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Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider, im Fachgebiet auch als „Zentrifugalfilter” bekannt, der so ausgebildet ist, dass er auf eine Weise funktioniert, um eine Selbstreinigungswirkung zu erreichen.
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HINTERGRUND
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Zentrifugalabscheider sind wohlbekannt dafür, dass sie Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichten abscheiden oder partikelförmige Materialien von Flüssigkeiten abscheiden. Die Funktionsweise eines derartigen Zentrifugalabscheiders besteht darin, dass ein Gehäuse einen Rotor enthält, der darin gestützt wird, um sich mit hoher Geschwindigkeit um eine im Wesentlichen vertikale Achse zu drehen. Dem Rotor wird Flüssigkeit, aus welcher Verunreinigungen zu entfernen sind, bei einem erhöhten Druck entlang der Rotationsachse zugeführt. Während diese Flüssigkeit den Rotor durchdringt, werden Verunreinigungsmaterialien oder Partikel mit einer höheren Dichte zentrifugal davon abgeschieden und in dem Rotor zurückbehalten, typischerweise als eine Kruste, die an der Innenfläche des Rotors haftet, der regelmäßig gereinigt oder ersetzt wird.
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Selbstangetriebene Zentrifugalabscheider, in welchen die Flüssigkeit, aus welcher Verunreinigungen zu entfernen sind, ebenfalls den Antrieb für den Rotor bereitstellt, werden seit Langem in den Schmiersystemen von Fahrzeugen sowie in anderen industriellen Abscheidungsverfahren verwendet.
GB 2160796 und
GB 2296942 offenbaren selbstangetriebene Zentrifugalabscheider des Typs, der eine Basis, eine im Wesentlichen vertikale Spindel, die von der Basis hochsteht, einen Rotor, der an der Spindel befestigt ist, zur Rotation darum als Reaktion auf Flüssigkeitsemission aus den Rotordüsen, wobei die Basis einen Einlassdurchgang für die Flüssigkeit aufweist und die Spindel eine axiale Bohröffnung und Auslässe daraus aufweist, um dem Rotor von dem Einlassdurchgang Flüssigkeit zuzuführen, und eine Abdeckung umfasst, die an der Basis angebracht ist und den Rotor umschließt. In diesem Abscheidertyp wird die Flüssigkeit unter Druck stehend von der Basis des Gehäuses zugeführt und strömt nach oben durch die axiale Bohröffnung zu den Auslässen in der Nähe der Oberseite der Bohröffnung, die typischerweise eine Sackbohrung ist. Eine freigebbare Kappe ist typischerweise an der Oberseite der Spindel befestigt, um die Abdeckung zu sichern.
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In dem früheren Patent
GB2478578 A hat der Anmelder einen Zentrifugalabscheider, entweder vom selbstangetriebenen Typ oder wenn unabhängig von der zu filternden Flüssigkeit angetrieben, offenbart, der speziell konzipiert wurde, um die Abscheidung und Entfernung von abrasiven Verunreinigungspartikeln aus einer Flüssigkeit zu ermöglichen. Derartige abrasive Verunreinigungspartikel müssen in einer Vielzahl von industriellen Verfahren aus einer Flüssigkeit entfernt werden, einschließlich aus Honöl, Kühlmittel für Schleifmaschinen, Flüssigkeit von Elektrodenentladungsmaschinen oder Ölabschreckfluid aus Öfen und in Wasseraufbereitungsverfahren. In einem spezifischeren Beispiel kann ein Zentrifugalabscheider verwendet werden, um partikelförmige Substanzen aus Kühlflüssigkeiten zu entfernen, die in industriellen Schneidverfahren verwendet werden. Abfallmaterialien, die während des Schneidverfahrens entstehen, mischen sich mit der Kühlflüssigkeit und müssen entfernt werden, wenn die Flüssigkeit wiederverwendet werden soll. Wird sich ansammelndes Abfallmaterial nicht entfernt, wird dadurch die Wirksamkeit der Kühlflüssigkeit reduziert und dies könnte zur Überhitzung der Komponenten des Schneidverfahrens führen.
