FI84324B

FI84324B - Engaongspatron foer en centrifugalseparator.

Info

Publication number: FI84324B
Application number: FI860829A
Authority: FI
Inventors: Ronald James Purvey
Original assignee: Ae Plc
Priority date: 1985-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1991-08-15
Also published as: EP0193000B1; FI860829A0; ES2091162A6; DE3663455D1; IN166595B; AU5382186A; KR930006394B1; FR2577824B1; US4787975A; KR860006279A; AU585314B2; FR2577824A1; CA1294593C; ZA86899B; FI860829A; GB8504880D0; FI84324C; JPS61234963A; EP0193000A2; EP0193000A3

Description

1 84324

Keskipakoiserottimen kertakäyttöinen panos

Keksinnön kohteena on polttoaineen tai voiteluöljyn puhdistamiseen tarkoitetun keskipakoiserottimen kertakäyttöinen panos, joka koostuu suojaosasta, sisäistä virtaa ohjaavasta ja epäpuhtauksia keräävästä osasta, puristetusta ohutlevystä muodostuvasta pohjaosasta, jossa on kaksi suutinta, joiden kautta öljy poistuu panoksesta siten, että syntyy panosta pyörittävä reak-tiovoima, kahdesta laakerista, joista toinen liittyy suoje·-ja toinen pohjaosaan, ja nämä suuttimet on sijoitettu pohjaosan syvennyksiin, jotka ovat muodoltaan pehmeästi kaareutuvia kehä-kouruja, jotka ovat leikkaukseltaan syveneviä alkaen minimisy-vyydellä kourun alussa kaukana suuttimesta ja päättyen maksimisyvyyteen suuttimen lähellä. Tällaista panosta käytetään keskipakoiserottimessa ja aivan erityisesti moottorien tai voimansiirtoyksiköiden, esim. polttomoottorien tai vaihdelaati-koiden polttoaine- tai voiteluöljypuhdistimissa.

Öljynpuhdistimien keskipakoiserottimien panokset on yleensä asennettu pyörivästi pystysuoraan tai lähes pystysuoraan akseliin, jonka kautta öljy johdetaan roottoriin ja sitä kuij ; reaktiovoimalla, joka syntyy, kun öljy paineen alaisena poistuu tangentiaalisesti suunnattujen, yleensä panoksen pohjalla sijaitsevien suuaukkojen tai suuttimien kautta. On todettu, että suuaukkojen kyky pyörittää panosta nopeasti ja erottimen puhdistuskyky heikkenee, jos suuaukkojen virta muuttuu pyörteiseksi, mikä tehokkaasti rajoittaa suurempien paineiden käyttämistä panoksen sisällä suurempien nopeuksien ja siten tehokkaamman erotuksen aikaansaamiseksi. Tähän asti on ollut tavallista tehdä suuaukko onton, pyöristetyn ulokkeen sivuun, joka uloke ulottuu panoksen pohjasta alaspäin ja joka on yläpäästään auki ja ala-päästään kiinni panoksen sisäosassa. Uloke on yleensä erillinen kappale, jonka yläpään reuna voi olla esim. taitettu ulkonevaksi siten, että kappale voidaan työntää panoksen pohjassa olevan reiän läpi ulkonevaan reunaan asti ja kappale voidaan kiinnittää oikeaan asentoon esim. juottamalla, pronssaamalla tai hitsaamalla. Tällaisten tunnettujen panosten muodon ja rakenteen an- 2 84324 siosta öljy virtaa panoksen läpi ja sisällä yleensä hyvin pyör-teisesti, mikä rajoittaa panoksen pyörimisnopeutta. Pyörrevir-'· tus aiheuttaa sen, että panos ei saavuta huippupyörimisnopeut-taan.

