DE3213087C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zur Reinigung von Betriebsflüssigkeiten von Hydrauliksyste­ men der im Anspruch 1 angegebenen Gattung.

Eine derartige Zentrifuge betrifft die nicht vorver­ öffentlichte ältere DE-OS 32 12 654. Dabei hat der Auf­ gabe zugrunde gelegen, ein Abwaschen der Verunreinigun­ gen von der inneren Oberfläche der Trommel zu verhindern und zu einer besseren Reinigungsqualität der Betriebs­ flüssigkeit im Ganzen zu gelangen. Es sind zwar Bohrun­ gen in der Grundplatte und in den Kammern zwischen den Dichtungen einerseits und den Lagern andererseits vorge­ sehen. Eine Kammer zum Sammeln und Abführen von Leckver­ lusten vergrößert jedoch die Abmessungen und den Metall­ anteil der Zentrifuge. Während des Betriebes können Ver­ unreinigungen in die Lager der Buchse eindringen, was zur Erhöhung des Widerstands gegen die Trommeldrehung und zur Abnahme der Trommeldrehzahl und damit zur Ver­ schlechterung des Reinigungseffekts führt.

Die DE-OS 20 64 704 betrifft eine Zentrifuge zur Reini­ gung eines Betriebsmittels einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Rotor, der um eine vertikale Achse drehbar ist, wobei der Antrieb des Rotors durch die Reaktionskraft ei­ nes aus dem Rotor durch mindestens eine Antriebsdüse aus­ tretenden Strahls des Betriebsmittels erfolgt. Dabei ist zusätzlich zur Antriebsdüse mindestens eine Ausgangsöff­ nung für das gereinigte Betriebsmittel vorgesehen. Der Rotor weist voneinander getrennte Räume, einen Antriebs­ raum und einen Trennraum auf, wobei die Antriebsdüse aus dem Antriebsraum um die Ausgangsöffnung aus dem Trennraum nach außen führt. Auch hier können Verunreinigungen in die Lager eindringen, was die vorstehend geschilderten nach­ teiligen Folgen hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der im Oberbegriff des im Anspruch 1 geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß bei einfachem, konstrukti­ ven und fertigungsgemäßem Aufbau ein zügiger, gerichteter und getrennter Abzug der Leckflüssigkeiten sichergestellt und dadurch eine Verschmutzung der die Leckflüssigkeits­ kammern begrenzenden Dichtungen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige, weitere Ausbildungen.

Die Zentrifuge kann in Schmieranlagen von Brennkraftmaschinen, in Kraftstoff- und Hydraulikanlagen von mobilen Maschinen sowie allgemein zur Reinigung der Öle und Brennstoffe von festen Beimengungen Anwendung finden.

Die Betriebsdauer und Zuverlässigkeit von mobilen Maschinen, Werkzeugmaschinen, Pressen und anderen Ausrüstungen mit hy­ draulischen Antrieben ist in erheblichem Maße von der Rein­ heit der Hydraulikflüssigkeit der Schmieröle und Brennstoffe abhängig. Besonders aktuell wird dieses Problem aufgrund der kontinuierlichen Zunahme der Betriebsdrücke in den Hydrauliksystemen.

Es wird eine hohe Rei­ nigungsgüte der Betriebsflüssigkeit erreicht, da die Leckage frei und ungehindert in den Behälter des Hydrau­ liksystems abfließen kann und hierdurch das Ansammeln der Flüssigkeit im Hohlraum zwischen der Trommel, der Grund­ platte und dem Gehäuse verhindert wird. Dies ergibt eine Erhöhung der Trommeldrehzahl und Vermeidung von Drehzahl­ schwankungen. Die in der Buchse vorgesehenen Sammelkammern für die Leckage und ihre Anordnung zwischen den Lagern und den Dichtungen sowie die Verbindung dieser Kammern zumin­ dest durch einen Kanal mit dem Hohlraum zwischen Grundplat­ te, dem Gehäuse und der Trommel schützt die Lager vor festen Teilchen, die in der Leckage enthalten sind, was ebenfalls eine stabile Drehung der Trommel gewährleistet.

