ES2232762T3 - Separador centrifugo. - Google Patents

Separador centrifugo.

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ES2232762T3
ES2232762T3 ES02745310T ES02745310T ES2232762T3 ES 2232762 T3 ES2232762 T3 ES 2232762T3 ES 02745310 T ES02745310 T ES 02745310T ES 02745310 T ES02745310 T ES 02745310T ES 2232762 T3 ES2232762 T3 ES 2232762T3
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Wilfried Mackel
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GEA Mechanical Equipment GmbH
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Westfalia Separator GmbH
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    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B9/00Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/12Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings

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  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Separador centrífugo (100; 100¿) con un bastidor de centrifugadora (40; 40¿) de un huso (10) rotacional, dispuesto verticalmente con un tambor colocado encima (12) y con un motor (90), cuyo eje rotor (91) está dispuesto verticalmente, estando apoyado el huso (10) en una caja de cojinete (20) de forma que pueda girar y alrededor de un punto de articulación (G; G¿) frente al bastidor de centrifugadora (40; 40¿) de forma que pueda oscilar espacialmente, - estando el motor (90) fijado con su carcasa rígidamente al bastidor de la centrifugadora (40; 40¿), estando alineados el eje rotor (91) del motor (90) en estado de reposo del separador centrífugo (100; 100¿) en esencia con el eje longitudinal (11) del huso propulsor (10), - estando unido el rotor del motor (90) en un punto de acoplamiento (K) a través de un elemento de acoplamiento (70) flexoelástico al huso (10) y el huso (10) a al menos dos puntos de apoyo (22, 24) dispuestos distanciadamente entre sí, por medio de rodamientos en la caja de cojinete (40; 40¿) y - estando unida la caja de cojinete (20) a través de elementos de cojinete elásticos (50) al bastidor de la centrifugadora (40; 40¿), caracterizado porque la caja de cojinete (20) con un cuello de caja de cojinete (21) está colocada a través de al menos tres elementos de cojinete elásticos (50) en el bastidor de la centrifugadora (40; 40¿) y porque en el cuello de la caja de cojinete (21) están fijados al menos tres pasadores de guía (30; 30¿) dispuestos paralelamente al eje longitudinal (11), que encajan respectivamente en un taladro (44¿) compatible en el bastidor (40; 40¿) y que están dispuestos de manera deformables en dirección axial y/o de manera desplazable axialmente en los taladros (44¿).

Description

Separador centrífugo.
La invención se refiere a un separador centrífugo con las características del preámbulo de la reivindicación 1.
Del documento US-A-2827229 se conoce un separador centrífugo de este tipo. En él, el rotor y el bastidor están unidos entre sí mediante un elemento elástico que permite la oscilación del rotor. Naturalmente el rotor puede desplazarse también radialmente debido a la elasticidad del elemento, de manera que adicionalmente a los movimientos giroscópicos son posibles también movimientos relativos apenas previsibles del eje rotor en el plano del cojinete.
Del documento DE 3125832 se conoce otro separador centrífugo. En él coincide el punto de gravedad de las piezas propulsoras oscilantes con el punto de articulación que se encuentra en la zona del único cojinete. La unidad rotatoria de huso y tambor está apoyada en una caja de cojinete a través de rodamientos de forma que pueda girar. La caja de cojinete, incluyendo la unidad rotatoria, está enganchada de forma oscilante en el bastidor centrífugo. Para ello, se proponen casquillos de ranura o similares que permiten una desviación angular del eje de rotación frente a la vertical. Mediante estas conformaciones constructivas se reduce mucho la acción de masa del huso. Se pueden instalar tambores de peso esencialmente mayor y tambores que se accionan con distinto número de revoluciones. Como consecuencia del huso corto se da una gran rigidez. La conocida centrifugadora se propulsa, sin embargo, a través de una correa. La correa representa una parte de desgaste que conlleva un elevado mantenimiento. El deslizamiento en la transmisión de correa lleva a pérdidas en la potencia de propulsión. Siempre que el calor por rozamiento surgido por deslizamiento no pueda desprenderse del bastidor al entorno, se calentará progresivamente el bastidor. El separador conocido con transmisión de correa no es aconsejable en por tanto en muchos entornos con peligro de explosión. También está limitada la potencia de propulsión que se puede transmitir a través de la transmisión de correa.
