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Title:
SEPARATION ROTOR FOR A CENTRIFUGAL SEPARATOR, CENTRIFUGAL SEPARATOR AND PRODUCTION METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/056310
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a separation rotor (10) for a centrifugal separator (100), having a rotor shaft (12), one or more separation elements (16, 16'), which are arranged axially displaceably on the rotor shaft (12), a pretensioning spring (20) for pretensioning the one or more separation elements (16, 16'), and a supporting body (22), which supports the pretensioning spring (20) on one side and is arranged axially displaceably on the rotor shaft (12), wherein, in an unassembled state of the separation rotor (10), the support body (22) is in a balancing position, in which the pretensioning spring (20) presses the supporting body (22) against an axial stop (26).

Inventors:
LÜERSMANN MARKUS (DE)
STITTERICH EIKE (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/072669
Publication Date:
March 21, 2024
Filing Date:
August 17, 2023
Export Citation:
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Assignee:
HENGST SE (DE)
International Classes:
B04B1/08; B04B7/14; B04B9/12; B04B9/14
Foreign References:
DE102005021278A12006-11-16
EP2939747A12015-11-04
EP3374085A12018-09-19
DE102014112501A12016-03-03
EP3374085B12019-12-25
Attorney, Agent or Firm:
PELSTER BEHRENDS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Abscheiderotor (10) für einen Zentrifugalabscheider (100), mit einer Rotorwelle (12), einem oder mehreren Abscheideelementen (16, 16‘), welche axial verschiebbar auf der Rotorwelle (12) angeordnet sind; einer Vorspannfeder (20) zum Vorspannen des einen oder der mehreren Abscheideelemente (16, 16‘); und einem Abstützkörper (22), welcher die Vorspannfeder (20) einseitig abstützt und axial verschiebbar auf der Rotorwelle (12) angeordnet ist, wobei sich der Abstützkörper (22) in einem unverbauten Zustand des Abscheiderotors (10) in einer Wuchtposition befindet, in welcher die Vorspannfeder (20) den Abstützkörper (22) gegen einen Axialanschlag (26) drückt; dadurch gekennzeichnet, dass ein Lager (110) für die Rotorwelle (12) von der der Vorspannfeder (20) abgewandten Seite des Abstützkörpers (22) derart auf die Rotorwelle (12) aufschiebbar ist, dass der Abstützkörper (22) durch das Lager (110) axial in Richtung des einen oder der mehreren Abscheideelemente (16, 16‘) und/oder gegen die Vorspannfeder (20) in eine Betriebsposition bewegbar ist.

2. Abscheiderotor (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (20) dazu eingerichtet ist, beim Bewegen des Abstützkörpers (22) von der Wuchtposition in die Betriebsposition durch Aufschieben des Lagers (110) auf die Rotorwelle (12) von einem Wuchtzustand in einen Betriebszustand verbracht zu werden.

3. Abscheiderotor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (12) auf der der Vorspannfeder (20) abgewandten Seite des Abstützkörpers (22) einen Lageraufnahmeabschnitt (24) aufweist, in welchem das Lager (110) durch Aufschieben auf die Rotorwelle (12) zum Bewegen des Abstützkörpers (22) in die Betriebsposition positionierbar ist.

4. Abscheiderotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper (22) durch den Axialanschlag (26) formschlüssig verliergesichert ist.

5. Abscheiderotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper (22) eine Federkontaktfläche (34) aufweist, welche in Kontakt mit der Vorspannfeder (20) steht, wobei die Federkontaktfläche (34) vorzugsweise von einem Kragen (35) des Abstützkörpers (22) getragen wird oder in einer Federaufnahmenut des Abstützkörpers (22) angeordnet ist.

6. Abscheiderotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper (22) federnd auf die Rotorwelle (12) eingespreizt ist.

7. Abscheiderotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper (22) und die Rotorwelle (12) über eine Klipsverbindung oder eine Schnappverbindung (38) miteinander verbunden sind.

8. Zentrifugalabscheider (100), mit einem eine Rotorwelle (12) aufweisenden Abscheiderotor (10), und einem Lager (110) für die Rotorwelle (12) des Abscheiderotors (10); dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheiderotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist und das Lager (110) von der der Vorspannfeder (20) abgewandten Seite des Abstützkörpers (22) derart auf die Rotorwelle (12) aufgeschoben ist, dass ein Kontakt des Abstützkörpers (22) mit dem Axialanschlag (26) aufgehoben ist.

9. Zentrifugalabscheider (100) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Rotorantrieb (114) zum rotatorischen

Antreiben der Rotorwelle (12) des Abscheiderotors (10), wobei das Lager (110) ein außerhalb des Rotorantriebs (114) angeordnetes Loslager ist.

10. Zentrifugalabscheider (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (110) zwischen dem Rotorantrieb (114) und dem Abstützkörper (22) angeordnet ist.