Keksinnön kohteena on kertakäyttöisen panoksen pohja, jossa aukot on muodostettu puristamalla itse pohjaan ja jossa aukot estävät tehokkaammin pyörrevirtauksen syntymistä nykyistä suuremmissakin paineissa. Keksinnön kohteena on niin ikään panos, ; <if;.'“tussp. öljynpaineessa pyörii useampia kierroksia mi ruseissa kuin tunnetut panokset ja joka näin ollen puhdistaa ö^jyä tai polttoainetta tehokkaammin, koska se poistaa pienempiä epäpuhtaushiukkasia.

öljyn keskipakoiserottimien panoksien on hetkellisesti kestettävä jopa 20 baarin paine kylmäkäynnistyksen aikana. Panoksen täytyy siis kestää tämänsuuruisia paineita vääntymättä pilalle.

Tunnetut panokset tehdään kalliin konevalun ja puristetun ohut-levyn yhdistelmästä, jolloin panoksesta saadaan suhteellisen paksua metallilevyä käyttämällä erittäin luja. Tämä on edullista : -λ.οιιι, kun panos voidaan purkaa, puhdistaa ja käyttää 1- ’aen, mutta liian kallista kertakäyttöisissä rakenteissa.

Keksinnön kohteena on myös painoltaan kevyt kertakäyttöinen panos, jolla on riittävä ominaistasapaino, joka kestää jopa 1000 g:n pyörimisvoiman vääntymättä siten, että panoksen pyöriminen olennaisesti hidastuu, joka on vielä edullinen valmistaa , i ostaa jjoka voidaan laakereita lukuunottamatta valmistaa kokonaisuutena ohutlevyosista eikä valuosista, kuten nykyään.

Valmistettaessa tunnettuja ohutlevypanospohjia, joilla on erilliset suutinkappaleet, on huomattu, että ne ovat epäedullisia paitsi öljyn pyörrevirtauksesta aiheutuvien haittojen lisäksi myös riittämättömän lujia. Tämä haitta tulee esiin suurissa öljynpaineissa, kun pohja pyrkii vääntymään aiheuttaen mahdollisesti laakerin, joka yleensä kuuluu kiinteästi pohjaan, puristu-misen akseliin kiinni, jolloin panos lakkaa pyörimästä. Kun öl- 3 84324 jynpaine laskee, pohja palautuu aikaisempaan muotoonsa ja panos alkaa taas pyöriä. Saattaa kuitenkin käydä iiinkin, ettei pohjan muoto palaudukaan, jolloin panos on lopullisesti juuttunut akseliin. Tämä on luonnollisesti varsin sietämätöntä, kun panos pysähtyessään estää koko laitetta käyttämästä keskipakoiserotin-ta. Saman panospohjan, joka estää öljyn pyörrevirtauksen, on todettu estävän tunnettujen panosten edellä esitetyn lisähaitan syntymistä, koska se on kyllin jäykkä. Tunnettujen panosten vääntymistä on usein verrattu erääseen lasten leluun, jossa taivutettua, kuperaa metallipalaa painetaan Keskustasta ja otetta irrotettaessa kuuluu "klak".

Keksinnön mukaiselle, polttoaineen tai voiteluöljyn puhdistukseen tarkoitetulle kertakäyttöiselle panokselle on tunnusomaista se, että molemmat kourut tai syvennykset ulottuvat likimain 180°:n alueelle. Suuaukot sijaitsevat siis pohjaosan pehmeästi kaartuvissa, renkaanmallisissa kouruissa, joiden matalin kohta on kauimpana suuaukosta ja syvin kohta on lähellä suuaukon tasoa. Suuaukkojen kautta poistuva öljy synnyttää panosta kierrättävän reaktiovoiman.

Suuaukkkojen reiät isketään pohjaosaan edullisesti Kourun sisäpuolelta muotoiluvaiheessa. On tärkeää, ettei aukon sisäpinnalle jää teräviä särmiä, sillä se voi lisätä pyörteisyyttä ja estää panosta toimimasta. Aukot voidaan myös porata, mutta mieluiten sisäpuolelta päin, jolloin mahdolliset särmät jäävät aukon ulkopuolelle.

Keksinnön mukaan on sekä suojaosa, sisäistä virtaa ohjaava ja epäpuhtauksia keräävä osa että pohjaosa valmistettu puristetusta ohutlevystä.

