DE2065235C3

DE2065235C3 - Centrifugation device for separating oil from the cooling water of a piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE2065235C3
Application number: DE19702065235
Authority: DE
Inventors: Ludek Dipl.-Ing. Winterthur Bazil (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1970-12-31
Publication date: 1977-04-21

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zentrifugiereinrichtung zur Ausscheidung von öl aus dem Kühlwasser einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer Zentrifuge, die einen um eine vertikale Achse drehbaren, eine Trennkammer enthaltenden Rotor aufweist, dessen Antrieb durch die Reaktionskraft des aus dem Rotor durch Antriebsdüsen austretenden Betriebsmittels erfolgt. The invention relates to a centrifugation device for separating oil from the cooling water of a Piston internal combustion engine with a centrifuge, one rotatable about a vertical axis, a Separating chamber containing rotor, whose drive by the reaction force of the rotor operating fluid escaping through drive nozzles takes place.

Eine Zentrifuge der genannten Art ist z. B. aus der DT-AS 19 19 976 bekannt. Diese dient zur Reinigung von Kühlwasser einer Kolbenbrennkraftmaschine. Diese Zentrifuge, die sich an sich im Betrieb bewährt hat, hat jedoch den Nachteil, daß bei ihr der Antrieb von der Strömung des zu reinigenden Mittels abhängig ist. Dabei ist für den Antrieb eine möglichst starke Strömungsmenge, d. h. ein großes Volumen pro Zeiteinheit, erforderlich, während für die optimale Reinigungswirkung der Zentrifuge ein kleiner Durchsatz des Mittels pro Zeiteinheit vorteilhaft ist.A centrifuge of the type mentioned is such. B. from DT-AS 19 19 976 known. This is used for cleaning of cooling water of a reciprocating internal combustion engine. This centrifuge, which has proven itself in operation, however, it has the disadvantage that the drive depends on the flow of the agent to be cleaned. The highest possible flow rate is required for the drive, i. H. a large volume per Unit of time, required, while a small throughput for the optimal cleaning effect of the centrifuge of the means per unit of time is advantageous.

Die Erfindung hat die Schaffung einer Zentrifugiereinrichtung zur Reinigung des Kühlwassers für eine Brennkraftmaschine, z. B. für eine Schiffsdieselmaschine, zum Ziel, bei welcher die Reinigungszentrifuge von der für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlichen Kühlwassermenge derart zu beaufschlagen ist, daß einerseits der Zentrifugenroior mit einer für die Erzielung eines guten Trenneffekts und damit einer guten Reinigungswirkung erforderlichen Drehzahl umläuft und andererseits ebenfalls zur Erzielung einer guten Trennwirkung die Verweilzeit des Betriebsmittels im Zentrifugenrotor möglichst lang ist.The invention has to provide a centrifugation device for cleaning the cooling water for a Internal combustion engine, e.g. B. for a marine diesel engine, the goal in which the cleaning centrifuge of the amount of cooling water required for the operation of the internal combustion engine is to be applied in such a way that on the one hand the centrifuge top with one for achieving a good separation effect and thus one good cleaning effect required revolutions and on the other hand also to achieve a good separating effect, the dwell time of the operating medium in the centrifuge rotor is as long as possible.

Die erfindungsgemäße Zentrifugiereinrichiung, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine von der Trennkammer abgeieilte, die Treibdüsen enthaltende Antriebskammer aufweist, deren gesonderter Einlaß an eine Druckleitung einer aus dem Kühlwasser-Sammelbehälter ansaugenden Kühlwasser-Umwälzpumpe angeschlossen ist, während der Einlaß der Trennkammer mit einer von dieser Druckleitung abgehenden Zweigleitung verbunden ist, in die ein Ejektor eingeschaltet ist, der das zu reinigende Kühlwasser von der Oberfläche des Kühlwasser-Sammelbehälters mittels einer schwimmenden Absaugevorrichtung ansaugt.The centrifugation device according to the invention, by means of which this object is achieved, is characterized in that the rotor has a drive chamber which is separated from the separation chamber and contains the drive nozzles has, the separate inlet of which is connected to a pressure line of a suction line from the cooling water collecting tank Cooling water circulation pump is connected, while the inlet of the separation chamber with one of these Pressure line outgoing branch line is connected, in which an ejector is switched on, which is to be cleaned Cooling water from the surface of the cooling water collecting tank by means of a floating suction device sucks.

