DE20122312U1

DE20122312U1 - Device for emulsifying especially of water in fuel has rotor double mounted in stator, and width of grinding gap formed between rotor and stator is smaller than 30 microns

Info

Publication number: DE20122312U1
Application number: DE20122312U
Authority: DE
Original assignee: S I T Schiffs & Industrietechn; Sit Schiffs- & Industrietechnik GmbH
Current assignee: S I T Schiffs & Industrietechn; Sit Schiffs- & Industrietechnik GmbH
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2011-07-17

Abstract

The device for the emulsifying especially of water in fuel has a rotor (2) double mounted in a stator. The width of the grinding gap formed between the rotor and stator is smaller than 30 microns. Self-lubricating ball bearings (15) are provided for the support of the rotor or shaft (1) carrying it. The device has at least one mechanical seal constructed in such a way that a spring pack provided in the rotating part of the mechanical seal does not lie in the stream of emulsified or to be emulsified fluids. An independent claim is included for a procedure for the emulsifying of especially water in fuel using a rotor to swirl the fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emulgation, insbesondere zur Emulgation von Wasser in einem Brennstoff.The The invention relates to a device for emulsification, in particular for the emulsification of water in a fuel.

Solche Vorrichtungen und Verfahren sind bekannt, z.B. aus der DE 41 42 891 A1 . Sie dienen insbesondere auf Schiffen dazu, den Brennstoff, in der Regel Diesel oder ein Schweröl, aufzubereiten, um so die Verbrennung zu verbessern.Such devices and methods are known, for example from the DE 41 42 891 A1 , They serve, in particular, on ships to treat the fuel, usually diesel or a heavy oil, so as to improve the combustion.

Neben der Filterung ist die wichtigste Form der Brennstoffaufbereitung die Emulgation, die unter anderem eine Reduktion der Stickoxidemission bewirken kann. Dazu wird Wasser in dem Brennstoff emulgiert, so dass die in Brennstoff eingeschlossenen Wassertröpfchen in der Brennkammer in einer sog. Micro-Explosion explodieren können, wobei sie die sie umgebende Brennstoffhülle aufreißen und fein verteilen. Zudem verbessern die Sauerstoff- und Wasserstoffanteile die Qualität der Verbrennung.Next Filtering is the most important form of fuel treatment the emulsification, which among other things, a reduction of nitrogen oxide emission can cause. For this purpose, water is emulsified in the fuel, so that the fuel droplets trapped in fuel in the combustion chamber in a so-called micro-explosion can explode, with the surrounding fuel cladding rip and distribute it finely. In addition, the oxygen and hydrogen levels improve the quality the combustion.

Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist jedoch die Emulgation noch nicht optimal. Insbesondere ist die Breite des sog. Mahlspaltes (des Spaltes zwischen Rotor und Stator) nicht so klein, dass es gelänge, auch Gasölqualitäten zu emulgieren.at However, the known devices and methods, the emulsification not yet optimal. In particular, the width of the so-called. Mahlspaltes (the gap between rotor and stator) not so small that it succeed, also to emulsify gas oil qualities.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die auch die Emulgation von Wasser in Brennstoffen wie reinem Diesel erlaubt.From that Based on the invention, the object is based, a device also mention the emulsification of water in fuels such as pure Diesel allowed.

Die Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The The object is achieved by a device having the features of the claim 1 solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die doppelte Lagerung des Rotors erlaubt es, extrem geringe Mahlspaltbreiten zwischen Rotor und Stator, insbesondere Breiten von 30 μm und weniger, zu erzielen, was auch die Größe der emulgierten Tröpfchen verringert. Kleinere Tröpfchen bedeuten aber bessere Verbrennung.The double bearing of the rotor allows extremely small gap widths between rotor and stator, in particular widths of 30 μm and less, what is the size of the emulsified droplet reduced. Smaller droplets but mean better combustion.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:Further Details and advantages of the invention will become apparent from the following purely exemplary and non-limiting description of some embodiments in conjunction with the drawing. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Schnittansicht, 1 a device according to the invention in sectional view,