Keksinnön yhden suoritusmuodon mukaan kuuluu keskipakoiserotti-men kertakäyttöiseen panokseen vielä putkimainen vetojännitys-osa, joka sijaitsee aksiaalisesti suojaosan ja pohjaosan välissä.

4 84324 Tässä edullisessa suoritusmuodossa laakerit voivac olla tiukasti sovitetut putkimaisen jäänity&osan sisään, jo.loin laakerit P ·‘ t - y v a 1 uks vaal v sessa linjassa yksittsj-sen osan s l s ä 11 a ja ne pystyvät paremmin vastustamaan vääntymistä aiheuttavia voima a.

Suuaukot on edullisesti muotoiltu sellaisiksi, että öljy suihkuaa pyörivästä panoksesta alaspäin. Silloin öljy ei roisku . J t , ^ L-U'.u J .. ou.!. it. c,v^a.ix, _*ii (jyoiiii.j 1VJ i J u

Keksintöä valotetaan seura.ivassa esimerkkikuvi11a, joista:

Kuva 1(a) ja Mb) ovat päälli- ja sivukuvia (osittain poikki-leikkauskuvia) keksinnön mukaisen kertakäyttöisen panoksen puristetusta ohutlevys ta valmistetusta pohjaosasta;

Kuvat 2(a) - 2(f) esittävät kuvassa 1(a) merkittyjä pohjaosan osia;

Kuvat 3(a) - 3(c) esittävät valmistuksen välivaiheessa olevaa pohjaosaa ylhäältä ja sivusta. Kuvissa näkyvät erityisen hyvin .·* -1 tutu > .V - - ."v^U·*· a*. ,

Kuva 4 esittää keksinnön mukaisen kertakäyttöisen panoksen suoritusmuodon osaa poikkileikkauksena;

Kuva 5 esittää Keksinnön [liukoisen kertakäyttöisen panoksen ensimmäisen suoritusmuotovaihtoehdon osaa poikkileikkauksena; Kuva 6 esittää kuvan 5 kertakäyttöistä panosta asennettuna K ’ J o i O .L ijLI \J L v- x litkii K el n ii !i i. O O l i *

Seuraavassa selitysosassa viitataan kuviin 1(a) ja 1(b), 2(a) -2(f), 3(a) - 3(c), 4 ja 5, joissa esitetyt ominaisuudet on merkitty viitenumeroilla.

Pohjaosa on yleensä merkitty numerolla 10. Se koostuu kehän k niciVaosasta il ja kahdesta yleensä puoliympyränmuotoisesta kourusta 12 ju . v. ivuvussa ! i a j Kouru 12 alkaa matai imma s ta kohdastaan osassa 'f (katso kuva 2(f)), jossa se on vain eriu_äin väliin uutruutu ja kouru syvenee vähitellen osaan 'a' j . · !·. 2" ‘ ·· · näsiään 14, li 5 84324 joka on n. 10°:een verran kallellaan pohja-akseliin verrattuna. Kouruosa 13 on muodostettu samalla tavalla mu .a päinvastaiseen suuntaan ja se päättyy seinämään 15. Seinämissä 14 ja 15 on suuaukot 16 ja 17, jotka on tehty sisältäpäin. Aukot 16 ja 17 on tehty kohtisuoriksi seinämien 14 ja 15 suhteen ja ne suuntautuvat siis n. 10°:een kulmassa alaspäin pohjaosan 10 akseliin nähden. Suuaukon halkaisija voidaan sovittaa kulloinkin kyseessä olevan sovellutuksen öljytyypin, viskositeetin j a lämpötilan mukaan, mucta yleensä liaumiSijci on esim. i , j mm. Pohjaosan i U keskellä on laipoxcettu a n kk o Ib, joKa maaiii..-tulee 1 aake i i n 2 b sijainnin joko n uoi a a 11 t. a i p a t k. i mo. i s e η νβΐυ· jänmtysosan 40 sisällä. Vähitellen syvenevät kourut 12 ja 13 ovat symmetriset toisilleen mutta vastakkaisessa suunnassa. Pohjaosa puristetaan yhdestä 0,91 mm paksusta valantateräskap-paleesta ja aukot 16 ja 17 tehdään sisältäpäin. Kanava 11 on tehty poiijaosan 10 liittämiseksi kupumaiseen su03a0sc.au 20, jossa on valssattu sauma 25.

