WO2006117142A1 - Rotor für eine zentrifuge - Google Patents

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WO2006117142A1
WO2006117142A1 PCT/EP2006/003963 EP2006003963W WO2006117142A1 WO 2006117142 A1 WO2006117142 A1 WO 2006117142A1 EP 2006003963 W EP2006003963 W EP 2006003963W WO 2006117142 A1 WO2006117142 A1 WO 2006117142A1
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WO
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guide wall
wall parts
rotor
rotor according
baffles
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PCT/EP2006/003963
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Meinig
Dieter Baumann
Original Assignee
Hengst Gmbh & Co. Kg
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Priority to JP2008509341A priority patent/JP4753994B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/005—Centrifugal separators or filters for fluid circulation systems, e.g. for lubricant oil circulation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B04B7/12—Inserts, e.g. armouring plates

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for a centrifuge, in particular for cleaning the lubricating oil of an internal combustion engine, wherein the rotor is rotatably drivable in a centrifuge housing about a rotational axis, wherein the rotor is designed with a dirt collecting portion, radially outwardly bounded by a peripheral wall dirt catching part , Wherein the rotor as a whole or its dirt-catching part is made of plastic, wherein in the interior of the dirt-catching part a plurality of circumferentially spaced apart guide walls are arranged and wherein the rotor as a whole or its dirt-catching part can be removed from the centrifuge housing for maintenance purposes.
  • Centrifuges and. used therein rotors for the purification of liquids eg. As for cleaning the lubricating oil of an internal combustion engine, have been used for decades. in use and are therefore known.
  • the objective is to accelerate the liquid entering the dirt trap part as loss-free as possible to the angular velocity of the rotating rotor and, conversely, to return the swirl energy of the liquid as far as possible to the rotor during the outflow of the liquid from the dirt trap part.
  • These are generally Baffles arranged in the waste collecting part, which extend radially or helically and reduce the slip between the liquid and the rotor and in this way both in terms of achievable rotor speeds and in terms of the relative velocity of the liquid relative to the deposited in the waste trap dirt particles conditions improve the separation of the dirt particles. In rotors made of sheet metal, this function is usually realized by the baffles forming imprints on one or both faces of the rotor.
  • a disadvantage of the use of rotors or dirt traps made of plastic is that the strength of plastics is significantly lower than that of metallic materials. This disadvantage is particularly evident when, as is often necessary from 'given space requirements, the rotor or the dirt trap part must have an axially compact design with large outer diameter.
  • a further problem is that, especially in the filling phase of the rotor or dirt-catching part during the start-up phase of the centrifuge, an uneven filling of the individual, separated by the guide walls, occurs. separated chambers can not be excluded. This uneven filling 'of the chambers is associated with an imbalance and as a result with reduced rotor speeds, vibration acceleration and noise emission.
  • the object is to provide a rotor of the type mentioned above, which avoids the disadvantages set forth and in particular when using plastic as a material high mechanical strength and good durability and a good concentricity without imbalance economic manufacturability are ensured.
  • That the rotor or its dirt trap part consists of a lower part and a shell
  • the rotor characterized in that the rotor consists of a lower part and an upper part, in each of the lower and upper Leitwandmaschine are integrated and which are tightly strig Chartt each other, an economical production of the rotor or its dirt trap part is made possible. par- dere by the fact that the baffle parts are included in the weld, a particularly firm cohesion of the two rotor parts is achieved, resulting in a mechanically particularly resistant and permanently resilient rotor or dirt catching part without the risk of damaging deformations during operation.
  • the breakthroughs also provided according to the invention provide for a uniform filling of all chambers formed by the guide walls in the rotor or dirt trap part, especially during the start-up phase of the centrifuge, so that even in this critical operating phase a good concentricity of the rotor is guaranteed without disturbing and harmful imbalances.
  • the weld is in a direction perpendicular to the axis of rotation joining plane.
  • a further embodiment proposes that the lower guide wall parts and the upper guide wall parts extend congruently to one another over their full length on their end faces facing the respective other guide wall parts.
  • the baffle parts can be welded together in the context of welding between the lower and upper part over relatively large areas, so that they make a correspondingly large contribution to a high dimensional stability of the rotor.
  • the lower guide wall parts and / or the upper guide wall parts are formed on their front side facing the respective other guide wall parts with a meshing or serrated structure pointing in the axial direction.
  • the invention proposes that the comb-shaped or tooth-shaped structures of guide wall parts adjacent to one another in the circumferential direction have an offset in the radial direction relative to one another. With this offset ensures that seen in the circumferential direction of the rotor no continuous flow paths can form for the liquid in the rotor. This ensures effective entrainment of the liquid during rotation, in particular acceleration, of the rotor. In addition, high relative velocities between the liquid in the rotor and the already deposited dirt particles are avoided, so that a rinsing of already deposited dirt particles is avoided.
  • a preferred further embodiment proposes that the number of baffles is even, that the comb or jagged structures form a regular grid with a grid spacing A and that the offset corresponds to half the grid spacing.
  • a liquid-permeable opening is always opposite a liquid-impermeable comb teeth or serrations, whereby the desired inhibition of flow paths passing through in the circumferential direction is reliably effected.
  • the comb or tooth-shaped structure is provided only in the lower part. In this embodiment, only the lower part of the slightly more complex geometry with the comb or jagged structure of the lower Leitwandmaschine arranged here, while the upper part can be performed with simple smooth end faces of its baffles.
  • the lower baffle parts seen in the circumferential direction have a greater wall thickness than the upper baffle parts. It can be increased with a relatively low overhead of material, the wall thickness of the lower Leitwandmaschine. As a result, the comb teeth or teeth of the comb or jagged structure obtain a high strength, which protects them from damage, as long as the lower part is not yet welded to the upper part. In addition, small positioning inaccuracies in the circumferential direction during welding of lower part and upper part of the rotor or dirt trapping part can be compensated by this increased wall thickness, since there is still a sufficient surface for the welded connection between the lower and the upper Leitwand? remains.
  • the rotor provides that the lower baffle parts and the upper baffle parts have at their respective other baffle parts facing end side over a part of its length a different course.
  • the desired openings which connect the chambers in the waste collecting part, easily formed in the areas in which the end faces of the upper and lower Leitwandmaschine differ in their course from each other so that they are not interconnected.
  • the lower baffle parts and / or the upper baffle parts are formed at least in the region of their front side facing the respective other baffle parts with a wave-shaped or zigzag-shaped structure pointing in the radial direction.
  • each one of the baffle parts has the wave or zigzag structure. If both guide wall parts are structured accordingly, a weaker structuring of each guide wall part is sufficient, which can be advantageous in terms of production technology.
  • the wave-shaped or zigzag-shaped structures of guide wall parts adjacent to one another in the axial direction have an offset in the radial direction relative to one another.
  • the end faces of the guide wall parts adjacent to one another in the axial direction cross over in this way, preferably several times, whereby in addition to a plurality of apertures, a plurality of welding regions are also provided between the upper and lower guide wall parts at their intersections.
  • the wavy or zigzag-shaped structures each form a regular shape with a wavelength A and the offset corresponds to half the wavelength.
  • the number of baffles in the rotor according to the invention is six or eight or ten, wherein quite generally the number of baffles with increasing size, in particular with increasing diameter of the rotor, should be greater to the desired stability of the rotor even at high speeds and high densstechnikstem- temperatures, such as B. occur in the lubricating oil of an internal combustion engine, to ensure.
  • the lower guide wall parts are integrally formed with the lower part and the upper Leitwandmaschine integral with the upper part and that the lower part and the upper part is in each case an injection molded part.
  • the rotor or its dirt trap part can be designed without a radially inner annular wall or with a radially inner annular wall.
  • the guide wall parts end freely radially in each case in an axially extending edge and that the edge is designed in each case with a stiffening thickening.
  • the thickening of the edge in each case ensures sufficient stabilization of the free edge, so that no damage in the operation of the centrifuge are to be feared, even if here the Leitwandmaschine and the guide walls formed therefrom radially not connected to another area of the rotor or the dirt trap part are.
  • the invention proposes that the baffles pass radially inward into the radially inner annular wall in one piece or engage in this form-fitting or non-positive or toast them.
  • radially acting forces between the inner ring wall and the baffles can be transmitted, which is advantageous for the stability of the rotor.
