentrifugieren explosive oder aggressive Gase auftreten können, welche vom Antriebsteil ferngehalten werden müssen.
  • Es ist bekannt, die Lagerabdichtung mit einem ringförmigen Dichtelement zu versehen, welches elastisch an die Antriebswelle der Zentrifuge oder eine darauf vorgesehene Schutzbüchse andrückt. Antriebsseitig strömt ein inertes Schutzgas gegen das Dichtelement und passiert ein Soll-Leck zwischen dem Dichtelement und der Antriebswelle, so daß die Dichtung frei von Schmutzteilchen gehalten wird und auch keine Gase in umgekehrter Richtung die Dichtung passieren können. Als Schutzgas ist in den meisten Anwendungsfällen Stickstoff gut geeignet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerabdichtung zwischen dem Innenraum einer Zentrifuge und ihrem Antriebsteil bereitzustellen, welche zuverlässig funktioniert, geringe Wartung erfordert und bei der sich die Verschleißteile leicht auswechseln lassen.
  • Erfindungsgemäß ist zur Lösung vorgesehen, daß mindestens zwei gleiche Dicht-elemente axial hintereinander angeordnet sind, daß die Antriebswellen-Schutzbüchse im Andrückbereich des dem Innenraum der Zentrifuge nächstliegenden Dicht-elementes einen reduzierten Durchmesser aufweist und daß das Schutzgas dieses Dicht element passiert.
  • In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
  • Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen dargestellt:
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch eine Zentrifuge, für die die erfindungsgemäße Lagerabdichtung vorgesehen ist,
    • Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des die Lagerabdichtung aufnehmenden mittleren Abschnittes der in Fig. 1 gezeigten Zentrifuge,
    • Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Lagerabdichtung,
    • Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Lagerabdichtung und
    • Fig. 5 einen Schnitt durch den Spülmittel-Kanal für die Lagerabdichtung.
  • In die in Fig. 1 gezeigte Zentrifuge 22 werden Suspensionen durch z.B. ein Füllrohr 68 in den Innenraum 20 der Zentrifuge eingeführt. Mittels eines Motors 60 wird die Trommel 66 der Zentrifuge 22 rotiert. Der Antrieb erfolgt über die Welle 62 des Motors, Keilriemen 63, eine Keilriemenscheibe 64 und die Antriebswelle 50 der Trommel 66. Mit der Antriebswelle 50 ist die Nabe 52 der Trommel fest verbunden (siehe auch Fig. 2). Die sich in der Trommel 66 während des Zentrifugierens sammelnden Feststoffe werden über einen Ausfallschacht 70 aus der Zentrifuge 22 entfernt.
  • Es bewegt sich also die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Trommel-Nabe 52 mit der Antriebswelle 50, während die Bauteile 84 (Fig. 2) nicht drehen. Zwischen den stationären Bauteilen 84 (welche weiter unten näher ausgeführt werden) und der drehenden Welle 50 ist die nachfolgend näher beschriebene Lagerabdichtung vorgesehen. Zwischen den stationären Teilen 84 und der Antriebswelle 50 befindet sich ein Wälzlager 54.
  • Die erfindungsgemäße Abdichtung ist in den Figuren 2, 3 und 4 näher dargestellt. Eine Schutzhülse 18 ist um die Welle 50 gelegt. Sie wirkt mit den gleitenden Dichtelementen 10, 12 und 14 zusammen und ist abriebfest und leicht austauschbar. Die Dichtelemente 10, 12 und 14 dichten also den über den Schacht 80 bis zum Dichtelement 10 reichenden Innenraum 20 der Zentrifuge 22 gegen den Antriebsteil der Zentrifuge ab, welcher von der anderen Seite über den Schacht 86 bis zum Dichtelement 14 reicht.
  • In Fig. 3 ist die Anordnung der Dichtelemente relativ zur Antriebswellen-Schutzbüchse 18 gezeigt. Die Dichtelemente 10, 12, und 14 sind axial hintereinander angeordnet und drücken mit ihren Innenkanten jeweils gegen die Schutzbüchse 18. Zur Montage der Dicht- elemente 10, 12 und 14 dienen Distanz-Ringe 24, zwischen denen die Dichtelemente außenseitig eingeklemmt sind. Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, weist die Schutzbüchse 18 im Berührungsbereich mit der dem Innenraum 20 der Zentrifuge 22 zugekehrten Dichtelement 10 einen geringeren Durchmesser auf als im Berührungsbereich mit den übrigen Dichtelementen 12 bzw. 14. Da die Dichtungselemente 10, 12 und 14 im übrigen untereinander gleich sind, hat diese Maßnahme zur Folge, daß das Dichtelement 10 mit geringerem Druck gegen die Oberfläche der Schutzbüchse 18 andrückt als die beiden anderen Dichtelemente 12 bzw. 14.