En el documento DE 3714627A1 se pone de manifiesto un separador centrífugo en el que el motor está unido directamente con el huso. El tambor de la centrifugadora, el huso y el motor forman conjuntamente una unidad oscilante que está apoyada a través de dos puntos de apoyo en el bastidor de la centrifugadora, de manera que es posible un movimiento oscilante alrededor del punto de giro en la zona de un punto inferior de apoyo. El punto superior de apoyo está unido a través de elementos elásticos con el bastidor y cede por tanto frente a una desviación del huso durante el funcionamiento de la centrifugadora. Con ello se reducen las fuerzas que actúan sobre el punto superior de apoyo. Es desventajoso en esta disposición, sin embargo, que el punto inferior de apoyo al mismo tiempo tiene que hacer de articulación giratoria y para ello necesita realizaciones especiales de rodamientos. A través del motor que oscila con el huso y el tambor están limitados en tamaño y peso y con ello también la potencia disponible del motor.
Del documento DE 4314440C1 se conoce otro separador centrífugo en el que el huso propulsor, el tambor y el rotor del motor están unidos entre sí rígidamente y forman un sistema rotatorio que está apoyado en un brazo de cojinetes de forma no elástica. El brazo de cojinetes y el estator del motor están unidos elásticamente junto con el bastidor de la centrifugadora. El sistema rotatorio oscila en el funcionamiento de la centrifugadora alrededor de un punto de articulación. Debido a las fuerzas que se han de dominar y a las solicitaciones de las disposiciones de cojinetes no es apropiada la forma de construcción conocida para motores pesados con alta potencia de propulsión.
Por tanto se plantea el objetivo, de especificar un separador centrífugo que se pueda emplear en un entorno con peligro de explosión y con el que se puedan emplear motores estándar con un alto rendimiento de propulsión y en los que no sea posible un desplazamiento radial del eje rotor respecto al bastidor de la centrifugadora en el plano del cojinete.
Este objetivo se alcanza en un separador centrífugo con las características de la reivindicación.
Es ventajoso en esto que el motor está desacoplado del movimiento giroscópico del huso y el tambor. El elemento flexoelástico de acoplamiento previsto entre el motor y el huso puede compensar un desplazamiento angular entre los ejes, como también un mínimo desplazamiento radial, de manera que no tenga lugar una solicitación de doblado fuerte del árbol motor y del cojinete de rotor del motor. Con ello es posible el uso de coste asequible de motores estándar. Con la instalación fija del motor en el bastidor de la centrifugadora, la masa del sistema oscilante está reducida en la masa de motor y es posible emplear motores pesados con potencia de propulsión mayor.
Mediante el acoplamiento directo del motor en el huso no tienen lugar más fuertes pérdidas de potencia en la cadena de propulsión que podrían llevar a un calentamiento del bastidor, de manera que la maquina centrifugadora conforme a la invención es fundamentalmente apropiada para el empleo en entornos con peligro de explosión.
La disposición de cojinetes del sistema rotatorio en una caja de cojinete que está unida a través de elementos elásticos de cojinete a un bastidor, lleva a que se ajuste un desplazamiento angular sólo entre la caja de cojinete y el bastidor, cuando por el contrario el desplazamiento angular entre el anillo interior y el anillo exterior del cojinete respectivo se reduce en gran medida. Con ello se pueden emplear rodamientos estándar.
La inclinación del eje de giro que se ajusta en el funcionamiento del separador frente a una vertical provoca que se comprima uno de los elementos elásticos de cojinete dispuestos entre caja de cojinete y bastidor, mientras que se estira uno situado enfrente. Mediante una distribución de múltiples elementos de cojinete a lo largo del contorno de un cuello de la caja de cojinete, la compresión o estiramiento de los elementos de cojinete puede tener lugar rotativamente con el movimiento giroscópico del sistema rotatorio.