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Um zu verhindern, dass abrasive Partikel die Rotorlager berühren und schnellen Verschleiß der Lager hervorrufen, manchmal bereits nach nur 30 Sekunden Betriebszeit, und um Verunreinigungspartikel aus einer Flüssigkeit abzuscheiden, die nicht selbst ein Schmiermittel ist, sind der Rotor und die Spindel miteinander verbunden, um gemeinsam zu rotieren, und Lager für die Rotation der Spindel relativ zur Basis sind in einem Lagergehäuse bereitgestellt, das an der Basis fixiert ist, sodass die Lager von der Rotorkammer isoliert sind, durch welche die Flüssigkeit dringt und auf deren Innenseite die Verunreinigungspartikel zurückgehalten werden. Eine axiale Abdichtungsanordnung, die von den Rotationslagern getrennt ist und sich zwischen der Spindel und der Basis befindet, ist ebenfalls in
GB 2478578 A offenbart.
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Alle der obigen Zentrifugalabscheider sind für den kontinuierlichen Betrieb konzipiert, d. h. kontinuierlicher Durchfluss von Flüssigkeit, aus welcher Verunreinigungspartikel zu entfernen sind. Im Falle von selbstangetriebenen Zentrifugalabscheidern in Fahrzeugschmiersystemen wird die Kruste aus Verunreinigungspartikeln, die sich an der Innenfläche des Rotors bildet, typischerweise manuell während der jährlichen oder halbjährlichen Wartung entfernt. Einweg-, entfernbare oder verwertbare Rotorauskleidungen wurden vorgeschlagen und für diesen Zweck in einigen Fällen verwendet, um Arbeitszeit zu sparen und allgemeine Unordnung dieses Reinigungsvorgangs zu vermeiden.
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In einigen Situationen in Fahrzeug- oder Industriemotoren kann es sein, dass Rotoren der Zentrifugalabscheider monatlich, oder zweimal oder öfter pro Monat gereinigt werden müssen, um einen effektiven, störungsfreien Betrieb aufrechtzuerhalten. In anderen Situationen, in welchen Zentrifugalabscheider verwendet werden, zum Beispiel zur Abscheidung von abrasiven Partikeln aus Kühlflüssigkeit bei Metallzerspanungsvorgängen, können sich jedoch schlammartige Ablagerungen aus Verunreinigungen so schnell in dem Rotor ansammeln, dass eine tägliche oder sogar mehrmals tägliche Reinigung notwendig oder wünschenswert ist. Dies ist nicht nur zeitaufwändig, sondern die Geschwindigkeit und die Effizienz der Demontage- und Remontagevorgänge hängt auch von der Kompetenz des Bedienpersonals ab. Da das Gleichgewicht des Rotors bei jeder Remontage erneut präzise hergestellt werden muss, kann dies weder effizient und effektiv noch in einem planbaren zeitlichen Rahmen erreicht werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Häufigkeit der Reinigung des Inneren des Rotors eines kontinuierlich arbeitenden Zentrifugalfilters in Situationen, in welchen schnelles oder starkes Ansammeln von verunreinigenden Ablagerungen auftritt, zumindest zu reduzieren. Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Reinigungsbedarf des Rotors eines Zentrifugalabscheiders, der in einer Flüssigkeitsleitung kontinuierlicher Verfahrensaktivität arbeitet, auf ein Minimum zu reduzieren.
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KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
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Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Zentrifugalabscheider bereit, umfassend eine Basis, eine im Wesentlichen vertikale Spindel, die von der Basis hochsteht, ein Rotationsgefäß, das an der Spindel angebracht ist, ein Gehäuse, welches das Rotationsgefäß umschließt und mit der Basis verbunden ist, und einen Flüssigkeitszufuhrkanal, um dem Rotationsgefäß zu filternde Flüssigkeit zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationsgefäß eine offene Oberseite aufweist und Filtermaterial umfasst, das sich zu einem Wehr an seiner Oberkante erstreckt, und das Gehäuse einen Durchgang neben und in Verbindung mit dem Wehr enthält, der in der Lage ist, Abfallmaterial abzuführen, welches während der Zufuhr von zu filternder Flüssigkeit zu dem Einlassdurchgang und der Rotation des Rotationsgefäßes das Filtermaterial nicht durchdringt.
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Durch das Bereitstellen eines Rotationsgefäßes mit offener Oberseite werden partikelförmige Substanzen, die typischerweise an der Innenseite eines derartigen Gefäßes zurückgehalten werden, automatisch zu der Oberseite befördert und dann über das benachbarte Wehr geführt, wodurch sie aus dem Gefäß ausgestoßen werden, während saubere Flüssigkeit hindurch abläuft, da die Gefäßwand Filtermaterial umfasst.