Die Vorrichtung zum Leiten und getrennten Abführen von Leckage ist durch Schirme gebildet, die am unteren Außen­ teil der Buchse sowie auf der Grundplatte befestigt sind, in der zwei Reihen konzentrisch liegender Bohrungen aus­ geführt sind.

Durch diese konstruktive Ausführung vermindert sich der Metallanteil der Konstruktion aufgrund eines freien ge­ trennten Abführens der Leckage aus den Kammern, weil auf einen zusätzlichen Hohlraum unter der Trommel zum Sammeln und Abführen von Leckverlusten verzichtet werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung, in welcher eine Zentrifuge zur Reinigung von Betriebs­ flüssigkeiten von Hydrauliksystemen im Axialschnitt darge­ stellt und wird nachstehend näher erläutert.

Die Zentrifuge enthält eine Grundplatte 1, auf der eine hohle feststehende vertikale Achse 2 befestigt ist. Eine Trommel 5 ist auf einer Buchse 6 angeordnet, die in Wälz­ lager, den Lagern 3, 4 auf der Achse 2 gelagert ist. Fer­ ner sind auf der Grundplatte 1 ein Gehäuse 7 sowie Stutzen 8, 9 zur Zuführung und Abführung der zu reinigenden Flüs­ sigkeit zur Achse 2 befestigt. In der Achse 2 ist ein Ka­ nal 10 vorgesehen, in dem die zu reinigende Flüssigkeit zwangsweise zu Schlitzen 11 in der Achse 2 und weiter in die Trommel 5 durch Öffnungen 12 in der Buchse 6 geführt wird, die diesen Schlitzen 11 gegenüberliegen. Zum Ab­ führen der Flüssigkeit aus der Trommel 5 sind in der Buch­ se 6 Bohrungen 13 und in der Achse 2 Öffnungen 14 vorge­ sehen. Im Innern der Achse 2 ist ein Rohr 15 zum Abführen der gereinigten Flüssigkeit von den Bohrungen 14 durch den Stutzen 9 in einen nicht dargestellten Behälter mon­ tiert. Zwischen der Achse 2 und der Buchse 6 sind be­ rührungslose Dichtungen 16, 17, 18 vorhanden.

In der Zentrifuge ist eine Vorrichtung zum gesonderten Abführen der Leckverluste vorgesehen. Je eine Kammer 19, 20 ist in der Buchse 6 zwischen einem der Wälzlager 3, 4 und der jeweiligen Dichtung 16, 18 in Strömungsrichtung der Dränage-Leckverluste ausgeführt und zumindest durch einen Kanal 21, 22 mit einem Hohlraum verbunden, der von der Grundplatte 1, dem Gehäuse 7 und der Trommel 5 begrenzt wird. Zum Leiten und getrennten Abführen von Dränage-Leck­ verlusten dienen ein Leitblech 23 und ein Schirm 24, von denen das Leitblech 23 am unteren Außenteil der Buchse 6 und der Schirm 24 auf der Grundplatte 1 befestigt sind. Der Schirm 24 hat die Gestalt eines mit dem Boden nach oben gekehrten Tellers mit einer Bodenöffnung, der Öffnung 25, in welche das Leitblech 23 mit Spiel hineinragt. Im Bereich der Befestigungsstelle des Schirms 24 an der Grundplatte 1 sind an der Innen- und Außenseite des Schirms 24 konzentrisch liegende Bohrungen 26, 27 in der Grundplatte 1 ausgeführt, die zum getrennten Ab­ führen der Dränage-Leckverluste aus den Kammern 19 bzw. 20 bestimmt sind. Über der Trommel 5 ist im Hohlraum zwischen der Trommel 5 und dem Gehäuse 7 eine Abschir­ mung 28 mit Bohrungen 29 zum Leiten der Leckverluste aus der Kammer 20 längs der Innenwand des Gehäuses 7 angebracht.

