DE69622534T2

DE69622534T2 - Selbstgetriebene zentrifuge mit konischen trennwänden

Info

Publication number: DE69622534T2
Application number: DE69622534T
Authority: DE
Inventors: K. Herman; A. Pardue
Original assignee: Fleetguard Inc
Current assignee: Cummins Filtration Inc
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: CN1078497C; US5795477A; JP2001505476A; CN1179736A; AU4758596A; IN186227B; EP0806985A1; EP0806985B1; JP3587854B2; EP0806985A4; US5637217A; DE69622534D1; BR9606794A; AU688201B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen die fortlaufende Absonderung fester Teilchen aus einer Flüssigkeit durch den Gebrauch eines Zentrifugalfeldes. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung den Gebrauch einer Kegel (Scheiben) Zentrifugenanordnung innerhalb einer selbstangetriebenen Zentrifuge zum Erlangen einer erhöhten Trennungseffizienz.
Dieselmotoren werden mit relativ hochentwickelten Luft- und Kraftstoffiltern (Reinigern) konstruiert, in der Bemühung, Schmutz und Trümmer außerhalb des Motors zu halten. Selbst mit diesen Luft- und Kraftstoff-Reinigern werden Schmutz und Staub einen Weg in das Schmieröl des Motors finden. Die Folge ist ein Abnutzen der kritischen Motorbestandteile und, falls dieser Zustand ungelöst bleibt oder ihm nicht abgeholfen wird, Motorversagen. Aus diesem Grund werden viele Motoren mit Vollstrom- Ölfiltern konstruiert, welche ununterbrochen das Öl säubern, während es zwischen der Schmiermittel-Ölwanne und den Motorteilen zirkuliert.
Es existiert eine Anzahl an Konstruktionszwängen und Überlegungen für die Vollstrom-Filter und bezeichnenderweise bedeuten diese Zwänge, daß die Filter nur jene Schmutzteilchen entfernen können, die im Bereich von 10 Mikrometer oder größer liegen. Während die Entfernung von Teilchen in dieser Größe ein katastrophales Versagen verhindern kann, wird weiterhin ein schädigendes Abnutzen durch kleinere Schmutzteilchen verursacht, die in das Öl hineingeraten und im Öl verbleiben. Um die Angelegenheit der kleineren Teilchen anzugreifen und diese anzusprechen, sind die Konstrukteure zu Bypass-Filtersystemen übergegangen, die einen vorher festgelegten Prozentanteil des gesamten Ölstromes filtern, Die Kombination von Vollstrom- Filtern mit einem Bypass-Filter verringert die Motorabnutzung auf ein annehmbares Maß, aber nicht auf das gewünschte Maß. Da Bypass-Filter in der Lage sein können, Teile, die kleiner als ungefähr 10 Mikrometer sind, zu fangen, bietet die Kombination eines Vollstrom-Filters und. Bypass-Filters eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Gebrauch nur eines Vollstrom- Filters.
Der Wunsch, diese kleineren Schmutzteilchen zu entfernen, hatte die Konstruktion von Hochgeschwindigkeits-Zentrifugen-Reinigern zur Folge. Ein Produkt, das typisch ist für diese Konstruktions-Entwicklung, ist die SPINNER II® Ölreinigungszentrifuge, hergestellt durch die Glacier Metal Company Ltd., in Somerset, Ilminster, Vereinigtes Königreich, und angeboten durch T. F. Hudgins, Incorporated, in Houston, Texas. Die folgende Beschreibung des SPINNER II® Produktes wurde direkt aus einer Produktbroschüre entnommen, die urheberrechtlich seit 1985 geschützt ist und von T. F. Hudgins, Incorporated verlegt wurde:
Jetzt gibt es SPINNER II®. Das ist eine echte Hochgeschwindigkeitszentrifuge, die dichte, harte, abräsive Teilchen, die mit 0,1 Mikrometer nur winzig sind, entfernt. Diese sind 400 mal kleiner, als der Schmutz, der durch Ihren Vollstrom-Filter entfernt wird. Und weil die SPINNER II® eine wirkliche Zentrifuge ist, die den Schmutz aus dem Weg des zirkulierenden Öls schleudert, unterstützt sie ein konstantes Strömen durch den Betriebskreislauf. In der Tat zeigen Tests, daß die SPINNER II® - Einheit so gut ist, daß sie die Motorabnutzung noch einmal auf die Hälfte dessen, was selbst die beste Vollstrom/Bypass-Filterkombination leistet, reduziert.
Das Beste ist, daß die SPINNER II® Ölreinigungszentrifuge preiswert ist, weil sie nur durch den motoreigenen Öldruck angetrieben wird: weniger als fünf Prozent der Kosten einer traditionellen, mit elektrischem Motor betriebenen Zentrifuge. Jetzt können Sie das wirtschaftlichste Ölreinigungssystem mit der besten Abnutzungsreduzierung, die heutzutage erhältlich ist, einbauen - in alle ihre industriellen Motoren.
Die Theorie zu Anordnung und Betrieb der SPINNER II® Ölreinigungszentrifuge wird in der vorgenannten Veröffentlichung auf folgende Weise beschrieben:
Die Ölreinigungszentrifuge SPINNER II® besteht aus drei Abschnitten - die Zentrifugenschüssel, die Antriebsturbine und der Steuermechanismus - alles in einem Gehäuse aus stabilem Stahl und Aluminiumguß - enthalten.
Das verschmutzte Öl tritt aus dem Motor, um zur Zentrifuge zu gelangen, seitlich am SPINNER II® Gehäuse ein und wandert durch die hohle Spindel nach oben. An der Spitze der Spindel verteilt eine Ablenkplatte das Öl gleichmäßig in der Zentrifugenschüssel. Da sich die Schüssel mit etwa 7500 U/min dreht, beschleunigt sich das Öl schnell auf eine hohe Geschwindigkeit. Die sich daraus ergebende Zentrifugalkraft, schleudert den Schmutz nach außen, an die Wand der Schüssel, wo er sich zu einer dicken Kruste verbindet.
Sauberes Öl verläßt die Schüssel durch das Gitter und tritt in den Turbinenabschnitt ein. Hier stößt der Öldruck des Motors das Öl durch zwei Düsen, die die Turbine und die angehängte Zentrifugenschüssel drehen. Allein der Öldruck treibt diese höchst leistungsfähige Einheit an.
Während die SPINNER II® als die abschließende Antwort auf die Frage einer wirksamen Ölfilterung und Reinigung scheinen könnte, gibt es andere Konstruktionen von Hochgeschwindigkeits- Zentrifugen. Es gibt auch Konstruktionsmängel bei der SPINNER vom Standpunkt der Filter- oder Reinigungswirksamkeit her.
Erstens, im Hinblick auf andere Hochgeschwindigkeits-Zentrifugen-Konstruktionen, bezieht sich der SPINNER II® - Prospekt auf andere elektromotorbetriebene Hochgeschwindigkeits-Zentrifugen, wie zum Beispiel die von Alfa, Laval, Bird und Westphalia hergestellten. Wie in dem SPINNER II® - Prospekt dargelegt, sind diese motorgetriebenen Zentrifugen "zu teuer (von $ 10 000 an aufwärts) und zu komplex für den allgemeinen Gebrauch".
Im Hinblick auf die vorher erwähnten Unwirksamkeiten in der Konstruktion der SPINNER II®, stellt Fig. 1 eine schematische Querschnitts-Ansicht eines selbstangetriebenen Zentrifugentyps dar, der der SPINNER II® Konstruktion ähnlich, oder gleich ist. Alle Bestandteile, die in der Zeichnung Fig. 1 gezeigt sind, rotieren auf einer Welle, die das unter Druck gesetzte Öl in die Einlaßöffnungen des zentralen Rohres liefert. Nachdem das Öl durch die zwei Einlaßöffnungen der sich drehenden Spindel oder des Rohres gelaufen ist, wird es durch die obere Ablenkplatte zur Spitze der Schale (Schüssel) gelenkt. Daraufhin ergießt sich das Öl über die obere Ablenkplatte und zirkuliert kurz direkt zu dem Auslaßsieb, wobei ein Hauptteil des Zentrifugenkörpers in einem völlig stagnierenden Zustand verbleibt. Dieses Ergebnis ist unglücklich, weil die Zentrifugalkraft proportional zum Abstand von der Achse zunimmt und bei dieser Konstruktion die Strömung sehr nahe bei der Achse bleibt. Nachdem das Öl das Auslaßgitter passiert hat, läuft es unter der unteren Ablenkplatte durch und tritt durch zwei tangential angeordnete Düsen, die auch dazu dienen, die Ölstrom-Geschwindigkeit durch die Zentrifuge zu beschränken. Die Hochgeschwindigkeits-Strahlen, welche von den zwei Düsen ausgehen, erzeugen das Reaktions-Drehmoment das zum Antreiben der Zentrifuge bei ausreichend hohen Drehgeschwindigkeiten für die Absonderung von Teilchen notwendig ist (3 000-6 000 U/Min).
Wie in dem SPINNER II® - Produktprospekt festgestellt, gibt es andere Hochgeschwindigkeitszentrifugen, zu denen auch mit Elektromotor betriebene Konstruktionen gehören, wie zum Beispiel die durch Alfa Laval hergestellten. Abgesehen davon, daß die Alfa Laval-Konstruktion motorgetrieben ist, ist es angemessen, sie wegen der darin verwendeten Scheiben-Stapel- Vorrichtung als verwandt mit der vorliegenden Erfindung zu betrachten. Die Scheiben-Einlagen, die das Herzstück der Scheiben-Stapel Vorrichtung aufweisen, ermöglichen es, daß die Sedimentations-Höhe reduziert wird, dadurch ergibt sich eine größere Filter-Wirkung. Die Scheiben-Einlagen sind in ihrer Form konisch und sie sind mit kreisförmigen oder langen rechteckigen Platten angeordnet, die als Abdichtplatten bekannt sind, welche zwischen angrenzenden Scheiben-Einlagen eingepasst sind. Im Ergebnis bilden sich Absonderungs-Kanäle, und die Dicke der Abdichtplatten kann so variiert werden, daß die Höhe des Absonderungs-Kanales für die besondere Teilchengröße und -konzentration eingestellt wird. Die Theorie über die Arbeitsweise und der Aufbau der Alfa Laval Scheiben-Stapel Separationsvorrichtung sind in dem Alfa Laval Produktprospekt beschrieben und, wie angenommen wird, den gewöhnlichen Fachleuten wohlbekannt. Eine der Alfa Laval Veröffentlichungen hat den Titel "Theory of Separation" und wurde von der Alfa Laval Separation AB in Tumba, Schweden veröffentlicht. Eine weitere Veröffentlichung mit einer gleichen Offenbarung oder Lehre war ein Artikel mit dem Titel "New Directions in Centrifuging", welcher in der Januar-Ausgabe 1994 des Chemical Engineering, S. 70-76 veröffentlicht ist, und dessen Autoren Theodore De Loggio und Alan Letki der Alfa Laval Separation Inc. sind.
Das Strömen einer Flüssigkeit durch einige der Alfa Laval Scheiben-Stapel Separations-Anordnungen beginnt damit, daß die Flüssigkeit am oberen Ende hineintritt und zum unteren Ende strömt, wo sie radial verteilt wird und aufwärts zu den Flüssigkeitsaustritts-Stellen strömt. Die aufwärts strömende Flüssigkeit tritt in jeden Separationskanal, an dessen äußeren Radiusrand ein und strömt aufwärts und radial nach innen durch den Kanal bis zu ihrem Austrittspunkt am inneren Radiusrand. Die Absonderung der festen Teilchen findet statt, während die Flüssigkeit durch die Separationskanäle strömt. Bei anderen Alfa Laval Anordnungen beginnt die Strömung durch die Scheiben- Stapel an einem oberen Rand. Jedoch ist bei beiden Modellen der Flüssigkeitsaustrittspunkt am oberen Ende der Anordnung.
Nach Betrachten der Konstruktionsmerkmale und der Leistungsgesichtspunkte der Zentrifugenanordnungen, die im allgemeinen durch die vorher erwähnten SPINNER II® und Alfa Laval Aufbauanordungen dargestellt sind, dachten sich die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Konstruktion für eine Bypass-Kreis-Zentrifuge aus. Durch die Erfinder wurde die Verwendung der Analyse von Strömungsdynamik-Berechnungen von selbst angetriebenen Zentrifugen für Motor-Schmieröl-Anlagen in den Konstruktionsversuch einbezogen, und diese Analyse zeigte unteroptimale Strömungsbedingungen vom Standpunkt der Teilchenabsonderung aus. Zusätzliche Forschung zeigte, daß ein höherer Grad an Absonderungswirksamkeit in einer Zentrifuge durch die Verwendung eines Stapels von Kegeln erreicht werden könnte, um die notwendige Entfernung zum Absetzen der Teilchen zu verringern. Jedoch erfordert die Alfa Laval Zentrifuge eine Anordnung des Motorantriebs, die einen bedeutsamen Nachteil vom Standpunkt der Größe, des Gewichts und der Kosten aus darstellt.