11. Zentrifugalabscheider (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch ein Abscheidergehäuse (102), wobei ein Lageraußenring des Lagers (110) von einem Zwischendeckel (106) des Abscheidergehäuses (102) getragen wird.

12. Verfahren zum Herstellen eines Zentrifugalabscheiders (100) mit gewuchtetem Abscheiderotor (10), gekennzeichnet durch die Schritte:

Bereitstellen eines ungewuchteten Abscheiderotors (10) mit einem oder mehreren Abscheideelementen (16, 16‘) und einem Abstützkörper, wobei der Abstützkörper (22) eine Vorspannfeder (20) des Abscheiderotors (10) einseitig abstützt und axial verschiebbar auf der Rotorwelle (12) angeordnet ist;

Wuchten des Abscheiderotors (10); und

Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors (10) in ein Abscheidergehäuse (102) des Zentrifugalabscheiders (100).

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstützkörper (22) während des Wuchtens des Abscheiderotors (10) in einer Wuchtposition befindet, in welcher die Vorspannfeder (20) den Abstützkörper (22) gegen einen Axialanschlag (26) drückt; und/oder ein Lager (110) für die Rotorwelle (12) nach, während oder vor dem Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors (10) in das Abscheidergehäuse (102) von der der Vorspannfeder (20) abgewandten Seite des Abstützkörpers (22) derart auf die Rotorwelle (12) aufgeschoben wird, dass der Abstützkörper (22) durch das Lager (110) axial in Richtung des einen oder der mehreren Abscheideelemente (16, 16‘) und/oder gegen die Vorspannfeder (20) in eine Betriebsposition bewegt wird. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch den Schritt:

Aufsetzen eines Deckels (116) oder Zwischendeckels (106) des Abscheidergehäuses (102) auf einen Gehäusebasiskörper (104) des Abscheidergehäuses (102), wobei der Deckel (116) oder Zwischendeckel (106) vorzugsweise das Lager (110) für die Rotorwelle (12) des Abscheiderotors (10) trägt und das Lager (110) durch Aufsetzen des Deckels (116) oder Zwischendeckels (106) auf den Gehäusebasiskörper (104) auf die Rotorwelle (12) aufgeschoben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheiderotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder der Zentrifugalabscheider (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 ausgebildet ist.

Description:
ABSCHEIDEROTOR FÜR EINEN ZENTRIFUGALABSCHEIDER, ZENTRIFUGALABSCHEIDER UND DESSEN HERSTELLUNGSVERFAHREN

Die Erfindung betrifft einen Abscheiderotor für einen Zentrifugalabscheider, mit einer Rotorwelle, einem oder mehreren Abscheideelementen, welche axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet sind, einer Vorspannfeder zum Vorspannen des einen oder der mehreren Abscheideelemente und einem Abstützkörper, welcher die Vorspannfeder einseitig abstützt und axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet ist, wobei sich der Abstützkörper in einem unverbauten Zustand des Abscheiderotors in einer Wuchtposition befindet, in welcher die Vorspannfeder den Abstützkörper gegen einen Axialanschlag drückt.

Die Erfindung betrifft ferner einen Zentrifugalabscheider mit einem eine Rotorwelle aufweisenden Abscheiderotor und einem Lager für die Rotorwelle des Abscheiderotors.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Zentrifugalabscheiders mit gewuchtetem Abscheiderotor.

In einer Vielzahl von Anwendungsfällen von Zentrifugalabscheidern ist aufgrund von abscheiderinternen Temperaturentwicklungen und unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien ein Axialausgleich des Systems erforderlich, welcher üblicherweise durch eine Loslagerung umgesetzt wird. Die Loslagerung ist bei bekannten Zentrifugalabscheidern bisher im Bereich des elektrischen Antriebs angeordnet.

Ein Rotor für einen solchen Zentrifugalabscheider ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 3 374 085 B1 bekannt. Da die thermische Belastung des Antriebs durch die Abwärme des Loslagers erhöht wird, soll das Loslager möglichst beabstandet vom Antrieb angeordnet werden. Ferner ist die Integration des Loslagers in den Antrieb konstruktiv aufwendig und elektrisch von Nachteil.

Ferner soll der Abscheiderotor vor dem Einbau, also auch ohne Magnet für den elektrischen Antrieb, gewuchtet werden. Beim Wuchtvorgang müssen die Bestandteile des Abscheiderotors aber auf der Rotorwelle fixiert sein, sodass beispielsweise Abscheideelemente des Abscheiderotors während des Wuchtvorgangs auf der Rotorwelle zu fixieren sind. Andererseits darf der Kraftschluss zwischen der Vorspannfeder des Abscheiderotors und den Loslagern des Abscheiderotors im Betriebszustand des Zentrifugalabscheiders nicht durch die für den Wuchtvorgang erforderliche Fixierung der Abscheideelemente behindert werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht also darin, die thermische Belastung des Antriebs eines Zentrifugalabscheiders durch die von der Lagerung der Rotorwelle ausgehende Abwärme zu verringern. Ferner soll der Wuchtvorgang am Abscheiderotor des Zentrifugalabscheiders vereinfacht werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Abscheiderotor der eingangs genannten Art, wobei ein Lager für die Rotorwelle derart von der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers auf die Rotorwelle des erfindungsgemäßen Abscheiderotors aufschiebbar ist, dass der Abstützkörper durch das Lager axial in Richtung des einen oder der mehreren Abscheideelemente und/oder gegen die Vorspannfeder in eine Betriebsposition bewegbar ist.