  • With a corresponding design of the rotor or dirt catching part can be dispensed with this transfer of radial forces, so that it is sufficient if the baffles radially inwardly abut only on the radially inner annular wall.
  • a further advantageous measure for increasing the stability and load capacity of the rotor is that in the lower part and / or in the upper part seen in the circumferential direction between the lower and / or upper baffles one or more ribs are arranged, extending from the peripheral wall radially inwardly extend and are radially shorter than the baffle parts.
  • these ribs also ensure that the liquid in the rotor or the dirt trap part is entrained when the rotor starts up and when the liquid enters the rotor.
  • the ribs ensure a secure hold of the centrifugal forces radially outwardly deposited dirt particles, which are deposited between the ribs and between ribs and baffles and thereby effectively protected from rinsing by the liquid flowing through the rotor or dirt trap part.
  • the invention proposes that the lower part has a smaller axial height than the upper part, wherein the height of the lower part is preferably between 20 and 50% of the height of the upper part.
  • This refinement has the advantage that the apertures lying at the level of the weld joint are formed in the guide walls in a lower region of the interior of the rotor or dirt trap. partly come to lie, which is favorable for an early uniform filling of the chambers between the baffles.
  • a transfer of liquid from the chambers, which are already filled higher, into the chambers, which are not yet filled up to the level of the openings with liquid for a good concentricity of the rotor or dirt trap part, it is advantageous to achieve the compensation of the liquid level in the individual chambers as early as possible. This is effected with the lowest possible arrangement of the openings in the rotor or dirt trap part.
  • the lower part and the upper part are each formed on their peripheral wall with a welding flange. If the lower part and the upper part are designed radially inside without ring wall, the welding flanges are provided only on the radially outer peripheral wall of the lower part and upper part; in execution of the lower part and upper part with a radially inner annular wall, it is possible to provide here also on the lower part and upper part each have a welding flange.
  • the welded joint is preferably a weld joint produced by light welding or mirror welding.
  • the plastic of which the lower part and the upper part are made is preferably polyamide, since this material meets both the mechanical and thermal requirements is sufficient and at the same time relatively inexpensive and good sprayable and weldable.
  • FIG. 1 shows a centrifuge with a rotor arranged therein in longitudinal section
  • FIG. 2 shows a top part of the rotor from FIG. 1, in a perspective view from below,
  • FIG. 3 shows a lower part of the rotor from FIG. 1, in a perspective view from above
  • FIG. 4 shows the lower part according to FIG. 3 in a partial cross-section
  • FIG. 5 also shows the lower part in a partial
  • Figure 6 shows a section of the rotor in a further embodiment in a view obliquely from above
  • Figure 7 shows the detail of the rotor according to Figure 6 in plan view.
  • the centrifuge 1 comprises a housing 10 which is only partially shown here and whose upper part is formed by a screw cap 14.
  • the screw cap 14 has at its lower end an external thread 16 which can be screwed into an internal thread, not shown here, which is formed as part of the housing 10.
  • the rotor 2 is mounted on an axis 5 fixedly arranged in the centrifuge 1 and rotatable about a vertically extending axis of rotation 20.
  • Serve for this purpose arranged on the lower part of the axis 5 slide bearing 51 and a near the upper axle end 50 'arranged roller bearing 52nd
  • the rotor 2 comprises in the example shown here a bearing and drive part 3 and a detachably connected thereto dust collecting part 4th
  • the bearing part 3 consists in its upper part of a tubular body 30, which surrounds the axis 5 to form an annular gap 30 'and the interposition of the two mentioned bearings 51 and 52. From the lower region of the tubular body 30, two nozzle arms 31 extend in two opposite radial directions, through which a respective liquid channel 33 extends. At the end of each liquid channel 33, a recoil nozzle 34 is arranged, screwed or pressed in here, by means of which the rotor 2 can be driven in rotation by means of a respective exiting liquid jet according to the recoil principle.
  • the bearing and drive part 3 is designed here as a service life component and therefore expediently consists of metal or a suitable plastic.
  • the waste collecting part 4 is a replacement part that can be replaced or cleaned from time to time for the purpose of servicing the centrifuge 1.
  • the waste collecting part 4 is removable with screwed-off cover 14 in the axial direction upward from the storage and drive part 3.
  • the dirt trap part 4 is made of plastic.
  • the dirt trap part 4 is composed of a lower part 41 and an upper part 42, which are permanently and liquid-tightly connected to each other by means of a welded joint 40. Furthermore, in the interior of the waste collecting part 4 in the radial direction-facing baffles
  • the guide walls 45 are each made of a lower, integrally formed in the lower part 41 lower Leitwandteil
  • the lower guide wall parts 46 and the upper guide wall parts 48 are included in the welded joint 40 between the lower part 41 and the upper part 42.
  • the lower guide wall parts 46 are each on their upwardly pointing front side with a comb or serrated structure
  • This structure 47 results in openings 47 'being present in the guide walls 45 after the welding connection 40 has been produced below the joining plane of this welded connection 40.
  • a liquid to be purified z.
  • the inflowing liquid flow is divided here into two partial streams.
  • a first partial flow flows through two first radial apertures 54.1 through the axis 5 radially outward and then passes through the annular gap 30 'through into the liquid channels 33 in the nozzle arms 31. From the channels 33, this liquid stream exits through the nozzles 34 and ensures the drive of the rotor 2.
  • a second liquid partial flow flows through the channel 53 in the axis 5 further upwards and then enters through two further radial openings 54.2 near the upper axis end 50 'and at least one liquid inlet 44 into the interior of the waste collecting part 4 a.
  • entrained dirt particles in the liquid are moved radially outwards by centrifugal force and are deposited in a dirt collecting area 4 'located radially outside in the dirt trapping part 4. After radially outward, this dirt collecting area 4 'is bounded by an outer circumferential wall 43.
  • the liquid to be cleaned flows through the waste collecting part 4 coming from the liquid inlet 44 substantially axially from top to bottom and leaves the waste collecting part 4 by a down in this and radially inner liquid outlet 44 '. Both the purified liquid exiting through the liquid outlet 44 ' as well as the liquid exiting through the nozzles 34 pass into a non-pressurized region 13 of the centrifuge housing 10 and flow therefrom under the action of gravity.
  • the joining plane of the welded joint 40 lies in a relatively deep position in the dirt trapping part 4. Accordingly, the perforations 47 'are also located far below in the dirt trapping part 4. This ensures that when the centrifuge 1 starts up, the inflowing liquid is already very high soon rises to the level of the perforations 47 'and can then distribute in the circumferential direction uniformly over the entire waste collecting part 4 within the chambers defined by the individual guide walls 45. An unevenly high, unbalance leading fluid level in the individual chambers can not occur.
  • the lower part 41 has at its upper edge a peripheral circumferential welding flange 41.
  • the upper part 42 has at its lower edge a peripheral welding flange 42nd '.
  • the welded joint 40 is preferably a welded connection produced by light welding or mirror welding.
  • Figure 2 shows in a perspective view obliquely from below the upper part 42 of the waste collecting part 4 of Figure 1 prior to its connection to the lower part 41.
  • the upper part 42 is bounded by the peripheral wall 43.
  • the upper guide wall parts 48 of the guide walls 45 which are regularly spaced apart from one another in the circumferential direction, can be seen.
  • three ribs 49 are additionally formed between each two adjacent guide wall parts 48, which also extend radially inward in the radial direction from the inner surface of the peripheral wall 43, but are significantly shorter in the radial direction than the guide wall parts 48.
  • the guide wall parts 48 are each formed with an edge thickening 48 'in order to achieve increased load capacity and strength at this point.
  • Both the upper guide wall parts 48 and the ribs 49 are formed integrally with the peripheral wall 43 and with the welding flange 42 'provided at the lower end thereof.
  • the entire upper part 42 is a one-piece injection-molded part.
  • FIG. 3 shows the lower part 41 of the dirt trapping part of FIG. 1 in a perspective view obliquely from above before its connection to the upper part 42.
  • the view here falls into the interior of the lower part 41, wherein the lower guide wall parts 46, which are regularly spaced apart in the circumferential direction, are visible.
  • the lower guide wall parts 46 are each formed with the comb-shaped or serrated structure 47.
  • the structures 47 here have a radial offset relative to each other.
