DE3219686A1

DE3219686A1 - Lagereinheit fuer die foerderschnecke einer zentrifuge

Info

Publication number: DE3219686A1
Application number: DE19823219686
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 5206 Neunkirchen Schlieperskötter
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1982-05-26
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DK233583D0; SE8302977L; IT8348360A0; GB2122513B; FR2527716A1; DK233583A; GB8314264D0; SE8302977D0; IT1167423B; GB2122513A; JPS58214365A

Description

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AnJ=ige zum Patentgesuch der

Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft

vom 24. Mai 1982

Lagereinheit für die Förderschnecke einer Zentrifuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagereinheit, umfassend ein Lager, insbesondere ein Wälzlager, mit einem Außen- und einem Innenteil, die jeweils auf relativ zueinander bewegten, mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufenden Maschinenteilen befestigt sind, zur Lagerung dsr Förderschnecke einer Zentrifuge und eine Abdichtung.

Der Qualität der Abdichtung eines Wälzlagers kommt eine erhebliche Bedeutung für dessen Lebensdauer zu. Dies trifft |

insbesondere dann zu, wenn die Gefahr besteht, daß chemisch | und/oder mechanisch aggressive Medien in das Wälzlager eindringen können. So ist die Förderschnecke einer Vollmantelzentrifuge koaxial in einer Schleudertrommel in Wälzlagern gelagert, die ihrerseits in Hohlwellen angeordnet sind, die sich beiderseits der Stirnseiten der Schleudertrommel erstrecken und über welche der Antrieb der Schleudertrommel erfolgt. Ein Getriebe, dessen Eingangswelle mit der Förderschnecke und dessen Gehäuse mit der Schleudertrommel in Verbindung steht, bewirkt hierbei, daß Schleudertrommel und Förderschnecke entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen, wobei der im Zentrifugalkraftfeld sedimentierte Feststoff unter Mitwirkung der Förderschnecke zu den entsprechenden Austragsöffnungen der Schleudertrommel hin befördert wird. Die eine derartige Förderschnecke tragenden Wälzlager erfordern

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DichtungsmaQnahmen, die bei allen Betriebsphasen, somit auch bei unterschiedlichen Drehzahlen eine zuverlässige Abdichtung gegenüber dem Trennraum der Zentrifuge, in welchem die unterschiedlichsten Medien behandelt werden ■ können, gewährleisten. Die bekannten Dichtungen, bei denen eine Dichtfläche radial einer anderen, mit der erstgenannten in schleifendem Kontakt stehenden Dichtfläche gegenübersteht, sind hierbei jedoch mit dem Nachteil unterschiedlicher Anpreßkräfte je nach den auftretenden Zentifugalkräften behaftet. Unterliegt beispielsweise eine Dichtfläche einer in Richtung der Zentrifugalkraft wirkenden Anpreßkraft, kann es bei höheren Drehzahlen aufgrund zu hoher Anpreßkräfte zu einem vorzeitigen Verschleiß der Dichtung kommen. Wirkt umgekehrt die auf eine Dichtfläche bezogene Anpreßkraft entgegen der Richtung der Zentrifugalkraft, sinkt die Dichtfähigkeit mit steigender Drehzahl.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinheit zu entwerfen, welche drehzahlunabhängig eine zuverlässige konstante Dichtungswirkung und damit eine hohe Lebensdauer des Lagers gewährleistet. Diese Aufgabe wird bei einer Lagereinheit der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß gelöst durch eine das Lager und die Abdichtung tragende Verschiebeeinheit, welche axiale Ausgleichsbewegungen der Förderschnecke gegenüber der Trommel der Zentrifuge ermöglicht. Dadurch, daß die Abdichtung durch die Verschiebeeinheit getragen wird, ergibt sich, daß die Ausgleichsbewegungen der Förderschnecke gegenüber der Trommel keinen Einfluß auf deren Dichtfähigkeit ausüben, da hierdurch weder die Dichtkraft beeinträchtigt wird, noch Verschiebungen im Bereich von Dichtflächen auftreten. Diese Verschiebeeinheit ist naturgemäß lediglich loslagerseitig angeordnet, wobei das Loslager der Förderschnecke sowohl getriebeseitig als