Was die vorliegende Erfindung zustande bringt, ist eine Kombination des billigen selbstangetriebenen Zentrifugentyps, der in mancher Hinsicht der SPINNER II® gleich ist, mit der Wirksamkeitssteigerung, die durch eine einzigartige Anordnung von gestapelten Kegeln geschaffen wird. Das Ergebnis ist eine wirtschaftliche Zentrifuge mit höherer Leistung, die zum Ersetzen von motormontierten Einweg-Bypass-Filtern verwendet werden kann. Obwohl Anfangs theoretisiert wurde, daß das selbst angetriebene Zentrifugen-Konzept nicht ausreichend Kraft vorsehen würde, um den Zentrifugentyp mit gestapelten Kegeln anzutreiben, wurden besondere Vorkehrungen an der vorliegenden Erfindung getroffen, um diese Kombination auf einem einzigartigen und nicht offensichtlichen Weg zu ermöglichen. Wie erdacht, fängt die vorliegende Erfindung die billigen Vorteile der selbstangetriebenen Zentrifuge mit der größeren Wirksamkeit des Scheiben-Stapels der Kegel ein. Wegen der besonderen Strömungsrichtungen des Öls durch den SPINNER II® und durch die Scheiben-Stapel Anordnung des beschriebenen Alfa Laval Konzeptes, war eine direkte Kombination dieser beiden Konstruktionen nicht möglich. Besondere und einzigartige Bestandteile mussten erschaffen werden, um die Strömungsrichtungen vereinbar zu machen und um es zu ermöglichen, daß ein Scheiben- Stapel von Kegeln in eine selbstangetriebene Bypass-Filterkreis-Zentrifuge integriert wird.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Bypasskreis-Zentrifuge zum Aufrechterhalten der Sauberkeit eines Motorschmiermittel-Sammelbehälters vorgesehen. Die Zentrifuge wird mit dem Öldruck des Systems selbstangetrieben mit Hilfe von Tangential-Düsen und enthält weiter einen Stapel von beabstandeten parallel angeordneten, Kegelstümpfen, um die Separationswirksamkeit zu erhöhen. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine ersetzbare Einweg-Kegelstapel-Unteranordnung zum schnellen Einbau in und Ausbau aus der Zentrifuge vorgesehen.
Nachdem die Vorteile, die aus dem Verbinden eines Kegelstapel- Separators mit einer selbstangetriebenen Zentrifuge stammen, geprüft wurden, dachten die Erfinder über eine neuartige und nicht offensichtliche Konstruktionssteigerung nach. Da eine direkte Kombination durch eine einfache Ersetzung nicht möglich war, mußten verschiedene Platten und Montageanordnungen gestaltet werden, wie zum Beispiel Gestalten und Bestimmen des gewünschten Strömungsweges. Die Darstellung der Fig. 2 ist repräsentativ für die erste Konstruktionsausführungsform nach der vorliegenden Erfindung. Das hereinströmende Öl wird so durch die Anordnung geführt, daß die Strömung in den engen Platz zwischen angrenzenden Kegeln von einem radialen äußeren Strömungseingang aus eintritt, und sich in einer radial geneigten Richtung nach innen zur Rotationsachse bewegt. Radiale innere Öffnungen in jedem Kegel ermöglichen es dem Öl vom Kegelstapel zu einem tangentialen Strömungsdüsenpaar zu strömen. Der anregende Düsendruck gibt eine schnelle Drehbewegung (selbstangetrieben) an den Kegelstapel weiter, was veranlaßt daß die schwereren Teilchen die im Öl schweben, in eine radiale Auswärtsrichtung, entgegen der Richtung der radial geneigten Strömung, gezwungen werden. Da diese Teilchen zwischen den Kegeln herauskommen, werden sie als Schlamm auf der innenseitigen Fläche der Zentrifugenschüssel angesammelt. Die Dicke der Schlammschicht wächst im Verlauf der Zeit und schließlich beginnt der Schlamm, sich in dem äußeren Durchmesser des Kegelstapels aufzubauen. Der "Schlamm", von dem hier gesprochen wird, ist ein sehr dichtes, asphaltähnliches Material, das sehr schwer zu reinigen ist.
An einem gewissen Punkt kann der Schlamm-Aufbau wesentlich werden und könnte die fortgesetzte, zufriedenstellende Arbeit der Kegelstapel-Zentrifuge stören. Dann wird es notwendig, die Zentrifuge zu demontieren und die Bestandteile zu reinigen. Während dieses Verfahren routinemäßig gehandhabt werden kann, gibt es eine Anzahl an Teilen, die demontiert und gereinigt werden müssen. Beim Handhaben der Teile muß vorsichtig vorgegangen werden, um möglichem Schaden vorzubeugen. Auch muß Vorsicht ausgeübt werden, um sicherzugehen, daß die Kegel während des Wiederzusammenbauens sauber gestapelt und ausgerichtet werden. Während dieses Verfahren Zeit kosten mag, ermöglicht es, daß einige Teile wieder und wieder verwendet werden. Da sich einige Nutzer wünschen mögen, die Reinigungszeit zu verringern, erwogen die Erfinder weitere Konstruktionsvariationen zu der in Fig. 2 dargestellten. Die Erfinder überlegten sich, daß es eine Möglichkeit zur Verringerung der Reinigungszeit wäre, eine Einweg-Kegelstapel-Unteranordnung vorzusehen. Folglich richteten die Erfinder ihre Versuche zusätzlich auf das Konstruieren einer selbstangetriebenen Kegelstapel-Zentrifuge mit einer ersetzbaren Einweg-Kegelstapel-Unteranordnung. Das Ergebnis von diesem Konstruktionsversuch wird durch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert, die hier dargestellt und beschrieben wird.
Diese "ersetzbare" Unteranordungsausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfaßt drei Grundkomponenten, eine Kunststoff-Auskleidungsschale, einen Kegelstapel von vierunddreißig (34) einzelnen Kunststoffkegeln und eine Kunststoffbodenplatte. Jeder dieser Komponenten ist aus einem (verbrennbaren) Kunststoff ohne Füllstoff, der in der Lage ist, die Hitze und die chemische Umgebung, die eben in einem Motor Schmieröl-System anzutreffen ist, auszuhalten. Nylon 6/6 ist ein geeigneter Kandidat, obwohl andere Materialien passend sein könnten. Diese Kegelstapel-Unteranordnung ist so konstruiert, daß sie mit einer festen Zentrifugenschüssel, die wiederverwendet wird, gepaart werden kann.
Die "ersetzbare" Unteranordnungsausführungsform sieht eine Kegelstapel-Zentrifugenkonstruktion vor, die schnell und leicht gewartet werden kann. Es ist weder erforderlich, Schlamm aus der Zentrifugenschale zu reinigen, noch ist da irgendeine Notwendigkeit, die Kegel zu säubern und durch die zeitaufwendige Aufgabe des Demontierens und Wiedermontierens der Kegel zu gehen. Die Schlammfracht ist völlig in der Auskleidungsschale enthalten, was zur gesamten Sauberkeit und Bequemlichkeit der Handhabung beiträgt. Die Kegelstapel-Unteranordnung ist ganz aus Kunststoff-Teilen gefertigt, dadurch wird eine Verbrennung oder Recycling ermöglicht. Die Kegelstapel-Unteranordnung der vorliegenden Erfindung wird nutzbar vormontiert, was potentielle Versagensformen ausschließt, die durch unsaubere Montage vor Ort verursacht wären.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben einen breiteren Bereich der Anwendung, als lediglich Motorschmiermittel. Die offenbarten Zentrifugenkonstruktionen können für eine Vielzahl von Flüssigkeiten verwendet werden, wann immer es gewünscht wird, teilchenförmige Materie aus einem Strömungskreislauf abzusondern, vorausgesetzt, daß der nötige Flüssigkeitsdruck vorliegt, um die Zentrifuge anzutreiben:
Zusätzlich zu dem bereits erwähnten Produkteprospekt existiert eine Anzahl an Patenten, die verschiedene Filter- und Zentrifugenkonstruktionen offenbaren und eine Vielzahl an Theorien vorbringen was die besondere und bevorzugte Arbeitsweise betrifft. Von den folgenden Patentreferenzen wird angenommen, daß sie eine repräsentative Beispielsammlung der früheren Konstruktionen und Theorien vorsehen. U.S. Patente: Auslandspatente:
GB-A-1,036,661 offenbart einen Ölseparator, der eine Trommel mit einer Einlage zum Aufnehmen des zu reinigenden Öls aufweist. Für die Drehung ist die Trommel mit dem Einlaß zuoberst montiert und hat einen unteren Teil, von dem aus sich Reaktionsdüsen fortsetzen, eine auf jeder Seite der Drehachse. Das Innere der Trommel ist eine Absonderungskammer. Radiale Rippen, die unter dem Einlaß vorgesehen sind, bestimmen radiale Kammern, die sich an ihrem radialen äußeren Ende zur Absonderungskammer hin öffnen. Ein Rohr, das einen Durchlaß zum Eintreten des Öls aus der Absonderungskammer im Bereich der Rotationsachse aufweist, ist in dem unteren Teil dieser Kammer vorgesehen und führt das Öl zu den Reaktionsdüsen, aus denen es hervorkommt, um die Drehbewegung der Trommel zu verursachen. Es folgt daraus, daß der Ölseparator, der durch GB-A-1,036,661 offenbart ist, eine andere Form eines selbstangetriebenen Zentrifugentyps ist.
GB-A-755, 269 offenbart eine weitere Form einer motorgetriebenen Zentrifuge, wobei der Motor in diesem Fall ein hydraulischer Motor ist. Die Zentrifuge umfasst eine Kegel-Scheibenstapel Separator Anordnung, die einer oben beschriebenen ALFA LAVAL Scheibenstapel Separator Anordnung gleich ist. Jedoch ist die in GB-A-755,269 offenbarte Zentrifuge mit radialen Ausstoßlöchern am Umfang der Rotorschale ausgestattet, welche die Ablenkung eines Nebenströmungsflusses, der die abgesonderten Teilchen enthält, aus dem Rotor und in die fast radiale Flüssigkeitszone zwischen dem Rotor und der umgebenden Wand ermöglicht; von wo der Nebenströmungsfluß durch einen Filter, der die abgesonderten Teilchen aus dem Nebenströmungsfluß absondert, zurück zum Einlaß der Zentrifuge geführt wird. Radiales Ausstoßen aus dem Umfang des Rotors erfordert wegen der hohen Geschwindigkeit des Flüssigkeitsausstoßens eine große Menge an Energie.
US-A-4,508,530 offenbart eine Zentrifuge, die eine innere und eine äußere Trommel aufweist, die beide durch Riemenantrieb angetrieben werden. Die innere Trommel trägt einen Kegelstapel. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird in die Mitte des Kegelstapels an dessen Ende, das fern von dem Ende gegen das die Kegel sich verjüngen, ist, eingespeist. Die Flüssigkeit läuft radial auswärts durch die Durchgänge zwischen den Kegeln. Es gibt eine Einrichtung zur Wiedergewinnung der kinetischen Energie in Form von Propellerflügeln auf welche die Strahldüsen der ausströmenden schweren Flüssigkeit gerichtet sind, wobei Festkörper und leichte Flüssigkeiten von der aus diesen Strahldüsen ausströmenden schweren Flüssigkeit getrennt wurden.
GB-A-3, 801, 415 offenbart eine andere Zentrifugenform, die einen Kegelstapel umfaßt. Wie die Zentrifugen, die durch GB-A-755, 269 und US-A-4,508,530 offenbart sind, ist die Zentrifuge, die durch GB-A-3,801,415 offenbart ist, so angeordnet, daß sie einen Nebenstrom von Flüssigkeitsteilchen aus dem Rotor ablenken. Eine "Trägerflüssigkeit" wird, getrennt vom Hauptflüssigkeitsstrom, in den Rotor eingespritzt, um die Teilchenladung vom Rotor auszuspülen während dieser sich dreht. Es gibt an dem Ende der Zentrifuge, wohin sich die Kegel verjüngen, weit offene, ringförmige Auslässe für den Nebenstrom und den Hauptstrom. Die Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitseinspritzung des Nebenstromes würde eine starke Drehmomentbelastung verursachen.
DE-C-363,851 offenbart Kegel, die aufeinandergesteckt sind. Eine kreisförmige Anordnung von radial verlaufenden, flachgiebeliger Rippen mit schräg abfallenden Seiten ist im konischen Abschnitt eines jeden Kegels gebildet. Die obere Seite einer jeden Rippe von einem Kegel aus dem Stapel liegt in der Unterseite einer entsprechenden Rippe in einem Kegel, der darauf gestapelt ist.
Nach einem Aspekt dieser Erfindung ist dort eine Zentrifuge zum Absondern von teilchenförmiger Materie aus einer strömenden Flüssigkeit, wie in Anspruch 1 beansprucht, vorgesehen. Bevorzugte Merkmale dieser Zentrifuge sind in den Unteransprüchen 2 bis 14 und 17 bis 20 beansprucht.
Nach einem zweiten Aspekt dieser Erfindung ist dort eine Kegelstapel-Unteranordnung zur Verwendung in einer selbstangetriebenen Kegelstapelzentrifuge nach dem einen Aspekt dieser Erfindung und wie in Anspruch 15 beansprucht, vorgesehen. Bevorzugte Merkmale von der Kegelstapel-Unteranordnung sind in den Ansprüchen 16 und 17 beansprucht.
Nach einem weiteren Aspekt dieser Erfindung ist dort ein stapelbarer Zentrifugenkegel vorgesehen, der für die Verwendung in einer selbstangetriebenen Kegelstapel-Zentrifuge nach dem einen Aspekt dieser Erfindung und wie in Anspruch 21 beansprucht, aufgebaut und angeordnet ist. Ein bevorzugtes Merkmal eines stapelbaren Zentrifugenkegels ist in Unteranspruch 22 beansprucht.
Eine Bypasskreis-Zentrifuge, die an einer Mitteltragwelle angebaut ist, und innerhalb einer äußeren Abdeckungsanordnung zum Absondern von teilchenförmiger Materie aus einer zirkulierenden Flüssigkeit nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Zentrifugenschüssel, eine Grundplatte, die an die Zentrifugenschüssel angebaut ist, wobei die Grundplatte wenigstens eine Tangentialströmungsdüse umfasst, ein hohles Zentralrohr, das auf der Tragwelle angeordnet ist und sich axial durch die Grundplatte und durch das Innere der Zentrifugenschüssel erstreckt, ein Strömungssteuerglied, das angrenzend an ein oberes Ende des Zentralrohres angeordnet ist, eine untere Platte, die getrennt von dem Strömungssteuerglied beabstandet angeordnet ist und näher an der Grundplatte angeordnet ist, und eine Vielzahl von Kegelstümpfen, die in einer gestapelten Reihe angeordnet sind, die zwischen dem Strömungssteuerglied und der unteren Platte angeordnet ist, wobei die Vielzahl der Kegelstümpfe so konstruiert und angeordnet ist, daß sie eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmungswegen von einem äußeren Eingang zu einem radialen inneren Ausgang bilden, wobei die Strömungswege in Strömungsverbindung mit der Strömungsdüse sind.