Das eine oder die mehreren Abscheideelemente werden durch die Vorspannfeder und den die Vorspannfeder abstützenden Abstützkörper vorgespannt und gesichert, sodass der Wuchtvorgang des Abstützkörpers direkt nach dem Einbau des Abstützkörpers erfolgen kann. Die Vorspannfeder ist zwischen dem einen oder den mehreren Abscheideelementen und dem Abstützkörper angeordnet.

Das Lager ist derart von der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers auf die Rotorwelle aufschiebbar, dass in der Betriebsposition des Abstützkörpers ein Kontakt des Abstützkörpers mit dem Axialanschlag aufgehoben ist. Dadurch, dass der Kontakt des Abstützkörpers mit dem Axialanschlag beim Aufschieben des Lagers aufgehoben wird, wird das aufgeschobene Lager durch die Vorspannfeder vorgespannt. Das aufgeschobene Lager ist vorzugsweise ein Loslager, wobei sich auf der dem Loslager abgewandten Seite der Abscheideelemente vorzugsweise ein Festlager für die Rotorwelle des Abscheiderotors befindet. In der Betriebsposition des Abstützkörpers wird vorzugsweise auch das Festlager vorgespannt.

Die Vorspannfeder ist vorzugsweise eine Druckfeder. Die Vorspannfeder kann als Schraubenfeder ausgebildet sein. Die Vorspannfeder kann ferner eine Kegelfeder mit einem sich in Axialrichtung verändernden Durchmesser sein. Alternativ kann die Vorspannfeder auch eine Wellenfeder sein.

Zur Axialsicherung des einen oder der mehreren Abscheideelemente bringt die Vorspannfeder eine Druckkraft auf das eine oder die mehreren Abscheideelemente auf. Die Abscheideelemente können Abscheideteller sein. Der Abscheiderotor kann ein Tellerpaket mit mehreren gestapelten Abscheidetellern umfassen. Die Rotorwelle kann beispielsweise aus Edelstahl ausgebildet sein. Die Abscheideelemente und/oder eine Axialführung, auf welche die Abscheideelemente aufgeschoben sind, können auf die Rotorwelle aufgespritzt sein. Vorzugsweise ist die Axialführung auf die Rotorwelle aufgespritzt und die Abscheideelemente sind auf die aufgespritzte Axialführung aufgeschoben.

Im Sinne der Erfindung ist unter dem unverbauten Zustand der Zustand des Abscheiderotors vor dem Einsetzen in ein Abscheidergehäuse des Zentrifugalabscheiders zu verstehen.