  • continuous flow paths for the liquid in the lower part 41 are avoided in the circumferential direction. This leads to an improved balancing of the liquid-filling or liquid-filled waste collecting part 4.
  • the lower guide wall parts 46 also terminate here free, where they are designed with an edge thickening 46 'for increasing the stability in this area.
  • three ribs 49 are formed between each two adjacent in the circumferential direction lower guide wall parts 46, which also extend from the peripheral wall 43 and extend radially inward, but in this radial direction are significantly shorter than the lower Leitwandmaschine 46th ,
  • the lower part 41 shown here can be advantageously prepared as a one-piece injection-molded part, in which case at the same time the comb or spike-like structure 47 can be easily formed at the top of the lower Leitwandmaschine 46 at the same time.
  • the lower baffle 46 are made with their structure 47 with an increased material thickness relative to the upper baffle 48, to achieve greater strength of the comb teeth of the structure 47 and a greater amount of material for the welding operation. Au-
  • smaller angular errors in the positioning of lower part 41 and upper part 42 relative to each other for their welding can be compensated by this greater material thickness.
  • FIG. 4 shows a partial cross-section through the lower part 41, wherein the sectional plane lies at a height such that it passes straight through the comb-shaped or serrated structure 47.
  • FIG. 4 Radially outward in FIG. 4 lies the outer peripheral wall 43 with the associated welding flange 41 '. From the peripheral wall 43 extend integrally with this, the lower guide wall parts 46 in the radial direction inwards. At their radially inner end, the lower baffle 46 each have an edge thickening 46 ', but are not in communication with each other.
  • the additional ribs 49 are arranged integrally with the peripheral wall 43.
  • the comb or serrated structure 47 consists in each case of a regular sequence of comb teeth and intervening openings 47 '.
  • the structures 47 in this case have a regular grid with a grid spacing A.
  • the measure of this offset half the grid spacing A. is.
  • one opening 47 'and one comb section follow. ken each other. As a result, continuous flow paths for the liquid are avoided in the circumferential direction.
  • FIG. 5 shows a modification of the lower part 41 from FIG. 4, likewise in a partial cross section.
  • the peripheral wall 43, its welding flange 41 ', the lower guide wall parts 46 and the additional ribs 49 are identical in Figure 5 with those in Figure 4.
  • the lower guide wall parts 46 are not designed to terminate radially on the inside, but instead are integrally formed into a radially inner annular wall 43 '.
  • radially acting forces can be transmitted via the radial lower guide wall parts 46 and discharged into the inner annular wall 43 '.
  • the lower part 41 according to Figure 5 is suitably used together with a corresponding, that is also with a congruent radially inner annular wall 43 'designed upper part together to form a dirt trap part over part of its height or over its entire axial height, the radially inner annular wall 43 'has.
  • the lower guide wall parts 46 and the upper guide wall parts 48 extend rectilinearly in the radial direction and in each case congruent to each other.
  • An embodiment modified in this respect is shown in FIGS. 6 and 7.
  • the two guide wall parts 46 and 48 are here designed with a wave-shaped structure 47.2 or 48.2, wherein the tips of the wave crests or troughs point in the circumferential direction of the rotor 2.
  • the wave-shaped structures 47.2 and 48.2 relative to each other in the radial direction have an offset, which here corresponds to about half the wavelength of the wave-shaped structure.
  • Radially outward in the region of the peripheral wall 43, the lower part 41 and the upper part 42 along the welded joint 40 are circumferentially sealed tightly welded together.
  • the baffles 45 are also included in the welded joint 40, namely in those regions in which the corrugated baffle parts 46 and 48 cross each other.
  • perforations 47 ' are formed in the regions which lie in the radial direction between in each case two intersection regions of lower baffle part 46 and upper baffle part 48. These perforations 47 'connect the chambers of the waste collecting part 4 which are adjacent to one another in the circumferential direction and which are formed by the guide walls 45.
  • Figure 7 shows the detail shown in Figure 6 from the dust collecting part 4 of the rotor 2 in a plan view. Above in Figure 7, a portion of the peripheral wall 43 can be seen. From the peripheral wall extending the undulating extending, in its basic orientation in the radial direction lower Leitwandmaschine 46 and upper baffle _
  • baffle parts 46 and 48 which are visible in Figures 6 and 7, 4 more, identically formed baffle parts 46 and 48 are provided in the complete dirt trap part, which are regularly spaced from each other in the circumferential direction of the waste collecting part 4.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (2) für eine Zentrifuge (1) , nsbesondere zur Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, wobei der Rotor (2) in einem Zentrifugengehäuse (10) drehantreibbar lagerbar ist, wobei der Rotor (2) mit einem Schmutzfangteil (4) ausgeführt ist, wobei der Rotor (2) oder dessen Schmutzfangteil (4) aus Kunststoff besteht, wobei im Schmutzfangteil (4) in Umfangsrichtung beabstandete Leitwände (45) angeordnet sind und wobei der Rotor (2) oder dessen Schmutzfangteil (4) aus dem Zentrifugengehäuse (10) entnehmbar ist. Der neue Rotor (2) ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) oder dessen Schmutzfangteil (4) aus einem Unterteil (41) und einem Oberteil (42) besteht, daß im Unterteil (41) untere Leitwandteile (46) und im Oberteil (42) obere Leitwandteile (48) angeordnet sind, daß das Unterteil (41) und das Oberteil (42) deckungsgleich zueinander miteinander verschweißt sind, daß die Leitwandteile (46, 48) in die Schweißverbindung (40) inbezogen sind und daß in zumindest einem Teil der Leitwände (45) ein-oder beidseitig von oder in einer Ebene der Schweißverbindung (40) Durchbrechungen (47') vorgesehen sind, die von den Leitwänden (45) begrenzte Kammern (45') des Schmutzfangteils (4) miteinander flüssigkeitsdurchlässig verbinden.

Description

Beschreibung :
Rotor für eine Zentrifuge
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine Zentrifuge, insbesondere zur Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, wobei der Rotor in einem Zentrifugengehäuse um eine Drehachse drehantreibbar lagerbar ist, wobei der Rotor mit einem einen Schmutzsammelbereich aufweisenden, nach radial außen durch eine Umfangswand begrenzten Schmutzfangteil ausgeführt ist, wobei der Rotor insgesamt oder dessen Schmutzfangteil aus Kunststoff besteht, wobei im Inneren des Schmutzfangteils mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Leitwände angeordnet sind und wobei der Rotor insgesamt oder dessen Schmutzfangteil zu Wartungszwecken aus dem Zentrifugengehäuse entnehmbar ist.
Zentrifugen und. darin eingesetzte Rotoren für die Reinigung von Flüssigkeiten, z. B. zur Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, stehen seit Jahrzehnten verbreitet . im Einsatz und sind deshalb bekannt.
Bei der Auslegung von Rotoren für Zentrifugen besteht die Zielsetzung, die in den Schmutzfangteil eintretende Flüssigkeit möglichst verlustfrei auf die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Rotors zu beschleunigen und umgekehrt beim Abströmen der Flüssigkeit aus dem Schmutzfangteil die Drallenergie der Flüssigkeit soweit wie möglich an den Rotor zurückzuführen. Hierzu werden im allgemeinen Leitwände im Schmutzfangteil angeordnet, die radial oder spiralförmig verlaufen und die den Schlupf zwischen der Flüssigkeit und dem Rotor vermindern und auf diese Weise sowohl im Hinblick auf die erreichbaren Rotordrehzahlen als auch in Hinsicht auf die Relativgeschwindigkeit der Flüssigkeit relativ zu den im Schmutzfangteil abgeschiedenen Schmutzpartikeln die Bedingungen für die Abscheidung der Schmutzpartikel verbessern. Bei Rotoren aus Blech wird diese Funktion üblicherweise durch die Leitwände bildende Prägungen an einer oder beiden Stirnseiten des Rotors verwirklicht.
Mit Rücksicht auf eine problemlose Entsorgung des abgeschiedenen Schmutzes, im Falle von Schmieröl als zu reinigende Flüssigkeit ist dies im wesentlichen Ruß, werden bei Neuentwicklungen von Zentrifugen zunehmend Rotoren bzw. Schmutzfangteile aus Kunststoff eingesetzt. Derartige Rotoren oder Schmutzfangteile bieten die Möglichkeit, den gefüllten Rotor bzw. den gefüllten Schmutzfangteil einfach und verhältnismäßig umweltverträglich thermisch zu entsorgen.