Eine selbstangetriebene Kegelstapelzentrifuge nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine wiederverwendbare Zentrifugenschüssel und eine Einweg-Kegelstapel-Unteranordnung auf, die innerhalb der Zentrifugenschüssel angeordnet ist. Die Kegelstapel-Unteranordnung umfasst eine ringförmige Auskleidungsschale, die ein erstes Strömungssteuerende und dazu gegenüberliegend ein offenes zweites Ende, eine ringförmige untere Platte, die an dem offenen zweiten Ende der Auskleidungsschale befestigt ist und mit der Auskleidungsschale einen inneren Kegelraum begrenzt und eine Vielzahl an Absonderungskegeln, die in einer gestapelten Reihe angeordnet und innerhalb des inneren Kegelraumes positioniert sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Bypasskreis-Zentrifuge vorzusehen.
Aus der folgenden Beschreibung werden die damit in Verbindung stehenden Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht in vollständigem Querschnitt einer selbst angetriebenen Zentrifuge, die im großen und ganzen einer Konstruktion nach dem Stand der Technik entspricht.
Fig. 2 eine schematische Vorderansicht in vollständigem Querschnitt einer Bypasskreis-Zentrifuge nach einer typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine obere Platte, die ein Bauteil der Zentrifuge aus Fig. 2 aufweist.
Fig. 3A eine Draufsicht auf eine alternative obere Platte nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 eine Vorderansicht in vollständigem Querschnitt der oberen Platte aus Fig. 3, wenn in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 3 betrachtet.
Fig. 4A eine Vorderansicht in vollständigem Querschnitt der oberen Platte aus Fig. 3A, wenn in Richtung der Pfeile 4A-4A in Fig. 3A betrachtet.
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine untere Platte, die ein Bauteil der Zentrifuge aus Fig. 2 nach der vorliegenden Erfindung aufweist.
Fig. 6 eine Vorderansicht in vollständigem Querschnitt der unteren Platte aus Fig. 5, wenn in Richtung der Pfeile 6-6 in Fig. 5 betrachtet.
Fig. 7 eine Ansicht von unten von einem Kegelstumpf, der als ein Abschnitt der Zentrifuge in Fig. 2 nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wobei der dargestellte Kegel im großen und ganzen einer Konstruktion nach dem Stand der Technik entspricht.
Fig. 8 eine erweiterte Vorderansicht in vollständigem Querschnitt des Kegelstumpfes in Fig. 7, wenn in Richtung der Pfeile 8-8 in Fig. 7 betrachtet und umgedreht, um mit der Orientierung der Fig. 2 übereinzustimmen.
Fig. 9 eine Ansicht von unten eines Kegelstumpfes der als ein Abschnitt der Zentrifuge in Fig. 2 nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 10 eine erweiterte Vorderansicht in vollständigem Querschnitt des Kegelstumpfes in Fig. 9, wenn in Richtung der Pfeile 10-10 in Fig. 9 betrachtet und umgedreht, um mit der Orientierung der Fig. 2 übereinzustimmen.
Fig. 11 eine schematische Vorderansicht in vollständigem Querschnitt von einer selbst-angetriebenen Kegelstapelzentrifuge nach einer typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12 eine schematische Vorderansicht in vollständigem Querschnitt einer Kegelstapel-Unteranordnung, die einen Abschnitt aus der Zentrifuge in Fig. 11 aufweist.
Fig. 13 eine teilweise auseinandergezogene Ansicht der Unteranordnung von Fig. 12, wobei nur ein Kegel dargestellt ist.
Fig. 14 eine perspektivische Draufsicht auf eine Auskleidungsschale die einen Abschnitt der Unteranordnung in Fig. 12 aufweist.
Fig. 15 eine Vorderansicht in vollständigem Querschnitt von der Auskleidungsschale in Fig. 14.
Fig. 16 eine Draufsicht der Auskleidungsschale in Fig. 14.
Fig. 17 eine Vorderansicht in vollständigem Querschnitt von einer unteren Platte, die einen Abschnitt der Unteranordnung in Fig. 12 aufweist.
Fig. 18 eine Draufsicht auf die untere Platte in Fig. 17.
Fig. 19 eine perspektivische Ansicht von unten, von einem Kegel aus dem Kegelstapel, der einen Abschnitt der Unteranordnung in Fig. 12 aufweist.
Fig. 20 eine perspektivische Ansicht von oben, von dem Kegel in Fig. 19.
Fig. 21 eine Seitenansicht in vollständigem Querschnitt des Kegels in Fig. 19.
Fig. 21A eine genaue Ansicht eines Abschnittes des Kegels in Fig. 21.
Fig. 22 eine Ansicht von unten, von dem Kegel in Fig. 19.
Fig. 23 eine teilweise Vorderansicht in vollständigem Querschnitt einer alternativen Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu unterstützen, wird nun auf die Ausführungsform, die in den Zeichnungen dargestellt sind, Bezug genommen, außerdem werden spezielle Formulierungen verwendet werden, um diese zu erläutern. Es wird nichtsdestoweniger verständlich sein, daß hiermit keine Beschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, vielmehr werden solche Änderungen und solche weitere Modifikationen in der dargestellten Vorrichtung, und solche weitere Anwendungen der Prinzipien der Erfindung wie sie dargestellt ist, in Erwägung gezogen, wie sie normalerweise einem Fachmann der Technik, auf die sich die Erfindung bezieht, einfallen würden.
In Fig. 1 ist eine selbst angetriebene Zentrifuge 20 dargestellt, die typisch für die Konstruktion nach dem Stand der Technik ist. Die Zentrifuge 20 umfaßt ein äußeres Gehäuse oder eine Zentrifugenschüssel 21, die sicher gegen und rund um die Grundplatte 22 abgedichtet ist. Die Schüssel 21 hat ein offenes unteres Ende und eine kleinere Durchgangsöffnung an ihrem oberen Ende. Ein hohles Lagerrohr 23 setzt sich axial durch die geometrische Mitte der Platte 22 und durch das Innere der Zentrifugenschüssel 21 fort. Das Rohr 23 ist außerhalb mit einem Gewinde versehen, angrenzend an das obere Ende 24 und ist an seinem unteren, gegenüberliegenden Ende 25 gestuft. Das Rohr 23 wird an beiden Enden mit Messinglagern 26 und 27 eingepasst. Die Mutter 28 zieht das Rohr 23 sicher an die Schüssel 21 und die Platte 22. Das Rohr 23 umfaßt Öl-Einlaß-Öffnungen 31 und 32 sowie eine ringförmige Abdichtung 33 die gegen die innenseitige ringförmige Ecke, die durch Schüssel 21 und Platte 22 begrenzt ist, angestellt wird. Im unteren Bereich der Platte 22 befinden sich zwei Tangentialdüsenöffnungen 34 und 35. Diese Tangentialdüsenöffnungen sind symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Achse des Zentralrohres 23 angeordnet und ihre entsprechenden Strömungsstrahlrichtungen sind einander entgegengesetzt. Im Ergebnis sind diese Strömungsdüsen in der Lage, die Antriebskraft zum Drehen der Zentrifuge 20 um eine zentrale Welle innerhalb einer mitwirkenden Abdeck-Anordnung (nicht gezeigt), wie in der Technik als bekannt vorausgesetzt wird, zu erzeugen. Es ist möglich, eine Drehbewegung mit einer einzigen Strömungsdüse zu erzeugen oder mehr als zwei Strömungsdüsen zu verwenden. In der Darstellung Fig. 1 wurde die Schnittebene von einer vollen 180 Grad-Ebene modifiziert, um beide Strömungsdüsen zu zeigen.
Die Zentrifuge 20 umfaßt weiterhin eine obere Ablenkplatte 36, ein Auslaßsieb 37, und eine untere Ablenkplatte 38. Die Ablenkplatten und Siebe sind zusammenwirkend so angebaut, daß sie den Strömungsweg für die Flüssigkeit, die durch die Zentrifuge 20 strömt, bestimmen helfen. Alle in Fig. 1 gezeigten Bestandteile drehen sich um eine Welle (nicht gezeigt), die unter Druck stehendes Öl zu den Öl-Einlaß-Öffnungen 31 und 32 liefert. Nachdem das Öl durch die sich drehenden Rohreinlaßöffnungen 31 und 32 gelaufen ist, wird es zum oberen Ende der Schüssel 21 durch die obere Ablenkplatte 36 geleitet. Dann ergießt sich das Öl über die Ablenkplatte in einer nach außen gerichteten, radialen Richtung und in kurzen Runden direkt zum Auslaßsieb 37, wie durch die Strömungspfeile 39 dargestellt, die auf einer Seite der Fig. 1 Darstellung vorgesehen sind. Das Ergebnis dieses besonderen Strömungsweges ist, daß eine Mehrheit des Inneren der Zentrifugenschüssel in einem völlig stehenden Zustand bleibt. Diese Tatsache hat sich in der Analyse von Flüssigkeits-Dynamik-Berechnungen gezeigt. Diese besondere Beeinträchtigung ist ein Nachteil für diese selbst angetriebene Konstruktion, weil die Zentrifugalkraft proportional zum Abstand von der Rotationsachse steigt. In der in Fig. 1 offenbarten Konstruktion bleibt der Flüssigkeitsstrom sehr nahe an der Achse, mit dem Ergebnis der ringförmigen stagnierenden Zone außerhalb des dargestellten Strömungsweges.
Nachdem das Öl das Auslaßsieb 37 passiert hat, läuft es unter der unteren Ablenkplatte 38 durch und tritt durch die zwei tangential angeordneten Düsen (Düsenöffnungen) 34 und 35 aus. Diese Düsenöffnungen dienen auch dazu, die Öl-Strömungsgeschwindigkeit durch die Zentrifuge zu begrenzen. Der Hochgeschwindigkeitsstrahl, der von jeder Düsenöffnung ausgeht, erzeugt ein Reaktions-Drehmoment, das notwendig ist, um die Zentrifuge bei genügend hohen Drehgeschwindigkeiten für die Teilchenabsonderung (3000-6000 U/min) anzutreiben. Diese Drehung ereignet sich innerhalb einer mitwirkenden Abdeckungsanordnung (nicht gezeigt).
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beginnt mit mehreren der Hauptaufbaukomponenten der selbst-angetriebenen Zentrifuge 20. Anfangs sollte bemerkt werden, daß in der Darstellung der vorliegenden Erfindung in Fig. 2 die obere Ablenkplatte 36, das Auslaßsieb 37 und die untere Ablenkplatte 36 entfernt worden sind. Diese Komponenten sind zum Teil durch andere Komponenten ersetzt worden, und ein weiterer bedeutsamer Austausch ist, daß das Innere der Schüssel 21 jetzt eine Reihe oder einen Stapel 42 von Kegelstümpfen 43 (vgl. Fig. 7 und 8) aufnimmt, die in einem einheitlichen und im wesentlichen parallelen Stapel zusammengebaut sind. In der bevorzugten Ausführungsform, wie sie dargestellt ist, befinden sich dreiundsechzig (63) Kegel. Der Stapel 42 von Kegeln 43 ist vorgesehen, um eine verbesserte Zentrifugenkonstruktion mit gesteigerter Wirksamkeit zu erschaffen.
Es versteht sich, daß die Anzahl der Kegel abhängig von dem verfügbaren Raum für den Stapel, der Dicke der Kegelwand und dem Separationsabstand zwischen benachbarten Kegeln steigen oder abnehmen kann. Eine bedeutsame Verbesserung in der Reinigungswirksamkeit kann mit nur fünf oder sechs Kegeln in einem Stapel erlangt werden.
Eine selbst-angetriebene Kegelstapelzentrifuge 45, umfaßt ein äußeres Gehäuse oder eine Zentrifugenschüssel 21, die sicher an und um die Grundplatte 22 herum abgedichtet ist. Die Gestaltung des Rohres 23 und seine Anbauausstattung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, sind im wesentlichen die gleichen wie in Fig. 1 dargestellt. Zusätzlich zu der Reihe 42 von gestapelten Kegelstümpfen 43 ist die Zentrifuge 20 in Fig. 1 modifiziert durch den Zusatz einer spanend bearbeiteten oberen Platte 46 und einer spanend bearbeiteten unteren Platte 47. Weiterhin setzen sich drei gleich beabstandete, mit einem Gewinde versehene Stangen 48 (von denen zwei dargestellt sind), durch den Stapel 42 der dreiundsechzig Kegelstümpfe 43 fort. Diese drei mit einem Gewinde versehenen Stangen dienen dazu, den Stapel der Kegelstümpfe zu zentrieren und ausrichten zu helfen. Das obere Ende 49 einer jeden mit einem Gewinde versehenen Stange 48 wird in einem entsprechenden mit einem Gewinde versehenen Loch 50 in der spanend bearbeiteten oberen Platte 46 (vgl. Fig. 3 und 4) aufgenommen. Das untere Ende 51 einer jeden mit einem Gewinde versehenen Stange 48 verläuft durch ein entsprechendes von drei gleich beabstandeten Durchgangslöchern 52, die in der spanend bearbeiteten unteren Platte 47 (vgl. Fig. 5 und 6) angeordnet sind. Das untere Ende 51 einer jeden mit einem Gewinde versehenen Stange 48 kann mit Hilfe von hexagonalen Muttern 53 (wie dargestellt) gesichert oder in der Achsrichtung frei gelassen werden.