Kuva 3(a) esittää pohjaosan 10 sivuprofiilia vaiheessa, jossa kourut 12 ja 13 on puristettu, mutta suuaukkoja 16 ja 17, kanavaa 11 ja Keskiaukkoa 18 ei ole vielä tehty. Kuva 3(d) on taas perspektiivikuva pohjaosan 10 sisäpuolelta ja kuva 3(c) sen ulkopuolelta.

Kuva 4 esittää valmista kertakäyttöistä panosta, joka koostuu kupumaisesta suojaosasta 20, jonka yläpäähän on puristamalla tehty säteittäiset vahvistavat painanteet 21, ja jonka laipoi-tettuun auKkoon 23 on puristamalla sovitettu laipailinen laakeri 22. Kupumaisen suojaosan 20 alareuna 24 lepää pohjaosan 10 kanavan 11 sisällä ja valssattu sauma 25 on muodostettu olennaisesti vuotamattoman liitoksen aikaansaamiseksi suojan 20 ja pohjaosan välille. Pohjaosassa 10 on laipalliseen aukkoon 18 sovitettu puristamalla laipailinen laakeri 26. Panoksen sisällä on kupera virtaa ohjaava ja epäpuhtauksia keräävä osa 30, jolla on rengasmainen, kehältään laipoitettu osa 31, joka on pistehitsaamalla kiinnitetty pohjaosaan 10. Osan 30 keskellä on aukko 32, joka on symmetrinen panoksen akselin 33 kanssa.

6 84324

Kuvan 5 vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa on putkimainen veto-jännitysosa 40 asetettu suojaosan 20 ja pohjaosan 10 väliin. Putkimaisella osalla 40 on alemmassa päässään ulospäin käännetty reuna 41 siten, että reuna 41 on ulkopuolella ja lepää pohjaosan 10 varassa. Sillä on myös toinen ulospäin käännetty reuna 42, joka sijaitsee yläpäässä ja joka lepää suojaosan 20 varassa. Putkimainen vetojännitysosa 40 on sovitettu suoja-osan 20 ja pohjaosan 10 iaipoitettuihin aukkoihin 23 ja 18.

Osan 40 yläosassa on öljyn sisaäntuloaukot 43. Laakerit 22 ja 26 on sovitettu suoraan putkimaisen osan 40 sisään, joka on samakeskeinen panoksen akselin 33 kanssa. Osa 30 ja vetojännitysosa 40 muodostavat pyöreän aukon 44. Putkimaisen osan 40 tehtävänä on vastustaa suurista öljynpaineista aiheutuvaa vetojännitysta, joka pyrkii laajentamaan panosta sekä säteit-täisesti että aksiaalisesti. Putkimaisen osan ansiosta saadaan myös vakioitua aukko, johon laakerit 22 ja 26 voidaan asentaa ja jonka avulla saadaan suurissakin öljynpaineissa ylläpidettyä aksiaalisuus.