Ein Nachteil beim Einsatz von Rotoren oder Schmutzfangteilen aus Kunststoff besteht darin, daß die Festigkeit von Kunststoffen deutlich unter der von metallischen Werkstoffen liegt. Dieser Nachteil tritt besonders in Erscheinung, wenn, wie es aus' vorgegebenen Bauraumgesichtspunkten häufig nötig ist, der Rotor oder der Schmutzfangteil eine axial gedrungene Bauweise mit großem Außendurchmesser haben muß.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß insbesondere in der Füllphase des Rotors oder Schmutzfangteils während der Hochlaufphase der Zentrifuge eine ungleichmäßige Füllung der einzelnen, durch die Leitwände voneinander ge- trennten Kammern nicht ausgeschlossen werden kann. Diese ungleichmäßige Füllung' der Kammern ist mit einer Unwucht und daraus resultierend mit verminderten Rotordrehzahlen, Schwingbeschleunigungen und Lärmemission verbunden.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der di-e dargelegten Nachteile vermeidet und bei dem insbesondere bei Verwendung von Kunststoff als Material eine hohe mechanische Festigkeit und gute Dauerhaltbarkeit sowie ein guter Rundlauf ohne Unwuchten bei wirtschaftlicher Herstellbarkeit gewährleistet sind.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Rotor der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist,
- daß der Rotor oder dessen Schmutzfangteil aus einem Unterteil und einem Oberteil besteht,
- daß im Unterteil untere Leitwandteile und im Oberteil obere Leitwandteile angeordnet sind,
- daß das Unterteil und das Oberteil deckungsgleich zueinander miteinander verschweißt sind,
- daß die Leitwandteile in die Schweißverbindung einbezogen sind und
- daß in zumindest einem Teil der Leitwände ein- oder beidseitig von oder in einer Ebene der Schweißverbindung Durchbrechungen vorgesehen sind, die von den Leit- wänden begrenzte Kammern des Schmutzfangteils miteinander flüssigkeitsdurchlässig verbinden.
Dadurch, daß der Rotor aus einem Unterteil und einem Oberteil besteht, in die jeweils untere bzw. obere Leitwandteile integriert sind und die miteinander dicht verscheißt sind, wird eine wirtschaftliche Herstellung des Rotors oder dessen Schmutzfangteils ermöglicht. Insbeson- dere dadurch, daß die Leitwandteile in die Schweißverbindung einbezogen sind, wird ein besonders fester Zusammenhalt der beiden Rotorteile erzielt, was zu einem mechanisch besonders widerstandsfähigen und dauerhaft belastbaren Rotor oder Schmutzfangteil ohne die Gefahr von schädlichen Deformationen im Betrieb führt. Die außerdem erfindungsgemäß vorgesehenen Durchbrechungen sorgen für eine gleichmäßige Füllung aller von den Leitwänden gebildeten Kammern im Rotor oder Schmutzfangteil, insbesondere während der Anlaufphase der Zentrifuge, so daß auch in dieser an sich kritischen Betriebsphase ein guter Rundlauf des Rotors ohne störende und schädliche Unwuchten gewährleistet ist.
Um die Schweißverbindung möglichst einfach anbringen zu können und um zu vermeiden, daß die Schweißverbindung zu einer Quelle einer Unwucht werden kann, liegt bevorzugt die Schweißverbindung in einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Fügeebene.
Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, daß die unteren Leitwandteile und die oberen Leitwandteile an ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen zugewandten Stirnseite über deren volle Länge deckungsgleich zueinander verlaufen. In dieser Ausgestaltung können die Leitwandteile im Rahmen der Schweißverbindung zwischen Unter- und Oberteil über relativ große Bereiche miteinander verschweißt werden, sodaß sie hier einen entsprechend großen Beitrag zu einer hohen Formstabilität des Rotors leisten.
Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, daß die unteren Leit- wandteile und/oder die oberen Leitwandteile an ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen zugewandten Stirnseite mit einer in Axialrichtung weisenden kämm- oder zackenförmi- gen Struktur ausgebildet sind. Mit dieser Ausgestaltung lassen sich die Durchbrechungen in den Leitwänden vorteilhaft einfach und kostengünstig herstellen, weil die kämm- oder zackenförmige Struktur bei der vorab erfolgenden Herstellung von Unterteil und Oberteil des Rotors oder Schmutzfangteils ohne nennenswerten Mehraufwand an den Stirnseiten der Leitwandteile ausgebildet werden kann. Damit ist eine aufwendige und teure spanende Bearbeitung zur Herstellung der Durchbrechungen nicht erforderlich.
Weiter schlägt die Erfindung vor, daß die kämm- oder zak- kenfδrmigen Strukturen von einander in Umfangsrichtung benachbarten Leitwandteilen einen Versatz in Radialrichtung relativ zueinander aufweisen. Mit diesem Versatz wird gewährleistet, daß sich in Umfangsrichtung des Rotors gesehen keine durchgehenden Strömungswege für die im Rotor befindliche Flüssigkeit ausbilden können. Damit wird eine wirksame Mitnahme der Flüssigkeit bei der Drehung, insbesondere Beschleunigung, des Rotors gewährleistet . Zudem werden hohe Relativgeschwindigkeiten zwischen der Flüssigkeit im Rotor und den bereits abgesetzten Schmutzpartikeln vermieden, so daß auch ein Abspülen von bereits abgeschiedenen Schmutzpartikeln vermieden wird.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung schlägt dazu vor, daß die Zahl der Leitwände geradzahlig ist, daß die kamm- oder zackenförmigen Strukturen ein regelmäßiges Raster mit einem Rasterabstand A bilden und daß der Versatz dem halben Rasterabstand entspricht . In dieser Ausgestaltung steht dann bei Betrachtung von zwei in Umfangsrichtung benachbarten Wandteilen auf einem bestimmten Radius immer eine flüssigkeitsdurchlässige Durchbrechung einem flüssigkeitsundurchlässige Kammzinken oder Zacken gegenüber, wodurch die gewünschte Unterbindung von in Umfangsrich- tung durchgehenden Strömungswegen sicher bewirkt wird. Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, daß die kamm- oder zackenförmige Struktur nur im Unterteil vorgesehen ist . In dieser Ausgestaltung weist nur das Unterteil die etwas aufwendigere Geometrie mit der kämm- oder zacken- förmigen Struktur der hier angeordneten unteren Leitwandteile auf, während das Oberteil mit einfachen glatten Stirnseiten seiner Leitwände ausgeführt werden kann.
Zudem besteht die Möglichkeit, daß die unteren Leitwandteile in Umfangsrichtung gesehen eine größere Wandstärke aufweisen als die oberen Leitwandteile. Dabei kann mit einem verhältnismäßig geringen Mehraufwand an Material die Wandstärke der unteren Leitwandteile vergrößert werden. Hierdurch erhalten die Kammzinken oder Zacken der kämm- oder zackenförmigen Struktur eine hohe Festigkeit, was sie vor Beschädigungen schützt, solange das Unterteil noch nicht mit dem Oberteil verschweißt ist . Außerdem können über diese vergrößerte Wandstärke kleine Positio- nierungenauigkeiten in Umfangsrichtung beim Verschweißen von Unterteil und Oberteil des Rotors oder Schmutzfangteils ausgeglichen werden, da immer noch eine ausreichende Fläche für die Schweißverbindung zwischen den unteren und den oberen Leitwandteilen verbleibt .
Eine andere Ausführung des Rotors sieht vor, daß die unteren Leitwandteile und die oberen Leitwandteile an ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen zugewandten Stirnseite über einen Teil von deren Länge einen voneinander abweichenden Verlauf aufweisen. In dieser Ausführung werden die gewünschte Durchbrechungen, die die Kammern im Schmutzfangteil verbinden, einfach in den Bereichen ausgebildet, in denen die Stirnseiten der oberen und unteren Leitwandteile in ihrem Verlauf so voneinander abweichen, daß sie nicht miteinander verbunden sind. Gemäß einer konkreten Weiterbildung ist bevorzugt vorgesehen, daß die unteren Leitwandteile und/oder die oberen Leitwandteile zumindest im Bereich ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen zugewandten Stirnseite mit einer in Radialrichtung weisenden wellen- oder zickzackförmigen Struktur ausgebildet sind. Zur Ausbildung der Durchbrechungen genügt es, wenn jeweils einer der Leitwandteile die wellen- oder zickzackförmige Struktur aufweist. Wenn beide Leitwandteile entsprechend strukturiert sind, genügt eine schwächere Strukturierung jedes Leitwandteils, was herstellungstechnisch vorteilhaft sein kann.