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auch auf der dem Getriebe abgekehrten Seite angeordnet sein kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Abdichtung mit Dichtflächen ausgerüstet, die in Ebenen vorzugsweise senkrecht zur Rotationsachse des Lagers verlaufen und auf im wesentlichen gleichen radialen Niveaus angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine einmal eingestellte Anpreßkraft im Bereich der sich gegenüberstehenden Dichtflächen unabhängig vom Betrag der auftretenden Fliehkräfte, so da3 auch bei unterschiedlichen Drehzahlen eine zuverlässige, konstante Abdichtung und damit ein entsprechender Schutz des Lagers vor aggresiven Medien gewährleistet ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge im Längsschnitt mit einer erfindungsgemäßen Lagereinheit;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagereinheit mit beidseitiger Abdichtung;

Fig. 3 eine Lagereinheit mit einseitiger Abdichtung.

Figur 1 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1, bestehend im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einer Trommel 3 sowie einer in letzterer angeordneten Förderschnecke 4.

Die in einen zylindrischen und einen konischen Abschnitt unterteilte Trommel 3 ist stirnseitig jeweils in Hohlwellen 5 und 6 fortgeführt, welche in Lagern 7 und 8 ortsfest

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gelagert sind. Die Förderschnecke 4 besteht aus einem ' f

zylindrischen, hohl ausgebildeten Schneckengrundkorper 4¹, ;; an welchen sich eine Welle 9 sowie ein Flansch 10 t

anschließen. Durch die Hohlwelle 6 ist ein Rohr 11 geführt, ;

welches der Einführung eines in seine Bestandteile zu r,

zerlegenden Stoffgemisches dient, wobei dieses Gemisch ;■

entsprechend den Pfeilen 12 und 13 über den _¥

Schneckengrundkorper 4' in den Trennraum 14 der [r

Zentrifuge 1 eintritt. Die Welle 9 steht mit einem I₁

Umlaufgetriebe 15, beziehungsweise dessen Eingangswelle 16 f

in Verbindung, wobei das Gehäuse dieses Umlaufgetriebes 15 I

zusammen mit der Trommel 3 umläuft. Der Antrieb der |

Zentrifuge 1, insbesondere der Trommel 3, erfolgt mittels I

auf der Hohlwelle 5 angeordneter, jedoch zeichnerisch nicht 1

dargestellter Antriebselemente, wobei aufgrund des : Übersetzungsverhältnisses des Umlaufgetriebes 15 die Trommel 3 und die Förderschnecke 4 mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen. Hierbei wird ein in dem zu zerlegenden

Gemisch enthaltener Feststoffanteil unter Mitwirkung der ^: Förderschnecke 4 in Richtung der Feststoffaustragsöffnungen 17 befördert, während das Zentrat über die Öffnungen 18 austritt.

Die Förderschnecke 4 ist über die Welle 9 sowie den Flansch 10 in Lagern 19 und 20, hier Wälzlagern gelagert.

Diese Lager 19 und 20 müssen insbesondere auf der, dem Trennraum 14 der Trommel 3 zugekehrten Seite eine gute Abdichtung erfahren, damit nicht unbeabsichtigt Teile des zu zerlegenden Gemisches in die Lagerkörper eindringen und

Schäden auslösen, die deren Lebendauer erheblich '■

beeinträchtigen würden.

Figur 2 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit, und zwar des Loslagers 19

der Vollmantel-Schneckenzentrifuge gemäß Fig. 1. Hierbei '. ·,

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sind mit der Zeichnung der Figur I übereinstimmende Funktionselemente übereinstimmend beziffert.

Man erkennt im einzelnen einen Ringflansch 21, der an der Innenseite des Schneckengrundkorpers 4¹ angeschweißt ist. An diesen Ringflansch 21 ist ein Ringkörper 22 beispielsweise durch Schraubung befestigt, in weichem der Außenring 19' des Lagers 19 mittels eines Halteflansches eingespannt ist. Der Halteflansch 23 ist an dem Ringkörper 22 angeschraubt. Der Innenring 19'' des Lagers 19 ist in einer aus zwei Buchsen 24 und 25 bestehenden Verschiebeeinheit 26 eingespannt. Die Verschiebeeinheit ist gegenüber der Hohlwelle 5 in Umfangsrichtung durch zeichnerisch nicht dargestellte Paßfedern fixiert - in axialer Richtung gegenüber dieser Hohlwelle 5 jedoch verschiebbar gehalten. Diese Verschiebbarkeit dient dem Ausgleich unterschiedlicher thermisch bedingter Dehnungen sowie Maßtoleranzen der Hohlwelle 5 und damit der Trommel 3 (Fig. 1) einerseits sowie der Förderschnecke 4 andererseits.