Alle dreiundsechzig Kegel 43 sind im wesentlichen in der Bauart identisch, deren Einzelheiten sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Während diese Kegel, im Hinblick auf bestimmte Aspekte der Zentrifugen-Trennungs-Theorie den anderen gestapelten Kegeln gleich sind, wurde die Strömungsrichtung der früheren Konstruktionen geändert. In der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2 geschildert (man beachte die Richtung der Strömungspfeile 54), beginnt die Anfangsströmung der Flüssigkeit, wenn sie den Stapel 42 erreicht, an der Spitze oder dem oberen Ende des Stapels 42. Der Strömungsweg der vorliegenden Erfindung steht im Gegensatz zu gewissen Modellen der gestapelten Kegel von Alfa Laval (Bezugnahme zum Hintergrundabschnitt), wobei der Anfangsstrom am unteren Ende des Stapels beginnt und sich aufwärts durch die gestapelten Kegel zu einer Flüssigkeitsaustrittsstelle hin bewegt. Selbst bei den Alfa Laval-Gestaltungen, bei denen die Strömung durch die gestapelten Kegel an der Spitze beginnt, befinden sich sowohl der Strömungseinlaß als auch die -ausgänge an der Spitze der Einheit. Der modifizierte Strömungsweg der vorliegenden Erfindung wurde unter zunutze machen der Anordnung der oberen Platte 46 genau konstruiert und angeordnet, um den Flüssigkeitsstrom als Teil einer selbst angetriebenen Zentrifugenkonstruktion nutzbar zu machen. Die Anbauten der oberen Platte 46 und der unteren Platte 47 sind wichtig, um in der Lage zu sein, die dreiundsechzig Kegelstümpfe 43 in der gewünschten und notwendigen Orientierung anzuordnen. Weiterhin trägt die obere Platte 46 zum Erzeugen der gewünschten Flüssigkeits- Strömungsrichtung und zum Erzeugen der gewünschten Geschwindigkeit für die Strömung bei. Ähnlich trägt die untere Platte 47 zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit die abgesondert wird bei, so daß die aus dem Stapel 42 austretende Strömung exakt zu den Tangentialströmungsdüsenöffnungen 34 und 35 geleitet werden kann.
Beim Betrieb der Zentrifuge 45 wird das Öl, das durch das Zentralrohr 23 hereinkommt, durch Öleinlaßöffnungen 31 und 32 geleitet. Wenn das Öl die Einlaßöffnungen verläßt, darf es nicht frei über eine obere Ablenkplatte fallen, wie in der Konstruktion in Fig. 1. Stattdessen wird das Öl zuerst durch eine Vielzahl von ringförmig beabstandeten Öffnungen in der oberen Platte 46 geleitet und dann durch Durchlässe geleitet, die durch herunterhängende radiale Rippen begrenzt sind, welche auf der innenseitigen Fläche der oberen Wand der Schüssel, unter Mitwirkung der oberen Fläche der oberen Platte, gebildet sind. Die zusammenwirkende Ausstattung zwischen diesen beiden Bauteilen dient dazu, ein tangentiales Entgleiten der Flüssigkeit zu verhindern, da die Flüssigkeit in der tangentialen Richtung sehr beschleunigt ist, wenn sie sich nach außen fortbewegt. Sobald die Flüssigkeit durch die obere Platte und die Beschleunigungsflügel, die gestaltet wurden, durchgelaufen ist, biegt sie in Richtung der Grundplatte ab und breitet sich gleichmäßig zwischen den vielfachen parallelen Lücken zwischen den angrenzenden Kegeln 43 aus. Dann bewegt sich die Strömung fort, zurück zu der Mitte der Schüssel 21. Während das Öl zwischen die angrenzenden Kegel 43 hinein und aufwärts strömt, wird es durch radiale Flügel, die zwischen den Kegeldurchlässen, die ein tangentiales Entgleiten der Flüssigkeit verhindern, daran gehindert, "sich aufwärts zu wirbeln" (d. h. Beschleunigung in der Drehrichtung). Auf diese Art wird die Energie, die aufgewendet wurde, um die Flüssigkeit auf dem Weg nach außen zu beschleunigen, auf dem Rückweg wiedergewonnen. Sobald die Flüssigkeit durch die Kegeldurchlässe durchgelaufen ist, biegt sie in Richtung der Grundplatte 22 ab und strömt unter die unteren Platte 47 und durch die Strömungsdüsen- Öffnungen 34 und 35.
In Fig. 3 und 4 ist die spanend bearbeitete obere Platte 46 in weiteren Einzelheiten dargestellt, welche eine Draufsicht in Fig. 3 und eine Voderansicht im vollständigen Durchschnitt in Fig. 4 umfaßt. Die obere Platte 46 ist ein hohles ringförmiges Glied mit einem im allgemeinen zylindrischen unteren Körper 57 und einem ringförmigen oberen Flansch 58 der im allgemeinen in der axialen Dicke zunimmt, da er sich radial auswärts erstreckt. Die innere Lippe 59 umfaßt eine im allgemeinen zylindrische innere Wand 60 die so angeordnet ist, um aufwärts gegen einen inneren Wandabschnitt 61 der Schüssel 21 (vgl. Fig. 2) anzustehen. Der innere Wandabschnitt 61 ist zwischen der Wand 60 und dem oberen Ende 24 des Rohres 23 angeordnet.
Die innere Lippe 59 umfaßt eine Reihe von dreißig (30) beabstandeten Durchströmungs-Durchgangslöchern 64, die einen Strömungsweg für die Flüssigkeit (Öl) vorsehen, die aus den Öleinlaßöffnungen 31 und 32 austritt. Die Beschaffenheit der Wand 65 unter dem Abschnitt des unteren Rumpfes 57 bezüglich der Lippe 59 und des unteren Flansches 66 sieht eine Durchgangsregion 67, angrenzende Einlaßöffnungen 31 und 32 vor, um die Ölströmung durch die Durchgangslöcher 64 zu leiten.
Ein ringförmiger unterer Flansch 66 ist mit einem ringförmigen inneren O-Ring Kanal 68 angeordnet, der mit einer elastomeren Runddichtung 69 ausgestattet ist. Der Flansch 66 steht aufwärts gegen den äußeren Durchmesser des Rohres 23, sofort unterhalb der Öleinlaßöffnungen 31 und 32, an und erzeugt in Verbindung mit der Runddichtung 69 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung an dieser Stelle.
Der ringförmige obere Flansch 58 umfaßt eine im großen und ganzen horizontale obere Fläche 71, die sich in die obere Fläche der inneren Lippe 59 hinein fortsetzt, sowie eine kugelförmige Fläche 72, die sich zwischen der Fläche 71 und dem äußeren Wandabschnitt 73 ausdehnt. Drei innerhalb mit einem Gewinde versehene, sich axial erstreckende Löcher 50 sind in dem Flansch 58 angeordnet und setzen sich durch die Fläche 72 fort. Die drei Löcher sind gleichmäßig beabstandet auf 120 Grad zentriert. Die innere Gewindeneigung ist die gleiche, wie die Neigung der äußeren Gewinde an den oberen Enden 49 der Stangen 48.
Eine beabstandete Reihe von nach innen oder nach unten gerichteten und sich radial fortsetzenden Rippen 77 sind auf der innenseitigen Fläche 78 des gekrümmten oder gewölbten Abschnitts 79 der Schüssel 21 (vgl. Fig. 2) gebildet. Wie in Fig. 2 dargestellt, steht die kreisförmige Fläche 72 aufwärts gegen diese Rippen 77 an, um Strömungskanäle oder Flügel zu erzeugen, welche zum Beschleunigen der Flüssigkeitsströmung, die aus den dreissig Durchlaßlöchern 64 austritt, gebraucht werden.
In den Fig. 3A und 4A ist eine alternative, spanend bearbeitete erste Platte 46a dargestellt. Die erste Platte 46a ist in jeder Hinsicht mit der ersten Platte 46 gleich, mit einer Ausnahme. Die kugelförmige Fläche 72a der ersten Platte 46a und ein Abschnitt der Fläche 71a umfasst eine Reihe von nach außen radial verlaufenden (geraden) Rippen 80. In der bevorzugten Ausführungsform gibt es insgesamt sechs Rippen 80, die quer über die Fläche 72a gleichmäßig beabstandet sind. Die Rippen 80, die einstückig als Teil der ersten Platte 46a gebildet sind, wurden so konstruiert, daß sie die Rippen 77, die auf der innenseitigen Fläche 78 des Abschnittes 79 der Schüssel 21 angeordnet sind, ersetzen. Sobald die Rippen 77 entfernt sind, wird die innenseitige Fläche 78 eine glatt gekrümmte oder gewölbte Form (kugelförmig) aufweisen und ihre Krümmung wird mit den oberen Flächen der Rippen 80 so zusammenpassen, daß die gewünschten Strömungskanäle (Flügel) erzeugt werden.
In den Fig. 5 und 6 ist die spanend bearbeitete untere Platte 47 in genaueren Einzelheiten dargestellt, sie umfassen eine Draufsicht in Fig. 5 und eine Seitenansicht im vollständigen Durchschnitt in Fig. 6. Die untere Platte 47 ist hohl und hat eine Form, die in mancher Hinsicht einem Kegelstumpf ähnlich ist. Die untere äußere Wand 82 ist in der Größe und Anordnung (ringförmig) so, daß sie in die ringförmige Rinne 83, die in der Grundplatte 22 gebildet ist, hineinpasst. Die äußere Wand 82, die eine ringförmige Abdichtung 33 enthält, schließt den angebauten Berührungspunkt ab. Die ringförmige Abdichtung 33 ist fest zwischen der Schüssel 21, Grundplatte 22 und Wand 82 eingezwängt, so daß ein flüssigkeitsdichter Berührungspunkt an dieser Stelle erzeugt wird, um jedem Durchsickern von Öl vorzubeugen.
Der konische Wandabschnitt 84 der sich radial nach innen unter die drei gleich beabstandeten Durchgangslöcher 52 fortsetzt, liefert die Tragfläche für den Stapel 42 von dreiundsechzig Kegeln 43. Die untere Platte 47 wird durch die Grundplatte 22 abgestützt und der Stapel 42 der Kegel wird durch die Platte 47 abgestützt. Der Rest der Anordnung (vgl. Fig. 2) wurde vorher beschrieben. Die Größe des innenseitigen Durchmessers der oberen Öffnung 85 sieht einen Strömungsdurchlass vor, der dem Rohr 23 für die Flüssigkeit, die jeden der Kegelkanäle (d. h. die festgelegte Beabstandung zwischen den Kegeln 43) verläßt, entspricht. Diese austretende Strömung läuft nach unten durch zu den Düsenöffnungen 34 und 35. Diese Düsen sind tangential in gegenüberliegenden Richtungen ausgerichtet und nutzen die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsstrahlen, um die Zentrifuge 20 innerhalb der mit ihr verbundenen Abdeckvorrichtung (nicht gezeigt) zu drehen.
In den Fig. 7 und 8 ist einer der dreiundsechzig Kegel 43 in genaueren Einzelheiten dargestellt, sie umfassen eine Ansicht von unten in Fig. 7 und eine Vorderansicht im vollständigen Durchschnitt in Fig. 8. Es ist zu beachten, daß in Fig. 8, wegen der Klarheit der Zeichnung die Merkmale auf der rückseitigen inneren Fläche ausgelassen worden sind, und die Ansicht umgekehrt wurde, um mit der Kegelorientierung der Fig. 2 übereinzustimmen. Jeder Kegel 43 weist eine geneigte Wand 89 auf, die gestutzt ist, wobei eine obere Öffnung (innenseitiger Durchmesser) 90 erzeugt wird. Auf der innenseitigen Fläche der Wand 89 ist eine Reihe von sechs beabstandeten, gekrümmten Rippen 91-96. Diese gekrümmten oder spiralförmigen Rippen können sich als in zwei unterschiedlichen Ausführungen gestaltet gedacht werden. Die Rippen 91, 93 und 95 haben eine einander gleiche Form und Geometrie, während die Rippen 92, 94 und 96 gleichfalls eine einander gleiche Form und Geometrie haben. Während alle sechs Rippen die gleiche Breite, Länge, Höhe und Krümmung aufweisen, unterscheiden sie sich in einer Hinsicht. Die Rippen 92, 94 und 96 setzen sich um Montagelöcher 97 herum fort, die rund um die Wand 89 herum gleich beabstandet sind. Von diesen drei Montagelöchern 97 nimmt jedes eine der mit einem Gewinde versehenen Stangen 48 auf.
In der Darstellung in Fig. 7, welche die sechs spiralenförmigen Rippen 91-96 umfasst, ist die Richtung der Kegelrotation im Uhrzeigersinn, wenn man in die Ebene des Papieres schaut. Alternativ könnten die sechs spiralenförmigen (gekrümmten) Rippen 91-96 mit geraden radialen Rippen 103-108 ersetzt werden (vgl. Fig. 9 und 10) in diesem Fall könnte die Rotationsrichtung im oder gegen den Uhrzeigersinn sein. Während weiterhin die Anzahl der Rippen gesteigert oder vermindert werden kann, wird es bevorzugt, für die Strömungssymmetrie und das Gleichgewicht der Flüssigkeit, die Rippen gleich beabstandet und in ähnlicher Ausführung zu haben.
Die Tatsache, daß jede der sechs Rippen (Flügel) eine im wesentlichen gleichmäßige Höhe aufweist, ist wichtig, weil diese Rippen den Kegel-Kegel-Abstand zwischen den angrenzenden Kegeln 43 bestimmt. In der Tat sind die dreiundsechzig Kegel einer oben auf dem anderen gestapelt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Durchgang, der zwischen den angrenzenden Kegeln übrigbleibt, wird durch die Rippen so geschaffen, daß die Rippen eines Kegels in Berührung mit der äußeren Fläche des angrenzenden Kegels sind, welcher geometrisch darunter angeordnet ist.