Weiter wird vorgeschlagen, daß die wellen- oder zickzack- förmigen Strukturen von zueinander in Axialrichtung benachbarten Leitwandteilen einen Versatz in Radialrichtung relativ zueinander aufweisen. Die Stirnseiten der einander in Axialrichtung benachbarten Leitwandteilen überkreuzen sich auf diese Weise, vorzugsweise mehrmals, wodurch neben mehreren Durchbrechungen auch jeweils mehrere Verschweißungsbereiche zwischen oberem und unterem Leit- wandteil an deren Kreuzungen zur Verfügung gestellt werden.
Herstellungstechnisch günstig ist es, wenn die wellen- oder zickzackförmigen Strukturen jeweils eine regelmäßige Form mit einer Wellenlänge A bilden und der Versatz der halben Wellenlänge entspricht.
Bevorzugt beträgt die Zahl der Leitwände in dem erfindungsgemäßen Rotor sechs oder acht oder zehn, wobei ganz allgemein die Zahl der Leitwände mit zunehmender Größe, insbesondere mit zunehmendem Durchmesser des Rotor, größer werden sollte, um die gewünschte Stabilität des Rotors auch bei hohen Drehzahlen und hohen Flüssigkeitstem- peraturen, wie sie z. B. beim Schmieröl einer Brennkraftmaschine auftreten, zu gewährleisten.
Ein weiterer Beitrag zur Erzielung einer hohen Stabilität und wirtschaftlichen Herstellbarkeit des Rotors besteht darin, daß bevorzugt die unteren Leitwandteile einstückig mit dem Unterteil und die oberen Leitwandteile einstückig mit dem Oberteil ausgebildet sind und daß das Unterteil und das Oberteil jeweils ein Spritzgußteil ist. Bei geeigneter Gestaltung von Unterteil und Oberteil genügt für deren Herstellung jeweils ein relativ einfaches "Auf-Zu"- Spritzwerkzeug, das eine Entformung in einer einzigen Entformungsrichtung ermöglicht und dadurch sowohl bei seiner Herstellung als auch bei seinem Einsatz beim Spritzen der Teile des Rotors kostengünstig ist.
Je nach Ausführung der Zentrifuge kann der Rotor oder dessen Schmutzfangteil ohne eine radial innere Ringwand oder mit einer radial inneren Ringwand ausgeführt sein. Für die erstgenannte Ausführung ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, daß die Leitwandteile radial innen in je einer axial verlaufenden Kante frei enden und daß die Kante jeweils mit einer aussteifenden Verdickung ausgeführt ist. Die Verdickung der Kante sorgt jeweils für eine ausreichende Stabilisierung der freien Kante, so daß hier keine Schäden im Betrieb der Zentrifuge zu befürchten sind, auch wenn hier die Leitwandteile und die daraus gebildeten Leitwände radial innen nicht an einen weiteren Bereich des Rotors oder des Schmutzfangteils angebunden sind.
Für Ausführungen des Rotors mit einer radial inneren Ringwand schlägt die Erfindung vor, daß die Leitwände radial innen in die radial innere Ringwand einstückig übergehen oder in diese form- oder kraftschlüssig eingreifen oder an diese anstoßen. In den Ausführungen mit einem einstückigen Übergang oder einem form- oder kraftschlüssigem Eingreifen können in Radialrichtung wirkende Kräfte zwischen der inneren Ringwand und den Leitwänden übertragen werden, was für die Stabilität des Rotors vorteilhaft ist. Bei entsprechender Ausgestaltung des Rotors oder Schmutzfangteils kann auch auf diese Übertragung von radialen Kräften verzichtet werden, so daß es dann genügt, wenn die Leitwände radial innen nur an die radial innere Ringwand anstoßen.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Steigerung der Stabilität und Belastbarkeit des Rotors besteht darin, daß im Unterteil und/oder im Oberteil in Umfangsrichtung gesehen zwischen den unteren und/oder oberen Leitwänden jeweils ein oder mehrere Rippen angeordnet sind, die sich von der Umfangswand radial nach innen erstrecken und radial kürzer sind als die Leitwandteile. Zusätzlich sorgen auch diese Rippen für eine Mitnahme der Flüssigkeit im Rotor oder Schmutzfangteil beim Hochlaufen des Rotors und beim Eintritt der Flüssigkeit in den Rotor. Weiterhin sorgen die Rippen für einen sicheren Halt der durch die Zentrifugalkräfte radial außen abgelagerten Schmutzpartikel, die sich zwischen den Rippen sowie zwischen Rippen und Leitwänden ablagern und dadurch vor einem Abspülen durch die den Rotor oder Schmutzfangteil durchströmende Flüssigkeit wirksam geschützt werden.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, daß das Unterteil eine kleinere axiale Höhe aufweist als das Oberteil, wobei die Höhe des Unterteils vorzugsweise zwischen 20 und 50 % der Höhe des Oberteils beträgt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß die in Höhe der Schweißverbindung liegenden Durchbrechungen in den Leitwänden in einem unteren Bereich des Inneren des Rotors oder Schmutzfang- teils zu liegen kommen, was für eine frühzeitige gleichmäßige Füllung der Kammern zwischen den Leitwänden günstig ist . So kommt es schon bei einem geringen Flüssigkeitsfüllstand des Rotors oder Schmutzfangteils zu einem Übertritt von Flüssigkeit aus den Kammern, die schon höher gefüllt sind, in die Kammern, die noch nicht bis in Höhe der Durchbrechungen mit Flüssigkeit gefüllt sind. Für einen guten Rundlauf des Rotors oder Schmutzfangteils ist es vorteilhaft, den Ausgleich der Flüssigkeitspegel in den einzelnen Kammern so früh wie möglich zu erreichen. Dies wird mit einer möglichst tief liegenden Anordnung der Durchbrechungen im Rotor oder Schmutzfangteil bewirkt .
Um eine hohe Sicherheit und Haltbarkeit der Schweißverbindung zwischen Unterteil und Oberteil zu gewährleisten, wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Unterteil und das Oberteil jeweils an ihrer Umfangswand mit einem Schweißflansch ausgebildet sind. Wenn das Unterteil und das Oberteil radial innen ohne Ringwand ausgeführt sind, sind die Schweißflansche nur an der radial äußeren Umfangswand von Unterteil und Oberteil vorgesehen; bei Ausführung von Unterteil und Oberteil mit einer radial inneren Ringwand besteht die Möglichkeit, auch hier an Unterteil und Oberteil jeweils einen Schweißflansch vorzusehen.
Im Sinne einer schnellen und zuverlässigen und dadurch wirtschaftlichen Fertigung ist bevorzugt die Schweißverbindung eine durch Lichtschweißen oder Spiegelschweißen erzeugte Schweißverbindung.
Der Kunststoff, aus dem das Unterteil und das Oberteil bestehen, ist bevorzugt Polyamid, da dieses Material sowohl den mechanischen als auch thermischen Anforderungen genügt und gleichzeitig verhältnismäßig kostengünstig sowie gut spritzbar und schweißbar ist.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Zentrifuge mit einem darin angeordneten Rotor im Längsschnitt,
Figur 2 ein Oberteil des Rotors aus Figur 1, in einer perspektivischen Ansicht von unten,
Figur 3 ein Unterteil des Rotors aus Figur 1, in perspektivischer Ansicht von oben,
Figur 4 das Unterteil gemäß Figur 3 in einem Teil- Querschnitt ,
Figur 5 das Unterteil ebenfalls in einem Teil-
Querschnitt, in einer geänderten Ausführung,
Figur 6 einen Ausschnitt aus dem Rotor in einer weiteren Ausführung in Ansicht schräg von oben und
Figur 7 den Ausschnitt aus dem Rotor gemäß Figur 6 in Draufsicht .
