DE2742601A1

DE2742601A1 - Schneckenaustrag-dekantierzentrifuge

Info

Publication number: DE2742601A1
Application number: DE19772742601
Authority: DE
Inventors: Joseph Fenwick Jackson
Original assignee: Thomas Broadbent and Sons Ltd
Current assignee: Thomas Broadbent and Sons Ltd
Priority date: 1976-09-22
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1978-03-23
Also published as: GB1586065A; US4167243A; JPS5339562A

Description

Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge, Insbesondere einen gasdichten oder dampfdichten Dekanter, bei dem das Innere von einem Inertgas überlagert ist, dessen Druck größer als der der umgebenen Atmosphäre ist.

Bei Geräten dieser Art muß üblicherweise eine Dichtungsanordnung zwischen der rotierenden Anordnung und dem zugeordneten stationären Außengehäuse vorgesehen werden. Die Dichtungsanordnung muß sicherstellen, daß kein Lufteintritt In das Innere des Geräts durch die Zwischenfläche zwischen rotierender und stationärer Anordnung treten kann und daß das Lecken des Inerten Schutzgases auf einen zulässigen Wert herabgesetzt 1st.

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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196858-807 DRESDNER BANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 77ΟβΟΟ5

Um eine wirksame Dichtung zu erreichen, werden üblicherweise bekannte mechanische Flächendichtungen verwendet, bei denen die Fläche eines stationären Rings in engem Kontakt mit einem koaxialen sich drehenden Ring durch Federdruck gehalten wird. Die Dichtung wird an der Zwischenfläche oder Grenzfläche der beiden Ringe erreicht/und es muß wegen der hohen relativen Gleitgeschwindigkeit sichergestellt werden, daß die Werkstoffe kombination der Ringe kompatibel oder verträglich 1st, um ein Fressen und einen schnellen Verschleiß zu vermeiden. Bei hohen Drehzahlen muß die an der Gleit- Zwischenfläche erzeugte Wärme abgeführt werden, weshalb ein weitläufiger KÜhlflüssigkeits-Strömungsweg durch das Dichtungsgehäuse vorgesehen wird.

Die wesentlichen Nachtelle der herkömmlichen mechanischen Flächendichtung sind:

Für die Ringe sind relativ kostspielige Werkstoffe notwendig und sie müssen mit einem sehr genauen oder hohen Flachheitsgrad hergestellt werden;

der weichere der beiden Ringe hat begrenzte Lebensdauer, verschleißt und erfordert periodisches Ersetzen; eine weltläufige Zufuhr oder Versorgung eines sauberen Kühlmittels oder Kühlfluids muß durch das Dichtungsgehäuse aufrecht erhalten werden;

hohe Leistungsverluste treten atlf Infolge des sich von den Dichtungs-Kontaktflachen ergebenden Reibungswiderstands.

Eine andere, einfachere bekannte Lösung verwendet eine Labyrinth· Dichtung, In die eine Stickstoffströmung eingeführt wird. Jedoch ergibt der große Abstand oder Spalt zwischen sich drehenden und stationären Teilen des Labyrjnths, der notwendig 1st, um sicherzustellen, daß eine Metallberünrung zwischen den zugeordneten Flächen wegen sowohl Exzentrizität zwischen stationären und drehenden Teilen als auch durch die Wirkung der angelegten

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Lasten auftretende Verbiegungen oder Ablenkungen vermieden werden, daß im allgemeinen eine hohe Stickstoff-Strömungsmenge erforderlich 1st. Da die Strömung durch die Labyrinthdichtung proportional der dritten Potenz der Spaltabmessungen ist, ergeben große Spalte hohe Stickstoff-Strömungsgeschwindigkeiten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine geringen Reibungswiderstand und geringen Gasverbrauch besitzende Dichtung anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird bei kontinuierlichen Zentrifugen der Art, bei der das Innere von der Umgebung abgedichtet gehalten werden muß, die Abdichtung zwischen der sich drehenden oder rotierenden Anordnung und dem stationären Außengehäuse mittels mehrerer Dichtungsanordnungen erreicht, die zwischen der rotierenden Anordnung und der stationären Anordnung wirken, wobei jede der Dichtungsanordnungen einen ersten bezüglich der stationären Anordnung ortsfesten Ring und einen zweiten koaxialen Ring aufweisen, der sich mit der rotierenden Anordnung dreht, wobei die Fläche des ersten Rings, die dem zweiten Ring gegenüber Hegt, mehrere Gas-Strahldüsen aufweist, über die Druckgas dem Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Ring zugeführt werden kann, wobei einer der Ring· der Dichtungsanordnung mittels mindestens einer Elastomerdichtung gegenüber einem weiteren Ringteil abgedichtet 1st, der stationär bezüglich diesem einen Ring 1st, derart, daß dieser Ring einen vorgegebenen Freiheitsgrad In radialer und In Winkelrichtung gegenüber dem weiteren Ringteil besitzt» um eine Fehlausrichtung zwischen der rotierenden und der stationären Anordnung aufzunehmen bzw. auszugleichen.

