DE1215595B - Mit grossen Massenkraeften arbeitende Vorrichtung, insbesondere eine Schleudertrommel einer Zentrifuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -i0J7¥W PATENTAMT Int. Cl.:

B 04b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 32 b-3/10

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1215 595
S88203III/82b
7. November 1963
28. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit großen Massenkräften arbeitende Vorrichtung, bestehend aus einem Mantel und einem von einer Welle getragenen Boden, die durch Verbindungsmittel miteinander im Eingriff stehen, insbesondere eine Schleudertrommel einer Zentrifuge.

Das Problem der Materialbeanspruchung an Umfangsteilen von mit großen Massenkräften arbeitenden Schleudertrommeln od. dgl. ist noch nicht völlig gelöst. Bei den bekannten Konstruktionen besteht der Mantel mit dem Boden entweder aus einem Stück oder, wenn beide Teile getrennt gefertigt sind, so sind sie miteinander verbolzt, vernietet, verschweißt oder in anderer Weise mechanisch verbunden.

Bei diesen Konstruktionen kommt es schon bei verhältnismäßig niedrigen Umlaufzahlen zu Überbeanspruchungen des Materials, sofern es sich um ein zusammenhängendes Stück handelt, oder zu Überbeanspruchungen der Verbindungsmittel, wenn die Teile getrennt voneinander gefertigt sind.

Untersuchungen haben ergeben, daß die günstigste Bauart einer Schleudertrommel od. dgl. so beschaffen sein muß, daß der Mantel einen Freiheitsgrad wie bei einem freien Reifen hat. Gleichzeitig muß jedoch der Mantel mit dem angetriebenen Boden so verbunden sein, daß die Achse des Mantels und des Bodens zusammenfallen. Dabei müssen natürlich die Verbindungsmittel so beschaffen sein, daß sie die Antriebkräfte übertragen können, während der Mantel sich ausweitet.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel, über den ganzen Umfang des Mantels verteilt, in Richtung der unter der Zentrifugalkraft erfolgenden radialen Ausdehnung des Mantels verlaufen und mit dem Mantel nur zur Übertragung des Drehmoments in kraftschlüssigem Eingriff stehen, dagegen eine radiale Ausdehnungsfreiheit im Mantel zulassen.

Die vom Boden getragenen Verbindungsmittel stehen von diesem nach außen vor und sind an ihm auf den Linien der unter der Zentrifugalkraft verlaufenden radialen Ausdehnung des Mantels angeordnet.

Der Mantel ist infolgedessen während seines Umlaufes auf seiner ganzen Fläche gleichmäßig beansprucht, und das Material unterliegt nur reinen Zugkräften. Gleichzeitig wird der Mantel mit dem Boden in axialer Fluchtung gehalten. Die praktisch mögliche Umlaufgeschwindigkeit der Vorrichtung hängt also im Gegensatz zu den früheren Konstruktionen hinsichtlich der Mantelbeanspruchung nur noch von den Lagerungserfordernissen und der Zugfestigkeit des Materials ab. Damit wird es möglich, Vorrichtungen,

Mit großen Massenkräften arbeitende
Vorrichtung, insbesondere eine Schleudertrommel einer Zentrifuge

Anmelder:

Lloyd Batre Smith, Birmingham, Ala. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser

und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Lloyd Batre Smith, Birmingham, Ala. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Juni 1963 (886 849)

wie Schleudertrommeln, mit sehr großen Abmessungen zu bauen, die mit Sicherheit einem Vielfachen der Schwerkraft ausgesetzt werden können.

Aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Lösung auch bei Vorrichtungen mit kleinen Abmessungen anwendbar ist, indem durch höhere Drehzahlen höhere Massenkräfte erzielbar sind als bei den früheren Konstruktionen.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform,

F i g. 4 eine schaubildliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform,

Fig.5 einen Teilschnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,

F i g. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 4,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine noch andere Ausführungsform,

609 560/323

F i g. 9 eine schaubildliche Teilansicht des gezähnten und geflanschten Endes des Mantels nach Fig. 8,

F i g. 10 eine schaubildliche Ansicht des genuteten radialen Teiles nach F i g. 8 und

Fig. 11 eine schaubildliche, teilweise geschnittene Ansicht nach einer letzten Ausführungsform.

In F i g. 1 und 2 ist mit 10 eine Trommelwelle bezeichnet, die drehbar in Lagern 11 und 12 ruht und mit einer Riemenscheibe 13 verbunden ist. Mit 14 ist der Boden und mit 16 der Mantel bezeichnet. Der Boden 14 ist fest mit der Trommelwelle 10 verbunden. Boden und Mantel bilden eine Schleudertrommel A.