Der erfindungsgemäße Abscheiderotor wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Vorspannfeder dazu eingerichtet ist, beim Bewegen des Abstützkörpers von der Wuchtposition in die Betriebsposition durch Aufschieben des Lagers auf die Rotorwelle von einem Wuchtzustand in einen Betriebszustand verbracht zu werden. In dem Betriebszustand ist die Vorspannfeder gestauchter als in dem Wuchtzustand. Die von der Vorspannfeder ausgehende Druckkraft ist im Betriebszustand größer als im Wuchtzustand. Der Abstand zwischen dem Abstützkörper und dem einen oder den mehreren Abscheideelementen ist in der Betriebsposition des Abstützkörpers kleiner als in der Wuchtposition des Abstützkörpers. Der Abstand zwischen dem Abstützkörper und dem einen oder den mehreren Abscheideelementen ist im Betriebszustand der Vorspannfeder kleiner als im Wuchtzustand der Vorspannfeder.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors weist die Rotorwelle auf der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers einen Lageraufnahmeabschnitt auf, in welchem das Lager durch Aufschieben auf die Rotorwelle zum Bewegen des Abstützkörpers in der Betriebsposition positionierbar ist. Der Lageraufnahmeabschnitt der Rotorwelle weist eine axiale Länge auf, welche zumindest der axialen Breite des Lagers entspricht. Vorzugsweise weist die Rotorwelle auf der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers einen endseitigen Wellenabschnitt auf, dessen axiale Länge zumindest dem Doppelten der axialen Breite des Lagers entspricht, sodass die Rotorwelle nach dem Aufschieben des Lagers auf der dem Abstützkörper angewandten Seite des Lagers ein noch nutzbares Wellenende aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors ist der Abstützkörper durch den Axialanschlag formschlüssig verliergesichert. Der Axialanschlag verhindert also, dass der Abstützkörper sich unbeabsichtigt von der Rotorwelle löst. Der Axialanschlag begrenzt somit die Axialbewegung des Abstützkörpers in eine Richtung. Der Axialanschlag wird vorzugsweise durch zumindest eine Anschlagsfläche an der Rotorwelle gebildet, gegen welche im unverbauten Zustand des Abscheiderotors eine Anschlagsfläche an dem Abstützkörper gedrückt wird. In einer Wuchtposition des Abstützkörpers kommt die abstützkörperseitige Anschlagsfläche mit der rotorwellenseitigen Anschlagsfläche in Kontakt und verhindert eine weitere Axialbewegung des Abstützkörpers in diese Axialrichtung. Alternativ kann der Abstützkörper auch kraftschlüssig verliergesichert oder verliersicherbar sein, beispielsweise über einen Klemmkörper, wie etwa einem lösbaren Gewindestift. Es ist ferner ein erfindungsgemäßer Abscheiderotor bevorzugt, bei welchem der Abstützkörper um die Rotorwelle umläuft und/oder eine Ringform aufweist. Der Abstützkörper ist vorzugsweise als Vorspannhülse ausgebildet. Der Abstützkörper ist vorzugsweise ein einstückiger Körper. Der Abstützkörper kann ein Kunststoffkörper oder ein Metallkörper sein.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors weist der Abstützkörper eine Federkontaktfläche auf, welche in Kontakt mit der Vorspannfeder steht, wobei die Federkontaktfläche vorzugsweise von einem Kragen des Abstützkörpers getragen wird oder in einer Federaufnahmenut des Abstützkörpers angeordnet ist. Der Kragen oder die Federaufnahmenut sind vorzugswiese umlaufend ausgebildet. Der Kragen bzw. die Federaufnahmenut gewährleisten einen sicheren Sitz bzw. einen sicheren Anschlag der Vorspannfeder und verhindern ein unbeabsichtigtes Verklemmen oder Verkanten der Vorspannfeder.

Der erfindungsgemäße Abscheiderotor wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass der Abstützkörper federnd auf die Rotorwelle eingespreizt ist. Der Abstützkörper ist vorzugsweise auf die Rotorwelle aufgeschoben und derart elastisch verformbar ausgebildet, dass der Abstützkörper beim Aufschieben auf die Rotorwelle elastisch verformt wird und sich bei Erreichen eines Abstützkörpersitzes rückverformt. Durch die Rückverformung des Abstützkörpers im Abstützkörpersitz wird die formschlüssige Verliersicherung des Abstützkörpers erreicht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiderotors sind der Abstützkörper und die Rotorwelle über eine Klipsverbindung oder eine Schnappverbindung miteinander verbunden. Die Rotorwelle kann beispielsweise eine Nut aufweisen, in welche ein oder mehrere Eingriffskörper, beispielsweise Klipse oder Haken, des Abstützkörpers eingreifen. Alternativ kann ein separates Sicherungsglied, welches auf die Rotorwelle aufgeschoben ist, in die Nut eingreifen. Das Sicherungsglied stellt dann den Axialanschlag bereit, gegen welchen der Abstützkörper in der Wuchtposition von der Vorspannfeder gedrückt wird. Das Sicherungsglied kann beispielsweise ein Sicherungsring oder Sprengring sein. Die Nut der Rotorwelle kann beispielsweise umlaufend ausgebildet sein. Die Axialerstreckung der Nut kann, bei geeigneter Gestaltung der Klipse bzw. Haken und der Nut bzw. bei geeigneter Gestaltung des Sicherungsglieds und der Nut, das Axialspiel des Abstützkörpers definieren. Der Abstützkörper kann einen oder zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete Führungsabschnitte aufweisen, welche dazu eingerichtet sind, die Abstützkörper bei einer Axialbewegung des Abstützkörpers auf der Rotorwelle zu führen. Ein erster Führungsabschnitt des Abstützkörpers gleitet entlang eines Abschnitts der Rotorwelle, welcher auf einer ersten Seite der Nut liegt. Ein zweiter Führungsabschnitt des Abstützkörpers gleitet entlang eines Abschnitts der Rotorwelle, welcher auf einer zweiten Seite der Nut liegt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch einen Zentrifugalabscheider der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Abscheiderotor des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheider nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Das Lager des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders ist von der der Vorspannfeder abgewandten Seite des Abstützkörpers derart auf die Rotorwelle aufgeschoben, dass ein Kontakt des Abstützkörpers mit dem Axialanschlag aufgehoben ist.

Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders wird zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Abscheiderotors verwiesen. Der Zentrifugalabscheider kann beispielsweise ein Tellerseparator sein. In diesem Fall weist der Abscheiderotor mehrere als Abscheideteller ausgebildete Abscheideelemente auf, welche zu einem Tellerpaket oder Tellerstapel gestapelt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Zentrifugalabscheider durch einen Rotorantrieb zum rotatorischen Antreiben der Rotorwelle des Abscheiderotors weitergebildet, wobei das Lager ein außerhalb des Rotorantriebs angeordnetes Loslagers ist. Dadurch, dass das Loslager der Lagerung außerhalb des Rotorantriebs angeordnet ist, wird die Betriebstemperatur des Loslagers erheblich verringert. Dies führt zu einer deutlichen Verlängerung der Lebensdauer des Loslagers und der Fettgebrauchsdauer. Aufgrund der Reduzierung der Betriebstemperatur des Loslagers sind auch höhere Drehzahlen möglich. Der Zentrifugalabscheider kann auch bei höheren Umgebungstemperaturen betrieben werden.

Es kann ein größeres Loslager verbaut werden, da der Platz nicht länger durch den Antrieb limitiert wird, wodurch eine größere Flexibilität bei der Lagerauswahl erreicht wird. Der Rotorantrieb und der Abscheiderotor werden voneinander entkoppelt, sodass die Kosten für den Rotorantrieb erheblich verringert werden. Der Zentrifugalabscheider wird robuster und langlebiger.

Das Loslager kann beispielsweise ein Wälzlager sein. Der Antrieb kann ein elektrischer Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, sein.

Auf der dem Loslager abgewandten Seite der Abscheideelemente befindet sich vorzugsweise ein Festlager für die Rotorwelle des Abscheiderotors. In der Betriebsposition des Abstützkörpers werden aufgrund des aufgehobenen Axialanschlags vorzugsweise sowohl das Loslager als auch das Festlager durch die Vorspannfeder vorgespannt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders ist das Lager zwischen dem Rotorantrieb und dem Abstützkörper angeordnet. Vorzugsweise weist das Lager einen Lagerinnenring auf, wobei eine innenseitige Mantelfläche des Lagerinnenrings in Kontakt mit der Rotorwelle steht. Der Lagerinnenring kann in unmittelbaren Kontakt mit dem Abstützkörper stehen. Alternativ können zwischen dem Lagerinnenring und dem Abstützkörper ein oder mehrere, insbesondere axial verschiebbare, Zwischenglieder angeordnet sein.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Zentrifugalabscheider mit einem Abscheidergehäuse bevorzugt, wobei ein Lageraußenring des Lagers von einem Zwischendeckel des Abscheidergehäuses getragen wird. Dadurch, dass der Lageraußenring von dem Zwischendeckel des Abscheidergehäuses getragen wird, kann das Lager durch Aufsetzen des Zwischendeckels auf die Rotorwelle des Abscheiderotors aufgeschoben werden. Die Montage des Zentrifugalabscheiders wird hierdurch erheblich vereinfacht. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein ungewuchteter Abscheiderotor mit einem oder mehreren Abscheideelementen und einem Abstützkörper bereitgestellt wird, wobei der Abstützkörper eine Vorspannfeder des Abscheiderotors einseitig abstützt und axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet ist. Im Rahmen des Verfahrens erfolgt ein Wuchten des Abscheiderotors und ein Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors in ein Abscheidergehäuse des Zentrifugalabscheiders.