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In bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist die Spindel eine axiale Bohröffnung und einen Auslass daraus in den Boden des Rotationsgefäßes auf. Zu filternde Flüssigkeit wird von dem Flüssigkeitszufuhrkanal, der in der Basis bereitgestellt ist, zu der Bohröffnung der Spindel und anschließend durch den Auslass und in das Rotationsgefäß zugeführt.
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Bevorzugt weist das Rotationsgefäß die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes auf, der sich nach außen in Richtung der Oberkante verjüngt. Anders ausgedrückt ist es trichterartig konfiguriert, aber in diesem Fall, in bevorzugten Ausführungsformen, tritt Flüssigkeit am Boden ein. In anderen Ausführungsformen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, kann das Rotationsgefäß eine andere Konfiguration aufweisen, zum Beispiel fassförmig oder schüsselförmig, möglicherweise mit gestufter oder wellenförmiger Erhöhung des Durchmessers in Richtung der Oberkante. Das Filtermaterial besteht geeigneterweise aus Metall oder Kunststoff und aus Netz oder aus perforiertem Blechmaterial. In anderen Ausführungsformen kann Flüssigkeit ebenfalls von oben, von der Oberseite des Trichters, oder einer Mead-Stelle eintreten (obwohl letzteres aufgrund einer komplexeren Gestaltung weniger wahrscheinlich ist).
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In bevorzugten Ausführungsformen des Zentrifugalabscheiders gemäß der Erfindung ist in dem Rotationsgefäß eine Form von Leiteinrichtung bereitgestellt, um Flüssigkeit, die aus dem Auslass der Spindelbohröffnung heraustritt, nach oben entlang einer Innenfläche des Filtermaterials des Rotationsgefäßes zu führen und zu verteilen. Dadurch wird die Effizienz des Betriebs verbessert. Derartige Leiteinrichtungen können eine Platte umfassen, die angeordnet ist, um eine im Wesentlichen ebene Oberfläche davon aufzuweisen, welche dem oder jedem Flüssigkeitsauslass aus der Bohröffnung der Spindel zugewandt ist.
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In bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist das Wehr ringförmig. Ferner ist in bevorzugten Ausführungsformen das Gehäuse bevorzugt derart gestaltet, dass der Durchgang darin sich vollständig um eine obere Region des Gehäuses erstreckt, um Material aus einer beliebigen Stelle um das Wehr aufzunehmen, egal, ob es ringförmig ist oder nicht. Typischerweise wird sich der Durchgang radial äußerlich des Wehrs relativ zu der Achse der Spindel erstrecken. Er könnte jedoch angeordnet sein, um sich zumindest teilweise unter dem Wehr zu erstrecken.
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Der Durchgang enthält geeigneterweise zumindest eine nach unten geneigte Oberfläche, welche als eine Rinne zum Abführen des Abfallmaterials dient. In bevorzugten Ausführungsformen wird ein teilweise spiralförmiger Weg für eine derartige Abführungsrinne bereitgestellt. Es wird noch ferner bevorzugt, dass zwei symmetrisch angeordnete teilweise spiralförmige Rinnen bereitgestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung umfasst Zentrifugalabscheider, die sich durch die hindurchströmende Flüssigkeit selbst antreiben, um partikelförmige Verunreinigungsmaterialien daraus zu entfernen, und ebenfalls Zentrifugalabscheider, die für die Rotation des Rotationsgefäßes eine externe Energieversorgung aufweisen. Auf diese Unterscheidung wurde sich bereits oben in dem vorhergehenden Abschnitt bezogen. In selbstangetriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann das Rotationsgefäß mit einem Antriebselement mit Düsen versehen sein, welchem zu filternde Flüssigkeit von der axialen Bohröffnung der Spindel zugeführt wird, sodass das Rotationsgefäß veranlasst wird, durch Reaktion auf Flüssigkeitsemission aus den Düsen zu rotieren. Eine derartige Anordnung ist bei selbstangetriebenen Zentrifugalabscheidern üblich. Es handelt sich typischerweise um ein oder mehrere Paare symmetrisch angeordneter Düsen, sodass die Bewegung des Rotors gleichmäßig ausbalanciert ist.
