Zentrifuge zum Trennen von Stoffen unterschiedlicher Dichte mit senkrechter Zentrifugenspindel

Abstract

 Schnellaufende Zentrifugen mit vertikaler Spin­del werden üblicherweise nicht starr gegenüber dem Zentrifugengestell gelagert, um hohe Kräfte und Erschütterungen von Lagern und Gestell zu vermeiden, die durch mögliche betriebsbedingte Unwuchten der Trommel entstehen können.
Es wird vorgeschlagen, die Abstützung des Lagergehäuses (7) der die Trommel (6) tragenden Spindel (5) gegenüber dem Zentifugengestell (8) durch eine um zwei sich unter 90° kreuzende Achsen schwenkbewegliche Bolzenlagerung (9, 10 bzw. 21, 22) und (14, 15 bzw. 29, 30) so zu gestalten, daß zum einen kein Einfluß der Zug­kräfte eines Treibriemens (3) auf die Spindel­position erfolgt und zum anderen eine elasti­sche Spindelrüchführung in die vertikale Lage in diese Lagerung integriert sein kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Trennen von Stoffen unterschiedlicher Dichte, bestehend aus einer einoder mehrteili­gen Zentrifugentrommel mit Spindel, Spindella­gerung, Antriebseinheit und Zentrifugengestell, wobei der Spindelantrieb vorzugsweise über einen seitlich und achsparallel zur Spindel­achse angeordneten Motor unter Verwendung eines Treibriemens erfolgt, und die senkrechte Zen­ trifugenspindel in einem Lagergehäuse mit einem oder mehreren Lagern geführt ist, wobei das Lagergehäuse am unteren Fußpunkt kippbeweglich gegenüber dem Zentrifugengestell abgestützt ist und zur Begrenzung der Kippbewegung elastische Elemente zur Rückführung der Spindel in die vertikale Lage vorgesehen sind.

[0002] Es ist eine Zentrifuge dieser Art bekannt (DE 31 25 832, Fig. 1) bei der das Lagergehäuse der Spindel mit dem Zentrifugengestell über eine topfförmig ausgebildete Rohrfeder verbun­den ist. Diese Rohrfeder nimmt die vertikale Last der gesamten Zentrifugentrommel auf und ermöglicht durch den geschlitzten Rohrmantel eine räumliche Kippbeweglichkeit des Lagerge­häuses mit elastischer Rückstellung der Zentri­fugenspindel in die vertikale Lage.

[0003] Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist die hohe Belastung der Rohrfeder durch das Gewicht der Zentrifugentrommel sowie durch die Walkbe­wegung der sich unter möglichen Trommelunwuch­ten verlagernden Drehachse der rotierenden Zentrifugentrommel. Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß die am unteren Ende der Spindel angeordnete und drehfest mit dieser verbundenen Riemenscheibe ebenfalls topfförmig ausgebildet ist und die Rohrfeder umgreift, wodurch sich der Durchmesser der Riemenscheibe in unerwünschter Weise vergrößert.

[0004] Weiterhin ergeben sich durch den Riemenzug des Antriebs störende Radialkräfte auf die Ab­stützung des Lagergehäuses, die je nach Riemen­spannung zu Verschiebungen der Spindelposition führen können.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifugenlagerung der oben genannten Art so zu gestalten, daß unter Berücksichtigung mecha­nischer Zuverlässigkeit die rückstellende Kipp­beweglichkeit der Spindel gewährleistet ist und bei möglichst kleinem Durchmesser der spindel­seitigen Riemenscheibe eine Beeinflussung der Position des Lagergehäuses durch die Zugkräfte des Antriebsriemens vermieden wird.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs genann­ten Merkmale gelöst.

[0007] Dabei verbindet ein erstes Bolzengelenk das Lagergehäuse mit einem Gelenkring, wobei die Bolzenachse senkrecht zur Riemenzugrichtung des Treibriemens verläuft.

[0008] Ein zweites Bolzengelenk verbindet den Gelenk­ring mit dem Zentrifugengestell, wobei die Bolzenachse in Riemenzugrichtung und damit quer zur ersten Bolzenachse verläuft.

[0009] Durch diese konstruktive Ausbildung wird er­reicht, daß das Lagergehäuse mit Zentrifugen­spindel und -trommel über eine kreuzgelenkarti­ge Verbindung kippbeweglich gegenüber dem Zen­trifugengestell abgestützt ist.

[0010] Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich dadurch, daß entsprechend Anspruch 2 die Achse des ersten Bolzengelenks in die horizon­tale Mittelebene der spindelseitigen Riemen­scheibe gelegt wird. Auf diese Weise können die jeweiligen Zugkräfte des Treibriemens keinen Einfluß auf die vertikale Stellung der Zentri­fugenspindel ausüben.

