DE1269390B - Zentrifuge fuer hohe Drehzahlen - Google Patents
Zentrifuge fuer hohe DrehzahlenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
B 04b
Deutsche Kl.: 421-6/01
Nummer: 1269 390
Aktenzeichen: P 12 69 390.2-52
Anmeldetag: 7. März 1963
Auslegetag: 30. Mai 1968
Es ist bei kontinuierlich durchströmten Zentrifugen bekannt, dem Zentrifugenläufer die Flüssigkeit
in der Weise zuzuführen, daß der Läufer eine Flächean-Fläche-Dichtung mit einem Rohr bildet, das koaxial
zu der Rotationsachse des Läufers angeordnet ist und von der zuzuführenden Flüssigkeit durchströmt
wird. Eine bekannte Anordnung verwendet zu diesem Zweck eine rohrförmige Dichtung, die einen
radialen Flansch aufweist, der an einem das Rohrende umschließenden becherförmigen Teil des Zuführungsrohres
an seinem Rand befestigt ist (britische Patentschrift 434 008).
Es ist auch bei Zentrifugen durch die USA.-Patentschrift 2 837 237 bekannt, zur Flüssigkeitszufuhr
in die rotierende Rotorachse eine unter Federkraft stehende, axial verschiebbare Dichtungshülse zu
verwenden, die in dem feststehenden Zuführungsrohr abgedichtet ist und mit ihrer Stirnfläche gegen eine
auf der hohlen Rotorwelle angeordnete Hülse drückt.
Gemäß einem älteren Vorschlag der Schutzrechts-Inhaberin weist eine kontinuierlich durchströmte
Zentrifuge für hohe Drehzahlen einen einendig angetriebenen Läufer auf einer Welle auf, die mit ihr umlaufende
Flüssigkeitsaustrittsleitungen und -eintrittsleitungen aufweist, welche in axialer Richtung von
dem anderen Wellenende ausgehen und welche mit Leitungen, die ein nicht umlaufendes Teil durchsetzen,
über eine zwischen den die beiden Leitungsgruppen enthaltenden Teilen ausgebildete Fläche-anFläche-Dichtung,
deren dichtende Fläche radial zur Rotationsachse verläuft, in Verbindung stehen.
Die Erfindung bezweckt, bei einer Zentrifugenanordnung dieser Art die Fläche-an-Fläche-Dichtung
unter einem axialen Druck zu halten, der sich automatisch in Abhängigkeit des in der Zentrifuge zur
Anwendung gelangenden Druckes ändert. Es wird also mit niedrigem Dichtungsdruck und dementsprechend
geringer Wärmeentwicklung und geringer Abnutzung der Dichtung gearbeitet, wenn dies die
Druckverhältnisse der dem Zentrifugiervorgang unterworfenen Flüssigkeit gestatten, andererseits wird
der Auflagedruck der Fläche-an-Fläche-Dichtung erhöht, wenn hohe Flüssigkeitsdrücke in der Zentrifuge
dies erfordern.
Eine kontinuierlich durchströmte Zentrifuge für hohe Drehzahlen mit einem einendig angetriebenen
Läufer auf einer Welle, die mit ihr umlaufende Flüssigkeitsaustritts- und -eintrittsleitungen aufweist,
welche in axialer Richtung von dem anderen Wellenende ausgehen und welche mit Leitungen, die ein
nichtumlaufendes Teil durchsetzen, über eine zwischen den die beiden Leitungsgruppen enthaltenden
Zentrifuge für hohe Drehzahlen
Anmelder:
Beckman Instruments, Inc., Fullerton, Calif.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
8000 München-Solln, Franz-Hals-Str. 21
Als Erfinder benannt:
Richard C. Stallman, San Carlos, Calif.;
Edward G. Pickels, Atherton, Calif. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. März 1962 (182 813)
Teilen ausgebildete Fläche-an-Fläche-Dichtung in Verbindung stehen, kennzeichnet sich gemäß der
Erfindung dadurch, das das von Leitungen durchsetzte nicht umlaufende Teil in axialer Richtung gleitend
verschiebbar angeordnet und an das die mitlaufenden Leitungen aufweisende umlaufende Teil
mittels einer unter dem Einfluß von Flüssigkeitsdruck in axialer Richtung verlängerbaren Einrichtung angedrückt
ist, welche zwischen einer feststehenden Stelle des Zentrifugenrahmens und dem von Leitungen
durchsetzten nicht umlaufenden Teil untergebracht ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die zur selbsttätigen Einstellung des
auf die Dichtung wirkenden Druckes vorgesehene, in axialer Richtung verlängerbare Einrichtung aus einer
Kolbeneinrichtung besteht, deren Kolben innerhalb von zwei Zylindern axial verschiebbar geführt ist,
von denen der eine Zylinder von der die zu zentrifugierende Flüssigkeit dem Läufer zuführenden Strömung
durchströmt wird, während der andere Zylinder von der aus dem Läufer austretenden Strömung
durchströmt wird, wobei der eine Zylinder gegenüber einem festen Rahmenteil der Zentrifuge abgestützt
ist, der andere Zylinder aber seinen Druck auf den einen Flächendichtungsteil axial überträgt. Bei dieser
Anordnung ist zweckmäßigerweise aus den noch
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näher zur Erörterung gelangenden Gründen zwischen dargestellt) arbeitet mit (ebenfalls nicht dargestellten)
den beiden Zylindern eine Druckfeder angeordnet. geeigneten Steuermitteln zusammen, so daß die Ab-In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die schlußplatte 16 lösbar verriegelt werden kann. Die
Zentrifuge mit einer Welle versehen sein, die von Abschlußplatte dient dazu, das obere Lager und die
dem Rotor aus aufwärts ragt und mit ihrem oberen 5 Dichtungsanordnung 20 aufzunehmen.
