DE2909716A1

DE2909716A1 - Schubzentrifuge

Info

Publication number: DE2909716A1
Application number: DE19792909716
Authority: DE
Inventors: Guenther Hultsch; Helmut Dr Ing Wilkesmann
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1980-09-18
Also published as: GB2044120A; JPS55124558A; US4320007A; FR2451224A1

Description

Da erhebliche Schubkräfte erforderlich sind, um die Reibung des Schleudergut-Feststoffes unter Zentrifugalbeschleunigung zu überwinden, muß in der Regel der Ölkreislauf gekühlt werden, um die im hydraulischen System entstehende Reibungswärme abzuführen.

Dieses System zur Hin- und Herbewegung des Schubbodens erfordert eine Vielzahl komplizierter Bauteile, wodurch die Herstellung und der Betrieb einer derartigen Schubzentrifuge mit einem hohen Aufwand verbunden ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diesen Aufwand zu reduzieren.

Die Lösung dieses Problems geht aus dem Kennzeichen des Hauptanspruchs hervor.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den TJnteransprüchen hervor.

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Es zeigen:

Pig. 1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Schubzentrifuge dargestellt, mit einer in einem festen Lagerbock 1 gelagerten Welle 2, an deren einem Ende eine Riemenscheibe 3 und an deren anderem Ende über eine Trommelnabe h und einen Trommelboden 5 eine Trommel 6 mit einer Siebfläche 7 befestigt ist. Am Trommelboden 5 ist ein Schubboden 8 angeordnet, der über den Trommelboden 5 durchsetzende Bolzen 9 fest mit einem Schubkolben 10 verbunden ist. Dieser Schubkolben 10 ist auf der Außenfläche der Trommelnabe h axialverschxeblich gelagert. Zwischen dem Trommelboden 5 und dem Schubkolben 10 ist eine Rückstelleinrichtung in Form einer Feder 11 angeordnet. An den Trommelboden 5 schließt sich eine zylindrische Wandung 12 eines Ringgefäßes 13 mit einer damit fest verbundenen Ringstirnwand 1^ an, deren gegenüberliegende Stirnwand vom axialverschieblichen Schubkolben 10 gebildet wird.

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Die Schubzentrifuge ist von einem Gehäuse I5 umschlossen, das in drei Teilräume 16, I7 und

18 unterteilt ist. Der Teilraum 16 beinhaltet das Ringgefäß 13 und weist eine Ablauföffnung

19 sowie ein feststehendes Einlaufrohr 20 auf, das in den radial nach innen offenen Raum des Ringgefäßes I3 mündet. Der Teilraum 17 umgibt die Trommel 6 und hat eine Filtrat-Ablauföffnung 21 ausgebildet. Der Teilraum 18 schließt an die Feststoff-Austragseite der Trommel 6 an und besitzt eine Feststoff-Austrittsöffnung 22. Durch den Teilraum 18 ragt ein am Gehäuse 15 befestigte» Füllrohr 23 über das Innere der Trommel 6 bis in einen mit dem Schubboden 8 verbundenen Einlaufverteiler 2k mit Beschleunigungsstegen 25,

Im Schubkolben 8 und in der Ringstirnwand 14 ist ein Ventil 2.6 befestigt, das aus einem achsparallel zur Welle 2 angeordneten Ventilstift 27 besteht, dessen ein Ende begrenzt axial verschieblich im Schubkolben 10 befestigt ist und dessen anderes Ende eine Bohrung 28 in der Ringstirnwand 14 durchsetzt. In diesem, die Ringstirnwand durchsetzenden Bereich weist der Ventilstift 27 eine Aus-

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nehmung 29 auf. Von der Bohrung 28 zweigt ein Ablaufkanal 30 ab, der in der zylindrischen Wandung in einer der Drehrichtung des Ringgefäßes 13 entgegengesetzten tangentialen Richtung nach außen führt.