2 einen Ausschnitt aus 1 in vergrößertem Maßstab, 2 a section from 1 on an enlarged scale,

3 eine schematische Teilansicht eines für die Vorrichtung vorgesehen Rotors mit einem ersten Oberflächenprofil, 3 1 is a schematic partial view of a rotor provided for the device with a first surface profile;

4 eine schematische Teilansicht eines für die Vorrichtung vorgesehen Rotors mit einem zweiten Oberflächenprofil und 4 a schematic partial view of a device provided for the rotor with a second surface profile and

5 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Rotor mit einer scharfkantigen Oberfläche. 5 a further device according to the invention with a rotor with a sharp-edged surface.

In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung zur Emulgation gezeigt, die speziell für die Emulgation von Wasser in einem Brennstoff wie Schweröl oder Diesel ausgelegt ist und z.B. auf Schiffen zur Aufbereitung des Brennstoffs vorteilhaft eingesetzt werden kann. Dabei ist in einem Stator 3 eine Welle 1 mit einem Rotor 2 drehbar mittels selbstschmierender Kugellager 15 gelagert. Das Oberflächenprofil des Rotors 2, das bei der Emulgation eine wichtige Rolle spielt, ist in dieser mehr schematischen Darstellung nicht gezeigt. Es kann z.B. wie in den 3 und 4 gezeigt ausgebildet sein.In the 1 and 2 a device for emulsification is shown, which is specially designed for the emulsification of water in a fuel such as heavy oil or diesel and can be used advantageously on ships for the treatment of the fuel advantageous. It is in a stator 3 a wave 1 with a rotor 2 rotatable by means of self-lubricating ball bearings 15 stored. The surface profile of the rotor 2 , which plays an important role in the emulsification, is not shown in this more schematic representation. It can eg as in the 3 and 4 be shown formed.

Entlang der Welle 1 gesehen sind vor und nach dem Rotor 2 zwei Gleitringdichtungssitze 4 und zwei Quenschgehäuse 5 vorgesehen. In einem ersten Lagergehäuse 6 mit einem ersten Enddeckel 7 ist ein erstes Lüfterrad 13, in einem zweitem Lagergehäuse 8 mit einem zweiten Enddeckel 9 ein zweites Lüfterrad 10 angeordnet. Zur Befestigung der Vorrichtung ist ein Gerätefuß 11 vorgesehen.Along the wave 1 are seen before and after the rotor 2 two mechanical seals seats 4 and two quench housings 5 intended. In a first bearing housing 6 with a first end cover 7 is a first fan 13 in a second bearing housing 8th with a second end cover 9 a second fan 10 arranged. To attach the device is a device foot 11 intended.

Da die emulgierten bzw. zu emulgierenden Flüssigkeiten beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung eine beachtliche Wärme abgeben, sind die Lagergehäuse 6 und 8 vorteilhaft so ausgeführt, dass allenfalls nur sehr wenig Wärme zu den Lagerstellen gelangen kann. Dazu verfügen die Lagergehäuse über Stege. Zusammen mit entsprechend ausgebildeten Dichtungen und Dichtungselementen, wie Hochtemperatur-O-Ringen wird es damit möglich, auch in Temperaturbereichen von etwa 250 bis 270 °C (bezogen auf die Gleitringdichtung) zu arbeiten.Since the emulsified or emulsified liquids deliver a considerable amount of heat when the device is used as intended, the bearing housings are 6 and 8th Advantageously designed so that at most only very little heat can reach the bearings. For this purpose, the bearing housings have webs. Together with appropriately designed seals and sealing elements, such as high-temperature O-rings, it is thus possible to work even in temperature ranges of about 250 to 270 ° C (based on the mechanical seal).