[0011] Entsprechend Anspruch 3 können sich die Achsen der beiden Bolzengelenke in einem fiktiven Punkt schneiden. Eine günstige Anordnungsform ergibt sich allerdings dadurch, daß sich die Achse des zweiten Bolzengelenks entsprechend Anspruch 4 etwa um das Maß von einbis zweifa­cher Breite der spindelseitigen Riemenscheibe oberhalb der Achse des ersten Bolzengelenks befindet. Auf diese Weise kann die radiale Aus­dehnung der Gelenkkonstruktion klein gehalten werden, wodurch der Durchmesser der spindelsei­tigen Riemenscheibe klein bleiben kann, was zur Erzielung einer hohen Spindeldrehzahl günstig ist.

[0012] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfin­dungsgedankes sind in den restlichen Unteran­sprüchen angegeben.

[0013] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.

[0014] Es zeigt

Fig. 1 eine Zentrifuge im Aufriß, teilweise geschnitten

Fig. 2 eine schematische Zentrifugenlagerung im Schnitt mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Abstützung zwischen Lagergehäuse und Zen­trifugengestell als gelenkige Bolzenlagerung am unteren Ende und mit einer elastischen radialen Führung am oberen Teil des Lagergehäuses.

Fig. 3 eine schematische Zentrifugenlagerung in einer Schnittebene, die zu der in Fig. 2 darge­stellten um 90° um die Hochachse gedreht ist.

Fig. 4 eine Zentrifugenlagerung im Vertikal­schnitt entsprechend der Linie G-H-I der Fig. 5, bei der die Bolzenlagerung entsprechend An­spruch 9 als elastische, rückstellende Dreh­stabaufhängung ausgebildet ist, wobei die im rechten Teil dargestellte Aufhängung um 90° um die Hochachse verdreht dargestellt ist.

Fig. 5 die in Fig. 4 dargestellte Zentrifugen­lagerung, teilweise im Horizontalschnitt und teilweise in der Draufsicht entsprechend der Linie C-D-E-F der Fig. 4.

[0015] Fig. 1 zeigt eine Zentrifuge, deren Motor 1 über eine Riemenscheibe 2 und einen Treibriemen 3 eine Riemenscheibe 4 antreibt. Die Riemen­scheibe 4 ist am unteren Ende einer Spindel 5 befestigt, die an ihrem oberen Ende drehfest mit der Trommel 6 verbunden ist.

[0016] Die Spindel 5 ist durch Wälzlager in einem Lagergehäuse 7 drehbeweglich geführt. Die Abstützung des Lagergehäuses 7 gegenüber dem Zentrifugengestell 8 erfolgt über eine Bolzen­lagerung, die aus den Bolzen 9 und 10 besteht, die zum einen mit den gabelförmigen, die Rie­menscheibe 4 umfassenden, Erweiterungen 11 und 12 (Fig. 3) am unteren Teil des Lagergehäuses 7 fest verbunden sind und zum anderen mit einem das Lagergehäuse 7 konzentrisch umfassenden Gelenkring 13, der seinerseits über zwei Bolzen 14 und 15 mit dem Zentrifugengestell 8 verbun­den ist.

[0017] Dabei sind die Bolzen 9 und 10 des Lagergehäu­ses 7 schwenkbeweglich in gabelförmigen Laschen 16 und 17 (Fig. 3) des Gelenkrings 13 gelagert, während die Bolzen 14 und 15 des Gelenkrings 13 schwenkbeweglich in festen Böcken 18 und 19 des Zentrifugengestells 8 abgestützt sind. Wie Fig. 1 zeigt, liegen die Bolzen 9 und 10 in der Mit­telebene der spindelseitigen Riemenscheibe 4, wobei ihre Achsen senkrecht zur Richtung des Riemenzuges des Treibriemens 3 verlaufen. Die Achsen der Bolzen 14 und 15 sind senkrecht zu denen der Bolzen 9 und 10 gerichtet. Zur Stabi­lisierung von Spindel 5 und Trommel 6 in der vertikalen Lage ist im oberen Bereich des Lagergehäuses 7 ein ringförmiger Gummiwulst 20 befestigt, der sich radial gegen das Zentrifu­gengestell 8 abstützt.

[0018] Der in Fig. 2 dargestellte Zentrifugenantrieb zeigt schematisch noch einmal die wesentlichen Teile der Abstützung des Lagergehäuses 7 gegen­über dem Zentrifugengestell 8 durch die Bolzen­paare 9, 10 und 14, 15, wobei hier die radiale Abstützung über mehrere Schraubenfedern 20′ erfolgt. Die Darstellung nach Fig. 3 ergibt sich durch Drehung der Fig. 2 um 90° und zeigt damit noch einmal die wesentlichen Teile der Bolzenlagerung in einem anderen Schnitt.