Es esencial para la invención que la caja de cojinete con un cuello de caja de cojinete esté colocada a través de al menos tres elementos elásticos de cojinete sobre el bastidor de la centrifugadora y que en el cuello de la caja de cojinete al menos estén fijados tres pasadores de guía dispuestos paralelamente al eje longitudinal, los cuales encajan en un taladro compatible en el bastidor de la centrifugadora y están dispuestos en dirección axial de manera deformable y/o en los taladros de manera desplazable axialmente. Los pasadores de guía son desplazables axialmente dentro del taladro o al menos se pueden deformar hasta que sea posible un movimiento relativo entre el cuello de la caja de cojinete y el bastidor en dirección del eje longitudinal. Mientras que los elementos de cojinete dispuestos entre el cuello de la caja de cojinete y el lado superior del bastidor de la centrifugadora absorben las fuerzas axiales, se fija la caja de cojinete adicionalmente mediante los pasadores de guía en dirección radial. Con ello es posible que la caja de cojinete se incline rotativamente en oblicuo con el movimiento giroscópico del tambor y el huso y se enderece de nuevo, manteniendo así siempre una situación definida en relación con el bastidor de la centrifugadora. El punto de articulación se encuentra con ello siempre en esencia en el eje longitudinal y no se desplaza radialmente.
Otras configuraciones ventajosas de la invención se han de extraer de las reivindicaciones subordinadas. La invención se describe en detalle a continuación con relación al dibujo. Muestra detalladamente la:
Fig. 1 una primera forma de realización del separador centrífugo de la invención en vista esquemática seccionada;
Fig. 2 una segunda forma de realización del separador centrífugo de la invención asimismo en vista seccionada; y
Fig. 3a 3b la caja de cojinete en la forma de realización según la Fig. 2 en diferentes posiciones angulares, en vista seccionada.
En la figura 1 está representado un separador centrífugo 100 en una vista seccionada completa. En el lado inferior de un bastidor de centrifugadora 40 atornillado sobre un fundamento 2 está fijado un motor 90. En el lado superior del bastidor 40 está introducida una caja de cojinete 20 que está sostenida a través de elementos elásticos de cojinete 50 y a través de pasadores de guía 30. En la caja de cojinete 20 está apoyado de forma que pueda girar un huso 10 dispuesto verticalmente, sobre el que está colocado un tambor 12.
El huso 10 está unido al motor 90 a través de elemento flexoelástico de acoplamiento 70. Para la transmisión del momento se pueden prever un manguito de acoplamiento ranurado y un muelle de ajuste. En estado de reposo del separador centrífugo 10, el eje longitudinal 11 del huso 10 y el eje rotor 91 marchan en línea.
La caja de cojinete 20 presenta en particular un cuello de caja de cojinete 21, un punto de apoyo superior 22 y un punto de apoyo inferior 24. En los puntos de apoyo 22, 24, el huso 10 está apoyado de forma giratoria a través de rodamientos.
Entre el lado superior del bastidor 40 y el lado inferior del cuello de la caja de cojinete 21 están dispuestos distribuidamente a través del contorno múltiples elementos de cojinete 50. Además están previstos tres pasadores de guía 30 que encajan en taladros compatibles en el bastidor de la centrifugadora 40. Los pasadores de guía 30 está dispuestos axialmente de forma elástica y/o axialmente de forma desplazable y son inelásticos en gran parte frente a solicitaciones radiales.
En el punto de acoplamiento K el huso 10 está unido a través del elemento flexoelástico de acoplamiento 70 al motor 90, de manera que se hace posible un desplazamiento angular entre el eje rotor 91 y el eje longitudinal 11 del huso 10, que hay que atribuir a un movimiento giroscópico del sistema rotatorio del huso 10 y del tambor 12. Además el sistema rotatorio oscila alrededor de un punto de articulación G; el eje del huso 11 y el eje rotor 91 se cortan en el punto de articulación G. El punto de acoplamiento K, con una posición oblicua del eje del huso 11 se articula mínimamente en dirección radial hacia fuera, con lo que el árbol del motor 90 experimenta una posición oblicua. El punto de acoplamiento K está colocado tan próximamente como sea posible al punto de articulación G para mantener el desplazamiento angular compensatorio entre el eje del huso 11 y el eje rotor 91 tan pequeño como sea posible y con ello la solicitación del cojinete en el motor 90 al mínimo.