Ende drehbar in einem Lager gelagert ist, das in Die Seitenwände des Läufergehäuses weisen ein
einem Blockkörper angeordnet ist, der federnd an zylindrisches Stahlteil 21 auf, das als Schutz für den
einem feststehenden Teil der Zentrifuge befestigt ist Fall dient, daß es infolge der durch die Zentrifugal-
und so geringere Bewegungen des Rotors und des kräfte bei den vergleichsweise hohen Drehgeschwin-Lagers
infolge Vibrationen od. dgl. zuläßt und io digkeiten, bei denen der Läufer betrieben wird, aufdämpft,
tretenden Beanspruchungen zu einem Bruch oder Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung einem Auseinanderfliegen des Läufers kommt. An
sollen in Verbindung mit Ausführungsbeispielen er- seiner Unterseite ist das Teil 21 durch die Bodenläutert
werden, die nachstehend an Hand der züge- wand 22 abgeschlossen, die in gleicher Weise aus
hörigen Beschreibung beschrieben werden. Von den 15 einem verhältnismäßig widerstandsfähigen Werkstoff
Figuren zeigt hergestellt ist. Die Seitenwände 21 und die Boden-F i g. 1, teilweise im Schnitt, eine Seitenansicht wand 22 bilden somit eine Stahl-Sicherheitskammer,
einer Zentrifuge für kontinuierliche Flüssigkeitsströ- Das Innere der Sicherheitskammer kann mit Kühlmung,
mitttelverdarnpferwicklungen 23 versehen sein, die
F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt 20 zur Kühlung des Kammerinneren dienen,
durch die obere Lager- und Dichtungsanordnung ge- Zwischen der Bodenwandung 22 und der Lager-
mäß der Linie 2-2 der F i g. 1, welle oder Spindel 14, die auswärts in die Kammer
Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie3-3 in ragt, um dort den Läufer abzustützen und anzutrei-F
i g. 2, ben, ist eine geeignete Vakuumdichtung gebildet.
F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der 25 Die Spindel 14 ist vorzugsweise aus nachgiebigem
F i g. 2, Werkstoff hergestellt und ragt mit ihrem unteren
F i g. 5 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt Ende, das in einer ölgefüllten Lageranordnung 26
durch den Zentrifugenläufer, die Zufuhrwelle und aufgenommen ist, nach unten über. Das Lager 26
die Kopplung der Welle mit dem Läufer, wird von im Abstand voneinander angeordneten
F i g. 6 einen Querschnitt einer etwas abgewandel- 30 Armen 27 getragen, die sich von einer federnd geten
Kopplung der Zufuhrwelle mit dem Läufer, lagerten Grundplatte 28 aus nach unten erstrecken.
F i g. 7 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Die Spindel oder Welle 14 ist mit einer angetriebenen
zur Zu- und Abfuhr von Flüssigkeit zu einer um- Riemenscheibe 31 versehen und wird über diese mitlaufenden
Zufuhrwelle hin und von dieser weg die- tels eines Treibriemens 32 angetrieben, der über die
nende Laufflächen-Dichtung, 35 Antriebsscheibe 33 eines Motors 34 läuft. DieGrund-
Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie 8-8 in platte 28 kann beispielsweise mittels Federn 37 auf
F i g. 7, der Plattform 36 aufruhen. In oder an dem Gehäuse
Fig. 9 eine Ansicht gemäß der Linie 9-9 in können Mittel (nicht dargestellt) angebracht sein, um
F i g. 7, die Kammer 17 zu evakuieren.
Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie 10-10 in 40 Wie Fig. 5 zeigt, kann der Rotor einen zylindri-F
i g. 5, sehen Mantel 41 enthalten, der an seinen Enden, wie
Fig. 11 eine Ansicht der Anordnung für die Be- bei 42 und 43 angedeutet, mit Gewinden versehen
lastung der Laufflächen-Dichtung, sein kann. Das untere Ende des Mantels 41 ist durch
Fig. 12 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einen eingeschraubten Boden 44 verschlossen. In
einer etwas abgewandelten Anordnung mit einem 45 dem Boden ist eine Ausnehmung 46 vorgesehen, die
oberen Lager und einer Dichtung, das obere Ende der Spindel aufnehmen kann. Im Ab-
F i g. 13 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht stand voneinander angeordnete Zapfen 47 und 48
gemäß der Linie 13-13 in Fig. 12, die die Lauf- können in entsprechende Aussparungen an der Oberflächen-Dichtungsanordnung
in ihrer Zuordnung zu seite der Spindel eingreifen, um so eine formschlüsder oberen Lager- und Dichtungsanordnung der 50 sige Verbindung zwischen der Spindel und dem
Fig. 12 erkennen läßt, Boden 44, mittels derer der Rotor angetrieben wer-
Fig. 14 einen Querschnitt längs der Linie 14-14 in den kann, zu schaffen.
F i g. 4. An der Oberseite des Bodens 44 ist ein Nocken 45
Im einzelnen enthält die in F i g. 1 wiedergegebene vorgesehen, der einen Läuferkern 49 aufzunehmen
Zentrifugenanordnung ein äußeres Gehäuse 11, das 55 vermag. Dieser Kern 49 ist ebenfalls mit Ausnehdie
Antriebsmittel und das Rotorgehäuse einschließt. mungen versehen, um die oberen Enden der Zapfen
An der Oberseite des Gehäuses 11 ist eine Öffnung 47 und 48 aufzunehmen, so daß er ebenfalls form-12
vorgesehen, durch die der Rotor 13 geführt wer- schlüssig von der Antriebsspindel angetrieben wird,
den kann, um ihn innerhalb des Rotorgehäuses auf Die Oberseite des zylindrischen Rotormantels 41
der Antriebswelle 14 anzuordnen, wie nachstehend 60 ist bei 42 mit einem Gewinde versehen, so daß ein
beschrieben wird. An eine Abschlußplatte 16 sind Deckel 52 eingeschraubt werden kann. Zwischen der
die obere Lagerung und die Dichtungsanordnung 17 Schulter 54, die an dem Mantel 41 gebildet ist, und
angeschraubt. Die Abschlußplatte 16 ist mit Rollen der Unterseite des Deckels 52 ist ein O-förmiger
18 versehen, die im Abstand voneinander angeordnet Ring 53 eingelegt. Der Deckel ist ferner mit einer
sind und in entsprechend entfernten Kanälen 19 lau- 65 Reihe sich in radialer Richtung erstreckender Kanäle
fen, die seitlich an dem Gehäuse 11 befestigt sind, so 56 versehen, die mit Schlitzen 58 in Verbindung
daß dieses leicht geöffnet werden kann und man an stehen, die an der Oberseite des Kernstückes 49 gedas
Gehäuse gelangt. Eine Klinkvorrichtung (nicht bildet sind. Die Flüssigkeit strömt dabei längs der
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Schlitze 58 durch die Kanäle 56 in den äußeren Be- dem anderen, so daß der Mischungsgrad herabgesetzt
reich der Rotorkammer, wie das mit den Pfeilen 59 wird. Die Unterteilungen führen ebenso zu einer
angedeutet ist. Herabsetzung der Mischung, die eintritt, wenn die Die Oberseite des Kernstückes 49 weist einen nach Flüssigkeit kontinuierlich dem Rotor zugeführt und
außen ragenden Kranz 61 auf, der in dem in dem 5 entnommen wird.