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Im Gegensatz zu einer derartigen üblichen Anordnung von Antriebsdüsen wurde in einer Entwicklung der vorliegenden Erfindung, die anwendbar auf bevorzugte Ausführungsformen eines Zentrifugalabscheiders vom selbstangetriebenen Typ ist, herausgefunden, dass es vorteilhaft ist, dass das Rotationsgefäß mit einem Antriebselement mit nur einer einzelnen Düse versehen ist, welchem zu filternde Flüssigkeit von der axialen Bohröffnung der Spindel zugeführt wird. Obwohl dies dazu neigt, ein gewisses Ungleichgewicht in der Rotation des Gefäßes hervorzurufen, unterstützt die entstehende Vibration das Befördern des zurückgehaltenen Verunreinigungsmaterials nach oben über die Innenfläche des Rotationsgefäßes zum Abführen zu dem Wehr an der Oberkante des Gefäßes.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden fester Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit, umfassend: Bereitstellen eines Zentrifugalabscheiders mit einer Basis, einer im Wesentlichen vertikalen Spindel, die von der Basis hochsteht, einem Rotationsgefäß, das an der Spindel angebracht ist und eine offene Oberseite aufweist und welches Filtermaterial umfasst, das sich zu einem Wehr an seiner Oberkante erstreckt, und einem Gehäuse, welches das Rotationsgefäß umschließt und mit der Basis verbunden ist und welches einen Durchgang neben und in Verbindung mit dem Wehr umfasst; Führen von zu filternder Flüssigkeit zu dem Rotationsgefäß durch einen Flüssigkeitszufuhrkanal; und Rotieren des Rotationsgefäßes, sodass, aufgrund von Zentrifugalkraft, Abfallmaterial, welches nicht durch das Filtermaterial hindurchtreten kann, von dem Rotationsgefäß über das Wehr zu dem benachbarten Durchgang in dem Gehäuse abgeführt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird nun exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, wobei:
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1 ein Längsquerschnitt einer bevorzugten praktischen Ausführungsform eines selbstangetriebenen Zentrifugalabscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine perspektivische Ansicht von oben, und teilweise geschnitten, derselben Ausführungsform wie 1 ist; und
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3 eine perspektivische Ansicht derselben Ausführungsform in etwa rechtwinklig zu der Ansicht in 2 ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 bis 3 zeigen eine bevorzugte praktische Ausführungsform eines selbstangetriebenen Zentrifugalabscheiders, der eine Basis 10 umfasst, auf welcher ein starr angebrachtes Lagergehäuse 11 zwei Wälzlager 12 positioniert. Die Lager 12 unterstützen, positionieren und gestatten die Rotation eines Rotationsgefäßes 13 mit offenem Ende und mit einer Form eines umgekehrten Kegelstumpfes um die Achse einer vertikalen Spindel 14, auf welcher das Rotationsgefäß 13 angebracht ist. Das Rotationsgefäß 13 verjüngt sich nach außen von einem unteren Ende zu einem ringförmigen Wehr 30 an seinem offenen oberen Ende. Das Rotationsgefäß 13 besteht aus einem Filtermaterial in der Form von Netz oder perforiertem Blechmaterial. In dem Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, dass ein Netz mit Öffnungen, die zwischen 5 und 50 Mikrometer messen, geeignet ist. Die exakte Größe der Öffnungen wird jedoch von dem Anwendungsfall der Zentrifuge abhängen und kann sich von dem Größenbereich, der für das Ausführungsbeispiel spezifiziert wurde, unterscheiden.
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Eine axiale Bohröffnung 20 erstreckt sich durch die Länge der Spindel 14 mit einem Auslass 34 an dem oberen Ende der Bohröffnung 20 zu dem Boden des trichterförmigen Gefäßes 13. Die axiale Bohröffnung 20 ist mit einer Durchgangsbohröffnung 21 verbunden, die rechtwinklig an der Bohröffnung 20 gebildet ist. Ein Antriebselement 40, dessen Form an eine/n umgekehrte/n Teller oder Schüssel erinnert, ist auf der Spindel 14 in einer die Durchgangsbohröffnung 21 überlagernden Position befestigt. Das Antriebselement 40 ist starr an der Spindel 14 und dem Gefäß 13 befestigt, sodass diese Komponenten gemeinsam rotieren. Die quer verlaufende Durchgangsbohröffnung 21 ist mit einem ringförmigen Kanal 43 in dem Antriebselement 40 verbunden und ein einzelner radialer Durchgang 41 in dem Antriebselement 40 führt von diesem Kanal 43 zu einer einzelnen Auslassdüse 22.