In den zwischen Stator 3, Gleitringdichtungssitzen 4, Gleitringdichtungen 14 und Rotor 2 gebildeten Kammern sind sog. Cares 12 vorgesehen, die sich mit dem Rotor drehen und die Emulsion bzw. die zu emulgierenden Flüssigkeiten verwirbeln, um die ansonsten in diesen Kammern problematische Bildung sog. Ölkuchens zu verhindern.In the between stator 3 , Mechanical seal seats 4 , Mechanical seals 14 and rotor 2 formed chambers are so-called. Cares 12 provided that rotate with the rotor and swirl the emulsion or the liquids to be emulsified to prevent the otherwise problematic formation in these chambers so-called. Ölkuchens.

Die Gleitringdichtungen 14 sind so konstruiert, dass das zur Justierung des Anpressdrucks im rotierenden Teil Gleitringdichtungen 14 vorgesehene Federpaket nicht im Ölstrom liegt, wodurch längere Standzeiten erzielt werden.The mechanical seals 14 are designed so that for adjusting the contact pressure in the rotating part mechanical seals 14 provided spring package is not in the flow of oil, resulting in longer life can be achieved.

Man beachte, dass der Aufbau der Vorrichtung mit den weiteren, an sich bekannten Bauteilen wie gerader Einschraubverschraubung 16, Radial-Wellendichtung 17, verschiedenen O-Ringen 18 und 19, Nutmutter 20, Sicherungsblech 21, Passfeder 22, Stift 23, Spannstift 24, den Zylinderschrauben 25, 26, 27, 28, 29 und 30, Innenring 31 und Zylinderstift 32 vorteilhaft so erfolgt ist, dass bei Wartungsarbeiten alle wichtigen Bauteile leicht ausgebaut werden können, ohne dass z.B. Rohrleitungen gebrochen und Leckagen verursacht werden müssten.It should be noted that the structure of the device with the other, known per se components such as straight screwed 16 , Radial shaft seal 17 , different O-rings 18 and 19 , Grooved nut 20 , Locking plate 21 , Adjusting spring 22 , Pen 23 , Clamping pin 24 , the cylinder screws 25 . 26 . 27 . 28 . 29 and 30 , Inner ring 31 and cylindrical pin 32 has been advantageously carried out so that during maintenance all important components can be easily removed without, for example broken pipes and leaks would have to be caused.

In den 3 und 4 sind Teilansichten zweier Rotoren für erfindungsgemäße Vorrichtungen gezeigt, wobei die Rotoren unterschiedliche Oberflächenprofile besitzen. Das in 3 gezeigte Oberflächenprofil wird durch parallel zueinander verlaufende Nuten N und Stege S sowie in die Stegen eingebrachte Bohrungen B gebildet, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur einige mit Bezugszeichen versehen wurden. Der Durchmesser der Bohrungen ist etwas größer als die Breite der Stege.In the 3 and 4 are partial views of two rotors for devices according to the invention shown, wherein the rotors have different surface profiles. This in 3 shown surface profile is formed by mutually parallel grooves N and webs S and introduced into the webs bores B, of which for reasons of clarity, only a few have been provided with reference numerals. The diameter of the holes is slightly larger than the width of the webs.

Das in 4 nur schematisch angedeutete Oberflächenprofil zeichnet sich durch eine Vielzahl von in Draufsicht rautenförmigen scharfkantigen Vorsprüngen aus, die in der Praxis z.B. durch Einfräsen entsprechender Nuten in die ursprünglich glatte Oberfläche eines zylindrischen Rotors gebildet werden können. Ein solches scharfkantiges Profil erhöht vorteilhaft die Scherkraftwirkung auf die zu emulgierenden Flüssigkeiten und erlaubt insbesondere auch die Emulgation von Diesel und Wasser.This in 4 only schematically indicated surface profile is characterized by a plurality of diamond-shaped in plan view sharp-edged projections, which can be formed in practice, for example by milling corresponding grooves in the originally smooth surface of a cylindrical rotor. Such a sharp-edged profile advantageously increases the shear force effect on the liquids to be emulsified and in particular also allows the emulsification of diesel and water.