Deckel 52 gebildeten Hohlraum 62 aufgenommen ist. In F i g. 6 ist eine andere Möglichkeit einer AnMittels
eines O-förmigen Ringes 63 ist für eine Flüs- Ordnung für die Zufuhr und Entfernung von Flüssigsigkeitsdichtung
zwischen dem Kranz 61 und dem keit zu bzw. von dem Läufer gezeigt. Das Kopfstück
angrenzenden Teil 52 gesorgt. In dem Kranz 61 kön- 83 a ist mit einem Durchlaß 101 versehen, der den
nen Öffnungen 66 vorgesehen sein, die dazu dienen, io zwischen den Rohren 78 und 79 gebildeten Ring-Flüssigkeit
zu dem Kern zu leiten. raum mit dem angrenzenden Schlitz 58 verbindet. Das Kernstück ist mit einer Anzahl im Abstand Die Flüssigkeit wird dann durch das Mittelrohr 79
voneinander angeordneter und sich in radialer Rieh- zurückgeleitet. Die Flüssigkeit wird demnach in den
tung erstreckender Öffnungen 71 versehen, durch die Rotor über den Ringraum zugeführt und über das
Flüssigkeit aus der Kammer, die zwischen dem Kern- 15 Mittelrohr entnommen.
stück und dem Mantel 41 gebildet ist, in die Axial- In Fig. 2 ist zu erkennen, wie das Führungsteil 76
bohrung 72 und von dort in die Anordnung für die in Aufwärtsrichtung durch das Flanschteil 106 hin-Zu-
und Abfuhr von Flüssigkeit, die nachstehend be- durchragt, das mit der Abschlußplatte 16 verschraubt
schrieben wird, gelangen zu lassen. ist. Mittels im Abstand voneinander angeordneter
Mittels eines Gewindes 74 nimmt der Deckel 52 20 Bolzen 108 ist auf dem Flanschteil 106 das Tragein
Teil 76 auf, in dem die biegsame Wellenanord- gehäuse 107 befestigt. An seiner Unterseite weist das
nung für die Zu- und Abfuhr von Flüssigkeit geführt Gehäuse die Rücksprünge 109 auf, in die eine Muffe
ist. Die Welle 77 enthält ein äußeres Rohr 78, das 111 eingreift, die das Teil 76 umgibt und zusammen
konzentrisch einen Hohlkörper 79 einschließt. Die mit den Rücksprüngen 109 einen Isolationsring 112
Welle 77 ist innerhalb des Teiles 76 mittels einer 25 einfaßt. Der Isolationsring 112 ist mit einer Kreisnut
Buchse 80 gelagert. Im Abstand voneinander ange- versehen, die einen O-förmigen Ring 113 aufnimmt,
ordnete O-förmige Ringe 81 und 82 bilden eine ge- Durch den O-förmigen Ring 113 wird zwischen dem
eignete Dichtung. Das Ende der Welle ist von einem Flanschteil 106 und dem Isolationsring 112 eine
Kopfstück 83 aufgenommen. Über einen in dem Vakuumdichtung geschaffen. Ein O-förmiger Ring
Kopfstück vorgesehenen Kanal 84 besteht eine Ver- 30 116 dient zur Abdichtung zwischen dem Isolationsbindung zur Axialbohrung 72 in dem Kernstück 49, ring 112 und dem Gehäuse 107.
wobei zwischen dem äußeren Rohr 78 und dem Durch entsprechend starkes Anziehen der Bolzen
Kopfstück 83 der Raum 85 gebildet ist. Das äußere 108 wird zwischen dem Inneren des Gehäuses und
Rohr 78 enthält Durchlässe 86, so daß die Flüssig- den Umgebungsteilen an dem unteren Ende des Gekeit,
wie durch die Pfeile 87 angedeutet, in den Ring- 35 häuses eine Vakuumdichtung hergestellt. Das Geraum
zwischen der hohlen inneren Leitung 79 und häuse 107 ist mit einem Kugellager 116^4 versehen,
dem äußeren Rohr 78 strömen kann. Durch das Wie nachstehend beschrieben wird, steht das Lager
Rohr 79 wird die Flüssigkeit in das Kopfstück ge- 116^4 mit dem Teil 76 so lange nicht in Berührung,
leitet. Das untere Ende des Rohres 79 steht in Ver- bis der Läufer zu stark zu schwingen anfängt, und
bindung mit dem in dem Kopfstück gebildeten Kanal 40 dient dann lediglich als Puffer, um die Auslenkungen