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Eine Umlenkplatte 19 in der Form einer im Wesentlichen ebenen Platte, ist im Inneren des Rotationsgefäßes 13 neben dem Auslass 34 bereitgestellt. Diese Platte 19 ist durch eine Anordnung aus vier Schrauben 31 in ihrer Position fixiert.
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Ein Rotorgehäuse 15 ist über dem Rotationsgefäß 13 angebracht und durch eine Klammer 17 an der Basis 10 gesichert. Das Gehäuse 15 umfasst einen im Wesentlichen ringförmigen Einschub 16 neben und bei einem schmalen Abstand radial äußerlich des Wehrs 30. Das Gehäuse 15 umfasst ebenfalls einen Hülsenabschnitt 18, der zusammen mit dem Einschub 16 und einer nach unten geneigten Wand 38, die mit einer aufrechten Hauptwand des Gehäuses 15 verbunden ist, einen Durchgang 46 zum Abführen des Materials, das in dem Rotationsgefäß 13 zurückgehalten wird, definiert, wie nachfolgend beschrieben. Daher erstreckt sich der Durchgang 16 radial nach außen relativ zu der Achse der Spindel 14. Die nach unten geneigte Wand 38 weist eine teilweise spiralförmige Gestalt auf und führt in einer Abwärtsrichtung von dem oberen Ende des Rotorgehäuses 15 neben dem Wehr 30 zu einer Abführungsrinne 35 bei einer unteren Ebene der Gehäuseaußenseite. Obwohl es in den Zeichnungen nicht ersichtlich ist, umfasst die Gestaltung des Gehäuses bevorzugt zwei symmetrisch angeordnete nach unten geneigte Wände 38 von einem oberen Ende des Durchgangs 46. Eine Vielzahl von umlaufend beabstandeten Lamellen 42, die sich von und unter einer oberen Wand 45 des Gehäuses 15 erstrecken und mit dem Einschub 16 als eine Maßnahme zur Stärkung des Gehäuses 15 verbunden sind, ist bereitgestellt.
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Eine Abdichtungshülse 25 ist in einen unteren Abschnitt des Lagergehäuses 11 eingepasst und ist frei, um in der vertikalen Orientierung zu gleiten. Rotation der Abdichtungshülse 25 wird durch eine Schraube 26 verhindert, die sich durch das Lagergehäuse 11 erstreckt und in einem vertikalen Schlitz 23 in der Abdichtungshülse 25 in Eingriff tritt. Das Ineingrifftreten der Schraube 26 in der Abdichtungshülse 25 dient ebenfalls dazu, das Abgehen der Abdichtungshülse 25 von dem Lagergehäuse 11 in der vertikalen Richtung zu verhindern. In dieser Hinsicht wird die Abdichtungshülse 25 durch Fluiddruckkräfte in eine Aufwärtsrichtung gezwungen und zusätzlich durch eine zusammengedrückte Feder 24, die in dem Boden der Abdichtungshülse 25 angeordnet ist und zwischen ihr und dem Lagergehäuse 11 wirkt.
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Eine axiale Abdichtungsanordnung ist zwischen der Spindel 14 und dem Lagergehäuse 11 bereitgestellt. Diese Abdichtungsanordnung umfasst eine untere röhrenförmige Abdichtungskomponente 27, die koaxial in die Abdichtungshülse 25 eingepasst ist, und eine obere röhrenförmige Abdichtungskomponente 28, die koaxial in das untere Ende der Spindel 14 fixiert ist. Die Schnittstelle zwischen diesen Komponenten 27, 28 befindet sich unter der Ebene beider Lager 12 in dem Lagergehäuse 11. Die Kraft, die aufgrund der Feder 24 auf die Abdichtungshülse 25 wirkt, wird auf die obere Fläche der unteren Abdichtungskomponente 27 übertragen, welche gegen die untere Fläche der oberen Abdichtungskomponente 28 drückt. Beim Betrieb der Zentrifuge rotiert die obere Abdichtungskomponente 28 selbstverständlich, da sie in dem unteren Ende der rotierenden Spindel 14 fixiert ist, während die untere Abdichtungskomponente 27 stationär bleibt, da sie gegen Rotation in der Hülse 25 fixiert ist, die, wie bereits erklärt, ebenfalls angebracht ist, um in dem Lagergehäuse 11 nicht zu rotieren.