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Zweckmäßigerwelse sind die Elastomerdichtungen jeweils durch O-Ringe gebildet.

Vorteilhaft kann Gas, vorzugsweise Stickstoff, den Strahldüsen in den einen der Ringe über Durchtritte In den stationärenTeilen der Zentrifuge zugeführt werden, wobei die Anordnung so ist, daß annähernd die Hälfte des Gases in das Innere der Zentrifuge leckt, während der Rest in die Umgebung leckt.

Mit einer Dichtung gemäß der Erfindung sind die der Labyrinthdichtung eigenen Nachteile wirksam beseitigt/und Dichtungen mit geringem Arbeitsspalt zwischen rotierenden und stationären Teilen unabhängig von Fehlausrichtungen zwischen der rotierenden und der stationären Grundanordnung können hergestellt werden, bei denen Metallberührung zwischen den einander zugeordneten Flächen vermieden 1st und bei denen die Leckgas-Strönungsrate des Schutzgases auf einen vergleichsweise niedrigen Wert verringert ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 1m Teillängsschnitt eine vollständige Schneckenaustrag-Dekant1erzentr1fuge, die mit erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen versehen ist,

Fig. 2 vergrößert im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

Fig. 3 den Schnitt A-A In Flg. 2,

Fig. 4 vergrößert Im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für das Zuführrohr,

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Flg. 5 den Schnitt B-B 1n Flg. 4.

Flg. 1 zeigt eine typische Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge, die mehrere erfindungsgemäße Dichtungsanordnungen verwendet, üer allgemeine Aufbau einer derartigen Zentrifuge 1st herkömmlich und enthält eine Trommel 10, die über Cager 12 1n einem Gehäuse 11 drehbar 1st, mit einer Drehzahl, die ausreicht, um die gewünschte Zentrifugalwirkung zu erreichen. Die Trommel 10 besitzt einen Zylinderteil 14, einen Konusteil 16, zwei Trommel-Kopfteile 18, 20 und Stirnzapfen 17, 19 an jedem Ende, die in den Lagern 12 gelagert oder aufgenommen sind. In der Trommel 10 ist ein Schrauben- oder Schneckenförderer 22 befestigt, der eine Hohlzylinder-Nabe 24 aufweist, die einen wendeiförmigen Förderer 26 trägt. In der Nabe 24 des Schneckenförderers 22 1st eine Zuführkammer 28 ausgebildet, die mit dem Inneren der Trommel 10 über mehrere Öffnungen 30 in Verbindung steht. Ein stationäres ZufUhrrohr 32 steht mit der Zuführkammer 28 in Verbindung, wobei das Zuführrohr 32 In einer hohlen Stirnwelle 29 des Schneckenförderers 22 angeordnet 1st. Die Trommel 10 1st über eine Antriebsrolle 31 antreibbar. Die Förderanordnung 1st auch zur Drehung mit hoher Drehzahl vorgesehen, jedoch ist eine unterschiedliche Drehzahl bezüglich der Trommel 10 mittels eines Getriebes 33 erreichbar,

Dichtungsanordnungen 34, 36 sind am Außengehäuse 11 an beiden Enden der rotierenden Anordnung notwendig und eine Dichtungsanordnung 38 ist zwischen dem stationären Zuführrohr 32 und der rotierenden Antriebsrolle 31 notwendig.

Stickstoff wird jeder der Dichtungsanordnungen 34., 36, 38 jeweils über Leitungen 40, 42 bzw. 44 zugeführt und leckt in das Innere des Zentrifugen-Gehäuses 11 und nach außerhalb 1n die Umgebung bzw. Atmosphäre.