Im Betrieb der Vorrichtung nach Pig. 1 wird in das Ringgefäß 13 über das Einlaufrohr 20 eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, geleitet, durch die sich infolge der Zentrifugalwirkung ein hydrostatischer Druck im Ringgefäß 13 aufbaut. Befinden sich der Schubkolben 10 und das Ventil 26 in ihrer linken Endstellung, so bewirkt die Druckflüssigkeit zunächst eine Verschiebung des Schubkolbens 10 entgegen der Wirkung der Feder 11, worauf nach einer gewissen Wegstrecke auch der Ventilstift 27 des Ventils 26 mitgenommen wird. Diese Bewegung setzt sich fort, bis die Ausnehmung 29 im Ventilstift 27 aus der Bohrung 28 austritt und über diese Bohrung und den Ablaufkanal 30 eine Verbindung zwischen dem Inneren des Ringgefäßes 13 und dem radial äußeren Bereich herstellt. Diese Betriebsstellung ist aus Fig.lzu ersehen. Infolge des großen hydro-

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statischen Drucks strömt die Flüssigkeit aus dem Ringgefäß 13 schnell ab. Dadurch übersteigt schließlich die Rückstellkraft der Feder 11 die hydraulische Schubkraft. Während der Schubkolben 10 infolge dessen nach links zurück geht, strömt über den Ablaufkanal 30 weiterhin solange Flüssigkeit ab, bis der Ventilstift 27 vom Schubkolben 10 zurückgestoßen wird und das Ventil 26 schließt. Der Schubkolben 10 wird von der Feder 11 weiter nach links bewegt, bis erneut genügend Flüssigkeit durch das Einlaufrohr 20 zugeflossen ist, um die Federkraft und die Reibung des Schleudergutes auf der Siebfläche 7 zu überwinden.

Dadurch, daß die Flüssigkeit aus dem Ringgefäß 13 mit hoher Geschwindigkeit in der der Drehrichtung entgegengesetzten, tangentialen Richtung abfließt, wird ein Teil der kinetischen Energie der Flüssigkeit durch Rückstoß zurückgewonnen.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer Schubzentrifuge dargestellt, mit einer in einem festen Lagergehäuse 31 gelagerten Welle 32, an deren einem Ende eine Riemenscheibe 33 und an deren anderem Ende über eine Trommelnabe ^k und

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einen Trommelboden 35 eine Trommel 36 mit einer Siebfläche 37 befestigt ist. Am Trommelboden ist ein Schubboden 38 angeordnet, der über den Trommelboden 35 durchsetzende Bolzen 39 fest mit einem Schubkolben 4o verbunden ist. Dieser Schubkolben 4O ist mittels der Bolzen 39 axialverschieblich im Trommelboden 35 geführt. Zwischen dem Trommelboden 5 und dem Schubkolben 4o sind Rückstelleinrichtungen in Form von Druckfedern 4l angeordnet. An den Trommelboden 35 schließt sich eine zylindrische Wandung 42 eines Ringgefäßes

43 mit einer damit fest verbundenen Ringstirnwand

44 an, deren gegenüberliegende Stirnwand vom axialverschieblichen Schubkolben 4o gebildet wird. Der Schubkolben 4o ist gegen die zylindrische Wandung 42 durch eine Ringmembran 45 axial beweglich abgedichtet. Zwischen der Siebfläche 37 und der Trommel J6 befinden sich Strömungskanäle 46, an die sich Rohrstücke 47 anschließen, die über Bohrungen 48 im Schubkolben in das Ringgefäß 43 münden. Achsparallel zur Welle 32 ist eine Hohlwelle 49 in zwei Lagern 50 ortsfest gelagert und besitzt an einem Ende eine Riemenscheibe 5I für einen Drehantrieb und ist am anderen Ende

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mit dem in das Ringgefäß 43 ragenden Bereich rechtwinkelig abgebogen und weist mit ihrer Öffnung 52 in die der Drehrichtung des Ringgefäßes 43 entgegengesetzte Richtung. Die Hohlwelle 49 ist zwischen den Lagern 50 mit einer Spritzscheibe 53 versehen und hat rechts von dieser Scheibe Austrittsöffnungen 54 ausgebildet, die mit der Öffnung 52 in Verbindung stehen. Links der Spritzscheibe 53 ist die Hohlwelle 49 verschlossen.