Kuva 6 esittää kuvan 5 panosta keskipakoiserottimen kammion sisällä. Kammio koostuu runko-osasta 50. Kammion 50 yläpäässä on huuli 51 kumisen tiivisterenkaan 52 vastaanottamiseksi ja paikalleen asettamiseksi. Kammion 50 alapäässä on kapeneva : osa 53. Kammion 50 sisällä on ristinmuotoinen ohutlevyraken-ne 54, joka on pistehitsattu runkoon 50 ja joka salvan 56 avulla kannattaa pystysuoraa akselia 55. Akselin 55 ja salvan 56 välissä on hylsy 65, jonka yläpinta 66 tarjoaa tukipin-nan. Akselin 55 yläpäässä on ulkokierteinen osa 57, joka sopii esim. moottorin sylinteriryhmän rungon (ei näy kuvassa) sisä-kierteiseen osaan 58. Osa akselin 55 yläpäästä on porattu samansuuntaisesti kanavan 60 kanssa, jolla on myös poikkisuun-tainen aukko 61, joka aukeaa panoksen putkimaiseen osaan 40. Akseli 55 ja putkimainen osa 40 määrittävät lieriön 62. Öljy kulkee johtimeen 60 rungon 59 käytävän kautta. Kammio 50 ja panos on kiinnitetty runkoon 59 ruuvaamalla koko runko 50 kammioon toisiinsa yhteensopivilla kierteityksillä 57 ja 58, ja tiivisterengas 52 puristetaan huulen 51 sisälle, jolloin 7 84324 saadaan tiivis liitoskohta rungon 59 pintaan 64.

Tasaisen käytön aikana käyttö-öljy virtaa käytävän 63 kautta johtimeen 60 ja aukon 61 kautta ulos. Lieriö 62 täyttyy öljystä, joka sitten virtaa öljyn sisääntuloaukosta 43 panoksen sisätilaan, jonka pohjaosa 10, suojaosa 20 ja putkimainen osa 40 muodostavat välilleen. Kun sisätila täyttyy, poistuu öljy paineen vaikutuksesta aukkojen 15 ja 16 kautta, jolloin panos alkaa pyöriä saamansa reaktiovoiman turvin. Panosta kannattaa akselilla 55 laakerit 22 ja 26. Hylsyn 65 yläpinta muodostaa tukipinnan laakerille 26. Öljy virtaa kammion 50 sisäseiniä pitkin, kapeamman osan 53 kautta öljykammioon tai tankkiin (ei näy kuvassa).

Panoksen pyörimissuunta on edullisesti sellainen, että öljyn kammiossa 50 aiheuttama jarrutusvoima kiristää kierteitystä 57 ja 58. Kuvan 6 tapauksessa, jossa kierteitys on oikeakätinen, panos pyörii alhaalta katsottuna myötäpäivään.

Vähitellen syvenevien kourujen 12 ja 13 sekä särmättömien suuaukkojen 15 ja 16 ansiosta öljyvirta aukkoihin ja niiden läpi on vähemmän pyörteinen kuin aikaisemmin.

Seuraavassa taulukossa on esitetty erilaisissa öljynpaineissa tehtyjen panoksen pyörimisnopeus- ja öljynvirtauskokeiden tulokset. Panokset olivat tunnettujen ja tämän keksinnön periaatteiden mukaan rakennettuja. Panoksia oli kolmea tyyppiä: Panoksessa A oli tunnettu pohjaosa, johon on pronssattu kiinni erilliset suutinosat, ja jolta puuttuu putkimainen vetojänni-tysosa kokonaan.

Panoksessa B oli sama pohjaosa kuin panoksessa A sekä putkimainen vetojännitysosa.

Panoksessa C oli putkimainen vetojännitysosa sekä keksinnön mukainen pohjaosa.