[0019] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 in Ver­bindung mit Fig. 5 sind die Bolzenpaare 9, 10 und 14, 15 aus Fig. 1 durch Drehstabpaare 21, 22 und 29, 30 ersetzt. Die dem Lagergehäuse 7 zugeordneten Erweiterungen 11 und 12 sind dreh­fest mit den nach innen weisenden Enden von zwei sich gegenübeliegenden Drehstäben 21 und 22 verbunden, deren nach außen weisenden Enden in Klötzen 23 und 24 drehfest eingespannt sind und deren radiale Führung durch Buchsen 25 und 26 erfolgt. Die Klötze 23 und 24 sind an zwei sich gegenüberliegenden Füßen 27 und 28 des Gelenkrings 13 mit diesem verbunden. Der Ge­lenkring 13 seinerseits hängt drehfest an den nach innen weisenden Enden von zwei sich gegen­überliegenden Drehstäben 29 und 30, deren nach außen weisenden Enden drehfest mit Klötzen 31 und 32 verbunden sind und deren radiale Führung durch Buchsen 33 und 34 erfolgt.

[0020] Die Klötze 31 und 32 sind mit dem Zentrifugen­gestell 8 verbunden.

Ansprüche

1. Zentrifuge zum Trennen von Stoffen unter­schiedlicher Dichte, bestehend aus einer ein- oder mehrteiligen Zentrifugentrommel mit Spindel, Spindellagerung, Antriebsein­heit und Zentrifugengestell, wobei der Spindelantrieb vorzugsweise über einen seitlich und achsparallel zur Spindelachse angeordneten Motor unter Verwendung eines Treibriemens erfolgt, und die senkrechte Zentrifugenspindel in einem Lagergehäuse mit einem oder mehreren Lagern geführt ist, wobei das Lagergehäuse am unteren Fußpunkt kippbeweglich gegenüber dem Zentrifugenge­stell abgestützt ist und zur Begrenzung der Kippbewegung elastische Elemente zur Rück­führung der Spindel in die vertikale Lage vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung des Lagergehäuses (7) gegenüber dem Zentrifugengestell (8) im Fußpunkt durch eine gelenkige Bolzenlage­rung erfolgt mit zwei Paar Bolzen (9, 10 bzw. 21,22) und (14, 15 bzw. 29, 30), deren horizontal verlaufende Achsen sich in Ver­längerung der Spindelachse (5) gesehen unter einem Winkel von 90° kreuzen.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Achse der Bolzen (9, 10) senkrecht zur Zugkraftrichtung des an der Spindelachse angreifenden Treibriemens (3), d. h. senkrecht zur Verbindungslinie der Mittelpunkte von motorseitiger und spindel­seitiger Riemenscheibe (2) und (4) gerich­tet ist und in der horizontalen Mittelebene der spindelseitigen Riemenscheibe (4) ver­läuft.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Gelenk­bolzen (14, 15) senkrecht zu Achse der Bolzen (9, 10) steht und in derselben Ebene liegt.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Bolzen (14, 15) senkrecht zur Achse der Bolzen (9, 10) steht und in einer etwa um das Maß von ein- bis zweifacher Breite der spindelsei­tigen Riemenscheibe (4) höher gelegenen horizontalen Ebene liegt.

5. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (9, 10) einerseits fest mit zwei gabelkopfför­migen Erweiterungen (11, 12) des unteren Endes des Lagergehäuses (7) verbunden sind, welche die spindelseitige Riemenscheibe (4) umgreifen und die andererseits in ausge­buchsten Bohrungen von gabelförmigen Laschen (16, 17) eines den unteren Teil des Lagergehäuses (7) umfassenden Gelenkringes (13) drehbar gelagert sind.

6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (14, 15) einerseits fest mit dem Gelenkring (13) verbunden sind und andererseits in ausge­buchsten Bohrungen von zwei sich gegenüber­liegenden gestellfesten Böcken (18, 19) drehbar gelagert sind.

7. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Lagergehäuses (7) radial wir­kende elastische Stützelemente (20) zwi­schen Lagergehäuse (7) und Zentrifugenge­stell (8) angeordnet sind.

8. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Teil des Lagergehäuses (7) und dem Gelenkring (13) einerseits und dem Gelenk­ring (13) und den gestellfesten Böcken (18, 19) andererseits elastische Elemente vorge­sehen sind, die eine Schwenkbewegung des Gelenkrings (13) sowohl gegenüber dem Lagergehäuse (7) als auch gegenüber dem Zentrifugengestell (8) elastisch abstützen.

9. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 5, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung des Lagergehäuses (7) gegenüber dem Zentrifu­gengestell (8) anstelle der Bolzen (9, 10) und (14, 15) zweiseitig eingespannte Dreh­stabfedern (21, 22) und (29, 30) eingesetzt sind, die zur Abstützung von Radialkräften in Büchsen (25, 26) und (33, 34) geführt sind.

Zeichnung