Wenn im Betrieb die Zentrifugen-Trommel mit Suspension gefüllt wird, fließt ständig ein Teil der auf der Siebfläche 37 abgetrennten Flüssigkeit durch die Rohrstücke 47 in das Ringgefäß Überschüssige Flüssigkeit strömt über den von der Ringstirnwand 44 gebildeten Bord ab, solange das als Flüssigkeits-Schälrohr funktionierende abgewinkelte Teil der ständig rotierenden Hohlwelle 49 aus dem Ringgefäß 43 ausgeschwenkt ist. In dieser Betriebsphase bewegt sich der Schubkolben 4o mit dem Schubboden 38 nach rechts. Sobald das Flüssigkeits-Schälrohr in das Ringgefäß 43 einschwenkt, wird mehr Flüssigkeit ab- als zugeführt, da die Flüssigkeit mit dem Schälrohr äußerst rasch

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aus dem mit hoher Drehzahl rotierenden Flüssigkeitsbad gefördert -wird. Dadurch wird der' hydraulische Druck stark reduziert und die Ringmembran 45 schwingt mit dem Schubboden 38 wieder nach links. Dieser Vorgang wiederholt sich mit der Rotationsfrequenz des als Flüssigkeits-Schälrohr funktionierenden abgewinkelten Teils der Hohlwelle 49.

Die Figuren 1 und 2 verdeutlichen lediglich das Prinzip der Erfindung, wobei aus Gründen der besseren Verständlichkeit das Ringgefäß 13, 43 mit seinen Funktionselementen überdimensioniert dargestellt wurde. Es ist auch möglich, anstelle der Rückstellfedern 41 eine hydraulische Einrichtung zu verwenden, die aus einem weiteren Ringgefäß 43· (Fig. 2) bestehen kann, das mit Flüssigkeit mit im wesentlichen konstantem Flüssigkeitsspiegel gefüllt ist. Die Rückstellwirkung wird dabei durch den Flüssigkeitsdruck auf den, die seitliche Begrenzungswand des weiteren Ringgefäßes 43' darstellenden verschiebbaren Schubboden 4O erzielt.

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Die Vorteile der Erfindung sind nicht nur in der konstruktiven Vereinfachung zu erblicken, sondern auch in der Reduzierung des Energiebedarfs, besonders bei der Ausführung nach Fig. 2. Bei dieser Ausführung wird das bereits beschleunigte Filtrat nur wenig nachbeschleunigt, um die erforderliche Schubkraft zu erzeugen.

Bei den derzeit üblichen Konstruktionen werden ca. 4O$ der installierten Leistung für den Antrieb der Ölpumpe benötigt. In einer Zentrifuge nach Fig. 2 müssen ca. 50$ des Filtrats, das sind durchschnittlich ca. 25$ der Suspension, auf eine um 10$ höhere Umfangsgeschwindigkeit gebracht werden. Es werden also nur 5$ an zusätzlicher Beschleunigungsleistung gebraucht, was wiederum nur 3 - ^$ von der gesamten Antriebsleistung ausmacht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich der maximale Schubdruck ebenso proportional zur Zentrifugenbeschleunigung verhält, wie der Schubwiderstand des Schleudergut-Feststoffes, d.h. bei einer Erhöhung der Trommeldrehzahl muß keine konstruktive Änderung vorgenommen werden, während die Ölpumpen konventio-

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neller Schubzentrifugen in diesem Falle gegen stärkere Pumpen ausgetauscht werden müssen, wenn sie nicht vorher überdimensioniert waren.

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Leerseite

Claims

Krauss-Maffei
Aktiengesellschaft
8000 München 50 TT 411

Schubzentrifuge

Patentansprüche

1. Schubzentrifuge mit einer, eine Siebfläche aufweisenden rotierenden Trommel, einem, den Boden der Trommel bildenden Schubboden, einer hydraulischen Einrichtung mit einem Schubkolben zum axialen Hin- und Herbewegen des Schubbodens für den Transport von Schleudergut-Feststoff über die Siebfläche zur Trommelöffnung, dadurch gekennzeichnet , daß die hydraulischen Einrichtungen aus einem rotierenden Ringgefäß (13» 43) bestehen, das von einer zylindrischen Wandung (12, 42) und einer fest damit verbundenen Ring-Stirnwand (14, 44) gebildet ist, deren gegenüberliegende Stirnwand ein mit dem Schubboden (8, 38) fest verbundener Schubkolben (1O, 4o) darstellt, der der zylindrischen ¥andung (12, 22) axial verschieblich zugeordnet ist, daß das Ringgefäß (13» 43) mit einer den Schubkolben (1O, 4o) ent-