89. Der Kanal 89 dient wiederum zur Verbindung der Welle zu begrenzen.
mit den angrenzenden Schlitzen 58 und den weiter Die Muffe 111 ist so ausgebildet, daß ihr oberes
oben bereits erwähnten Kanälen 56. O-förmige Ende mit dem Tragring 117 zusammenwirkt, der
Ringe dienen zur Dichtung zwischen dem Kopfstück auf das Führungsteil 76 aufgeschraubt ist, wenn das
und der Wellenanordnung 77. Durch den O-förmigen 45 Lager und die Dichtungsanordnung angehoben wer-
Ring 91 wird eine Dichtung zwischen dem Kern- den, wobei der Rotor aus der Kammer durch die mit
stück 49 und dem Kopfstück 83 hergestellt. Der Gewinde versehene, in der Abschlußplatte gebildete
obere O-förmige Ring 92 dient zur Abdichtung zwi- Öffnung gehoben wird. Wenn daher die obere Lager-
schen dem Kopfstück und der Führung 76. anordnung entfernt wird, so dient die Muffe 111 da-
Die Flüssigkeit strömt somit abwärts des Mittel- 50 zu, um den Rotor im Verhältnis zu dem Flanschteil
rohres79, anschließend nach außen durch die Öff- 106 abzustützen.
nungen 89, die Schlitze 58 und die Kanäle 56 in den Die Wellenanordnung 77 ragt in Aufwärtsrichtung
zwischen dem Kernstück 49 und dem zylindrischen durch die Öffnung 118, die in dem Trägergehäuse
Außenmantel des Läufers 41 gebildeten Raum. Die 117 gebildet ist, ferner durch die Ausnehmung 119,
Flüssigkeit wird dann einwärts durch die Kanäle 71, 55 die in dem Teil 120 vorgesehen ist, sowie durch eine
die Axialbohrung 72, den Kanal 84 und durch den mit 121 bezeichnete Lageranordnung. Das Lager 121
zwischen den Rohren 78 und 79 gebildeten Ring- enthält eine Muffe 122, die eine ringförmige Ausraum
gedrängt. nehmung 123 hat. In die Lageranordnung 121 ist eine Das Kernstück 49 weist Längsschlitze 94 auf, in Lagermuffe 124 eingesetzt. Die Muffe 124 bildet zudenen
Flügel 96 aufgenommen sind. Die Flügel 60 sammen mit der ringförmigen Ausnehmung 123 eine
ragen in radialer Richtung nach außen, wobei ihre Kammer 125, die mit einem Kühlmittel zur Kühlung
äußeren Kanten den Mantel 41 berühren. Die Flügel des Lagers gespeist wird. Die Temperatur des Lagers
unterteilen den Innenraum des Läufers, wobei die kann auf diese Weise beeinflußt werden, so daß es
Flüssigkeit in dem Rotor beschleunigt wird, wenn die zu keiner Beeinträchtigung der die Zufuhr- bzw.
Flügel und der Rotor in Drehung versetzt werden, 65 Entnahmeanordnung durchströmenden Flüssigkeit
um den Rotor auf die vorgeschriebene Geschwindig- kommt. Zwischen der Muffe 124 und der Welle ist
keit zu bringen. Das führt zu einer Verschiebung des eine poröse Muffe 126 angeordnet, welche über die
einen Teiles der Flüssigkeitsmenge im Verhältnis zu Leitung 127 mit öl versorgt wird. Somit dient die
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Lageranordnung 121 zur drehbaren Aufnahme des Das Dichtungsteil 162 wird in Abwärtsrichtung
oberen Endes der biegsamen Wellenanordnung 77, durch den Druck der verarbeiteten Flüssigkeit in eine
zur Schmierung und als Vakuumdichtung zwischen dichtende Berührungslage gedrückt. Diese Lagerkraft
der Welle und den umliegenden Teilen. geht von einer Ladehülse aus, die in Fig. 11 im ein-
Zwischen den Teilen 107 und 120 ist eine nach- 5 zelnen wiedergegeben ist. Die Hülsenanordnung entgiebige
Vakuumdichtung vorgesehen, die eine nach- hält einen Kolben 181, der in die Zylinder 183 und
giebige Muffe 131 aufweist, die in ihrer Lage durch 184 ragt, die in den Teilen 186 und 187 ausgebildet
eine Wickelfeder 132 gehalten wird. sind. O-förmige Ringe 188 und 189 bilden die
Die Lageranordnung 121 wird von dem Teil 120 Kolbenringe. Die Flüssigkeit, die durch die Zentriaufgenommen
und getragen. Das Teil 120 (vgl. F ig. 2 io fuge strömt, muß in das Rohr 191 eindringen. Sie
und 3) ist mit sich in radialer Richtung erstrecken- strömt dann in den Läufer und gelangt nach der
den Fingern 133 versehen, von denen jeder einen Rückkehr aus dem Läufer in das Rohr 193, wird
Edelstahleinsatz 134 hat. Gegenüber dem Einsatz in hierauf in Berührung mit dem anderen Ende des
dem Teil 120 ist in dem Teil 107 ein Edelstahlein- Kolbens 181 gebracht und fließt über das Rohr 194
satz 136 angebracht. Die Einsätze sind mit Hohl- 15 ab. Normalerweise steht die bei 191 eintretende
räumen versehen, die einen größeren Durchmesser Flüssigkeit unter hohem Druck, während die bei 193
haben als ein Tragzapfen 137; der in die Hohlräume eintretende Austrittsflüssigkeit infolge eines Druckeingreifen
und das Teil 120 an drei verschiedenen abf alles in dem Lauf er unter niedrigerem Druck steht.