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Ein Flüssigkeitszufuhrkanal 29 erstreckt sich durch die Basis 10, um Flüssigkeitszufuhr von einem Einlass zu der Bohröffnung der unteren Abdichtungskomponente 27 über die axialen Durchgänge der Feder 24 und der Abdichtungshülse 25 zu ermöglichen. Der Flüssigkeitsdurchgang erstreckt sich über die axiale Bohröffnung der rotierenden oberen Abdichtungskomponente 28 und die axiale Bohröffnung 20 der Spindel 14 zu der quer verlaufenden Bohröffnung 21 der Spindel 14. Von hier aus wird ein Teil der Flüssigkeit zu der Düse 22 geleitet und in die Einhausung des Rotorgehäuses 15 eintreten und ein Teil der Flüssigkeit wird durch den Auslass 34 an der Oberseite der Spindel 14 austreten und in das Rotationsgefäß 13 eintreten.
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Die Kraft der Feder 24 verhindert, dass die Mehrheit der von dem Zufuhrkanal 29 zugeführten Flüssigkeit aus der Schnittstelle zwischen der unteren Abdichtungskomponente 27 und der rotierenden oberen Abdichtungskomponente 28 entweicht. Jene Flüssigkeit, die aus der Schnittstelle zwischen der unteren Abdichtungskomponente 27 und der rotierenden oberen Abdichtungskomponente 28 entweichen mag, kann in die Basis 10 über Bohrungen 36 in dem Lagergehäuse 11 ablaufen. Darüber hinaus sind Komponenten, welche die Abdichtungsanordnung 27, 28 befestigen, wie zum Beispiel das untere Ende der Spindel 14 und die Abdichtungshülse 25 in dem veranschaulichten Beispiel oder beliebige anderen Zwischenhalterungen in anderen Ausführungsformen, konfiguriert, um Flüssigkeit, die aus der Schnittstelle austritt, nach unten in Richtung der Drainageöffnungen (Bohrungen 36) in dem Lagergehäuse 11 zu leiten, von wo aus sie in die Basis 10 der Zentrifuge eintritt.
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Die untere Abdichtungskomponente 27 und die obere rotierende Abdichtungskomponente 28 müssen aus einem geeigneten haltbaren Material gefertigt sein, um Abnutzung durch die partikelförmigen Materialien, die in der zugeführten Flüssigkeit enthalten sind, angemessen standzuhalten. Insbesondere muss die Abdichtungsschnittstelle ausreichend abnutzungsbeständig sein, um lange Betriebszeiträume zwischen Reparatur und Austausch der Abdichtungskomponenten aufrechtzuerhalten, und sie muss niedrige Reibung bereitstellen, um Antriebsverluste des Rotors zu minimieren. Es wurde festgestellt, dass Keramikmaterialien für die zylindrischen Abdichtungskomponenten 27, 28 geeignet sind, andere Materialien oder Materialkombinationen können sich jedoch ebenfalls als geeignet erweisen.
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Wie bereits dargestellt, wird bei der Verwendung ein Teil der verunreinigten Flüssigkeit, aus der partikelförmige Materialien abzuscheiden sind, über die Düse 22 ausgestoßen, wobei der übrige Teil der verunreinigten Flüssigkeit über den Auslass 34 an dem oberen Ende der Spindel 14 ausgestoßen wird. Der Druck der Flüssigkeit und ihr tangentialer Ausstoß über die Düse 22 ruft eine Rotation des Antriebselements 40 hervor, welches wiederum das Rotorgefäß 13 antreibt. Der Teil der verunreinigten Flüssigkeit, der durch den Auslass 34 an dem oberen Ende der Spindel 14 ausgestoßen wird, tritt in das Rotationsgefäß 13 ein und wird durch die Umlenkplatte 19 geleitet und verteilt, um nach oben entlang der Innenfläche des Filtermaterials des Gefäßes 13 weiter zu laufen. Flüssigkeit sickert von selbst durch das Filtermaterial und lagert partikelförmige Verunreinigungsmaterialien an der Innenfläche des Filtermaterials ab. In dem Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, dass eine Flüssigkeitsdurchflussrate zwischen 40 und 75 Litern pro Minute eine angemessene Zufuhr von Flüssigkeit, die auf das Rotationsgefäß 13 und die Düse 22 aufgeteilt werden muss, bereitstellt. Die eingesetzte Durchflussrate ist jedoch in hohem Maße abhängig von dem Anwendungsfall und der exakten Größe des Abscheiders, so können in anderen praktischen Ausführungsformen die Durchflussraten außerhalb des Bereichs von 40 bis 75 Litern pro Minute liegen, was für das Ausführungsbeispiel angemessen ist.