Dadurch, dass der Abscheiderotor vor dem Einsetzen in das Abscheidergehäuse des Zentrifugalabscheiders gewuchtet werden kann, wird sowohl der Wuchtvorgang als auch die Endmontage erheblich vereinfacht. Dies führt letztendlich zu deutlich verringerten Herstellungskosten des Zentrifugalabscheiders.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich der Abstützkörper während des Wuchtens des Abscheiderotors in einer Wuchtposition, in welcher die Vorspannfeder den Abstützkörper gegen einen Axialanschlag drückt. Alternativ oder zusätzlich wird nach, während oder vor dem Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors in das Abscheidergehäuse ein Lager für die Rotorwelle von der der Vorspannfeder angewandten Seite des Abstützkörpers derart auf die Rotorwelle aufgeschoben, dass der Abstützkörper durch das Lager axial in Richtung des einen oder der mehreren Abscheideelemente und/oder gegen die Vorspannfeder in eine Betriebsposition bewegt wird. Vorzugsweise wird zunächst der gewuchtete Abscheiderotor in das Abscheidergehäuse eingesetzt, insbesondere eingepresst, und anschließend wird ein Deckel oder Zwischendeckel samt Lager aufgesetzt. Beim Aufsetzen des das Lager tragenden Deckels oder Zwischendeckels wird der Abstützkörper durch das Lager von der Wuchtposition in die Betriebsposition bewegt. Beim Bewegen des Abstützkörpers in die Betriebsposition wird die Vorspannfeder durch Stauchung in einem Betriebszustand verbracht. Das Aufschieben des Lagers auf die Rotorwelle sorgt für eine Erhöhung der von der Vorspannfeder ausgehenden Druckkraft. Ferner wird der Abstand zwischen dem Abstützkörper und dem einen oder der mehreren Abscheideelementen durch Bewegen des Abstützkörpers in die Betriebsposition verkleinert, wodurch die Stauchung der Vorspannfeder verursacht wird. Vorzugsweise führt die Stauchung der Vorspannfeder zu keiner oder lediglich zu einer unwesentlichen Veränderung der Unwucht am Abscheiderotor. Um eine Veränderung der Unwucht beim Stauchen zu vermeiden oder gering zu halten, ist es vorteilhaft eine degressive Vorspannfeder oder eine vergleichsweise kleine Vorspannlänge zu wählen.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem ein Deckel oder Zwischendeckel des Abscheidergehäuses auf einen Gehäusebasiskörper des Abscheidergehäuses aufgesetzt wird. Der Deckel oder Zwischendeckel trägt vorzugsweise das Lager für die Rotorwelle des Abscheiderotors und das Lager wird durch Aufsetzen des Deckels oder Zwischendeckels auf den Gehäusebasiskörper auf die Rotorwelle aufgeschoben. Das Lager wird vorzugsweise von dem Deckel oder Zwischendeckel getragen, sodass das Aufschieben des Lagers durch Aufsetzen des Deckels oder Zwischendeckels erfolgt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Abscheiderotor nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der Zentrifugalabscheider nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Abscheiderotors und des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders verwiesen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheider in einer Schnittdarstellung, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors in der Betriebsposition befindet; Fig. 2 den Abscheiderotor des in der Fig. 1 abgebildeten Zentrifugalabscheiders ohne Lagerung und Abscheidergehäuse in einer Schnittdarstellung, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors weiterhin in der Betriebsposition befindet;

Fig. 3 eine Detaildarstellung der Verbindung zwischen Rotorwelle und Abstützkörper des in der Fig. 2 abgebildeten Abscheiderotors, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors weiterhin in der Betriebsposition befindet;

Fig. 4 den in der Fig. 2 abgebildeten Abscheiderotor in einer Schnittdarstellung, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors in der Wuchtposition befindet;

Fig. 5 eine Detaildarstellung der Verbindung zwischen Rotorwelle und Abstützkörper des in der Fig. 4 abgebildeten Abscheiderotors, wobei sich der Abstützkörper des Abscheiderotors weiterhin in der Wuchtposition befindet;

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Abscheiderotor in einer Seitenansicht;

Fig. 7 den in der Fig. 6 abgebildeten Abscheiderotor in einer Draufsicht; und

Fig. 8 den in der Fig. 6 abgebildeten Abscheiderotor in einer

Explosionsdarstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen als T ellerseparator ausgebildeten Zentrifugalabscheider 100. Der Zentrifugalabscheider 100 umfasst ein Abscheidergehäuse 102. Das Abscheidergehäuse 102 besteht aus einem Gehäusebasiskörper 104, einem Zwischendeckel 106 und einem Deckel 116. Innerhalb des Gehäusebasiskörpers 104 befindet sich eine Abscheidekammer 108, in welcher ein Abscheiderotor 10 angeordnet ist. Mittels des Abscheiderotors 10 wird innerhalb der Abscheidekammer 108 eine Partikelabscheidung umgesetzt. Beispielsweise kann der Zentrifugalabscheider 100 in einer Kurbelgehäuseentlüftung zur Ölnebelabscheidung eingesetzt werden. Der in der Abscheidekammer 108 angeordnete Abscheiderotor 10 weist eine Rotorwelle 12 auf. Die Rotorwelle 12 ist über die Lager 110, 112 gelagert. Das Lager 110 ist als Loslager ausgebildet. Das Lager 112 ist als Festlager ausgebildet.

Im Deckel 116 ist ein als Elektromotor ausgebildeter Rotorantrieb 114 integriert. Mittels des Rotorantriebs 114 kann der Abscheiderotor 10 rotatorisch angetrieben werden.

Der Lageraußenring des Lagers 110 wird von dem Zwischendeckel 106 des Abscheidergehäuses 102 getragen. Somit ist das Lager 110 außerhalb bzw. beabstandet von dem Rotorantrieb 114 des Zentrifugalabscheiders 100 angeordnet.

Die Rotorwelle 12 des Abscheiderotors 10 ist aus Edelstahl ausgebildet. Auf die Rotorwelle 12 ist eine Axialführung 14 aufgespritzt, wobei die Axialführung 14 zur Führung und Aufnahme von Abscheideelementen 16, 16‘ dient. Die Abscheideelemente 16, 16‘ sind Abscheideteller, welche übereinander gestapelt sind, sodass sich ein Tellerstapel 18 ergibt. Die Abscheideelemente 16, 16‘ sind axial verschiebbar auf der Rotorwelle 12 angeordnet.