Der innenseitige Flächenbereich der Wand 89, die zwischen und rund um jede Rippe 91-96 besteht, sieht den Strömungsweg für die zu säubernde Flüssigkeit vor. Die sechs Strömungsdurchlasslöcher 98 sind rund um die Wand 89 gleichmäßig beabstandet. Wie aus der Darstellung in Fig. 2 zu schätzen ist, ist der Grad der Trennung zwischen angrenzenden Kegeln extrem klein [0,02-0,03 Zoll (5,08-7,62 mm)] wobei zu beachten ist, daß die Höhe einer jeden Rippe 91-96 gleichfalls und entsprechend recht klein ist. Um die Vorbeugung zu unterstützen, daß irgendeiner der Kegel kollabiert oder in den Kontakt mit einem anderen Kegel entlang irgendeines Abschnittes des Kegelflächenbereiches zwischen den Rippen abweicht, ist eine größere Anzahl an kleinen, erhöhten Höckern oder Beulen 99 vorgesehen.
Die Höhe einer jeden Beule 99 ist im wesentlichen die gleiche, wie die Höhe einer jeden Rippe 91-96. Obwohl die Beabstandung und Plazierung der Beulen 99 zufällig erscheinen mag, wurde dasselbe allgemeine Muster, obwohl in mancher Hinsicht zufällig, sechsmal rund um die Wand 89 wiederholt um deren abstützendes Muster über die gesamte Wand 89 ins Gleichgewicht zu bringen. Wird eine kleinere Anzahl Kegel zum Auffüllen des gewünschten Raumes in der Schüssel 21 verwendet, dann wird sich die Lücke zwischen angrenzenden Kegeln (d. h. deren Trennungsabstand) vergrößern. Es wird erwartet, daß Trennungsabstände zwischen den Kegelkörpern von zwischen 0,02 und 0,03 Zoll (5,08 und 7,62 mm) annehmbar sind.
Der innerste Rand jedes Durchlaßloches 98 ist so angeordnet, daß er axial mit dem äußeren Wandabschnitt 73 der oberen Platte 46 ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit, die über den äußeren Rand der oberen Platte 46 strömt, abwärts in die Strömungslöcher 98 hinein fließen. Von dort bewegt sich die Flüssigkeit aufwärts und nach Innen zwischen angrenzenden Kegeln zu den Öffnungen 90. Die Bewegungsrichtung zwischen den angrenzenden Kegeln weist auch eine winkelige Komponente auf, wegen der gekrümmten (spiralförmigen) Beschaffenheit der Rippen 91-96, welche die verfügbaren Strömungskanäle oder Flügel zwischen den angrenzenden Kegeln genau bestimmen. Wenn die Öffnungen 90 erreicht sind, beginnt die Strömung einen axialen Abwärtsweg durch die untere Platte 47 und weiter zu den Düsenöffnungen 34 und 35 (beachte die Strömungsrichtungs-Pfeile in Fig. 2).
In den Fig. 9 und 10 ist eine alternative Ausführung eines Kegelstumpfes 102 dargestellt. Die Fig. 9 und 10 sollen allgemein der Anordnung der Ansichten, die in Fig. 7 und 8 ersichtlich sind, entsprechen. Fig. 9 zeigt eine Ansicht von unten und Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht, die umgedreht wurde, um mit der Orientierung der Kegel in Fig. 2 übereinzustimmen. Die Merkmale auf der rückseitigen inneren Fläche wurden wegen der Klarheit der Zeichnung ausgelassen. Der Kegel 102 umfasst sechs gerade, radiale Rippen 103-108, die gleichmäßig über die konische Fläche 109 des Kegels 102 beabstandet sind. Die sechs Strömungslöcher 110 sind auf dem selben Durchmesser beabstandet und die drei Montagelöcher 111 sind auch gleichmäßig beabstandet, obwohl sie an einem kleineren Durchmesser plaziert sind. Der Kegel 102 ist ein geeigneter Ersatz für alle dreiundsechzig Kegel 43, die im Stapel 42 angeordnet sind. Durch die Verwendung von geraden Rippen kann die Drehrichtung des Kegels 102 entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn sein.
Die Zentrifuge 45 ist in einer vertikalen oder aufrechten Orientierung relativ zum Motorblock dargestellt. In dieser Orientierung sollte es klar sein, daß die Schlamm-Ansammlung entlang des Bodens und der Seiten der Zentrifugenschüssel 21 erfolgen wird. Wenn die Ansammlung des Schlammes sich bis zu dem Punkt aufbaut, daß er sich in den Ölstrom durch die Kegel einmengt, ist es Zeit, die Zentrifuge zu reinigen.
Die Schritte, welche die Demontage der Zentrifuge 45 mit sich bringt, sollten aus den Darstellungen der vorgesehenen Zeichnungen völlig verständlich sein. Ein Entfernen der Mutter 28 ermöglicht es, die Zentrifugenschüssel 21 und den Kegelstapel 42 aus dem Eingriff mit der Grundplatte 22 heraus zu ziehen und von dem Rohr 23 herunterzuschieben. Danach werden die drei mit einem Gewinde versehenen Stangen 48 entfernt und die einzelnen Kegel 43 auseinandergebaut. An diesem Punkt können alle einzelnen Bestandteile gereinigt werden. Sobald sie gereinigt sind und der Schlamm entfernt ist, ist die Zentrifuge 45 für das Zusammenbauen fertig. Während die Demontageschritte wieder umgekehrt werden können, muss mehr Sorgfalt und Aufmerksamkeit aufgewendet werden, um sicherzugehen, daß alle Teile, speziell die Kegel 43 sauber ausgerichtet sind.
Um eine Option für die Konstruktionsanordnung in Fig. 2 vorzusehen, wurde die Aufmerksamkeit auf das Gestalten einer abnehmbaren, Einweg-Kegelstapel-Unteranordnung gerichtet. Diese verwandte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 11-22 dargestellt. Diese Ausführungsform sieht neue und nicht offensichtliche Vorteile vor, durch die Hilfe einer Kegelstapel-Unteranordnung, die aus einer Vollkunststoff- Konstruktion ist und die so konstruiert ist, daß sie wegwerfbar ist und dann durch eine neue, saubere Unteranordnung ersetzt werden kann.
In Fig. 11 ist eine selbst angetriebene Kegelstapelzentrifuge 160 nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Zentrifuge 160 ist in einer vertikalen Stellung orientiert und auf das Montagepolster 161 eines Motorblockes montiert. Das genaue Montageverfahren bezieht eine ringförmige Lippe 162, die als Teil des Montagepolsters gebildet ist, eine ringförmige Klemmschelle 163 und einen O-Ring 164 mit ein. Die ringfömige Randlippe 165 der äußeren Schale 166 ist an die Lippe 162 geklammert und der O-Ring 164 wird in die Rinne 167 hineingezwängt. Das erzeugt einen sicheren und flüssigkeitsdichten Berührungspunkt. Diese Montageanordnung ist charakteristisch für das, was für die Zentrifuge 45 verwendet werden kann.
Das Montagepolster 161 umfaßt einen Öl-Abgabeeingang 170 und einen innen mit einem Gewinde versehenen Montagestamm 171. In den Stamm 171 eingeschraubt ist die zentrale Welle 172 die über einen Teil ihrer Länge hohl ist, der hohle Abschnitt 173 endet angrenzend an die zwei Flüssigkeitsöffnungen 174. Ein Flansch 175 sitzt gegen Ende des Stammes 171, während abgestufte Lagermuffen 176 die zentrale Welle 172 innerhalb des zentralen Rohres 177 koaxial anordnen. Die koaxiale Beabstandung, die durch die Muffe 176 geschaffen wird, sieht einen ringförmigen Durchgangsraum 178 zwischen der zentralen Welle 172 und dem Zentralrohr 177 vor.
Ein Ende des Zentralrohres 177 ist mit einem ringförmigen Flansch 177a angeordnet, der nach oben gegen die Lagermuffe 176 ansteht. Am gegenüberliegenden Ende des Zentralrohres 177 nimmt ein ringförmig eingetiefter Abschnitt 182 eine gestufte ringförmige Lagermuffe 183 auf. Die äußere Fläche dieses gegenüberliegenden Endes des Zentralrohres 177 ist außen mit einem Gewinde versehen und erhält eine Sicherungsmutter 184. Zwischen der Sicherungsmutter 184 und der abnehmbaren Kegelstapel-Unteranordnung 186 ist eine ringförmige Stütz-Unterlagscheibe 181 angeordnet. Die Unterlagscheibe 181 ist so geformt, daß sie eng an dem oberen Abschnitt der Kegelstapel-Unteranordnung 186 eingepasst ist. An einer Stelle, die axial an den außen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt angrenzt, umfasst das Zentralrohr 177 vier gleichmäßig beabstandete Flüssigkeitsaustrittsöffnungen 185.
Der Zirkulationsweg des Öls durch die Zentrifuge 160 beginnt damit, daß das hereinkommende Öl über den Öl-Abgabeeingang 170 einströmt und durch den hohlen Abschnitt 173 zu den Öffnungen 174 weiterläuft. Die Strömung bewegt sich durch die Öffnungen 174 in den ringförmigen Durchlaßraum 178 fort. Die Strömung setzt sich auf der Darstellung in Fig. 11 nach rechts fort und verläßt den Durchgangsraum 178 über die Ausgangsöffnungen 185. An dieser Stelle dringt das Öl in die abnehmbare Kegelstapel- Unteranordnung 186 ein, die später hierin in genaueren Einzelheiten beschrieben werden wird.
Die zentrale Welle 172, die sich über die Lagermuffe 183 hinaus fortsetzt, weist einen Abschnitt 187 mit reduziertem Durchmesser auf, der außen mit einem Gewinde versehen ist und mit dem Griff 188 zusammenpasst. Der Griff 188 umfasst einen abgestuften inneren Stamm 188a, eine O-ring Rinne 189 und einen Rückhalteflansch 190. Ein Abstandhalter 190a vervollständigt diesen Abschnitt der Vorrichtung. Ein ringförmiger Lippenabschnitt 191 der äußeren Schale 166 stößt oben an den Abstandhalter 190a und ein Rückhalteflansch 190 hilft, die axiale Anordnung der montierten Bestandteile aufrecht zu erhalten. Wie verständlich ist, können die äußere Schale und der Griff 188 als zusammenhängende Unteranordnung von der zentralen Welle 172 abgeschraubt werden, sobald die Klemmschelle 163 gelockert ist. Die ringförmige, feste Zentrifugenschüssel 197 passt über die äußere ringförmige Fläche der Basis 198. Sobald die Zentrifugenschüssel 197 an ihre Stelle gedrückt wurde, wird der O- Ring 199 kompressiv verklammert, um einen flüssigkeitsdichten Berührungspunkt zu erzeugen. Nachdem die Zentrifugenschüssel 197 auf die Basis 198 gebaut ist, wird die Sicherheitsmutter 184 auf das Zentralrohr aufgeschraubt 177.
Das Öl, das durch die Kegelstapel-Unteranordnung 186 strömt, tritt durch eine ringförmige Zone 200, die an die äußere Fläche des Zentralrohres 177 angrenzt. Das Öl strömt in die ringförmige Zone 201 und von dort tritt es durch tangentiale Strömungsdüsen 202 und 203 aus. Der hohe Druck der austretenden Ölstrahlen durch die tangentialen Strömungsdüsen 202 und 203 erzeugt eine schnelle Drehwirkung der Kegelstapel-Unteranordnung 186 um die zentrale Welle 172 herum. Das Öl, das aus den Düsen 202 und 203 tritt, läuft durch die Öffnung 204 aus. Während sich das Zentralrohr 177, die Mutter 184, die Zentrifugenschüssel 197, die Basis 198 und der O-Ring 199 auch drehen, umfasst die Kegelstapel-Unteranordnung 186, wie sie hierin als wegwerfbare, abnehmbare Kegelstapel-Unteranordnung genau bestimmt wurde, keinen dieser weiteren Bestandteile. Die Kegelstapel- Unteranordnung 186, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist, umfasst eine Auskleidungsschale 206, einen Kegelstapel 207 und eine untere Platte 208. Eine auseinandergezogene Ansicht dieser Bestandteile, obwohl nur ein Kegel 209 des Kegelstapels 207 enthalten ist, ist in Fig. 13 dargestellt. Die Zentrifugenschüssel 197 ist mit der äußeren Fläche der Auskleidungsschale 206 gepaart. Die Druckbelastung wird durch die Zentrifugenschüssel 197 getragen, während die Kegelstapel-Unteranordnung 186 die Schlammbelastung einfängt. Zusätzliche Einzelheiten der Auskleidungsschale 206 sind in den Fig. 14 bis 16 dargestellt. Zusätzliche Einzelheiten der unteren Platte 208 sind in den Fig. 17 und 18 dargestellt. Die Einzelheiten eines typischen Kegels 209 des Kegelstapels 207 sind weiterhin in den Fig. 19 bis 22 dargestellt.
In den Fig. 12 und 13 sind die Einzelheiten der Kegelstapel- Unteranordnung 186 dargestellt. Die vertikale Ausrichtung für die Zentrifuge 160 wurde für die Fig. 11 als bevorzugte Orientierung für die Zentrifuge relativ zum Motorblock ausgewählt. Demzufolge vergegenwärtigt Fig. 12 die Unteranordnung, wie sie normalerweise orientiert wäre. Die restlichen Darstellungen basieren auf der vertikalen Orientierung der Fig. 11.