Stellen in bestimmter räumlicher Zuordnung im Ver- Gelegentlich ist es jedoch erforderlich, die Ströhältnis
zu dem Teil 107 halten kann. ao mungsrichtung umzukehren; in diesem Fall führt der
An dem Teil 107 ausgebildete, nach innen ragende an dem unteren Ende des Kolbens 181 auftretende
Zungen 142 tragen einen Ring 141, der an den Zun- Druck zu einer Ausdehnung der Anordnung. Der
gen mittels der Schrauben 143 befestigt ist. Die nach Flüssigkeitsdruck führt zu einer Ausdehnung oder zu
außen ragenden Zungen des Teiles 120 liegen zwi- einem Aufeinanderdrücken der beiden Enden der
sehen den sich nach innen erstreckenden Zungen. An 35 Dichtungsanordnung. Das untere Ende 186 wirkt jedem
Ring 141 sind in Abständen voneinander ange- doch mit einer Kugel zusammen, die ihrerseits an
ordnete Gummiteile 144 befestigt, die sich in Ab- dem Teil 175 angreift und dieses abwärts drängt, so
wärtsrichtung erstrecken und die oberen Enden der daß die feststehende· Dichtungsfläche der umlaufen-Edelstahleinsätze
134 aufnehmen. den Dichtungsfläche dichtend zugeordnet wird. Das
Das Teil 120 ist somit sowohl durch den Ring 141 30 obere Teil 187 wirkt mit einer Kugel 198 zusammen,
als auch mittels der Zapfen 137 durch das Teil 107 an der eine Stellschraube 199 angreift, die sich nach
gelagert, wobei dennoch genügend Spielraum für unten durch das Gehäuse 201 erstreckt, das das
Verbiegungen oder Schwingungen der oberen Welle obere Lager und die Dichtungsanordnung enthält,
zur Verfügung steht, wenngleich sie dabei in Schran- Der Vorteil des beschriebenen Aufbaues ist darin
ken gehalten werden. 35 zu sehen, daß der Druck an der Dichtungsfläche eine
Das obere Trägerstück 120 trägt die Führung 150 direkte Funktion des Druckes ist, mit dem die Flüsfür
die Laufflächendichtung. An dem Ende der bieg- sigkeit in den Läufer eintritt. Der höchste Dichtungssamen Welle ist das umlaufende Teil 151 der Dreh- druck wird nur bei den höchsten auftretenden Flüsflächendichtung
(vgl. Fig. 2 und 7) befestigt. Die sigkeitsdrücken ausgeübt, wenn der Bedarf dafür am
Dichtung enthält ein erstes Teil 153, das an dem 40 größten ist. Bei niedrigeren Drücken wird der Dich-Rohr79
befestigt ist. Das Teil 153 ist mit einer tungsdruck verringert, so daß unnötige Reibungs-Mehrzahl
im Abstand voneinander angeordneter und Abriebverluste in der Dichtung vermieden wer-Kanälel54
versehen, die mit einer Ringnut 155 in den. Um den Läufer auch bei Abwesenheit von
Verbindung stehen, die an der Oberseite derselben Flüssigkeit, die sonst durch den Läufer strömt, oder
gebildet ist. Mit diesen Kanälen steht der zwischen 45 bei Fehlen eines Druckes in der Flüssigkeit umlaufen
der inneren und der äußeren biegsamen Welle gebil- lassen zu können, ist eine Feder 195 vorgesehen, die
dete Ringraum in Verbindung. Zur Abdichtung der zwischen zwei Schulterstücken eingespannt ist, die an
zwischen dem Dichtungsteil 153 und dem Gehäuse der Außenseite der Zylinder 183 und 184 gebildet
160 gebildeten Kammer ist eine O-förmige Ringdich- sind, damit so immer ein Minimum an Dichtungstung
vorgesehen. Das Rohr 79 steht in Verbindung 50 druck zur Verfügung steht.