El acoplamiento 70 puede además estar conformado de manera que se pueda equilibrar un mínimo desplazamiento radial entre los ejes 11 y 91. Adicionalmente es posible una conformación elástica a la torsión para amortiguar los picos del momento de giro a la hora del funcionamiento del sistema.
Como especialmente apropiado se ha demostrado cuando la distancia del punto de acoplamiento K al punto de articulación G asciende a 0,1 veces hasta 0,25 veces la distancia del punto de articulación G al punto de gravedad S del sistema rotatorio del tambor 12 y del huso 1. Con esta geometría la solicitación del cojinete del motor 90, atornillado rígidamente al bastidor 40, es mínima y no lleva a ningún acortamiento esencial de la vida útil del motor 90.
En otra forma de realización de un separador centrífugo 100', que está representado en la figura 2, los puntos de apoyo del pasador de guía 30' frente al elemento de acoplamiento 70 están dispuestos tan profundamente en el bastidor 40' que el punto de articulación G coincide con el punto de acoplamiento K'. Con ello la posición oblicua del eje del huso 11 en el funcionamiento se puede compensar completamente dentro del elemento de acoplamiento 70. El punto de acoplamiento permanece también, durante el funcionamiento de la centrifugadora, sobre el eje longitudinal 91 del motor 90, de manera que el eje rotor 91 del motor 90 no se articula hacia fuera y apenas es solicitado en su conjunto por el movimiento giroscópico del sistema rotatorio.
Las figuras 3a y 3b muestran la alineación de la caja de cojinete 20 frente al bastidor 40' en diferentes posiciones en la forma de realización de la centrifugadora 100' conforme a la figura 2, en la que el punto de articulación G' coincide con el punto de acoplamiento K.
El huso 10 está apoyado a través de rodamientos, en particular cojinetes de rodillos y bolas de contacto angular, en los puntos de apoyo 22, 24 dentro de la caja de cojinete 20. En el lado inferior del cuello de la caja de cojinete 21 están fijados los pasadores de guía 30'. Éstos presentan una sección cónica 32' y una sección cilíndrica 34', que está introducida en un manguito 35'. El manguito 35' comprende preferentemente una capa de elastómero que está envuelta por una camisa interior y exterior de metal. A través del manguito 35' se introduce el pasador de guía 30' en un taladro 44' en el bastidor 40'. El pasador de guía 30' está apoyado a través del manguito 35' radialmente de forma rígida en el bastidor 40', mientras que en dirección axial en una posición oblicua de la caja de cojinete 20 es posible un desplazamiento axial mínimo del pasador de guía 30' dentro del talador 44'.
Además entre el bastidor 40' y el cuello de la caja de cojinete 21 están previstos tres o más elementos de cojinete 50 que preferentemente se componen de material de elastómero. Los pesos del sistema rotatorio se transmiten por el huso 10 a través d la caja de cojinete 20 unida a él rígidamente a los elementos de cojinete 50 y entonces se traspasa al bastidor 40'.
En la posición de salida representada en la Fig. 3a, el eje longitudinal 11 del huso 10 está alineado verticalmente y los elementos de cojinete 50 está solicitados axialmente de forma equilibrada. Un plano de simetría 36' discurre aproximadamente a media altura a través del punto central de los manguitos de cojinete 35'. El punto de articulación G' o el punto de acoplamiento K se encuentran en un punto de intersección del plano de simetría 36' con los ejes longitudinales 91 y 11.