Die Buchsen 24 und 25 sind mit ringförmigen, nach innen orientierten Ausnehmungen 28 und 29 versehen, die mit schräg zur Drehachse des Lagers 19 verlaufenden Druckflächen 30 und 31 ausgerüstet sind, die mit Abstand und unter einem Winkel zu Gegenflächen 32 und 33 von Dichtungsringen 34 und 35 verlaufen. Die Dichtungsringe und 35 ihrerseits weisen Dichtflächen 36 und 37 auf, welche an entsprechenden Dichtflächen von Dichtungsringen 38 und 35 anliegen, welch letztere axial neben den erstgenannten Dichtungsringen auf dem gleichen radialen Niveau angeordnet sind. Die Dichtflächen 36 und 37 sind derart orientiert, daß die über diese übertragene Anpreßkraft axial verläuft und auf diese Weise durch Fliehkräfte nicht beeinflußt wird.

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Die Dichtungsringe 38 und 39 ihrerseits weisen schräg zur Drehachse des Lagers 19 verlaufende Gegenflächen 40 und auf, die ebenfalls unter einem Winkel und mit Abstand zu Druckflächen 42 und 43 des Halteflansch.es 23 beziehungsweise des Ringkörpers 22 verlaufen. In den konisch verlaufenden Zwischenräumen 44, 45, 46 und 47 zwischen den Druckflächen 31, 43, sowie 42, 30 einerseits und den Geg°.nflächen 33, 41 und 40, 32 andererseits, diese überbrückend, befinden sich als Druckkörper O-Ringe 44', 45', 46¹ und 47'. Diese O-Ringe 44" bis 47' sind aufgrund der Konizität der Zwischenräume 44 bis 47 elastisch verspannt, wodurch die Anpreßkraft im Bereich der Dichtflächen 36 und 37 bestimmt wird.

Die Dichtflächen 36 und 37 stellen schleifende Dichtungen dar, wobei sich die gegenüberstehenden Dichtflächen mit der jeweiligen Relativgeschwindigkeit zwischen der Förderschnecke 4 und der Trommel 3 gegeneinander bewegen. Die Anpreßkraft, mit welcher diese Dichtflächen 36 und 37 in axialer Richtung aneinander gepreßt werden, ist unabhängig von der Drehzahl der Zentrifuge und nur von der Vorspannung abhängig, die diesen mittels der O-Ringe 44', 45', 46· und 47' verliehen wird.

Gezeigt ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 das Loslager der beiden, die Förderschnecke 4 tragenden Lager 19 und 20. Kommt es zu thermischen Ausgleichsbewegungen der Förderschnecke 4 gegenüber der Trommel 3 (Fig. 1), beziehungsweise der miL dieser fest verbundenen Hohlwelle 5, kann die Verschiebeeinheit 26 eine entsprechende axiale Verschiebung ausführen, ohne daß durch derartige Bewegungen die Wirksamkeit der Abdichtung beeinträchtigt ist.

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Das Beispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich von den vorangegangenen im wesentlichen darin, daß die Verschiebeeinheit 26' hier lediglich aus einer einteiligen Buchse 51 besteht, welch im Gegensatz zu der in Figur 2 beschriebenen gegenObr" w^r Förderschnecke 4, beziehungsweise, dem 3-hneckengrundkörper 4¹ axial verschiebbar gelagert ist. Die Buchse 51 ist in Umfangsrichtung Durch eine Paßfeder 52 gegen Verdrehen gesichert. Auf dieser Buchse 5.1 ist der Innenring 19' ^? de? Lagers 19 mittels eines Sicherungsringes 53 axial fixiert. Der Außenring 19' des Wälzlagers 19 ist in einen Ringkörper 22', hier die Stirnwand der Schleudertrommel 3 mittels eines Halteflansches 23' eingespannt, welcher seinerseits an dem Ringkörper 22' angeschraubt ist. Über einen Flansch 53, der mit dem Schneckengrundkörper 4¹ verschraubt ist, steht letzterer mit der Welle 9' in Verbindung.