In der 5 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 50 bezeichnete Vorrichtung zur Emulgation gezeigt, die wie die in 1 gezeigte Vorrichtung einen in einem Stator 52 drehbar gelagerten Rotor 54 aufweist. Zu den Einzelheiten der Lagerung und der weiteren Bauteile kann auf die Beschreibung der 1 verwiesen werden.In the 5 is one in its entirety with 50 designated device for emulsification, which, like those in 1 Device shown in a stator 52 rotatably mounted rotor 54 having. For the details of the storage and other components can be found on the description of 1 to get expelled.

Zu beachten ist bei der in 5 gezeigten Vorrichtung insbesondere die Oberfläche des verwendeten Rotors 54, die sich durch eine Vielzahl von in Draufsicht rautenförmigen Vorsprüngen 56 auszeichnet, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige mit Bezugszeichen versehen wurden. Diese Vorsprünge "zerschneiden" gewissermaßen die zu emulgierenden Flüssigkeiten und üben eine besonders hohe Scherkraft auf die Flüssigkeiten aus, weshalb sich ein Rotor der gezeigten Art auch zur Emulgation von Medien wie Diesel und Wasser eignet.Please note at the in 5 shown device, in particular the surface of the rotor used 54 characterized by a plurality of in plan view diamond-shaped projections 56 distinguished, for reasons of clarity, only a few have been provided with reference numerals. These projections "cut" the liquids to be emulsified and exert a particularly high shear on the liquids, which is why a rotor of the type shown is also suitable for the emulsification of media such as diesel and water.

Im Rahmen des Erfindungsgedanken sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich z.B. auf die Konstruktion der Lagergehäuse und der Gleitringdichtungen beziehen. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung sind jedenfalls die beidseitige Lagerung des Rotors, die eine geringe Größe des Spalts zwischen Rotor und Stator ermöglicht. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Form des Oberflächenprofils des Rotors, wobei sich insbesondere die Form mit scharfen Kanten bewährt hat.in the The scope of the inventive concept are numerous modifications and developments possible, which is e.g. on the construction of the bearing housings and the mechanical seals Respectively. An important aspect of the invention are in any case the two-sided Storage of the rotor, which is a small size of the gap between rotor and stator allows. Another important aspect is the shape of the surface profile of the rotor, in particular, the shape with sharp edges proven Has.

Claims

Device for emulsification, in particular for the emulsification of water in a fuel, with one in a stator ( 3 ) rotatably mounted rotor ( 2 ), characterized in that the rotor is mounted double.

Device according to claim 1, characterized in that that the width of the grinding gap formed between the rotor and stator is less than 30 microns.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for the storage of the rotor or a shaft carrying the rotor ( 1 ) self-lubricating ball bearings ( 15 ) are provided.

Device according to one of claims 1 to 3 with at least one mechanical seal ( 14 ) with a spring assembly provided for adjusting the contact pressure in the rotating part of the mechanical seal, characterized in that the mechanical seal is designed such that the spring assembly provided in the rotating part of the mechanical seal is not in the flow of the emulsified or emulsified liquids.

Device according to one of claims 1 to 4 with at least one bearing housing ( 6 ; 8th ), characterized in that the bearing housing is formed such that the bearings are protected from the heat emitted by the emulsified or emulsified liquids.

Device for emulsification, in particular for the emulsification of water in a fuel, with one in a stator ( 3 ) rotatably mounted rotor ( 2 ), in particular according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotor has a surface profile with sharp edges.

Device according to claim 6, characterized in that that the surface of the rotor with polygonal in plan view, in particular triangular or rhomboid projections is busy.

Rotor for A device according to any one of claims 1 to 7, characterized that its surface occupied with in plan view polygonal, in particular triangular or diamond-shaped projections is.