Durch diese Maßnahme wird nicht nur eine besondere Pumpe für das zu reinigende Kühlwasser eingespart, sondern es wird gleichzeitig eine besonders zuverlässig arbeitende einfache Vorrichtung geschaffen, weiche die erforderliche Förderung einer kleineren Menge mit niedrigem Druck im Vergleich mit dem Antriebswasser gestattet.This measure not only creates a special pump for the cooling water to be cleaned saved, but at the same time a particularly reliable simple device is created, soft the required delivery of a smaller amount at low pressure compared to that Propulsion water permitted.

Der Kühlwasser-Sammelbehälter kann aus zwei miteinander verbundenen Kammern bestehen, wobei in die die Absaugevorrichtung für das zu reinigende Kühlwasser enthaltende Kammer sowohl die Rüeklaufleilung aus der Zentrifuge als auch die Rücklaufleitung aus dem Kühlwasserkreislauf der Kolbenbrennkraftmaschine mündet, während aus der anderen Kammer die Kühlwasser-Umwälzpumpe ansaugt. Auf diese Weise wird eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Einrichtung gewonnen, bei welcher die zweite Kammer reines, praktisch ölfreies Wasser enthält, das einerseits für den Antrieb des Rotors und andererseits zur Kühlung der Kolbenbrennkraftmaschine verwendet werden kann. Die Rückführung des mit öl verunreinigten Wassers von der Kolbenbrennkraftmaschine erfolgt hingegen in die erste K immer, in welcher sich das Öl auf der Oberfläche ausscheiden kann. Dadurch wird gleichzeitig eine gewisse Vorreinigungswirkung erzielt, welche die Wirksamkeit der Einrichtung bezüglich des Ausscheidens von öl unterstützt.The cooling water collecting tank can consist of two interconnected chambers, wherein in the chamber containing the suction device for the cooling water to be cleaned and the return line from the centrifuge and the return line from the cooling water circuit of the piston engine opens, while the cooling water circulation pump sucks in from the other chamber. In this way a particularly advantageous embodiment of the device is obtained in which the second chamber contains pure, practically oil-free water, which is used on the one hand to drive the rotor and on the other hand for Cooling of the piston internal combustion engine can be used. The return of the contaminated with oil Water from the piston internal combustion engine, however, always takes place in the first K, in which the oil is located the surface can precipitate. A certain pre-cleaning effect is thereby achieved at the same time, which aids the effectiveness of the device in terms of oil excretion.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Beispieles erläutert. Es zeigtThe invention is explained using an example shown schematically in the drawing. It shows

F i g. 1 einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Zentrifuge undF i g. 1 shows a section of a centrifuge according to the invention and

Fig.2 ein Schema einer Reinigungsanlage für das Kühlwasser einer großen Dieselbrennkraftmaschine, bei welcher die erfindungsgemäße Zentrifuge verwendet wird.2 shows a diagram of a cleaning system for the Cooling water of a large diesel internal combustion engine in which the centrifuge according to the invention is used will.

Die in der Fig. 1 dargestellte Zentrifuge 10 enthält einen Sockel 11, auf welchem ein Deckel 12 befestigt ist. Im Sockel befindet sich ein feststehender Zapfen 13, auf welchem ein zweiteiliger Rotor 14 mittels Lagerbüchsen 15, 16, 17 und 34 drehbar gelagert ist. Im Rotor 14 befindet sich eine Trennwand 18, welche eine Antriebskammer 20 von einer Trennkammer 21 trennt. Die Antriebskammer 20 ist durch einen im Zapfen 13 und in einem zentralen Teil des Rotors ausgebildeten Kanal 22 mit einem Eingangskanal 23 für das zum Antrieb dienende Kühlwasser verbunden. Die Trennkammer 21 ist durch einen im Zapfen 13 und im Rotor 14 ausgebildeten Kanal 24 mit einem Eingangskanal 25 für das zu reinigende Wasser verbunden. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist im unteren Teil des Zapfens 13 ein gegenüber dem Zapfen abgedichtetes Rohr 26 untergebracht, welches in diesem Bereich die Kanäle 22 und 24 voneinander trennt. Wie ebenfalls aus der F i g. 1 ersichtlich ist, ist die Antriebskammer 20 mit nach außen mündenden tangentialen Antriebsdüsen 27 versehen. ImThe centrifuge 10 shown in FIG. 1 contains a base 11 on which a cover 12 is attached. There is a fixed pin 13 in the base which a two-part rotor 14 is rotatably mounted by means of bearing bushes 15, 16, 17 and 34. In the rotor 14 there is a partition 18 which separates a drive chamber 20 from a separation chamber 21. the The drive chamber 20 is defined by a channel 22 formed in the pin 13 and in a central part of the rotor connected to an input channel 23 for the cooling water used for propulsion. The separation chamber 21 is through a formed in the pin 13 and in the rotor 14 channel 24 with an input channel 25 for connected to the water to be purified. As can be seen from FIG. 1, the pin 13 is in the lower part a tube 26 sealed with respect to the pin accommodated, which in this area the channels 22 and 24 separates from each other. As also from FIG. 1 can be seen, the drive chamber 20 is with the outside opening tangential drive nozzles 27 are provided. in the