  • Gemäß den Figuren 3 und 4 führt der Schutzgas-Kanal 32 in den Raum zwischen die Dichtelemente 10 und 12. Da auf Grund des reduzierten Durchmessers der Schutzbüchse 18 im Berührungsbereich mit dem oberen Dichtelement 10 die Dichtwirkung des Dichtelements 10 geringer ist als die des darunter liegenden Dichtelements 12, wird das einen geringen Überdruck aufweisende Schutzgas (beispielsweise Stickstoff) zwischen dem Dichtelement 10 und der Schutzbüchse 18 hindurchtreten. Die Strömung des Schutzgases verläuft also über den Kanal 32 in den Zwischenraum zwischen den Dichtelementen 10 und 12 in den Schacht 80 und somit in den Innenraum der Zentrifuge 22. Diese Strömung sorgt zum einen dafür, daß sich keine Schmutzteilchen aus der Zentrifuge im Bereich der Dichtungen ansammeln und diese beeinträchtigen können und zum anderen dafür, daß keine explosiven oder aggressiven Gase aus der Zentrifuge in die eventuell heiße Teile aufweisende Antriebsteile gelangen können.
  • Entsprechend Fig. 3 sind die Dichtelemente 10, 12 und 14 sowie ihre Distanzringe 24 in einem Flansch 30 angeordnet. Der Flansch 30 ist nicht nur von dem Kanal 32 für das Schutzgas durchsetzt, sondern weist auch einen Kanal 26 für Schmiermittel auf. Der Schmiermittelkanal 26 dient dazu, die beiden unteren Dichtelemente 12 und 14 in größeren Intervallen nachzuschmieren. Weiterhin ist noch ein drittes Kanalsystem 42 im Flansch 30 vorgesehen. Durch die Kanäle 42 gelangt Spülmittel (Reinigungsmittel) in eine umlaufende Rille 38, welche auf der Unterseite einer auf dem Flansch 30 montierten Ringscheibe 36 ausgeformt ist. Das unter Druck in die Rille 38 eintretende Spülmittel wird über feine, zwischen der Oberfläche 44 der Ringscheibe 36 und der Rille 38 vorgesehene Kanäle 40 abgesprüht (siehe Fig. 5), so daß Verunreinigungen durch das Spülmittel gelöst und entfernt werden.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung zum Ausdruck kommenden Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims (9)

1. Lagerabdichtung zwischen dem Innenraum einer Zentrifuge und ihrem Antriebsteil mit ringförmigen, eine Antriebswellen-Schutzbüchse elastisch andrückend umfangenden Dichtelementen, die antriebsseitig mit einem die Abdichtung in den Innenraum der Zentrifuge passierenden Schutzgas wie Stickstoff beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei gleiche Dichtelemente (10, 12) axial hintereinander angeordnet sind, daß die Antriebswellen-Schutzbüchse (18) im Andrückbereich des dem Innenraum (20) der Zentrifuge (22) nächstliegenden Dichtelementes (10) einen reduzierten Durchmesser aufweist und daß das Schutzgas dieses Dichtelement (10) passiert.
2. Lagerabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (10, 12, 14) radial außenseitig zwischen Distanz-Ringen (24) eingeklemmt sind.
3. Lagerabdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (10, 12, 14) über die Distanz-Ringe (24) radial nach innen vorstehen und zum Innenraum der Zentrifuge hin gekrümmt an der Antriebswellen-Schutzbüchse (18) anliegen.
4. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (10, 12, 14) im Berührungsbereich mit der Antriebswellen-Schutzbüchse (18) eine im Querschnitt etwa tropfenförmige Verdickung aufweisen.
5. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmiermittelkanal (26) an die Dichtelemente (10, 12, 14) führt.
6. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz- Ringe (24) radial an der Innenseite eines Flansches (30) montiert sind, in dem Zuführkanäle (32, 26) für das Schutzgas bzw. das Schmiermittel ausgebohrt sind.
7. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Flansch (30) eine Ringscheibe (36) montiert ist, die auf ihrer unteren, dem Flansch (30) zugekehrten Oberfläche eine umlaufende Rille (38) aufweist, welche mit einem Spülmittel-Kanal (42) kommuniziert.
8. Lagerabdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringscheibe (36) eine Vielzahl von Kanälen (40) zwischen der Rille (3S) und der Oberfläche (44) der Ringscheibe (36) vorgesehen ist.
9. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleiche Dichtelemente (10, 12, 14) axial hintereinander angeordnet sind.
EP84114363A 1983-12-05 1984-11-28 Lagerabdichtung für eine Zentrifuge Withdrawn EP0144904A3 (de)

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