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Die Gehäuse-Dichtungsanordnungen 34, 36 sind identisch, wobei die Dichtungsanordnung 36 ausführlich in den Fig. 2 und dargestellt ist. Die Dichtungsanordnung besteht im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich einem Innenring 48, der mittels Bolzen am den Trommel-Kopfteil verlängernden Wellenteil bzw. am Stirnzapfen 19 so gesthert ist, daß er sich mit der Trommel 10 dreht, einem stationären äußeren Dichtungsring 52, der frei auf Elastomerdichtungen 54 schwimmen oder schweben bzw. gleiten kann₍und einem äußeren Dichtungsgehäuse 56, das den gleitenden stationären äußeren Dichtungsring 52 axial festlegt. Oer gleitende stationäre äußere Dichtungsring 52 ist leicht oder geringfügig durch die Elastomerdichtung 54 festgelegt in radialer Richtung derart, daß eine Fehlausrichtung zwischen den Ringen 48 und 52 möglich ist und aufgenommen wird, wobei die Fehlausrichtung sowohl rein exzentrischer Art als auch eine Winkel-Fehl ausrichtung gegenüber der Drehachse sein kann. Zu diesem Zweck besitzt der Ring 52 einen Ringvorsprung an seinein Außenumfang, der lose In einer Ringnut 63 im Innenumfang des Teils oder Gehäuses 56 aufgenommenist, wobei der Ringvorsprung 61 selbst Umfangsnuten oder -schlitze 65 besitzt, die die Elastomerdichtungen 54 enthalten, die an der inneren Umfangsf1äche der Nut 63 des Gehäuses 56 anliegen.

Der rotierende Innenring 48 wird auf diese Meise koaxial gegenüber dem stationären äußeren Dichtungsring 52 gehalten,und es wird dessen Berührung mit dem Ring 52 durch dem Ringraum zwischen diesen Ringen zugeführtes Gas vermieden. Die Dichtung wirkt daher ähnlich einer Druckgas-Lageranordnung. Die Dichtung verwendet die gleiche Art des inerten Gases, das zum überlagern des Gehäuses 11 verwendet wird, vorzugsweise Stickstoff, wobei im wesentlichen die Hälfte des Gases das vom Lager bzw. der Dichtung leckt, in das Innere des Gehäuses 11, wie durch den Pfeil C dargestellt, leckt und das restliche Gas in die Atmosphäre oder Umgebung leckt, wie das durch den Pfeil D dar-

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gestellt 1st. Das Lecken nach innen verhindert wirksam das Eindringen von Lösemitteldämpfen In den umlaufenden Spalt der Dichtung während das Lecken nach außen das Eindringen von Luft In das stickstoffüberschichtete Innere vermeldet.

Die Anordnung zum Zuführen von Gas In die Dichtung weist mindestens zwei axial beabstandete Reihen von Zufuhr-Strahldüsen 58 an der radial Inneren Fläche 51 des stationären äußeren Rings 52 auf, wobei jede Reihe mindestens drei in Winkelrichtung beabstandete Strahldüsen aufweist, die im wesentlichen gleich beabstandet sind, wie sich das am besten aus Fig. 3 ergibt. Der Ring 52 weist mehrere axial beabstandete Bohrungen 60 auf, die diejenigen Strahldüsen verbinden, die in der gleichen Winkellage angeordnet sind. Die Bohrungen 60 Ihrerseits sind mit einer gemeinsamen Ringnut oder einem Kanal 62 an der in Radialr1chtung äußeren Fläche des Rings 52 verbunden jeweils mittels radial gerichteter Bohrungen 64. Der Kanal 62 ist gegenüber einem ähnlichen Kanal 64 in der in Radialrichtung inneren Fläche des äußeren Dichtungsgehäuses 5ö angeordnet, der seinerseits über eine Axialbohrung 66 mit einer Gaszuführbohrung 68 in Verbindung steht, die mit der Gaszuführleitung 42 (Fig. 1) verbunden ist.