Gemäß Figur 1 umfaßt die Zentrifuge 1 ein hier nur teilweise dargestelltes Gehäuse 10, dessen oberer Teil durch einen Schraubdeckel 14 gebildet ist. Der Schraubdeckel 14 besitzt an seinem unteren Ende ein Außengewinde 16, das in ein hier nicht dargestelltes Innengewinde einschraubbar ist, das als Teil des Gehäuses 10 ausgebildet ist. Im Inneren des Gehäuses 10, hier im wesentlichen innerhalb des Deckels 14, befindet sich ein Rotor 2 der Zentrifuge 1. Der Rotor 2 ist auf einer in der Zentrifuge 1 fest angeordneten Achse 5 gelagert und um eine vertikal verlaufende Drehachse 20 drehbar. Hierzu dienen ein auf dem unteren Teil der Achse 5 angeordnetes Gleitlager 51 und ein nahe dem oberen Achsende 50' angeordnetes Wälzlager 52.
Der Rotor 2 umfaßt bei dem hier dargestellten Beispiel einen Lager- und Antriebsteil 3 sowie einen lösbar damit verbundenen Schmutzfangteil 4.
Der Lagerteil 3 besteht in seinem oberen Teil aus einem Rohrkörper 30, der die Achse 5 unter Ausbildung eines Ringspalts 30' und unter Zwischenlage der beiden erwähnten Lager 51 und 52 umgibt. Vom unteren Bereich des Rohrkörpers 30 gehen in zwei einander entgegengesetzten radialen Richtungen zwei Düsenarme 31 ab, durch die jeweils ein Flüssigkeitskanal 33 verläuft. Am Ende jedes Flüssigkeitskanals 33 ist eine Rückstoßdüse 34 angeordnet, hier eingeschraubt oder eingepreßt, mittels der durch je einen austretenden Flüssigkeitsstrahl der Rotor 2 nach dem Rückstoßprinzip drehantreibbar ist . Der Lager- und Antriebsteil 3 ist hier als Lebensdauerbauteil ausgelegt und besteht deshalb zweckmäßig aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff.
Der Schmutzfangteil 4 ist ein Austauschteil, das zum Zweck der Wartung der Zentrifuge 1 von Zeit zur Zeit ersetzt oder gereinigt werde kann. Hierzu ist der Schmutzfangteil 4 bei abgeschraubtem Deckel 14 in Axialrichtung nach oben von dem Lager- und Antriebsteil 3 abziehbar. Aus Gewichts- und Kostengründen und zwecks einfacher Entsorgung besteht der Schmutzfangteil 4 aus Kunststoff. Hierbei setzt sich der Schmutzfangteil 4 aus einem Unterteil 41 und einem Oberteil 42 zusammen, die mittels einer Schweißverbindung 40 dauerhaft und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Weiterhin sind im Inneren des Schmutzfangteils 4 in Radialrichtung weisende Leitwände
45 angeordnet, von denen in der Figur 1 zwei sichtbar sind. Diese Leitwände 45 erstrecken sich sowohl durch das Unterteil 41 als auch durch das Oberteil 42 des Schmutzfangteils 4.
Die Leitwände 45 sind jeweils aus einem unteren, im Unterteil 41 einstückig ausgebildeten unteren Leitwandteil
46 und einem oberen, im Oberteil 42 einstückig ausgebildeten oberen Leitwandteil 48 zusammengesetzt. Dabei sind die unteren Leitwandteile 46 und die oberen Leitwandteile 48 in die Schweißverbindung 40 zwischen Unterteil 41 und Oberteil 42 einbezogen.
Wie aus Figur 1 weiter ersichtlich ist, sind die unteren Leitwandteile 46 jeweils an ihrer nach oben weisenden Stirnseite mit einer kämm- oder zackenförmigen Struktur
47 ausgeführt. Diese Struktur 47 führt dazu, das nach dem Herstellen der Schweißverbindung 40 unterhalb der Fügeebene dieser Schweißverbindung 40 Durchbrechungen 47' in den Leitwänden 45 vorhanden sind. Diese Durchbrechungen 47' sorgen dafür, daß sich zwischen den in Umfangsrich- tung regelmäßig voneinander beabstandeten Leitwänden 45 eine gleichmäßige Füllung mit Flüssigkeit und damit ein gleichmäßiger Flüssigkeitspegel ohne Unwuchten beim Be- füllen des Rotors 2 einstellt. Hiermit wird auch in einer ansonsten kritischen Anlaufphase des Rotors 2 ein guter Rundlauf ohne Unwuchten gewährleistet. Gleichzeitig sorgen die aus den Leitwandunterteilen 46 und Leitwandoberteilen 48 gebildeten Leitwände 45 infolge der beschriebe- nen Schweißverbindung 40 für eine hohe Festigkeit und Dauerhaltbarkeit des Schmutzfangteils 4, auch bei hohen mechanischen und thermischen Belastungen.
Im Betrieb der Zentrifuge 1 strömt eine zu reinigende Flüssigkeit, z. B. Schmieröl einer Brennkraftmaschine, von unten her durch einen Einlaß 18 in einen zentralen Kanal 53, der in Axialrichtung durch die Achse 5 verläuft. Der zuströmende Flüssigkeitsstrom wird hier in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein ersten Teilstrom fließt durch zwei erste radiale Durchbrechungen 54.1 durch die Achse 5 radial nach außen und gelangt dann durch den Ringspalt 30' hindurch in die Flüssigkeitskanäle 33 in den Düsenarmen 31. Aus den Kanälen 33 tritt dieser Flüssigkeitsstrom durch die Düsen 34 aus und sorgt für den Antrieb des Rotors 2.
Ein zweiter Flüssigkeitsteilstrom fließt durch den Kanal 53 in der Achse 5 weiter nach oben und tritt dann durch zwei weitere radiale Durchbrechungen 54.2 nahe dem oberen Achsende 50' und durch mindestens einen Flüssigkeitseinlaß 44 in das Innere des Schmutzfangteils 4 ein. Bei der Rotation des Rotors 2 werden in der Flüssigkeit mitgeführte Schmutzpartikel durch Fliehkraftwirkung radial nach außen bewegt und lagern sich in einem radial außen im Schmutzfangteil 4 liegenden Schmutzsammelbereich 4' ab. Nach radial außen wird dieser Schmutzsammelbereich 4' durch eine äußere Umfangswand 43 begrenzt.
Die zu reinigende Flüssigkeit durchströmt den Schmutzfangteil 4 vom Flüssigkeitseinlaß 44 kommend im wesentlichen axial von oben nach unten und verläßt den Schmutzfangteil 4 durch einen in diesem unten und radial innen liegenden Flüssigkeitsauslaß 44'. Sowohl die durch den Flüssigkeitsauslaß 44' austretende gereinigte Flüssigkeit als auch die durch die Düsen 34 austretende Flüssigkeit gelangen in einen drucklosen Bereich 13 des Zentrifugengehäuses 10 und strömen von dort unter Schwerkraftwirkung ab.
Wie in Figur 1 veranschaulicht, liegt die Fügeebene der Schweißverbindung 40 in einer relativ tiefen Lage im Schmutzfangteil 4. Damit liegen entsprechend auch die Durchbrechungen 47' weit unten im Schmutzfangteil 4. Hiermit wird gewährleistet, daß beim Anlaufen der Zentrifuge 1 die zuströmende Flüssigkeit schon sehr bald bis in Höhe der Durchbrechungen 47' steigt und sich dann in Um- fangsrichtung gleichmäßig über den gesamten Schmutzfangteil 4 innerhalb der von den einzelnen Leitwänden 45 begrenzten Kammern verteilen kann. Ein ungleichmäßig hoher, zu Unwuchten führender Flüssigkeitsstand in den einzelnen Kammern kann so nicht auftreten.
Wenn nach längerer Betriebszeit des Schmutzfangteils 4 sich ein Schmutzpartikelkuchen radial außen innerhalb des Schmutzsammelbereichs 4' aufgebaut hat, können zwar die radial äußeren Durchbrechungen 47' hierdurch verschlossen werden; da aber radial weiter innen noch weitere Durchbrechungen 47' vorhanden sind, die flüssigkeitsdurchlässig bleiben, entsteht hierdurch kein funktionaler Nachteil.