Der Abscheiderotor 10 umfasst ferner eine Vorspannfeder 20 zum Vorspannen der Abscheideelemente 16, 16‘. Außerdem umfasst der Abscheiderotor einen Abstützkörper 22, welcher die Vorspannfeder 20 einseitig abstützt. Der Abstützkörper 22 ist ebenfalls axial verschiebbar auf der Rotorwelle 12 angeordnet. Die Vorspannfeder 20 befindet sich zwischen dem obersten Abscheideelement 16‘ des Stapels 18 und dem Abstützkörper 22. Der Abstützkörper 22 ist als Vorspannhülse ausgebildet und weist eine um die Rotorwelle 12 umlaufende Ringform auf. Der Abstützkörper 22 ist als einstückiger Kunststoffkörper ausgebildet.

Aufgrund des Axialspiels des Abstützkörpers 22 kann dieser durch eine Axialbewegung in eine Betriebsposition und in eine Wuchtposition gebracht werden. In der Fig. 1 befindet sich der Abstützkörper 22 in der Betriebsposition, in welcher die Federkraft der Vorspannfeder 20 über den Abstützkörper 22 an dem Innenring des Lagers 110 abgestützt wird. In der Betriebsposition des Abstützkörpers werden das Loslager 110 und das Festlager 112 über die Vorspannfeder 20 vorgespannt. Die Rotorwelle 12 weist auf der der orspannfeder 20 abgewandten Seite des Abstützkörpers 22 einen Lageraufnahmeabschnitt 24 auf, in welchem das Lager 110 durch Aufschieben auf die Rotorwelle 12 positionierbar ist.

Da das Lager 110 von dem Zwischendeckel 106 getragen wird, kann das Lager 110 durch Aufsetzen des Zwischendeckels 106 auf den Gehäusebasiskörper 104 auf die Rotorwelle 12 aufgeschoben werden. Durch das Aufschieben des Lagers 110 auf die Rotorwelle 12 kann der Innenring des Lagers 110 mit einer Lagerkontaktfläche des Abstützkörpers 22 in Kontakt gebracht werden. Der Kontakt zwischen dem Lager 110 und dem Abstützkörper 22 erfolgt, bevor das Lager 110 den Lagersitz im Lageraufnahmeabschnitt 24 erreicht hat. Zur finalen Positionierung des Lagers 110 im Lageraufnahmeabschnitt 24 ist der Zwischendeckel 106 gegen die Federkraft der Vorspannfeder zu drücken, sodass es zu einer Stauchung der Vorspannfeder 20 kommt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den Abstützkörper 22 in der Betriebsposition und betreffen somit den eingebauten Zustand des Abscheiderotors 10.

Die Rotorwelle 12 weist einen Axialanschlag 26 auf, welcher durch eine Anschlagsfläche 28 gebildet wird. Beim Aufschieben des Lagers 110 auf die Rotorwelle 12 wird ein Kontakt des Abstützkörpers 22 mit dem Axialanschlag 26 aufgehoben. Der Abstützkörper 22 und die Rotorwelle 12 sind über eine Schnappverbindung 38 miteinander verbindbar. In der dargestellten Betriebsposition des Abstützkörpers 22 ist der Anschlagszustand aufgehoben, da die Anschlagsfläche 44 des als Schnapphaken ausgebildeten Eingriffskörpers 42 von der Anschlagsfläche 28 des Axialanschlags 26 aufgrund des aufgeschobenen Lagers 110 abgehoben ist.

Das mit der Vorspannfeder 20 in Kontakt stehende Abscheideelement 16‘ umfasst eine Federkontaktfläche 30, in welcher die Vorspannfeder 20 das Abscheideelement 16‘ berührt. Das Abscheideelement 16‘ umfasst ferner einen umlaufenden Axialkragen 32, welcher die Montage der Vorspannfeder 20 vereinfacht und den Sitz der Vorspannfeder 20 verbessert. Am Abstützkörper 22 liegt die Vorspannfeder 20 an der Federkontaktfläche 34 an. Die Federkontaktfläche 34 wird von einem Radialkragen 35 des Abstützkörpers 22 getragen. Der Abstützkörper 22 umfasst ferner mehrere stiftförmige Führungsglieder 36, welche die Montage des Abstützkörpers 22 vereinfachen und im Betrieb für eine Führung der Vorspannfeder 20 sorgen.

Die Rotorwelle 12 weist eine Nut 40 auf, welche umlaufend ausgebildet ist. In die Nut 40 können mehrere als Schnapphaken ausgebildete Eingriffskörper 42 des Abstützkörpers 22 eingreifen. Der Eingriff ist in der dargestellten Betriebsposition aufgehoben. Die Axialerstreckung der Nut 40 und die Gestaltung der Eingriffskörper 42 definieren das Axialspiel des Abstützkörpers 22.