mit dem in dem Dichtungsteil 153 befindlichen Über die gesamte Anordnung ist ein isolierender
Durchlaß 156. Abschluß gebracht. Der Abschluß kann Isolierwerk-
Das feststehende Teil der Umlaufdichtung ent- stoff 200, wie etwa Styroschaum, enthalten, der an
hält eine äußere zylindrische Ummantelung 161, die der Ummantelung 202 befestigt ist. Die Ummantedas
Dichtungsteil 162 aufnimmt und zusammen mit 55 lung kann in zwei Abschnitte unterteilt sein und, wie
diesem eine Kühlkammer bildet, die Kühlmittel zur in F i g. 4 gezeigt, bei 203 mit einem Scharnier ver-Kühlung
der Laufflächendichtung aufnehmen kann. sehen sein. Die Ummantelung kann Einlaß-und Aus-Durch
die O-Ringe 166 und 167 ist die Kammer ab- laß-Koaxialleitungen 204 und 205 enthalten, um die
gedichtet. Das Dichtungsteil 162 steht mit dem um- abgetrennte Flüssigkeit und Kühlmittel in das Gelaufenden
Teil 153 in abdichtender Berührung und 60 häuse zu leiten, wie schematisch in den F i g. 2 und 4
ist mit einer Mehrzahl von Kanälen versehen, die angedeutet.
sich in Aufwärtsrichtung erstrecken und in eine Ring- Die Lager- und Dichtungsanordnung enthält Mitnut
165 münden, die ihrerseits mit dem Kanal 168 in tel, um die Laufflächendichtung während des BeVerbindung
steht, der an ein Auslaßrohr 169 ange- triebes zu bespülen, beispielsweise einen Strahl 206,
schlossen ist. Die Mittelwelle 79 steht mit der axialen 65 der dazu dient, um Wasser auf die Laufflächendich-Öffnung
171 in Verbindung, die ihrerseits mit der rung zu sprühen. Das Wasser, das von der Dichtung
Öffnung 172 und dem Zuleitungsrohr 173 verbun- abläuft strömt zwischen die Teile und läuft über
den ist. einen Auslaß 207 ab, der gleichzeitig als Auslaß für
andere Flüssigkeiten dienen kann, welche in die Anordnung eindringen.
Man erkennt, daß auf diese Weise eine Lager- und Dichtungsanordnung geschaffen wird, die dazu dient,
einen Teil des Vakuumeinschlusses für den Rotor zu bilden, und die ihrerseits die sich nach oben erstreckende
biegsame Welle trägt. Die Anordnung enthält Mittel, um sicherzustellen, daß die Kraft der
Umlaufflächendichtung vergleichbar ist mit dem Druck der Flüssigkeit, wodurch Undichtigkeitsverluste
auf einem Minimum gehalten werden. Stellen, an denen Hitze entsteht, oder Stellen, mit denen die
Flüssigkeit in Berührung steht, werden gekühlt, so daß diese im wesentlichen auf der Temperatur gehalten
werden und somit Zerstörung oder Zersetzung derselben vermieden werden können. In der Gesamtanordnung
ist die Welle derart gelagert, daß sie sich biegen kann, um so Schwingungen in dem sich selbst
im Gleichgewicht haltenden Läufer aufnehmen zu können, die infolge einer Unausgeglichenheit der Belastung
oder Unruhigkeiten in der abgeschiedenen Flüssigkeit auftreten. Die federnde Anordnung trägt
dazu bei, gegebenenfalls auftretende Schwingungen zu dämpfen. Die Anordnung gestattet die Zu- und
Abfuhr von Flüssigkeiten bei Luftdruck in einen Läufer, der in einer Vakuumkammer drehbar angeordnet
ist.