Um ein dichtes und dauerhaftes Verschweißen von Unterteil 41 und Oberteil 42 des Schmutzfangteils 4 miteinander zu erleichtern, besitzt das Unterteil 41 an seinem oberen Rand einen in Umfangsrichtung umlaufenden Schweißflansch 41. In entsprechend spiegelsymmetrischer Ausführung besitzt das Oberteil 42 an seinem unteren Rand einen umlaufenden Schweißflansch 42'. Die Schweißverbindung 40 ist vorzugsweise eine durch Lichtschweißen oder Spiegel - schweißen erzeugte Schweißverbindung.
Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten das Oberteil 42 des Schmutzfangteils 4 aus Figur 1 vor dessen Verbindung mit dem Unterteil 41. Nach radial außen wird das Oberteil 42 durch die Umfangswand 43 begrenzt. Im Inneren des Oberteils 42 sind die in Um- fangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandeten oberen Leitwandteile 48 der Leitwände 45 erkennbar. Zwischen je zwei benachbarten Leitwandteilen 48 sind hier zusätzlich jeweils drei Rippen 49 angeformt, die sich ebenfalls in Radialrichtung von der inneren Oberfläche der Umfangswand 43 radial nach innen erstrecken, jedoch in Radialrichtung deutlich kürzer sind als die Leitwandteile 48.
An ihrem radial inneren Ende sind die Leitwandteile 48 mit je einer Kantenverdickung 48' ausgebildet, um an dieser Stelle eine erhöhte Belastbarkeit und Festigkeit zu erreichen. Sowohl die oberen Leitwandteile 48 als auch die Rippen 49 sind einstückig mit der Umfangswand 43 und mit dem an deren unterem Ende vorgesehenen Schweißflansch 42' ausgeführt. Zweckmäßig ist das gesamte Oberteil 42 ein einstückiges Spritzgußteil.
Figur 3 zeigt das Unterteil 41 des Schmutzfangteils aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben vor seiner Verbindung mit dem Oberteil 42. Der Blick fällt hier in das Innere des Unterteils 41, wobei die in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandeten unteren Leitwandteile 46 sichtbar sind. An ihrer Oberseite sind die unteren Leitwandteile 46 jeweils mit der kamm- oder zackenförmigen Struktur 47 ausgebildet. Wie eine Betrachtung von zwei in Umfangsrichtung benachbarten unteren Leitwandteilen 46 zeigt, weisen die Strukturen 47 hier relativ zueinander einen Versatz in Radialrichtung auf. Hiermit werden in Umfangsrichtung durchgehende Strömungswege für die Flüssigkeit im Unterteil 41 vermieden. Dies führt zu einer verbesserten Auswuchtung des sich mit Flüssigkeit füllenden bzw. mit Flüssigkeit gefüllten Schmutzfangteils 4.
Radial innen enden auch hier die unteren Leitwandteile 46 frei und sind dort mit -einer Kantenverdickung 46' zur Erhöhung der Stabilität in diesem Bereich ausgeführt.
Auch im Unterteil 41 sind zwischen je zwei in Umfangs- richtung benachbarten unteren Leitwandteilen 46 je drei Rippen 49 angeformt, die auch hier von der Umfangswand 43 ausgehen und sich nach radial innen erstrecken, jedoch in dieser radialen Richtung deutlich kürzer sind als die unteren Leitwandteile 46.
Auch das hier dargestellte Unterteil 41 kann vorteilhaft als einstückiges Spritzgußteil hergestellt werden, wobei hierbei gleichzeitig auch die kämm- oder zackenartige Struktur 47 jeweils an der Oberseite der unteren Leitwandteile 46 problemlos mit angeformt werden kann. Bei der Herstellung des Unterteils 41 werden die kämm- oder zackenartigen Strukturen 47 mit einer in Axialrichtung 'gesehen zunächst vergrößerten Höhe ausgeführt, um Material für die Herstellung der Schweißverbindung zur Verfügung zu stellen. Außerdem sind im dargestellten Beispiel die unteren Leitwandteile 46 mit ihrer Struktur 47 mit einer im Verhältnis zu den oberen Leitwandteilen 48 vergrößerten Materialstärke ausgeführt, um hier eine größere Festigkeit der Kammzinken der Struktur 47 und eine größere Materialmenge für den Schweißvorgang zu erreichen. Au- ßerdem können durch diese größere Materialstärke kleinere Winkelfehler bei der Positionierung von Unterteil 41 und Oberteil 42 relativ zueinander für deren Verschweißung miteinander ausgeglichen werden.
Figur 4 zeigt einen Teil -Querschnitt durch das Unterteil 41, wobei die Schnittebene in einer solchen Höhe liegt, daß sie gerade durch die kämm- oder zackenförmige Struktur 47 geht.
Radial außen liegt in Figur 4 die äußere Umfangswand 43 mit dem zugehörigen Schweißflansch 41'. Von der Umfangswand 43 erstrecken sich einstückig mit dieser die unteren Leitwandteile 46 in Radialrichtung nach innen. An ihrem radial inneren Ende haben die unteren Leitwandteile 46 jeweils eine Kantenverdickung 46', stehen aber untereinander nicht in Verbindung.
Zwischen je zwei benachbarten unteren Leitwandteilen 46 sind die zusätzlichen Rippen 49 einstückig mit der Umfangswand 43 angeordnet.
Die kämm- oder zackenartige Struktur 47 besteht jeweils aus einer regelmäßigen Abfolge von Kammzinken und dazwischen liegenden Durchbrechungen 47'. Die Strukturen 47 haben dabei ein regelmäßiges Raster mit einem Rasterabstand A. Wie ein Vergleich zweier in Umfangsrichtung benachbarter unterer Leitwandteile 46 zeigt, haben deren kämm- oder zackenartigen Strukturen 47 in Radialrichtung einen Versatz relativ zueinander, wobei das Maß dieses Versatzes die Hälfte des Rasterabstandes A beträgt. Wie durch die drei gestrichelten Kreislinienabschnitte in Figur 4 angedeutet ist, folgen bei Betrachtung in Umfangsrichtung jeweils eine Durchbrechung 47' und ein Kammzin- ken aufeinander. Hierdurch werden in Umfangsrichtung durchgehende Strömungswege für die Flüssigkeit vermieden.
Figur 5 schließlich zeigt eine Abwandlung des Unterteils 41 aus Figur 4, ebenfalls in einem Teil-Querschnitt. Die Umfangswand 43, deren Schweißflansch 41', die unteren Leitwandteile 46 und die zusätzlichen Rippen 49 sind in Figur 5 mit denjenigen in Figur 4 identisch.
Im Unterschied zur Figur 4 sind bei dem Beispiel gemäß Figur 5 hier die untere Leitwandteile 46 radial innen nicht frei endend ausgeführt, sondern gehen einstückig in eine radial innere Ringwand 43' über. In dieser Ausführung können über die radialen unteren Leitwandteile 46 in Radialrichtung wirkende Kräfte übertragen und in die innere Ringwand 43' abgeleitet werden. Das Unterteil 41 gemäß Figur 5 wird zweckmäßig mit einem entsprechend, das heißt ebenfalls mit einer deckungsgleichen radial inneren Ringwand 43' ausgestalteten Oberteil zusammen verwendet, um einen Schmutzfangteil zu bilden, der über einen Teil seiner Höhe oder über seine gesamte axiale Höhe die radial innere Ringwand 43' aufweist.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen verlaufen die unteren Leitwandteile 46 und die oberen Leitwandteile 48 geradlinig in Radialrichtung sowie jeweils deckungsgleich zueinander. Ein in dieser Hinsicht abgeändertes Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 6 und 7 gezeigt .
In dem in Figur 6 dargestellten Ausschnitt aus dem Rotor 2 ist unten ein Ausschnitt des Unterteils 41 und oben ein Ausschnitt des Oberteils 42 des Schmutzfangteils 4 sichtbar. Links und im Hintergrund von Figur 6 liegt ein entsprechender Abschnitt der den Schmutzfangteil 4 nach ra- dial außen begrenzenden, radial äußeren Umfangswand 43. Radial innen davon, d.h. in Figur 6 nach rechts hin, geht von der Umfangswand 43 im Unterteil 41 ein unterer Leit- wandteil 46 und im Oberteil 42 ein oberer Leitwandteil 48 ab.