oberen Bereich des Rdors 14 befinden sich Ausgangsöffnungen 28, die aus Gründen einer Einfachheit der Darstellung radial angeordnet sind, vorzugsweise jedoch in der gleichen Weise wie die Antriebsdüsen 27 tangential verlaufen. Bei der dargestellten Ausführung der Zentrifuge münden die Düsen 27 wie auch die Ausgangsöffnungen 28 in einen gemeinsamen Abflußraum 30, aus welchem das gereinigte Kühlwasser z. B. in einen Behälter abfließen kann. Bei der Ausführung nach der Fig. 1 ist der über den Kanälen 23 und 25 befindliche Teil des Abflußraumes 30 mit dem darunter befindlichen Teil durch nicht dargestellte Öffnungen verbunden. Die Kanäle 23 und 25 können z. B. auch in einem diagonal verlaufenden rohrförmigen Teil 31 ausgebildet sein, wobei sich zwischen dem rohrförmigen Teii 31 und dem die Form eines Rotationskörpers aufweisenden Teil des Sockels 11 halbKrcisförmige Öffnungen befinden.output openings are located in the upper area of the rotor 14 28, which are arranged radially for the sake of simplicity of illustration, preferably however, run tangentially in the same way as the drive nozzles 27. In the embodiment shown In the centrifuge, the nozzles 27 and the outlet openings 28 open into a common drainage space 30, from which the purified cooling water z. B. can flow into a container. When running after 1 is the part of the drainage space 30 located above the channels 23 and 25 with that below located part connected by openings not shown. The channels 23 and 25 can, for. B. also in be formed a diagonally extending tubular part 31, with between the tubular Part 31 and that part of the base 11 having the shape of a body of revolution, semicircular Openings are located.

Im Betrieb kann der Eingangskanal 23 an die Förderleitung einer Pumpe angeschlossen werden, welche das zum Antrieb dienende Kühlwasser fördert. Die Strömungsmenge pro Zeiteinheit des durch den Kanal 23 in die Ati.riebskammer 20 zugeführten und durch die Düsen 27 nach außen austretenden Kühlwassers kann dabei so gewählt werden, daß der Rotor 14 der Zentrifuge die gewünschte Drehzahl erhalt.In operation, the input channel 23 can be connected to the Conveying line of a pump can be connected, which conveys the cooling water used for the drive. The flow rate per unit of time of the supplied through the channel 23 in the Ati.triebskammer 20 and cooling water exiting to the outside through the nozzles 27 can be selected so that the rotor 14 the centrifuge gets the desired speed.

Das zu reinigende Kühlwasser wird durch den Eingangskanal 25 und durch den Kanal 24 in die Trennkammer 21 geleitet und gelangt in gereinigter Form durch die Ausgangsöffnungen 28 nach außen in yo den Abflußraum 30. Damit die Ausgangsströmung nicht die Bewegung der Zentrifuge stört, ist der Deckel 12 mit einem Ablenkblech 32 versehen, durch welches gewährleistet wird, daß das gereinigte Wasser entlang der inneren Wand des Deckels 12 nach unten fließt.To be cleaned cooling water is passed through the input channel 25 and through the channel 24 into the separation chamber 21 and passes in purified form by the output ports 28 to the outside 30 in yo the discharge chamber order that the output flow does not disturb the movement of the centrifuge, the cover 12 is provided with a baffle 32, by which it is ensured that the purified water flows along the inner wall of the lid 12 downwards.