Der Abstützkörper 22 ist federnd auf die Rotorwelle 12 eingespreizt. Die als Schnapphaken ausgebildeten Eingriffskörper 42 werden beim Aufschieben des Abstützkörpers 22 auf die Rotorwelle elastisch verformt. Bei Erreichen der Nut 40 kommt es zu einer Rückverformung der Eingriffskörper 42, sodass der Abstützkörper 22 über eine Schnappverbindung 38 formschlüssig auf der Rotorwelle 12 verliergesichert ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Abstützkörper 22 in der Wuchtposition. Der Abscheiderotor 10 befindet sich also im unverbauten Zustand. In dem dargestellten Zustand kann der Abscheiderotor 10 vor dem Einsetzen in das Abscheidergehäuse 102 und vor dem Montieren des Rotorantriebs 114 gewuchtet werden. In der Wuchtposition werden die Anschlagsflächen 44 der als Schnapphaken ausgebildeten Eingriffskörper 42 von der Vorspannfeder 20 gegen die Anschlagsfläche 28 an der Rotorwelle 12 gedrückt. In der Wuchtposition des Abstützkörpers 22 befinden sich also die abstützkörperseitigen Anschlagsflächen 44 mit der rotorwellenseitigen Anschlagsfläche 28 in Kontakt und verhindern eine weitere Axialbewegung des Abstützkörpers 22 in Axialrichtung von den Abscheideelementen 16, 16‘ weg. Der Stapel 18 wird also vorgespannt, sodass der Wuchtvorgang am Abscheiderotor 10 bei fixierten Abscheideelementen 16, 16‘ erfolgen kann.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen einen Abscheiderotor 10 mit einer Rotorwelle 12 und einer auf die Rotorwelle 12 aufgespritzten Axialführung 14 für die Abscheideelemente 16, 16‘ des Stapels 18. Die Abscheideelemente 16 weisen Abstandsstege 46 auf, sodass sich zwischen den aufeinandergestapelten Abscheideelementen 16, 16‘ in Radialrichtung durchströmbare Strömungsbereiche ergeben. Bei der Montage des Abscheiderotors 10 wird nach dem Aufsetzen der Abscheideelemente 16, 16‘ auf die Axialführung 14 zunächst die Vorspannfeder 20 auf die Rotorwelle 12 geschoben. Nachfolgend wird der als Vorspannhülse ausgebildete Abstützkörper 22 auf die Rotorwelle 12 aufgeschoben und so gegen die Federkraft der Vorspannfeder 20 in Richtung der Abscheideelemente 16, 16‘ gedrückt, bis die als Schnapphaken ausgebildeten Eingriffskörper 42 in eine umlaufende Nut 40 der Rotorwelle 12 einhaken.

Nach dem Einhaken der Eingriffskörper 42 in der Nut 40 ist der Abstützkörper 22 formschlüssig auf der Rotorwelle 12 verliergesichert und in der Lage, die Federkräfte der Vorspannfeder 20 aufzunehmen. Die Abscheideelemente 16, 16‘ sind also auf der Rotorwelle 12 fixiert, sodass der Abscheiderotor in diesem Zustand gewuchtet werden kann.

Nach dem Wuchten des Abscheiderotors 10 kann der gewuchtete Abscheiderotor 10 dann in ein Abscheidergehäuse 102 eines Zentrifugalabscheiders 10 eingesetzt werden. Ein Lager 110 für die Rotorwelle 12 wird nach, während oder vor dem Einsetzen des gewuchteten Abscheiderotors 10 in das Abscheidergehäuse 102 von der der Vorspannfeder 20 abgewandten Seite des Abstützkörpers 22 derart auf die Rotorwelle 12 aufgeschoben, dass der Abstützkörper 22 durch das Lager 110 axial in Richtung der Abscheideelemente 16, 16‘ und gegen die Vorspannfeder 20 in eine Betriebsposition bewegt wird. Das Lager 110 kann dabei von einem Deckel 116 oder einem Zwischendeckel 106 des Abscheidergehäuses 102 getragen werden, wobei das Aufschieben des Lagers 110 auf die Rotorwelle 12 durch Aufsetzen des Deckels 116 oder des Zwischendeckels 106 auf einen Gehäusebasiskörper 104 des Abscheidergehäuses 102 erfolgt. Bezuqszeichen

10 Abscheiderotor

12 Rotorwelle

14 Axialführung

16, 16‘ Abscheideelemente

18 Stapel

20 Vorspannfeder

22 Abstützkörper

24 Lageraufnahmeabschnitt

26 Axialanschlag

28 Anschlagsfläche

30 Federkontaktfläche

32 Axialkragen

34 Federkontaktfläche

35 Radialkragen

36 Führungsglieder

38 Schnappverbindung

40 Nut

42 Eingriffskörper

44 Anschlagsfläche

46 Abstandsstege

100 Zentrifugalabscheider

102 Abscheidergehäuse

104 Gehäusebasiskörper

106 Zwischendeckel

108 Abscheidekammer

110 Lager

112 Lager

114 Rotorantrieb

116 Deckel