Die beiden Leitwandteile 46 und 48 sind hier mit einer wellenförmigen Struktur 47.2 bzw. 48.2 ausgeführt, wobei die Spitzen der Wellenkämme bzw. -täler in Umfangsrich- tung des Rotors 2 weisen. Außerdem haben die wellenförmigen Strukturen 47.2 und 48.2 relativ zueinander in Radialrichtung einen Versatz, der hier etwa der halben Wellenlänge der wellenförmigen Struktur entspricht. Radial außen im Bereich der Umfangswand 43 sind das Unterteil 41 und das Oberteil 42 entlang der Schweißverbindung 40 umlaufend dicht miteinander verschweißt.
Wie bei den vorher beschriebenen Beispielen sind auch hier die Leitwände 45, jeweils bestehend aus den Leitwandteilen 46 und 48, in die Schweißverbindung 40 einbezogen, nämlich jeweils in denjenigen Bereichen, in denen sich die gewellten Leitwandteile 46 und 48 überkreuzen. In den Bereichen, die in Radialrichtung zwischen jeweils zwei Kreuzungsbereichen von unterem Leitwandteil 46 und oberem Leitwandteil 48 liegen, werden Durchbrechungen 47' gebildet. Diese Durchbrechungen 47' verbinden die in Um- fangsrichtung einander benachbarten, durch die Leitwände 45 gebildeten Kammern des Schmutzfangteils 4.
Figur 7 zeigt den in Figur 6 dargestellten Ausschnitt aus dem Schmutzfangteil 4 des Rotors 2 in einer Draufsicht. Oben in Figur 7 ist ein Abschnitt der Umfangswand 43 erkennbar. Von der Umfangswand erstrecken sich die gewellt verlaufenden, in ihrer Grundausrichtung in Radialrichtung weisenden unteren Leitwandteile 46 und oberen Leitwand- _
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teile 48 nach innen. Die Draufsicht gemäß Figur 7 macht dabei die gewellten Strukturen 47.2 und 48.2 der Leit- wandteile 46 und 48 sowie deren Versatz in Radialrichtung relativ zueinander besonders deutlich. An den Kreuzungsbereichen von jeweils einem unteren Leitwandteil 46 und einem oberen Leitwandteil 48 ist jeweils ein Schweißverbindungsbereich 40 vorhanden, die für einen stabilen Zusammenhalt von Unterteil und Oberteil des Schmutzfangteils 4 auch radial innen von der Umfangswand 43 sorgen.
In Radialrichtung gesehen jeweils zwischen zwei einander benachbarten Schweißverbindungsbereichen 40 ist je eine der Durchbrechungen 47' gebildet.
Neben den beiden Leitwandteilen 46 und 48, die in den Figuren 6 und 7 sichtbar sind, sind bei dem vollständigen Schmutzfangteil 4 weitere, identisch ausgebildete Leitwandteile 46 und 48 vorgesehen, die im Umfangsrichtung des Schmutzfangteils 4 regelmäßig voneinander beabstandet sind.

Claims

Patentansprüche
Rotor (2) für eine Zentrifuge (1) , insbesondere zur Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, wobei der Rotor (2) in einem Zentrifugengehäuse (10) um eine Drehachse (20) drehantreibbar lagerbar ist, wobei der Rotor (2) mit einem einen Schmutzsammelbe- reich (4 ' ) aufweisenden, nach radial außen durch eine Umfangswand (43) begrenzten Schmutzfangteil (4) ausgeführt ist, wobei der Rotor (2) insgesamt oder dessen Schmutzfangteil (4) aus Kunststoff besteht, wobei im Inneren des Schmutzfangteils (4) mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Leitwände (45) angeordnet sind und wobei der Rotor (2) insgesamt oder dessen Schmutzfangteil (4) zu Wartungszwecken aus dem Zentrifugengehäuse (10) entnehmbar ist , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- daß der Rotor (2) oder dessen Schmutzfangteil (4) aus einem Unterteil (41) und einem Oberteil (42) besteht,
- daß im Unterteil (41) untere Leitwandteile (46) und im Oberteil (42) obere Leitwandteile (48) angeordnet sind,
- daß das Unterteil (41) und das Oberteil (42) dek- kungsgleich zueinander miteinander verschweißt sind,
- daß die Leitwandteile (46, 48) in die Schweißverbindung (40) einbezogen sind und
- daß in zumindest einem Teil der Leitwände (45) ein- oder beidseitig von oder in einer Ebene der Schweißverbindung (40) Durchbrechungen (47') vorgesehen sind, die von den Leitwänden (45) begrenzte Kammern (45') des Schmutzfangteils (4) miteinander flüssigkeitsdurchlässig verbinden.
2.. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung (40) in einer senkrecht zur Drehachse (20) verlaufenden Fügeebene liegt.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Leitwandteile (46) und die oberen Leitwandteile (48) an ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen (48, 46) zugewandten Stirnseite über deren volle Länge deckungsgleich zueinander verlaufen.
4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Leitwandteile (46) und/oder die oberen Leitwandteile (48) an ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen (48, 46) zugewandten Stirnseite mit einer in Axialrichtung weisenden kämm- oder zackenförmigen Struktur (47.1) ausgebildet sind.
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kämm- oder zackenförmigen Strukturen (47.1) von einander in Umfangsrichtung benachbarten Leitwandteilen (46, 48) einen Versatz in Radialrichtung relativ zueinander aufweisen.
6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Leitwände (45) geradzahlig ist, daß die kämm- oder zackenförmigen Strukturen (47.1) ein regelmäßiges Raster mit einem Rasterabstand A bilden und daß der Versatz dem halben Rasterabstand entspricht .
7. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kämm- oder zackenförmige Struktur (47.1) nur im Unterteil (41) vorgesehen ist
8. Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Leitwandteile (46) in Umfangsrichtung gesehen eine größere Wandstärke aufweisen als die oberen Leitwandteile (48) .
9. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Leitwandteile (46) und die oberen Leitwandteile (48) an ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen (48, 46) zugewandten Stirnseite über einen Teil von deren Länge einen voneinander abweichenden Verlauf aufweisen.
10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Leitwandteile (46) und/oder die oberen Leitwandteile (48) zumindest im Bereich ihrer den jeweils anderen Leitwandteilen (48, 46) zugewandten Stirnseite mit einer in Radialrichtung weisenden wellen- oder zickzackförmigen Struktur (47.2, 48.2) ausgebildet sind.
11. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wellen- oder zickzackförmigen Strukturen (47.2, 48.2) von zueinander in Axialrichtung benachbarten Leitwandteilen (46, 48) einen Versatz in Radialrichtung relativ zueinander aufweisen.
12. Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wellen- oder zickzackförmigen Strukturen (47.2,
48.2) jeweils eine regelmäßige Form mit einer Wellenlänge A bilden und daß der Versatz der halben Wellenlänge entspricht.
13. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Leitwände
(45) sechs oder acht oder zehn beträgt.
14. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Leitwandteile
(46) einstückig mit dem Unterteil (41) und die oberen Leitwandteile (48) einstückig mit dem Oberteil
(42) ausgebildet sind und daß das Unterteil (41) und das Oberteil (42) jeweils ein Spritzgußteil ist.
15. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwandteile (46, 48) radial innen in je einer axial verlaufenden Kante frei enden und daß die Kante jeweils mit einer aussteifenden Verdickung (46', 48') ausgeführt ist.
16. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände (45) radial innen in eine radial innere Ringwand (43 ' ) einstückig übergehen oder in diese form- oder kraftschlüssig eingreifen oder an diese anstoßen.
17. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterteil (41) und/oder im Oberteil (42) in Umfangsrichtung gesehen zwischen den unteren Leitwandteilen (46) und/oder den oberen Leitwandteilen (48) jeweils ein oder mehrere Rippen (49) angeordnet sind, die sich von der Umfangswand
(43) radial nach innen erstrecken und radial kürzer sind als die Leitwandteile (46, 48) .
18. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (41) eine kleinere axiale Höhe aufweist als das Oberteil (42) , wobei die Höhe des Unterteils (41) vorzugsweise zwischen 20 und 50 % der Höhe des Oberteils (42) beträgt .
19. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (41) und das Oberteil (42) jeweils an ihrer Umfangswand (43) mit einem Schweißflansch (41', 42') ausgebildet sind.
20. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung (40) eine durch Lichtschweißen oder Spiegelschweißen erzeugte Schweißverbindung ist.
21. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff, aus dem das Unterteil (41) und das Oberteil (42) bestehen, Polyamid (PA) ist.
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