Das aus dem Kühlwasser eni fernte Öl. z. B. Schmieröl oder flüssiger Brennstoff, welches leichter als Wasser ist. wird bei der in der F i g. 1 dargestellten Zentrifuge durch einen Kanal 33 in einen Ausgangskanal 35 im Zapfen 13 geleitet und aus diesem abgeführt. Schwerere, im Kühlwasser enthaltene Teilchen werden an der Innenwand des Rotors 14 abgelagert und können von dieser von Zeit zu Zeit entfernt werden.The oil removed from the cooling water. z. B. Lube Oil or liquid fuel, which is lighter than water. in the case of the FIG. 1 shown centrifuge a channel 33 passed into an output channel 35 in the pin 13 and discharged from this. Heavier, im Particles containing cooling water are deposited on the inner wall of the rotor 14 and can be removed from this will be removed from time to time.

Die der Trennkammer 21 pro Zeiteinheit zugeführte Strömungsmenge kann unabhängig von den Bedürfnissen des Antriebs eingestellt werden. So hat es sich nämlich gezeigt, daß bei kleinen Strömungsmengen der erhaltene Reinigungsgrad des Kühlwassers besser ist.The flow rate supplied to the separation chamber 21 per unit of time can be independent of requirements of the drive can be set. So it has been shown that with small flow rates the The degree of purification of the cooling water obtained is better.

In der Fig. 2 ist eine Reinigungsanlage für das Kühlwasser einer großen Dieselbrennkraftmaschine, z. B. für Schiffsantrieb, dargestellt. Die Reinigungsanlage enthält zwei Behälter 40, 41, die durch eine in der Nähe des Bodens der Behälter befindliche ^verbindungsleitung 42 miteinander verbunden sind Dem Behälter 41 wird durch eine Leitung 43 das verunreinigte Kühlwasser von der nicht dargestellten Maschine zugeführt. Beide Behälter 40 und 41 sind mn einer gemeinsamen Entlüftungsleitung 44 versehen. Das der Maschine zugeführte Kühlwasser wird dem Behälter40 durch e^;ne Kühlpumpe 45 entnommen und in eine Kühlwasserleitung 46 gefördert. Von der Kühlwasserleitung 46 führt eine Zweigleitung 47 zur Zentrifuge 10, die sich über dem Behälter 41 befindet. Die Leitung 47 ist dabei an den Eingangskanal 23 (Fig. 1) angeschlossen. In der Leitung 47 befindet sich ein Ventil 48, durch welches die Anlage eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kannIn Fig. 2 is a cleaning system for the cooling water of a large diesel internal combustion engine, for. B. for ship propulsion shown. The cleaning system includes two containers 40, 41, in the vicinity of the bottom of the container located ^Getting Connected line 42 are connected together by a the container 41 is supplied through a line 43, the contaminated cooling water from the unillustrated engine. Both containers 40 and 41 are provided with a common vent line 44. The cooling water supplied to the machine is fed to the container 40 by e ^; ne cooling pump 45 removed and conveyed into a cooling water line 46. A branch line 47 leads from the cooling water line 46 to the centrifuge 10, which is located above the container 41. The line 47 is connected to the input channel 23 (FIG. 1). In the line 47 there is a valve 48 through which the system can be switched on or off

Von der Leitung 47 ist eine Leitung 50 abgezweigt, in welcher sich ein Ejektor 51 befindet. Die Ansaugöffnung des Ejektors 51 ist über eine Saugleitung 52, die einen Schlauch 52' enthält, mit einem Schwimmer 53 verbunden, welcher einen Ansaugbecher 54 trägt, der an die Ansaugleitung 52 angeschlossen ist und dessen oberer Rand sich in einem geringen Abstand vom Wasserspiegel im Behälter 41 befindet. Da die auszuscheidende Verunreinigung im vorliegenden Falle im wesentlichen aus öl besteht, wird auf diese Weise gewährleistet, daß die obere am meisten ölhaltige Schicht aus dem Behälter 41 angesaugt wird.A line 50 is branched off from the line 47, in which is an ejector 51. The suction opening of the ejector 51 is via a suction line 52, the one Hose 52 'contains, connected to a float 53, which carries a suction cup 54, the the suction line 52 is connected and its upper edge is at a small distance from Water level in the container 41 is located. As the impurity to be eliminated in the present case Essentially made up of oil, this is done ensures that the upper, most oily layer is sucked out of the container 41.