Der Lagerteil der Dichtunq wirkt in herkömmlicher Weise wie bei Gaslagern, wobei eine Exzentrizität zwischen stationärem und rotierendem Teil den Spalt oder Abstand auf der einen Seite des Lagers verringert, was zu einer Zunahme des Drucks In diesem Bereich mit einer entsprechenden Erhöhung des Abstandes und einer üruckerniedrigung an der diametral entgegengesetzten Seite führt. Die Druckerhöhung und -erniedrigung in diesen dereichen ergibt eine Rückstellkraft, die zum Zentralisieren der gleitenden äußeren Hülse dient. Diese Anordnung hält wirksam den stationären äußeren Ring 52 im wesentlichen koaxial gegenüber dem rotierenden Rinn 48 und verhindert eine

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Metallberührung zwischen diesen Ringen 52, 48,

Dabei kann bei dieser Anordnung ein relativ kleiner Spalt zwischen stationärem und rotierendem Teil vorgesehen werden, was zu einer sehr niedrigen Stickstoff-Strömungsgeschwindigkeit, bzw.-Strömungsmenge im Lagergehäuse führt im Vergleich zu herkömmlichen, nicht gleitenden Labyrinthdichtungen. Darüber hinaus sind die Leistungsverluste sehr klein im Vergleich mit Geräten, die mechanische Flächendichtungen verwenden, und außerdem 1st die Zufuhr einer Kühlflüssigkeit nicht notwendig.

Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, wird eine ähnliche Dichtungsanordnung zum Abdichten des Zuführrohrs 32 verwendet, wobei der wesentliche Unterschied darin besteht, daß der Innenteil der Dichtung stationär und der Außenteil rotierend 1st. Das ZufUhrrohr 32 besitzt eine Hülse 70, die an Ihr befestigt 1st, weshalb diese Hülse 70 stationär ist. Ein iu&erer gleitender Dichtungsring 72 umgibt die Hülse 70 und 1st durch einen Ringflansch 74 in Axial richtung angeordnet, der an der Lagerkappe 75 befestigt 1st, die sich mit dem Trommel-Stirnzapfen dreht. Der Ring 72 besitzt einen Ringvorsprung 73 an seinem Außenumfang, der lose 1n einer Ringnut 75 an der inneren Umfangsfläche des Glieds oder Flansches 74 aufgenommen 1st, wobei der Ringvorsprung 73 selbst eine Umfangsnut oder einen Umfangsschlitz 77 aufweist, der eine Elastomerdichtung 78 enthält,die an der Inneren Umfangsflache der Nut 75 1m Flansch 74 anliegt. Der Dichtungsring 72 wird dadurch in Radialrichtung durch die Elastomerdichtung 78 angeordnet, die den Ausgleich einer Fehlausrichtung zwischen der rotierenden und der stationären Anordnung ermöglicht.

Stickstoff wird dem Lager, das zwischen dem rotierenden Dichtungsring 72 und der ortsfesten Hülse 70 gebildet 1st, über eine radiale Bohrung 80, einen sich axial erstreckenden r1ng-

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förmigen Durchtritt 82 und mehrere ebenfalls radiale Bohrungen 84 in der Zuführleitung 32 zugeführt. Die Bohrungen 84 stehen mit mindestens zwei Reihen von Strahldüsen 86 In der In Radialrichtung äußeren Fläche 71.der ortsfesten Hülse 70 1n Verbindung, wobei jede Reihe mindestens drei Strahldüsen aufweist, die In Winkelrichtung beabstandet längs des Umfangs der Hülse angeordnet sind.

Im Betrieb wirkt diese Dichtungsanordnung Im wesentlichen Identisch zu der Dichtungsanordnung gemäß den F1q. 2 und 3. Im wesentlichen die Hälfte des der Dichtungsanordnung zugeführten Gase leckt in das Innere des Zentrifugen-Gehäuses 11, wie durch den Pfeil E dargesteilt_/und der Rest leckt in die Umgebung oder Atmosphäre, wie durch den Pfeil F dargestellt.

Gemäß einer Weiterbildung kann die gleitende äußere stationäre Hülse elektrisch vom umschließenden Gehäuse isoliert sein. Dadurch kann ein elektrisches Potential zwischen der gleitenden Hülse und Hasse angelegt werden, um auf diese Welse eine mechanische Berührung zwischen rotierendem und stationärem Teil feststellen zu können, wobei das elektrische Signal zum Anhalten des Geräts bzw« der Maschine verwendet wird und eine durch Fressen auftretende Beschädigung verhindert wird.