Die Zentrifuge arbeitet auf folgende Weise:

Die zu reinigende Flüssigkeit fließt unter einem Über­ druck von 0,5 MPa durch den Stutzen 8 in den Kanal 10 und aus diesem durch die Schlitze 11 in der Achse 2 und die Öffnungen 12 in der Buchse 6 in das Innere der Trom­ mel 5. Im Hohlraum der Trommel 5 wird die Flüssigkeit unter der Einwirkung von Fliehkräften von Beimengungen (festen Teilchen) gereinigt, die ein höheres spezifi­ sches Gewicht als die Betriebsflüssigkeit besitzen. Nach Durchströmen des Hohlraums der Trommel 5 gelangt die Flüssigkeit durch die Bohrungen 13, die Öffnungen 14 und das Rohr 15 in den Stutzen 9. Der Antrieb der Trommel 5 der Zentrifuge erfolgt unmittelbar durch die zu reinigen­ de Flüssigkeit bei ihrem Durchtritt durch die Schlitze 11, die Öffnungen 12 und die Bohrungen 13.

Ein Teil der Betriebsflüssigkeit (Dränage-Leckverluste) strömt aufgrund des bestehenden Überdrucks durch die be­ rührungslosen Dichtungen 16 und 18 und gelangt in die Kammern 19 und 20, aus denen sie unter der Einwirkung von Fliehkräften durch die Kanäle 21 und 22 abfließt und gesondert in einen Behälter des Hydrauliksystems (nicht dargestellt abgeführt wird. Die Leckverluste aus den Kanälen 21 werden durch das Leitblech 23 abgelenkt und in den von der Grundplatte 1 und dem Schirm 24 ge­ bildeten Raum geführt, aus dem sie mittels des Schir­ mes 24 zu den Bohrungen 26 geleitet werden. Durch die­ se Bohrungen 26 fließen die Leckverluste in einen Be­ hälter des Hydrauliksystems ab.

Die Leckverluste aus den Kanälen 22 werden mit Hilfe der Abschirmung 28 durch die Bohrungen 29 an der Innen­ wand des Gehäuses 7 entlang zu den Bohrungen 27 gelei­ tet und dann in einen Behälter des Hydrauliksystems ab­ geführt. Dank den wirkenden Fliehkräften besitzen die aus den Kanälen 21 und 22 austretenden Leckverluste eine etwa radiale Strömungsrichtung. Deswegen fließen die Be­ triebsflüssigkeitsleckverluste, die aus den Kanälen 21 ausströmen, bei fehlendem Leitblech 23 an der unteren Stirnfläche der Trommel 5 und treffen, indem sie sich von ihr ablösen, auf das Gehäuse 7 auf, wo sie rotierend einen Wasserverschluß bilden, der das Einströmen der Leckver­ luste aus den Kanälen 22, die an der Innenwand des Ge­ häuses 7 herabfließen, in den Behälter des Hydraulik­ systems verhindert. Dies bedingt ein Ansammeln der Be­ triebsflüssigkeit im Spalt zwischen der Trommel 5 und dem Gehäuse 7 und das Auftreten von Reibungskräften, die die Trommeldrehzahl verringern und Schwingungen mit be­ trächtlicher Amplitude verursachen, was letzten Endes zur Verschlechterung der Reinigung der Betriebsflüssig­ keit führt.

Bei bekannten Konstruktionen ist die Minderung des Was­ serverschlußeinflusses durch Vergrößerung des Spaltes zwischen der Trommel und dem Gehäuse sowie durch Ver­ größerung des Zwischenraums zwischen dem Trommelboden und der Grundplatte zum Sammeln von Dränage-Leckverlusten erreicht. Jedoch führt diese Lösung zur Vergrößerung der Abmessungen und der Masse der Zentrifuge.