Die Leitung 50 ist an die Eingangsleitung 25 der Zentrifuge 10 (Fig. 1) angeschlossen, welche in den Trennraum 21 führt. Wie noch aus der F i g. 2 ersichtlich ist. ist die Leitung 50 mit einem Überströmventil 55 versehen, durch welches der Druck in der Leitung 52 eingestellt wird.The line 50 is connected to the input line 25 of the centrifuge 10 (Fig. 1), which in the Separation space 21 leads. As can be seen from FIG. 2 can be seen. is the line 50 with an overflow valve 55 provided by which the pressure in the line 52 is adjusted.

Das /um Antrieb verwendete Wasser wie auch d>s gereinigte Wasser strömt aus dem Abflußraum 30 durch ein Rohr 56 in den Behälter 41 zurück. Das ausgeschiedene Öl wird aus dem Ausgangskanal 35 (Fig. 1)durch eine Leitung 57 in einen Sammelbehälter 58 abgeleitet.The / um drive used water as well as d> s Purified water flows back from the drain space 30 through a pipe 56 into the container 41. The Separated oil is from the outlet channel 35 (Fig. 1) through a line 57 in a collecting container 58 derived.

Im Betrieb wird das verunreinigte Kühlwasser durch die Leitung 43 dem Behälter 41 zugeführt. Im Behälter 41 bildet sich eine obere, mit Öl angereicherte Schicht, die in der Zeichnung durch eine kreuzweise Schraffur angedeutet ist. Aus dieser Schicht wird das zu reinigende Kühlwasser durch die Ansaugleitung 52 mit der Hilfe des Schwimmers 53 entnommen, so daß eine maximale Wirkung der Zentrifuge gewährleistet ist. Das im unteren Bereich des Behälters 41 befindliche reine Kühlwasser kann durch die Leitung 42 in den Behälter 40 für reines Wasser übertreten. Dem Behälter 40 wird durch die Kühlpumpe 45 das Wasser einerseits zur Kühlung der Maschine entnommen, andererseits wird ein Teil davon für den Antrieb der Zentrifuge 10 und zum Ansaugen des verunreinigten Kühlwassers durch den Ejektor 51 verwendet. Dadurch, daß für den Antrieb der Zentrifuge reines Wasser aus dem Behälter 40 dient, ist es möglich, die beiden Ausgangsströmungen, welche durch die Düsen 27 und die Öffnungen 28 führen, miteinander zu vereinigen, da es sich in beiden Fällen um gereinigtos Kühlwasser handelt. Dadurch ist eine wesentliche Vereinfachung der Zentrifuge und der ganzen Reinigungsanlage möglich.During operation, the contaminated cooling water is fed to the container 41 through the line 43. In the container 41 an upper layer enriched with oil forms, which is indicated in the drawing by cross-hatching. From this layer it becomes cleaning cooling water taken through the suction line 52 with the help of the float 53, so that a maximum effectiveness of the centrifuge is guaranteed. The pure located in the lower area of the container 41 Cooling water can pass through the line 42 into the container 40 for pure water. The container 40 is the water is removed by the cooling pump 45 on the one hand for cooling the machine, on the other hand part of it for driving the centrifuge 10 and for sucking in the contaminated cooling water the ejector 51 is used. Because pure water from the container 40 is used to drive the centrifuge, it is possible to use the two output flows, which lead through the nozzles 27 and the openings 28, to unite with each other, since in both cases it is about purified cooling water. This is a Significant simplification of the centrifuge and the entire cleaning system possible.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Centrifugation device for separating oil from the cooling water of a reciprocating internal combustion engine with a centrifuge that has a separating chamber that can be rotated about a vertical axis containing rotor, whose drive by the reaction force of the rotor through Operating means emerging from the drive nozzles are characterized in that the rotor (14) a drive chamber (20) which is separated from the separating chamber (21) and contains the drive nozzles (27) has, whose separate inlet (23) to a pressure line (47) one from the cooling water collecting tank (40, 41) is connected to the suction cooling water circulation pump (45). during the Inlet (25) of the separation chamber (21) with a branch line extending from this pressure line (47) (50) is connected, in which an ejector (51) is switched on, which the cooling water to be cleaned from the surface of the cooling water collecting tank (40, 41) by means of a floating suction device (52,53,54) sucks.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the cooling water collecting tank consists of two interconnected chambers (41, 40) consists, in which the suction device (52,53, 54) for the cooling water to be cleaned containing Chamber (41) both the return line (56) from the centrifuge (10) and the return line (43) the cooling water circuit of the piston internal combustion engine opens, while from the other chamber (40) the cooling water circulation pump (45) draws in.