In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, die obere Welle etwas starrer zu lagern und unterschiedliche
Ein-und Auslaßkanäle vorzusehen. Die Fig. 12 und 13 geben eine solche abgewandelte Anordnung
wieder. Teile der Fig. 12 und 13 tragen dieselben Bezugszeichen wie entsprechende zuvor beschriebene
Teile. Das Teil 76 a dient zur Aufnahme einer starren Welle 211, die aufwärts ragt und gegenüber der
Muffe 212 beispielsweise durch O-förmige Ringe 213 in geeigneter Weise abgedichtet ist. An dem Teil 212
ist eine Mehrzahl von Kanälen 214 vorgesehen, die mit dem Raum 216 in Verbindung stehen, der seinerseits
mit den Öffnungen 154 α in dem umlaufenden
Teil 153« der Laufflächendichtung verbunden ist. Die innere Welle ist in geeigneter Weise an dem umlaufenden
Dichtungsteil 153 a beispielsweise durch ein Dichtungsteil 215 befestigt. Die Welle 79 α ragt
abwärts in das weiter oben beschriebene Kopfstück. Die starre Welle 211 und die biegsame Welle 79 α
wirken zusammen, so daß sie Einlaß- und Auslaßkanäle bilden. Dabei dient der Ringraum als der eine
Kanal, die Hohlwelle 79 a als zweiter Durchlaß. Die Lageranordnung ist ähnlich der zuvor beschriebenen.
Das Teil 219 ist jedoch starr an einem starren Ring 141a befestigt, während die Nachgiebigkeit mittels
einer Gummimuffe 221 hergestellt ist, die zwischen dem Lagerteil 122 und dem Träger 219 angeordnet ist.
Hinsichtlich aller weiterer Einzelheiten ist die An-Ordnung im wesentlichen so aufgebaut wie die zuvor
beschriebene und trägt entsprechende Bezugszeichen.
Claims (10)
1. Kontinuierlich durchströmte Zentrifuge für hohe Drehzahlen mit einem einendig angetriebenen
Läufer auf einer Welle, die mit ilir umlaufende Flüssigkeitsaustritts- und -eintrittsleitungen
aufweist, welche in axialer Richtung von dem anderen Wellenende ausgehen und welche mit
Leitungen, die ein nichtumlaufendes Teil durchsetzen, über eine zwischen den die beiden Leitungsgruppen
enthaltenden Teilen ausgebildete Fläche-an-Fläche-Dichtung in Verbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß das von Leitungen (168, 172) durchsetzte nicht umlaufende
Teil (162) in axialer Richtung gleitend verschiebbar angeordnet und an das die mitlaufenden
Leitungen (78, 79) aufweisende umlaufende Teil (151) mittels einer unter dem Einfluß
von Flüssigkeitsdruck verlängerbaren Einrichtung (186, 187) angedrückt ist, welche zwischen
einer feststehenden Stelle (181, 198) des Zentrifugenrahmens (201) und dem von Leitungen
(168, 172) durchsetzten nicht umlaufenden Teil (162) untergebracht ist.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerbare Einrichtung
(186, 187) an die Leitung (169, 173) für die zu zentrifugierende Flüssigkeit angeschlossen ist.
3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerbare Einrichtung
(186, 187) einen Kolben (181) aufweist, dessen gegenüberliegende Enden in Zylindern (183,184)
geführt sind, und daß der eine Zylinder (183) von der dem Läufer (41) zugeführten zu zentrifugierenden
Flüssigkeit und der andere Zylinder (184) von der aus dem Läufer (41) austretenden zentrifugierten
Flüssigkeit durchströmt ist.
4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder (183, 184)
durch eine Druckfeder (195) von einander weg vorgespannt sind.
5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerbare Einrichtung
(186, 187) einer Kugel-Pfannen-Lagerung (198) mit dem Zentrifugenrahmen (201) verbunden ist.
6. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (77) der
Läuferwelle drehbar in einem Lager (121) gelagert ist, das in einem federnd an einem feststehenden
Teil (107) befestigten Block (120) angeordnet ist.
7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Zentrifugenteil
(107) den Block (120) mittels radialer Zungen (142) unter Zwischenschaltung elastomerer
Teile (144) trägt.
8. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (120) mit dem feststehenden
Zentrifugenteil (107) mittels mehrerer parallel zu der Welle (78) verlaufender durchbiegungsfähiger
Stifte (137) verbunden ist.
9. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (120) Kühlleitungen
und eine von einem Kühlmedium durchflossene, das Lager (127) umgebende Kammer (125) aufweist.
10. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Block (120) eine Leitung
(206) vorgesehen ist, durch deren Öffnung der Strahl eines Kühlmittels auf die Fläche-anFläche-Dichtung (151, 161) gerichtet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 551477;
britische Patentschrift Nr. 434 008.
Deutsche Patentschrift Nr. 551477;
britische Patentschrift Nr. 434 008.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
809 557/215 5.68 © Bundesdruckerei Berlin
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