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ORIGINAL INSPECTED

gegen der Wirkung einer Rückstelleinrichtung verdrängenden Flüssigkeit beaufschlagbar ist und daß Einrichtungen zum periodischen Verändern der Flüssigkeitsmenge im Ringgefäß (13» ^3) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zum periodischen Verändern der Flüssigkeitsmenge aus einem durch die Axialbewegung des Schubkolbens (1O) steuerbaren Ventil (26) bestehen, durch das der Innenraum des Ringgefäßes (I3) mit dem vorzugsweise radial angrenzenden Außenraum verbindbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (26) aus einem vorzugsweise im radial äußeren Bereich des Schubkolbens ("1O) angeordneten, axial ausgerichteten Ventilstift (27) besteht, dessen eines Ende begrenzt axial verschieblich im Schubkolben (1O) befestigt ist, dessen anderes Ende eine Bohrung (28) in der Ring-Stirnwand (1*0 durchsetzt, durch die ab einer bestimmten axialen

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Verschiebung des Ventilstifts (27) durch, den Schubkolben (1O) das mit Flüssigkeit beaufschlabare Ringgefäß (13) über einen Ablaufkanal (30) mit dem vorzugsweise radial angrenzenden Außenraum verbindbar ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Ablaufkanal (30) in der zylindrischen ¥andung (12) in einer der Drehrichtung des Ringgefäßes (13) entgegengesetzten tangentialen Richtung nach außen führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zum periodischen Verändern der Flüssigkeit smenge aus einem in das Ringgefäß (13, ^-3) in periodischen Zeitabständen einführbaren Flüssigkeits-Schälrohr zum intervallmäßigen Austragen von Flüssigkeit aus dem Ringgefäß (13, ^3) bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß das Flüssigkeits-Schälrohr aus einer ortsfest und achsparallel zur Trommel (36) gelagerten, mit einem

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Drehantrieb versehenen Hohlwelle (49) besteht, die in dem, in das Ringgefäß (43) ragenden Bereich rechtwinkelig abgebogen ist und mit ihrer Öffnung (52) in die der Drehrichtung des Ringgefäßes (43) entgegengesetzte Richtung weist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehzahl des Drehantriebs in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Schubzentrifuge, beispielsweise der Schleudergutart oder der Schleudergutmenge, steuerbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Hohlwelle (49) in ihrem achsparallelen Bereich eine Spritzscheibe (53) aufweist, auf der einer Riemenscheibe (51) zugewandten Seite der Spritzscheibe (53) geschlossen ist und auf der anderen Seite Austrittsöffnungen (54) besitzt, die mit der Öffnung (52) in Verbindung stehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dem Ringgefäß (13) zugeführte Flüssigkeit eine Fremdflüssigkeit darstellt.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit aus hinter der Siebfläche (37) anfallendem Filtrat besteht, das über Strömungskanäle (46),daran anschließende, durch Bohrungen (48) im Schubkolben (4o) geführte Rohrstücke (47) in das Ringgefäß (43) leitbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schubboden (10, 4o) mit der zylindrischen Wandung (12, 42) über eine elastische Ringmembran (45) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung von der elastischen Ringmembran (45) gebildet wird.

13· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung aus einem vom Schubboden (1O, 4o) und vom Trommelboden (5, 35) seitlich begrenzten weiteren Ringgefäß (13 * * 43") mit im

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wesentlichen konstantem Flüssigkeitsspiegel besteht,

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstelleinrichtung aus zwischen dem Schubboden (10, ko) und dem Trommelboden (5, 35) angeordneten Federn (11, kl) besteht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubzentrifuge gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei Schubzentrxfugen dieser Art wird zur Erzeugung des hydraulischen Drucks eine Ölpumpe benötigt, die das Drucköl über ein Ölzuführungslager in einen mit der Trommel mitrotierenden Zylinder preßt, in dem sich der Schubkolben hin- und herbewegt. Diese Bewegung wird von einem Unisteuermechanismus gesteuert und von einer Schubwelle auf den Schubboden übertragen, die im Zentrum der hohlen Trommelwelle gelagert ist.

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