Die Abdichtung des Trennraumes 14 der Zentrifuge 1 gegenüber dem Lager 19 ist mittels der Dichtungsringe 55 und 56 unter Mitwirkung der O-Ringe 51 und 58 als Druckkörper bis auf die Tatsache, daß hier lediglich auf einer Seite des Lagers 19 eine derartige Abdichtung vorhanden ist, identisch mit derjenigen unter Fig. 2 bereits beschriebenen. Auf diese Weise ist auch bei diesem Ausführungsbeibpiei die Dichtfläche 59 zwischen den auf gleichem radialem Niveau befindlichen Dichtungsringen 55 und 56 senkrecht zur Rotationsachse verlaufend angeordnet, so daß sich eine drehzahlunabnängige Anpreökreft ergibt. Die O-Ringe 37 und 58 befinden sich hierbei in Zwischenräumen 60 und 61, welche zwischen den Druckflächen 62 und 63 der Buchse 51 beziehungsweise des Halteflansches 23' einerseits und Gegenflächen 64 und 65 der Dichtungsringe 55 und 56 andererseits vorhanden sind und wie bei dem unter Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel

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unter einem Winkel zueinander verlaufen. Die Anpreßkraft im Bereich der Dichtflächen 59 ergibt sich aus der elastischen Verformung der O-Ringe 57 und 58, die ihrerseits durch die Konizitat der Zwischenräume 60 und 61 bedingt ist.

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten, als Loslager konzipierten Lagereinheiten können in Abhängigkeit vom Zentrifugentyp entweder an den}, den Feststoffaustragsöffnungen 17 oder an dem, den Austragsoffnungen 18 für das Zentrat benachbarten Ende der Förderschnecke 4 angeordnet sein.

Claims

24. Mai 1982 KHD

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Patentansprüche

Lagereinheit umfassend ein Lager, insbesondere ein Wälzlager, mit einem Außen- und einem Innenteil, die jeweils an relativ zueinander bewegten, mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufenden Maschinenteilen befestigt sind, zur Lagerung der Förderschnecke einer Zentrifuge und eine Abdichtung, gekennzeichnet durch eine das Lager (19) und die Abdichtung tragende Verschiebeeinheit (26, 26'), welche axiale Ausgleichsbewegungen der Förderschnecke (4) gegenüber der Trommel (3) der Zentrifuge (1) ermöglicht.
2. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinheit (26') gegenüber der Förderschnecke (4) axial beweglich geführt ist.
3. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeinheit (26) gegenüber der Trommel (3) axial beweglich geführt ist.
4. Lagereinhoit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung mit Dichtflächen (36, 37, 59) ausgerüstet ist, die in Ebenen vorzugsweise senkrecht zur Rotationsachse des Lagers (19) verlaufen und auf im wesentlichen gleichen radialen Niveaus angeordnet

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5. Lag^reinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinheit (26, 26') den Innenring (19¹¹) des Lagers (19) trägt.
6. Lagereinheit nach ο5"-ein der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinheit (26) aus

: zwei Buchsen {2-,, 25) besteht, zwischen welchen der '. Innenring (19^ir) des Lagers (19) eingespannt ist.
7. Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch t gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinhext (26¹) aus einer '^r Buchse (51) und einem Haltering (53) besteht, zwischen welchen der Innenring (19^fl) des Lagers (19) eingespannt ist.
8. Lagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (24, 25) mit Druckflächen (30, 31) ausgerüstet sind, die unter Belassung von konischen Zwischenräumen (44, 47) zu Gegenflächen (32, 33) jeweils eines Dichtungsringes (34, 35) korrespondieren, wobei in den Zwischenräumen (44, 47) Druckkörper angeordnet sind.
9. Lacereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (51) mit Druckflächen (62) ausgerüstet ist, die unter Belassung eines konischen Zwischenraumes (60) zu Gegenflächen (64) eines Dichtungsringes (55) korrespondieren, wobei in den Zwischenräumen (60) wenigstens ein Druckkörper angeordnet ist.
10. Lagereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (19·) des

' Lagers (19) mittels eines Halteflansches (23, 23·) an einem Ringkörper (22, 22') axial fixiert ist.

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11. Lagereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (22, 22') und der Halteflansch (23, 23·) mit Druckflächen (42, 43, 63) ausgerüstet sind, die unter Belassung von konischen Zwischenräumen (46, 45, 61) zu Gegenflächen (40, 41, 65) jeweils eines Dichtungsringes. (38, 39, 56) korrespondieren, wobei in den Zwischenräumen (46, 45, 61) Druckkörper angeordnet sind*