Der Rand des Bodens 14 ist nach innen umgebogen und bildet einen Flansch 17, in dem radiale Öffnungen 18 vorgesehen sind. In die Öffnungen 18 sind mit Preßsitz Kopfstifte 19 eingesetzt, deren Köpfe auf dem Flansch 17 ruhen. Diese Stifte ragen satt, aber verschiebbar durch Öffnungen 21 im Mantel 16 hindurch, der im Bereich der Öffnungen durch einen Bund 22 verstärkt ist.

Die Schleudertrommel kann mit einem abnehmbaren Deckel 23 versehen sein, der durch Stifte 24 gehalten wird, deren verjüngte Enden in eine Ringnut 26 auf der Innenseite des Mantels 16 eingreifen. Die Stifte stehen unter dem Druck von Federn 27, die sich auf Winkel 28 abstützen. In die Nut 24 können auch Kopfstifte 29 eingreifen, die mit Federn 27 versehen sind.

Das Gesamtdrehmoment wird durch die Kopfstifte 19 auf den Mantel 16 übertragen. Da diese Stifte radial gerichtet sind, so bilden sie Ausdehnungswege für den Mantel 16, wenn sich dieser beim schnellen Umlaufen im Durchmesser vergrößern will. Da die Kopfstifte 19 satt in die Öffnungen 21 passen, so halten sie, wenn der Mantel seinen Durchmesser vergrößert, die Achsen des Mantels und des Bodens in Übereinstimmung. Die Stifte erfüllen somit drei wesentliche Funktionen: Sie dienen dem Antrieb des Mantels, sie ermöglichen dessen radiale Ausdehnung, und sie sichern seine Zentrierung.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwei Böden den Mantel tragen. Die Böden 14 & tragen Kopf stifte 19 b, die in der beschriebenen Weise über den Umfang der Böden verteilt sind. Die Stifte gehen durch fluchtende Löcher im Mantel 16 b hindurch. Das Schleudergut kann durch Öffnungen 31 zugeführt und durch diese auch wieder entnommen werden.

Fig.4 bis 11 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung. Gemäß der Ausführungsform nach Fig.4 bis 6 ist der von der Trommelwelle 10 getragene Boden 14 mit einer Reihe von länglichen Schlitzen 32 versehen, die parallel zur Trommelachse verlaufen. Mit den Schlitzen 32 fluchten gleiche längliehe Schlitze 33 im Mantel 16. Zwischen den Schlitzen 32 und 33 befinden sich in dem Flansch des Bodens 14 andere Schlitze 34. Diese erstrecken sich rechtwinklig zur Trommelachse. In ähnlicher Weise ist der Mantel mit Schlitzen 36 versehen, durch die Kopfstifte 37 hindurchgehen.

Die Stifte 37 in den Schlitzen 32 und 33 haben die Aufgabe, das Drehmoment von dem angetriebenen Boden auf den Mantel zu übertragen und die Mantelachse mit der Bodenachse in Übereinstimmung zu halten. Die Stifte 37 in den Schlitzen 34 und 36 haben den Zweck, die Mantelachse daran zu hindern, mit der Bodenachse außer Flucht zu kommen. Alle Kopfstifte 37 gehen .mit dichter Passung durch die entsprechenden Schütze im Mantel hindurch, so daß die Stifte dann, wenn der Trommermantel sich ausweitet, Gleitflächen bilden, auf welchen der Mantel gleiten kann.

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher der Boden 14 mit einem Flansch 17 versehen ist, welcher den Mantel 16 umgibt, statt daß der Mantel den Flansch umschließt. In Fig.7 weist der Mantel 16 einen etwas kleineren Durchmesser auf, doch ist dieser Unterschied in der Zeichnung der Klarheit wegen übertrieben dargestellt. Der Mantel ist so bemessen, daß sein äußerer Umfang niemals den inneren Umfang des Flansches 17 berührt, wenn die Vorrichtung mit höchster Drehzahl umläuft. Die Kopfstifte 38 ruhen mit ihren Köpfen auf der Innenseite des Mantels und erstrecken sich in radialer Richtung.

In F i g. 8 bis 10 ist noch eine weitere Ausführungsform dargestellt. In diesem Fall ist der Boden 14 mit Nuten 39 versehen, deren gegenüberliegende Wände 39 a und 39 b eine radiale Richtung aufweisen. In die Nuten 39 passen entsprechende Zähne 41 am Ende des Mantels, deren Flanken 41a und 41 & ebenfalls radial gerichtet sind. Die Zähne und Nuten haben die Aufgabe, das Drehmoment vom Boden auf den Mantel 16 zu übertragen sowie die Drehachsen des Mantels und des Bodens in Übereinstimmung zu halten.