En la Fig. 3b mediante el movimiento y las fuerzas giroscópicas del sistema rotatorio del tambor, el huso 10 y la masa centrífuga del sistema tiene lugar una posición oblicua del eje longitudinal 11 en un ángulo \alpha y la caja de cojinete 20 se gira en este ángulo alrededor del punto de articulación G. En uno de los lados, un elemento de cojinete 50 está comprimido entre el cuello de la caja de cojinete 21 y el bastidor 40' y estirado en el otro lado de uno. Mediante la energía de muelle almacenada en el elemento de cojinete 50 de elastómero deformado se produce un momento de retroceso que, junto con el momento giroscópico, provoca una alineación del sistema rotatorio.
Con la posición oblicua de la caja de cojinete 20, el pasador de guía dispuesto a la izquierda en la Fig. 3b se desplaza axialmente hacia abajo, mientras que el pasador de guía derecho se eleva. Las vías axiales d los pasadores de guía 30' son cortas, ya que los pasadores de guía están dispuestos a mínimas distancias radiales del punto de articulación G' y se hacen posibles preferentemente mediante la conformación elástica del manguito 35'. Mediante los pasadores de guía 30' se consigue que la caja de cojinete 20 esté apoyada rígidamente en dirección radial, de manera que la situación del punto de articulación G' frente al bastidor 40' sea en gran parte constante y que la caja de cojinete 20, por otro lado, sea flexible frente a una posición oblicua forzada por el sistema rotatorio del huso 10.
Como el punto de articulación G' y el punto de articulación K coinciden en la forma de realización de la centrifugadora 100' conforme a las figuras 2, 3a y 3b, el desplazamiento en un ángulo \alpha es compensado completamente en el elemento de acoplamiento 70, de manera que el eje rotor 91 mantiene sin cambios su posición.

Claims (5)

1. Separador centrífugo (100; 100') con un bastidor de centrifugadora (40; 40') de un huso (10) rotacional, dispuesto verticalmente con un tambor colocado encima (12) y con un motor (90), cuyo eje rotor (91) está dispuesto verticalmente, estando apoyado el huso (10) en una caja de cojinete (20) de forma que pueda girar y alrededor de un punto de articulación (G; G') frente al bastidor de centrifugadora (40; 40') de forma que pueda oscilar espacialmente,
- estando el motor (90) fijado con su carcasa rígidamente al bastidor de la centrifugadora (40; 40'), estando alineados el eje rotor (91) del motor (90) en estado de reposo del separador centrífugo (100; 100') en esencia con el eje longitudinal (11) del huso propulsor (10),
- estando unido el rotor del motor (90) en un punto de acoplamiento (K) a través de un elemento de acoplamiento (70) flexoelástico al huso (10) y el huso (10) a al menos dos puntos de apoyo (22, 24) dispuestos distanciadamente entre sí, por medio de rodamientos en la caja de cojinete (40; 40') y
- estando unida la caja de cojinete (20) a través de elementos de cojinete elásticos (50) al bastidor de la centrifugadora (40; 40'),
caracterizado porque la caja de cojinete (20) con un cuello de caja de cojinete (21) está colocada a través de al menos tres elementos de cojinete elásticos (50) en el bastidor de la centrifugadora (40; 40') y porque en el cuello de la caja de cojinete (21) están fijados al menos tres pasadores de guía (30; 30') dispuestos paralelamente al eje longitudinal (11), que encajan respectivamente en un taladro (44') compatible en el bastidor (40; 40') y que están dispuestos de manera deformables en dirección axial y/o de manera desplazable axialmente en los taladros (44').
2. Separador centrífugo (100; 100') según la reivindicación 1, caracterizado porque el punto de articulación (G; G') se encuentra en la zona del plano de simetría del punto inferior de apoyo (24).
3. Separador centrífugo (100) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la distancia del punto de acoplamiento (K) al punto de articulación (G) asciende a 0,1 veces hasta 0,25 veces la distancia del punto de articulación (G) al punto de gravedad (S) del sistema rotatorio del tambor (12) y del huso (10).
4. Separador centrífugo (100') según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el punto de acoplamiento (K) coincide en esencia con el punto de articulación (G').
5. Separador centrífugo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los pasadores de guía (30; 30') están introducidos respectivamente a través de un manguito (35') en el taladro
(44').
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