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Claims

DIPL.-PHYS. WOLFGANG SEEGER
PATENTANWALT

THIERSCHSTR. 27 D-8 MÜNCHEN 22 TEL. (O89) 22 51 52

■^fetegramm (Cable Address): Seegerpatent München Telex: 5 24487 patopd

Anwaltsakte: 49 Pat I

Anmelder: Thomas Brondbent & Sons Ltd. Huddersfield, HDl 3EA,
Uest Yorkshire, England

Schneckenaustrag-Dekanti erzentrifuge

PATENTANSPRÜCHE

.' 1. J Schneckenaustrag-Dekantierzentri fuge, bei der das Innere ' der Zentrifuge gegenüber der Umgebung abgedichtet gehalten werden muß,

mit einer stationären Anordnung, die ein Außengehäuse aufweist,

mit einer rotierenden Anordnung, die eine feste Trommel aufweist, die im stationären Gehäuse mit einer ersten Drehzahl drehbar ist₍und einen Schneckenförderer aufweist, der in der Trommel mit einer zweiten, etwas unterschiedlichen Drehzahl drehbar ist, und

mit mehreren wirksamen Dichtungsanordnungen zwischen der rotierenden und der stationären Anordnung, dadurch gekennzeichnet,

daß jede Dichtungsanordnung(34, 36, 38) einen ersten Ring (52, 70), der gegenüber der stationären Anordnung befestigt

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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 19683H-8O7 · DRESDNER BANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 7 7O6OO5

ORIGINAL INSPECTED

1st,und einen zweiten koaxialen R1ng(48_t 72), der sich mit der rotierenden Anordnung dreht, aufweist, daß die Fläche (51, 71) des ersten Rings (52, 7O)₁ die dem zweiten Ring (43, 72) gegenüber liegt, mehrere Gas-Strahldüsen (58, 86) aufweist, über die Druckgas einem Ringspalt zwischen erstem Ring (52, 70) und zweitem Ring (48, 72) zuführbar 1st, und

daß einer (52, 72) der Ringe jeder Dichtungsanordnung (34, 36, 38) mittels mindestens einer Elastomerdichtung (54, 78) gegenüber einem weiteren Ringteil (56, 74) abgedichtet 1st, das stationär bezüglich dem einen Ring (52, 72) 1st, derart, daß der eine Ring (52, 72) ein vorgegebenes Haß an Freiheitsgrad in radialer und Hinkelrichtung bezüglich dem Ringteil (56, 74) aufweisen kann, um eine Fehlausrichtung zwischen der rotierenden und der stationären Anordnung auszugleichen.
2. Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüsen(58, 86) mit Durchtritten (60, 62, 82, 84) in der stationären Anordnung verbunden sind,durch die Gas den Strahldüsen (58, 86) zuführbar 1st, wobei die Strahldüsen (58, 86) so angeordnet sind, daß etwa die Hälfte des durch si· den Spalt zugeführten Gases 1n das Innere der Zentrifuge leckt, während das restliche Gas In die Atmosphäre leckt.
3. Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge nach Anspruch I₁ oder 2, bei der jedes Ende der Trommel einen aus de· stationären Gehäuse ragenden Stirnzapfen aufweist, der jeweils In einem ortsfesten Hauptlager aufgenommen 1st, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Dichtungsanordnung (34, 36) zwischen jedem Stirnzapfen (17, 19) und dem stationären Außengehäuse (11) angeordnet 1st.

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4. Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Ringe (48) der Dichtungsanordnung (34, 36) am zugehörigen Stirnzapfen (17, 19) starr befestigt ist und daß die ersten Ringe (52) mit dem stationären Außengehäuse (11) gekoppelt sind·
5. Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die stationäre Anordnung eine ortsfeste Rohrleitung zum Einführen von Zuführmaterial in das Innere der Trommel aufweist, wobei die Rohrleitung ein stationäres Rohr aufweist, das durch eine koaxiale bohrung in einen Trommel-Stirnzapfen ragt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtungsanordnung (38) zwischen dem stationären Rohr (32) und dem Trommel-Stirnzapfen (19) angeordnet ist.
6. Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring (70) der Dichtungsanordnung (38) mit dem stationären Rohr (32) starr verbunden 1st und daß der zweite Ring (72) mit dem Trommel -Sti rnzapfen (19) drehfest verbunden ist.
7. Schneckenaustrag-Dekantierzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder genannte eine Ring (52, 72) einen Ringvorsprung (61, 73) an seinem Außenumfang aufweist, der lose in einer Ringnut (63, 75) in der inneren Umfangsflache des weiteren Ringteils (56, 74) aufgenommen 1st, wobei der Ringvorsprung (61, 73) selbst mindestens einen Umfangsschiitz (65, 77) aufweist, der die mindestens eine Elastomerdichtung (54, 73) enthält, wobei die Elastomerdichtung (54, 78) an der Inneren Umfangsflache der Ringnut (63, 75) des weiteren Ringteils (56, 74) anliegt.

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