Der Schirm 24 beseitigt die Ursachen der Bildung eines Wasserverschlusses, weil die Dränage-Leckverluste aus den Kanälen 21 durch die Bohrungen 26 in der Grundplat­ te 1 unter Beibehaltung von minimalen Abmessungen und einer minimalen Zentrifugenmasse ungehindert in den Be­ hälter des Hydrauliksystems abfließen können. Der Schutz der Wälzlager, der Lager 3, 4, vor Verunreinigungen er­ möglicht eine stabile gleichbleibende Drehbewegung der Trommel 5 unter Vermeidung von Schwingungen und Dreh­ zahlschwankungen.

Da die Reinigungsgüte der Betriebsflüssigkeit in der Zen­ trifuge proportional dem Quadrat der Umlauffrequenz der Betriebsflüssigkeit in der Trommel, d.h. der Trommeldreh­ zahl, ist, bringt die stabile Rotationsfrequenz und die Erhöhung ihres absoluten Wertes bei konstantem Energie­ verbrauch eine Verbesserung der Reinigungsgüte der Be­ triebsflüssigkeit mit sich.

Claims (3)

1. Zentrifuge zur Reinigung von Betriebsflüssigkeiten von Hydrauliksystemen, bestehend aus

• - einer Buchse
• - einer vertikalen Achse
• - Lagern, in denen die Buchse auf der vertikalen Achse gelagert ist,
• - einer Grundplatte, auf der die vertikale Achse be­ festigt ist;
• - einer Trommel, die auf der Buchse angebracht ist;
• - Schlitzen in der Achse für den Durchgang der Reini­ gungsflüssigkeit in die Trommel;
• - Öffnungen in der Buchse, die gegenüber den Schlitzen der Achse angeordnet sind;
• - berührungslosen Dichtungen, die sich zwischen der Achse und der Buchse befinden;
• - einem Gehäuse, in dem die Trommel eingeschlossen ist, und
• - einem Schirm, der an der Grundplatte befestigt ist, gekennzeichnet durch
• - Einrichtungen zum Leiten und getrennten Abführen von Leckagen aus Kammern (19, 20), die zwischen den Dichtungen (16, 18) und den Lagern (3, 4) angeordnet sind,
• - Kanäle (21, 2), die von den Kammern (19, 20) in einen von der Grundplatte (1), dem Gehäuse (7) und der Trommel (5) begrenzten Raum führen,
• - wobei die Einrichtungen zum Leiten und getrennten Ab­ führen aus einem ringförmigen Leitblech (23) und einem Schirm (24) bestehen und das Leitblech (23) unten auf dem äußeren Teil der Buchse (6) sowie der Schirm (24) auf der Grundplatte (1) befestigt ist, und
• - wobei in der Grundplatte (1) beiderseits der Befesti­ gungsstelle des Schirms (24) Bohrungen (26, 27) aus­ gebildet sind, die gleichmäßig auf einem zur Achse (2) konzentrischen Kreis in der Grundplatte (1) angeordnet sind.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Schirm (24) die Form eines umgestülpten Tellers hat, dessen Boden eine Öffnung (25) aufweist und dessen Rand auf der Oberseite der Grundplatte (1) im Bereich zwischen den beiden konzentrischen Reihen von Bohrungen (26, 27) befestigt ist, und
• - daß das an der Unterseite des Trommel- bzw. Buchsenbo­ dens befestigte Leitblech (23) als Rohrstutzen ausge­ führt ist und mit Spiel in die Öffnung (25) des Schirms (24) hineinragt.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vom oberen Teil der Trommel (5) und des Ge­ häuses (7) begrenzten Raum eine Abschirmung (28) zum Ab­ leiten der aus der oberen Kammer (20) durch die schrägen Kanäle (22) abfließenden Leckage zu den äußeren Bohrun­ gen (27) vorgesehen ist.