Die Auskleidungsschale 206 (vgl. Fig. 14-16) ist ein gegossenes, dünnwandiges einteiliges Kunststoffgefäß mit einer ringförmigen, hohlen Form und sechs gleichmäßig beabstandeten radialen Beschleunigungsflügeln 210. Diese radialen Beschleunigungsflügel stützen den Kegelstapel 207 ab. Die Auskleidungsschale 206 umfasst einen ringförmigen Hauptabschnitt 211, der leicht (sich ungefähr um 2 Grad verjüngend) vom offenen Ende 212 zum teilweise geschlossenen Ende 213 hin konvergiert. Zwischen dem Hauptabschnitt 211 und dem Ende 213 erstreckt sich der Kegelstumpf Abschnitt 214, der sich mit einem ungefähr 45 Grad Winkel verjüngt. Das Ende 312 ist offen, mit einer zylindrischen Aussparung 215, die durch die innere Wand 215a und einen im wesentlichen flachen Sims 216 begrenzt ist. Die innere Wand 215a der Aussparung 215 definiert sechs gleichmäßig beabstandete Strömungsöffnungen 217 und trennende Flügelspitzen 218. Die sechs Flügelspitzen 218 sind in der Mitte (umfänglich) zwischen benachbarten Strömungsöffnungen 217 plaziert, und die Spitzen sind coplanare Verlängerungen der radialen Beschleunigungsflügel 210. Die Flügel 210 befinden sich auf der innenseitigen Fläche der Wand, die den Kegelstumpf Abschnitt 214 außen an der inneren Wand 215a mit einen kleinen Abschnitt (Spitze) eines jeden Flügels, der sich in den Hauptabschnitt 211 hinein erstreckt, begrenzt. Die Flügelspitzen 218 sind in der Ecke zwischen der inneren Fläche der Wand 215a und der angrenzenden äußeren Fläche des Simses 216 angeordnet.
Der Strom des Öls durch die Flüssigkeits-Austrittsöffnungen 185 hinaus ist radial auf die innere Wand 215a hin gerichtet und wegen dem Sims 216 und dem Anpassen der Öffnung 221 an das Zentralrohr 177 bewegt sich das strömende Öl radial auswärts durch die Strömungsöffnungen 217 und auf den Hauptabschnitt 211 zu. Ein Durchgangsraum 222 ist zwischen dem ersten Kegel 209 im Kegelstapel 207 und dem Kegelstumpf-Abschnitt 214 eingerichtet. Dieser Raum ist durch Flügel 210 in sechs Strömungswege aufgeteilt. Der Raum 222 setzt sich in den ringförmigen Durchgangsraum 223 fort, der zwischen den äußeren Rändern der Kegel. 209 und dem Hauptabschnitt 211 eingerichtet ist. Sobald sich der Raum 223 mit Öl füllt, führt der Strömungsweg des kleinsten Widerstandes durch jeden Kegel über sechs Öffnungen in jedem und anschließend in einer radialen Einwärtsrichtung entlang der Fläche eines jeden Kegels zum Zentralrohr 177 hin. Die konische Form eines jeden Kegels bedeutet, daß die Strömung so geneigt wird, wie es durch die Strömungspfeile 224 in Fig. 11 angezeigt ist. Der innenseitige Rand eines jeden Kegels umfasst erweiterte Öffnungen, die einen Strömungsweg entlang der äußeren Fläche des Zentralrohres 177 in Richtung der Zone 200 vorsehen.
Die untere Platte 208 in den Fig. 17 und 18 ist ein gegossenes einteiliges Kunststoffglied, allgemein ein Kegelstumpf-Glied mit einer relativ kurzen zylinderförmigen Wand 228, einem sich verjüngenden Hauptabschnitt 229 und einem radialen Sims 230 der die zentrale Öffnung 231 begrenzt. Sechs gleichmäßig beabstandete Verstärkungsrippen 232 sind auf den inneren Flächen des Hauptabschnittes 229 und des Simses 230 angeordnet. Der Hauptabschnitt 229 und die Rippen 232 sind in einem 45 Grad Winkel orientiert, der der Winkelneigung der Flügel 210 und der konischen Verjüngung der Kegel 209 angepasst ist. Daher sieht die untere Platte 208 eine Abstützung für den "Boden" des Kegelstapels vor, dessen unteres Ende in Fig. 11, der Basis 198 am nächsten ist. Die zylinderförmige Wand 228 ist an sechs gleichmäßig beabstandeten Stellen an den ringförmigen Hauptabschnitt 211 punktgeschweißt, an einer Stelle, die an das offene Ende 212 angrenzt. Diese Kunststoff-Punktschweißung sichert die Auskleidungsschale 206 und die untere Platte 208 zueinander als einstückige Unteranordnung. Diese einstückige Unteranordnung ist daher ein in sich abgeschlossenes Modul, das zum Einbauen und Entfernen leicht gehandhabt werden kann. Die doppelwandige Dicke der einstückigen Unteranordnung, die die zylindrische Wand 228 umfasst, wird in einer ringförmigen Rille 235 aufgenommen, die in der Basis 198 eingerichtet ist. Diese doppelwandige Dicke sieht eine Widerlagerfläche für die Berührung mit dem O-Ring 199 vor. Anstatt einer kunststoffgeschweißten Anordnung der unteren Platte 208 an die Auskleidungsschale 206, kann die kurze zylinderförmige Wand 228 eine Kunststoff-Einschnapprippe aufnehmen, die mit der Auskleidungsschale zusammenpasst.
Die zentrale Öffnung 231 weist eine Durchmessergröße auf, die größer ist als der äußere Durchmesser des zentralen Rohres 177, so daß die vom Kegelstapel 207 austretende Strömung in der Lage ist, in die Zone 200 zu strömen.
Der Kegelstapel 207 umfaßt einen ausgerichteten Stapel von vierunddreißig eigentlich identischen, kegelstumpfen, dünnwandigen Kunststoffkegeln 209 (vgl. Fig. 19-22). Jeder Kegel 209 ist aus einer gegossenen Einheits-Konstruktion und umfasst einen Kegelstumpf-Hauptteil 238, oberen Sims 239, und sechs gleichmäßig beabstandete Flügel 240, die auf den inneren Flächen des Hauptteiles 238 und des Simses 239 gebildet sind. Die äußere Fläche 241 eines jeden Kegels 209 ist im wesentlichen durchgehend glatt, während die innere Fläche 242, zusätzlich zu den sechs Flügeln 240, eine Vielzahl von Fortsätzen 243 umfasst, die dabei helfen, eine präzise und einheitliche Kegel- Kegel-Beabstandung zwischen den angrenzenden Kegeln unter Hochdruckbedingungen zu unterstützen. Im Hauptteil 238 sind sechs gleichmäßig beabstandete Öffnungen 246 angeordnet, die den Eingangsweg für den Ölstrom zwischen den angrenzenden Kegeln 209 vorsehen. Jede Öffnung 246 ist an einen anderen und entsprechenden der sechs Flügel 240 angrenzend angeordnet.
In zweierlei Hinsicht ist eine Ausrichtung der Kegel 209 wichtig. In axialer Richtung trägt eine einheitliche Beabstandung zwischen angrenzenden Kegeln zum Gesamtgleichgewicht der Strömungswege und der Teilchenabsonderung bei und ergibt eine bessere Absonderungswirksamkeit. Umfänglich ist es für die Kegel 209 wichtig, daß sie so in eine Ausrichtung gedreht werden, daß die Öffnungen 246 in einem Kegel auf die Öffnungen im angrenzenden Kegel ausgerichtet sind. Dies ermöglicht einen gleichmäßigen und ausgeglichenen Ölstrom durch jeden Kegel in den Absonderungsraum zwischen angrenzenden Kegeln hinein. Um die gewünschte axiale Beabstandung zu erlangen, wird das Muster der Fortsätze 243 nutzbar gemacht. Für die umfängliche (radiale) Ausrichtung fügen sich die Rippen in einem Kegel mit entsprechenden Rillen im angrenzenden Kegel zum Einrücken zusammen. Diese Verbindung wiederholt sich durch die gesamte gestapelte Anordnung der Kegel 209.
Um einen Moment abzuschweifen: wegen bestimmten zeichnungstechnischen Eigentümlichkeiten, die im Interesse der Klarheit der Zeichnung ausgelassen wurden, sollten die Fig. 11 und 12 als in erster Linie schematische Darstellungen betrachtet werden. Die Art des Querschnittsdarstellung der einzelnen Kegel 209 innerhalb der Unteranordnung 186, soll bedeuten, daß ein Abschnitt der Öffnungen 246, Flügel 240 und Fortsätze 243 auf der Rückseite eines jeden Kegels durch die leichte Trennung der angrenzenden Kegel teilweise sichtbar wäre. Da diese Merkmale eines jeden Kegels 209 in jeder Beziehung in den Fig. 19-22 dargestellt worden sind, wurden diese Merkmale in den Fig. 11 und 12 ausgelassen. Eine gleiche Erklärung ist auf Fig. 2 anzuwenden.
Der Sims 239 begrenzt eine zentrierte und konzentrische Öffnung 247 und diese Öffnung 247 ist in einer radial sich fortsetzenden Richtung umgeben mit sechs gleichmäßig beabstandeten, V-förmigen Rillen 248, die auf die sechs Flügeln 240 ausgerichtet sind. Die Rillen 248 eines Kegels nehmen die oberen Abschnitte der Flügel des angrenzenden Kegels auf und dies steuert eine saubere umfängliche Ausrichtung. Die Öffnung 247 hat einen im allgemeinen kreisförmigen Rand 249 der durch sechs halbkreisförmige, vergrößerte Öffnungen 250 verändert ist. Die Öffnungen 250 sind gleichmäßig beabstandet und in der Mitte (umfänglich) zwischen angrenzenden Flügeln 240 angeordnet. Die Randabschnitte 251 die zwischen angrenzenden Öffnungen 250 eingerichtet sind, sind Teil des gleichen kreisförmigen Randes mit einem Durchmesser, der in der Größe nahe an dem äußeren Durchmesser des Zentralrohres 177 liegt. Das enge Anpassen der Randabschnitte 251 an das Zentralrohr 177 und die vergrößerte Art der Öffnungen 250 bedeutet, daß die durch die Öffnung 247 austretende Strömung des Öls darauf begrenzt ist, durch die Öffnungen 250 zu strömen. Der aus dem Kegelstapel 207 austretende Ölstrom ist in sechs gleichmäßig beabstandeten Strömungwegen entlang des äußeren Durchmessers des Zentralrohres 177 in die Zone 200 hinein angeordnet. Die umfängliche Anordnung der Öffnungen 250 ergibt eine Zentrierung dieser Öffnungen zwischen den Flügeln 210 in der Auskleidungsschale 206 und auch zwischen den Rippen 232. Dies wiederum bedeutet, daß die Auskleidungsschale 206, der Kegelstapel 207 und die untere Platte 208 rund um die Längsachse des Zentralrohres 177 gedreht werden, in der Art, daß die Flügel 210, Flügel 240 und Rippen 232 gänzlich umfänglich und axial ausgerichtet sind. Diese ausgerichtete Anordnung bedeutet, daß es sechs umfänglich beabstandete Strömungskorridore gibt, die sich durch die Auskleidungsschale 206, den Kegelstapel 207 und die untere Platte 208 fortsetzen. Jeder der Flügel 240 ist in zwei Abschnitten 255 und 256 gestaltet. Der Seitenabschnitt 255 hat eine gleichmäßige Dicke und erstreckt sich von der abgerundeten Ecke 257 entlang des Hauptteiles 238 und etwas unter den ringförmigen Rand 258. Es gibt sechs einstückige obere Abschnitte 256, wobei jeder unten eingetieft und umfänglich auf eine entsprechenden Rille 248 zentriert ist (vgl. Fig. 21A). Die Abschnitte 256 funktionieren als Rippen, die in entsprechende V-förmige Rillen 248 auf dem angrenzenden Kegel einnuten.
Die Kegelstapel-Unteranordnung 186, die aus einer Auskleidungsschale 206, einem Kegelstapel 207 und einer unteren Platte 208 besteht, ist ein einmal verwendbares ersetzbares Bestandteil, das eine einzigartige und nicht offensichtliche Verbesserung vorsieht. Sobald sich in dem ringförmigen Durchgangsraum 223 Schlamm aufbaut, der auf einer Höhe ist, die ausreicht, um mit dem gewünschten Betrieb der Zentrifuge 160 in Wechselwirkung zu treten, wird die gesamte Unteranordnung 186 von der restlichen Zentrifuge abmontiert und weggelegt, und eine neue, saubere Unteranordnung wird eingebaut. Die abgenommene Unteranordnung 186 kann verbrannt werden oder recycled, und die Konstruktion ganz aus Kunststoff trägt zur Verfügbarkeit dieser Optionen bei.
Während zwei primäre Ausführungsformen beschrieben worden sind, gibt es eine weitere Zentrifugenanordnung, die eine einzigartige Kombination von Merkmalen, die aus den beiden ursprünglichen Ausführungsformen ausgewählt wurden, ist. In Fig. 23 ist die Zentrifuge 270 gleich der Zentrifuge 45 angeordnet, ohne die abnehmbare Unteranordnung 186. Jedoch ist die obere Platte 46 abgenommen und ihre Funktion wird durch eine neukonstruierte Zentrifugenschüssel 271 geleistet, die einen oberen Winkel hat, der so konstruiert ist, daß er zur kegelstumpfen Form der Kegel 272 passt und eine stark vertiefte Rippe 273 hat, um den oberen Kegel 272a unterhalb der Einlasslöcher 274 anzuordnen. Die Kegel 272 sind praktisch identisch mit den Kegeln 209, was auch die Konstruktion der Öffnung 247 und halbkreisförmigen Öffnungen 250 umfasst. Jedoch hat der obere Kegel 272a eine veränderte Gestaltung, die die Beseitigung der Öffnungen 250 umfasst. Im Ergebnis gibt es keinen Ölströmungsweg durch die mittlere Öffnung des Kegels 272a zwischen dem Kegel und dem Zentralrohr. In der Folge wird die Strömung zum äußeren Rand des Kegels 272a geleitet und läuft dann zwischen den angrenzenden Kegeln weiter nach Innen zum Zentralrohr 177. Bei dieser Ausführungsform funktioniert der erste Kegel 272a tatsächlich als obere Platte oder auch Strömungs-Steuerungsplatte, wegen seiner einzigartigen Anordnung, und die Art, in der diese Anordnung die Strömung des Öls steuert, wenn es aus dem Zentralrohr 177 austritt.
Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung in weiteren Einzelheiten dargestellt und beschrieben worden ist, muß dies als darstellend und nicht beschränkend in der Art betrachtet werden, es versteht sich, daß nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, und daß gewünscht wird, daß alle Umstellungen und Veränderungen, die innerhalb des Rahmens der Erfindung fallen, geschützt sind.