s 84324

I 03 E I

3 C -P Φ P G

Qj 3 ¢) (d Γ-H VO p p p p

Ο λ; m C

C Ο ή p o m m p p

•H M ID I—1(—li—I —li—I

u a a-n

I <c E I

3 c -p

<13 P C CSV 00 P 00 VO CN

— 0(3 0) Id C o X m C vo <n vo oo ο p •H C OP P cn m cm m m

E -H H 01 p u O. a -P

3 P oi X o o o o o o 0 o o o o LO o P U 00 0-3 p VO P 00 p m in vo p oo σ

QJ -P

x: — I c

£ I

tn 3 G -P

3 Φ P c (U ϋ 3 a> 3 <n σν σν in oj p

C3 Ο Xi 03 C

O G O P

¢0 p P φ rp I—I I—I ip p I—I

03 CQ 04 Qj-P P

E

P

P o o o o o o :0 03 m o o o in in >i vo p f" p vo m Οι m p in vo p oo

G

O Q) >0 (/3

λ: X

30 oooooo p c <inoinooo

3(0 CN (N Ο <3V P CO

3 Co m p in in vo p

H

C in in p in in ρ ρ p cn E U ' ~ ^ ·* ' *· \ p· in vo p co σ

P

03 3

CD

& m 0 p p oo σν σν p G 03 ' 03 p in vo p oo σι 3 3 -P P P > G m >i in in vo m p p •i—I <; p ρ in vo p co σ :θ <d g g P P 3 P 3 p o a φ -PG P (NPpinvop -P >i 3 0 -p 3 OP X! S :θ — 9 84324

Taulukosta 1 käy ilmi että putkimainen vetojännitysosa tarjoaa olennaisesti pysyvän 12-14 % parannuksen kaikissa kokeen öljyn-paineissa, olihan panoksen B pyörimisnopeus kautta linjan panosta A suurempi. Verrattaessa taas panoksen C pyörimisnopeuden kasvua panoksen B pyörimisnopeuteen - C:n ja B:n keskinäinen rakenteellinen erohan oli pohjaosassa ja suuaukoissa -huomaamme että pyörimisnopeuden kasvu suurenee öljynpaineen kasvamisen tahdissa. On myös helppo havaita, että panoksien suuaukkojen läpi virtaavan öljyn nopeuksissa ei juuri ole mainittavia eroja. Panoksen C merkittävin parannus panoksiin A ja B verrattuna onkin lähinnä se, että öljy ei virtaa niin pyörteisesti ulos, ja että uusi pohjaosa on jäykempi.

Keksinnön mukaisissa panoksissa voi olla enintään neljä suu-aukkoa 90°:een välein, jolloin öljyn virtaus pysyy edelleen vähemmän pyörteisenä. Panoksen läpi virtaavan öljyn virtausnopeus on säilytettävä olennaisen tasaisena, minkä vuoksi myös suuaukkojen kokoa tulisi pienentää. On todettu, että panoksen optimaalinen toiminta, taloudellisuus ja tuotannon helppous saavutetaan kahdella suuaukolla.

Claims

10 84324

1. Polttoaineen tai voiteluöljyn puhdistamiseen tarkoitetun keskipakoiserottimen kertakäyttöinen panos, joka koostuu suojaosasta (20), sisäistä virtaa ohjaavasta ja epäpuhtauksia keräävästä osasta (30), puristetusta ohutlevystä muodostuvasta pohjaosasta (10), jossa on kaksi suutinta (16, 17), joiden kautta öljy poistuu panoksesta siten, että syntyy panosta pyörittävä reaktiovoima, kahdesta laakerista (22, 26), joista toinen liittyy suojaosaan ja toinen pohjaosaan, ja nämä suuttimet on sijoitettu pohjaosan syvennyksiin, jotka ovat muodoltaan pehmeästi kaareutuvia kehäkouruja (12, 13), jotka ovat leikkaukseltaan syveneviä alkaen mini-misyvyydellä kourun alussa kaukana suuttimesta ja päättyen maksimisyvyyteen suuttimen lähellä, tunnettu siitä, että molemmat syvennykset (12, 13) ulottuvat likimain 180°:n alueelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kertakäyttöinen panos, tunnettu siitä, että suuttimet (16, 17) on lävistetty kourujen (12, 13) sisäpuolelta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kertakäyttöinen panos, tunnettu siitä, että suuttimet (16, 17) on tehty poraamalla sisäpuolelta päin.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kertakäyttöinen panos, tunnettu siitä, että panokseen kuuluu edelleen putkimainen, vahvistava vetojännityselin (40), joka sijaitsee suojaosan (20) yläpään ja pohjaosan (10) välissä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kertakäyttöinen panos, tunnettu siitä, että putkimainen, vahvistava vetojännityselin (40) liittyy laakereihin (22, 26) ja pitää ne suorassa linjassa. n 84324