Der Mantel weist einen einwärts gebogenen Flansch 42 auf, an den eine Platte 43 anliegt. Die Platte 43 ist durch Schraubenbolzen 44 mit dem Boden 14 verbunden.

Wenn die Vorrichtung nach Fi g. 8 bis 10 mit voller Drehzahl umläuft, so kann sich der Mantel auch hier frei ausdehnen. Da die Zähne bzw. Nuten radial gerichtet sind, ist eine freie Aufweitung des Mantels möglich. Der Flansch 42 kann sich dabei gegenüber der Platte 43 und dem angrenzenden Teil des Bodens frei verschieben, wobei er jedoch die Drehachsen des Kopfes und des Trommelmantels in Parallelstellung hält.

Gemäß F i g. 11 weist der Mantel 16 axiale Schlitze 46 auf. Der eingebogene Flansch 17 des Bodens 14 ist mit Öffnungen versehen, die Kopfstifte 47 aufnehmen, welche in die Schlitze 46 hineinragen. Der Mantel weist einen eingebogenen Flansch 48 auf, der auf die Außenseite des Bodens 14 paßt. Eine Platte 49 liegt an der Außenseite des Flansches 48 an und hält ihn in gleitbarem Kontakt mit dem Boden 14. Zapfen 51 od. dgl. dienen dazu, die Platte 49 zu halten. Die Kopfstifte 47 übertragen wiederum das Drehmoment und halten die Achsen in Übereinstimmung, während der Flansch 48 und die Platte 49 die Achsen parallel halten.

Obwohl die dargestellten Ausführungsformen eine horizontale Drehachse aufweisen, ist es natürlich auch möglich, die Vorrichtung mit einer vertikalen Drehachse zu versehen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch verschiedenen Abänderungen unterliegen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Mit großen Massenkräften arbeitende Vorrichtung, bestehend aus einem Mantel und einem von einer Welle getragenen Boden, die durch Verbindungsmittel miteinander im Eingriff stehen,

insbesondere eine Schleudertrommel einer Zentrifuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel, über den ganzen Umfang des Mantels verteilt, in Richtung der unter der Zentrifugalkraft erfolgenden radialen Ausdehnung des Mantels verlaufen und mit dem Mantel nur zur Übertragung des Drehmoments in kraftschlüssigem Eingriff stehen, dagegen eine radiale Ausdehnungsfreiheit im Mantel zulassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die vom Boden (14, 14b) getragenen Verbindungsmittel (19,19 b) von diesem auf den Linien der unter der Zentrifugalkraft verlaufenden radialen Ausdehnung des Mantels nach außen vorstehen und in den Mantel (16, 16 b) eingreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel aus einer Mehrzahl von radialen Stiften (19,19 b), od. dgl. bestehen, die auf dem Boden (14, 14 b) oder dem Mantel (16) befestigt sind und mit dem anderen Teil in gleitendem Eingriff stehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Stifte (19, 19 b) auf dem Boden (14, 14 b) gegen eine radiale Bewegung gesichert sind und mit dichter Passung, jedoch verschiebbar, durch den Mantel (16, 16 b) hindurchgreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel aus einer Mehrzahl von Teilen (39, 41, 43) mit radialen Flächen bestehen, die den Boden (14) mit dem Mantel (16) in nicht starrer Verbindung halten, dabei aber eine freie radiale Ausdehnung des Mantels zulassen, während andere radiale Flächen (42) der Verbindungsmittel zwischen dem Boden und dem Mantel deren Drehachsen bei sich aufweitendem Mantel in Übereinstimmung halten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel aus einer Mehrzahl radialer Stifte (47) bestehen, die die beiden radialen Flächen aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel aus ineinandergreifenden Zähnen (39, 41) bestehen, von denen eine Reihe auf dem Boden (14) und die andere Reihe auf dem Mantel (16) angeordnet ist, und daß weitere radiale Flächen auf einem radial eingebogenen Flansch (42) des Mantels (16) vorgesehen sind, die mit dem Boden in Gleitverbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (16) den äußeren Umfang des Bodens (14) umschließt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14) einen sich in Längsrichtung erstreckenden Rand (17) aufweist, und der Durchmesser des benachbarten Mantelendes so bemessen ist, daß das Mantelende mit so viel Spiel in den Rand (17) paßt, daß der Mantel ein bestimmtes Maß expandieren kann, ohne den Flansch zu berühren.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 1482 418, 2 249 653.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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