Claims

1. Zentrifuge (45, 160) zum Absondern von teilchenförmiger Materie aus einer strömenden Flüssigkeit, wobei die Zentrifuge (45, 160) eine Zentrifugenschüssel (21, 197), die so konstruiert und angeordnet ist, daß sie um eine Achse drehbar ist, eine Grundplatte (22, 198), die an die Zentrifugenschüssel (21, 197) angebaut ist, ein Strömungsrohr (23, 177), das sich axial durch die Grundplatte (22, 198) und durch die Zentrifugenschüssel (21, 197) erstreckt und einen Strömungsweg enthält, eine Strömungssteuereinrichtung, die neben einem ersten Ende des Strömungsrohres (23, 177) zum Dirigieren des Flüssigkeitsstromes angeordnet ist, eine Tragplatte (47, 208), die von der Strömungssteuereinrichtung beabstandet und neben der Grundplatte (22, 198) angeordnet ist; und eine Vielzahl von Kegelstümpfen (43, 209) enthält, die in einer gestapelten Anordnung (42, 207) angeordnet sind, die zwischen der Strömungssteuereinrichtung und der Tragplatte (47, 208) angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Kegeln (43, 209) so konstruiert und angeordnet ist, daß sie eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmungswegen (54, 224) von einer ersten Öffnung zu einer zweiten Öffnung bilden, die radial einwärts von der ersten Öffnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifuge (45, 160) eine sich selbst antreibende Zentrifuge (45, 160) ist, die Grundplatte (22, 198) mindestens eine Tangentialströmungsdüse (34, 35, 202, 203) zum Erzeugen eines Austrittsströmungsstrahles enthält, der die Zentrifugenschüssel (21, 197) dazu bringt, sich zu drehen, und die Flüssigkeitsströmungswege (54, 224) in Strömungsverbindung mit mindestens einer Tangentialströmungsdüse (34, 35, 202, 203) sind.