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Die partikelförmigen Materialien, die innerhalb des Rotationsgefäßes 13 zurückgehalten werden, sind noch immer nass und schlammartig und werden, aufgrund der Rotation des Gefäßes, und der erzeugten Zentrifugalkraft, unterstützt durch durch die Gestalt des Gefäßes 13 und die Bereitstellung der Leiteinrichtung, nach oben über die Innenfläche des Filtermaterials transportiert. Wenn sie das Wehr 30 erreichen, werden sie aus dem Rotaionsgefäß 13 auf den Einschub 16 des Gehäuses abgeführt und von dort den Durchgang 46 hinunter und auf die Abführungsrinne 35. Dieser Transport von dem konzentrierten, abgeschiedenen Verunreinigungsmaterial wird durch Vibration der Zentrifuge unterstützt, die durch ein Ungleichgewicht der Rotation hervorgerufen wird, welches aus dem sprunghaften Flüssigkeitsausstoß über die einzelne Düse 22 entsteht.
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Die Flüssigkeit, die durch das Filtermaterial abgelaufen ist (saubere Flüssigkeit) tritt in die Einhausung des Rotorgehäuses 15 ein und mischt sich mit der verunreinigten Flüssigkeit, welche durch die Düse 22 ausgestoßen wird. Die entstehende Flüssigkeitsmischung läuft von der Basis 10 in einen Sammelbehälter (nicht gezeigt) ab und kann erneut zu dem Einlass der Leitung 29 zirkuliert werden. Diese Konfiguration gestattet es der Zentrifuge, den Verunreinigungsgrad im Laufe der Zeit und mit mehrfachem Durchtreten der Flüssigkeit durch das Rotationsgefäß 13 kontinuierlich zu reduzieren. Die kontinuierliche Abführung von Verunreinigungsmaterial gestattet verlängerten Betrieb der Zentrifuge mit weniger Betriebsunterbrechungen aufgrund von Wartungsarbeiten im Vergleich zu typischen Zentrifugalabscheidern.
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Die Erfindung ist nicht auf die Details der obigen Ausführungsform beschränkt und viele Variationen in Gestaltungsdetails sind innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche möglich. Zum Beispiel wäre es in Bezug auf die Bereitstellung einer einzelnen Düse möglich, in alternativen Ausführungsformen mehrere Düsen in einer Weise bereitzustellen, die noch immer ein Ungleichgewicht in der Rotation des Gefäßes hervorrufen würde und die vorteilhafte Vibration erreichen würde. Ferner kann in anderen Ausführungsformen der Zentrifugalabscheider nicht selbstangetrieben sein und stattdessen kann eine Rotation des Gefäßes mittels eines Elektromotors oder Ähnlichem realisiert werden. Eine andere mögliche Variation von der bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass zu filternde Flüssigkeit, die dem Rotationsgefäß zugeführt wird, nicht durch eine Basis und eine Bohröffnung innerhalb einer axialen Spindel zugeführt wird. In einer alternativen Anordnung könnte die Flüssigkeit direkt in die offene Oberseite des Rotationsgefäßes zugeführt werden. Es kann ebenfalls möglich sein, auf die Feder zu verzichten, welche die Abdichtungshülse in eine aufrechte Richtung in dem unteren Abschnitt des Lagergehäuses zwingt. Stattdessen kann sich darauf gestützt werden, dass die Fluidkraft der durch die Hülse geleiteten Flüssigkeit ausreichend ist, um dieselben Ziele zu erreichen.