2. Selbst-angetriebene Kegelstapelzentrifuge (160) nach Anspruch 1, die dafür ausgebildet und konstruiert ist, innerhalb einer äußeren Abdeckanordnung (166) zusammengebaut zu werden.

3. Selbst-angetriebene Kegelstapelzentrifuge (45, 160) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die dafür ausgebildet und konstruiert ist, auf einer zentralen Trägerwelle (172) zusammengebaut zu werden.

4. Selbst-angetriebene Kegelstapelzentrifuge (45, 160) nach Anspruch 3, bei der das Strömungsrohr ein hohles Zentralrohr (23, 177) ist, das dafür ausgebildet und konstruiert ist, auf der zentralen Tragwelle (172) angeordnet zu werden.

5. Selbst-angetriebene Kegelstapelzentrifuge (45, 160) nach Anspruch 4, die eine Bypasskreis-Zentrifuge ist, bei der die Strömungssteuereinrichtung eine Vielzahl von erhabenen Rippen (77) oder Trennflügeln (210) enthält, wobei die erhabenen Rippen (77) oder Trennflügel (210) der Strömungssteuereinrichtung neben einer inneren Fläche der Zentrifugenschüssel (21, 197) angeordnet ist, um eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmungskanälen zwischen der Strömungssteuereinrichtung und der inneren Oberfläche zu bilden.

6. Bypasskreis-Zentrifuge (45, 160) nach Anspruch 4, bei der die Strömungssteuereinrichtung ein ringförmiges Teil (46, 215a und 216) enthält, das an einem Ende der Vielzahl von Kegelstümpfen (43, 209) angeordnet ist.

7. Bypasskreis-Zentrifuge (45) nach Anspruch 6, bei der das ringförmige Teil ein Kegelteil (46) ist.

8. Bypasskreis-Zentrifuge (160) nach Anspruch 4, bei der die Strömungssteuereinrichtung, die Tragplatte (208) · und die Vielzahl von Kegelstümpfen (209) zusammen in einer austauschbaren Baueinheit (186) angeordnet sind, die vom Inneren der Zentrifugenschüssel (197) ungestört herausnehmbar ist.

9. Bypasskreis-Zentrifuge (45, 160) nach Anspruch 2, die so konstruiert und angeordnet ist, daß sie auf einer axialen Welle (172) zusammengebaut werden kann und bei der

die Zentrifugenschüssel (21, 197) ein teilweise geschlossenes erstes Ende, das ein zentral angeordnetes Loch begrenzt, und ein offenes zweites Ende hat, die Grundplatte (22, 198) an dem zweiten Ende der Zentrifugenschüssel (21, 197) angebaut ist, sich das Strömungsrohr (23, 177) durch das Loch in dem ersten Ende der Zentrifugenschüssel (21, 197) erstreckt, die Tragplatte (47, 208) eine zweite von zwei voneinander beabstandeten Tragplatten (46 und 47, 208 und 216) ist und in die Grundplatte (22, 198) eingebaut ist, die andere oder erste (46, 216) der beiden voneinander beabstandeten Tragplatten (46 und 47, 208 und 216) neben dem Loch angeordnet ist;

die gestapelte Anordnung (42, 207) der Teilchenabsonderungskegel (43, 209) um das Strömungsrohr (23, 177) herum angeordnet ist und sich axial zwischen den beiden Tragplatten (46 und 47, 208 und 216) erstreckt; und wobei Ausrichtmittel (48 und 97 oder 111; 240 und 248) vorgesehen sind, um die gestapelte Anordnung (42, 207) mit den beiden Tragplatten (46 und 47, 208 und 216) zusammenzuhalten.

10. Bypasskreis-Zentrifuge (45) nach Anspruch 4 oder Ansprüch 9, bei der die Zentrifugenschüssel (21) eine innere Oberfläche enthält, die eine Vielzahl von Rippen (77) bildet, wobei die Strömungssteuereinrichtung oder die erste Tragplatte (46) neben den Rippen (77) angeordnet und zusammen mit ihnen ausgebildet ist, eine Vielzahl von Strömungskanälen zu bilden.

11. Bypasskreis-Zentrifuge (45) nach Anspruch 9, bei der jeder der Absonderungskegel (43, 102) eine Vielzahl von gestapelten, radialen Rippen (91-96, 103-108) enthält, die einen Abstand von Konus zu Konus in der gestapelten Anordnung (42) bilden.

12. Selbst-angetriebene Kegelstapelzentrifuge (160) nach Anspruch 4, bei der die gestapelte Anordnung (207) von Kegeln (209) eine austauschbare, in sich geschlossene Kegelstapel-Unterbaueinheit (186) ist, die auf das hohle Zentralrohr (177) innerhalb eines inneren Zentrifugenraumes aufmontiert ist, der von der Grundplatte (198) und der Zentrifugenschüssel (197) gebildet wird.

13. Zentrifuge (160) nach Anspruch 12, bei der die Kegelstapel-Unterbaueinheit (186) eine ringförmige Auskleidungsschale (206), eine Bodenplatte (208), die an der Auskleidungsschale (206) befestigt ist und mit der Auskleidungsschale (206) einen inneren Kegelraum begrenzt, und eine Vielzahl von Absonderungskegeln (209) enthält, die in einer gestapelten Anordnung (207) angeordnet und in dem inneren Kegelraum angeordnet sind.

14. Zentrifuge (160) nach Anspruch 13, bei der die ringförmige Auskleidungsschale (206) ein einstückiges Teil ist, das mit einem ersten Strömungssteuerende (213) und entgegengesetzt dazu einem offenen zweiten Ende (212) ausgebildet ist.

15. Kegelstapel-Unterbaueinheit (186) zur Verwendung in einer selbst-angetriebenen, Kegelstapelzentrifuge (160) gemäß irgend einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die Zentrifuge (160) dafür bestimmt ist, teilchenförmige Materie aus einer strömenden Flüssigkeit abzusondern, wobei die Kegelstapel-Unterbaueinheit (186) eine Vielzahl an Absonderungskegeln (209) enthält, die in einer gestapelten Anordnung (207) angeordnet und in einem inneren Kegelraum angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelstapel-Unterbaueinheit (186) in sich abgeschlossen und austauschbar ist, mit

einer ringförmigen Auskleidungsschale (206), die ein erstes Strömungssteuerende (213) und entgegengesetzt dazu ein offenes zweites Ende (212) hat;

einer ringförmigen Bodenplatte (208), die an dem zweiten offenen Ende (212) der Auskleidungsschale (206) befestigt ist und zusammen mit der Auskleidungsschale (206) den inneren Kegelraum begrenzt.

16. Kegelstapel-Unterbaueinheit (186) nach Anspruch 15, bei der die Bodenplatte (208) eine ringförmige äußere Wand (228) hat, die an dem offenen zweiten Ende (212) mit einer abgedichteten Zwischenfläche, um das offene zweite Ende (212) zu verschließen und den inneren Kegelraum dicht einzuschließen, befestigt ist.

17. Vorrichtung (186) nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, bei der das erste Strömungssteuerende (213) eine Vielzahl von in gleichen Abständen angeordneten Strömungstrennflügeln (210) und eine alternierende Vielzahl von in gleichen Abständen angeordneten Strömungseinlaßlöchern (217) enthält, die die strömende Flüssigkeit in den inneren Kegelraum einlassen.

18. Kegelstapelzentrifuge (160) nach Anspruch 4, wenn auf Anspruch 1 rückbezogen, bei der jeder der Vielzahl von Kegeln (209) ein Zentralrohr-Durchgangsloch bildet und die gestapelte Anordnung (207) in einem hohlen Innenraum angeordnet ist, der von der Grundplatte (198) und der Zentrifugenschüssel (197) gebildet wird, wobei das Zentralrohr (177) sich durch das Durchgangsloch eines jeden Zentrifugenkegels (209) der Vielzahl von Zentrifugenkegeln (209) erstreckt, wobei jeder Zentrifugenkegel (209) der Vielzahl von Zentrifugenkegeln (209) eine in Umfangsrichtung ausgerichtete Kombination aus einer vorstehenden V-förmigen Rippe (256) und einer vertieften V-förmigen Rille (248) enthält, wobei die V- förmige Rippe (256) und die V-förmige Rille (248) ein Ausrichtungsmerkmal für die Zentrifugenkegel (209) der gestapelten Anordnung (207) durch Anordnen der V-förmigen Rippe (256) von einem Zentrifugenkegel (209) in der V-förmigen Rille (248) eines benachbarten Zentrifugenkegels (209) bereitstellt.

19. Kegelstapelzentrifuge (160) nach Anspruch 18, bei der jeder Zentrifugenkegel (209) der Vielzahl von Zentrifugenkegeln (209) einen im wesentlichen konischen Seitenwandteil (238) und einen im wesentlichen ebenen oberen Wandteil (239) enthält, wobei der obere Wandteil (239) eine erste Oberfläche und entgegengesetzt dazu eine zweite Oberfläche hat, wobei die V-förmige Rippe (256) entweder in der ersten oder der zweiten Oberfläche angeordnet ist und die V-förmige Rille (248) in der jeweils anderen Oberfläche der ersten und zweiten Oberflächen angeordnet ist.

20. Kegelstapelzentrifuge (160) nach Anspruch 18, bei der eine Vielzahl von V-förmigen Rippen (256) und eine Vielzahl von V-förmigen Rillen (248) als Teil des Zentrifugenkegels (209) angeordnet sind, wobei die Vielzahl von V-förmigen Rippen (256) im wesentlichen in gleichen Abständen um den Zentrifugenkegel (209) herum angeordnet ist und die Vielzahl von V-förmigen Rillen (248) im wesentlichen in gleichen Abständen um den Zentrifugenkegel (209) herum angeordnet ist.

21. Stapelbarer Zentrifugenkegel (209), der zur Verwendung in einer selbst-angetriebenen Kegelstapelzentrifuge (160) gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 14 und 18 bis 20 als ein Zentrifugenkegel (209) einer Vielzahl von Zentrifugenkegeln (209) konstruiert und ausgebildet ist, die als eine gestapelte Anordnung (207) auf einem Mittelpfosten (172) angeordnet sind, wobei der stapelbare Zentrifugenkegel (209) folgendes aufweist:

einen Hauptkörperteil (238), der eine umlaufende Seitenwand enthält, die einen hohlen Innenraum begrenzt und gekennzeichnet ist durch eine obere Wand (239), die ein Durchgangsloch (247) zur Aufnahme des Mittelpfostens (172) bildet;

wobei die obere Wand (239) eine erste Oberfläche und entgegengesetzt dazu eine zweite Oberfläche hat; und

eine Umfangsrichtung ausgerichtete Kombination einer vorstehenden V-förmigen Rippe (256) und einer vertieften V-förmigen Rille (248), wobei die V-förmige Rippe (256) und die V-förmige Rille (248) ein Ausrichtmerkmal für den stapelbaren Zentrifugenkegel (209) als Teil einer gestapelten Anordnung (207) mit anderen stapelbaren Zentrifugenkegeln (209) durch Anordnen der V- förmigen Rippe (256) von einem Zentrifugenkegel (209) in der V-förmigen Rille (207) eines benachbarten Zentrifugenkegels (209) der gestapelten Anordnung (207) schaffen.

22. Stapelbarer Zentrifugenkegel (209) nach Anspruch 21, bei dem die umlaufende Seitenwand (238) im wesentlichen konisch ist und bei dem die obere Wand (239) eine erste Oberfläche und entgegengesetzt dazu eine zweite Oberfläche enthält, wobei die V-förmige Rippe (256) entweder in der ersten oder der zweiten Oberfläche angeordnet ist und die V-förmige Rille (248) in der jeweils anderen Oberfläche der ersten und zweiten Oberflächen angeordnet ist.