CH633978A5 - Taumelzentrifuge. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Taumelzentrifuge.

Derartige Taumelzentrifugen sind aus den DE-Patent-schriften 1 072 199,1 198 295 und 1 288 990 bekannt. Die Taumelbewegung der Schleudertrommel bezweckt, dass jeder Ort des Innenmantels der Schleudertrommel kurzzeitig in Abständen in einem solchen Winkel zur Wirkung der Fliehkraft steht, dass der Gleitwinkel des Schleudergutes erreicht oder sogar überschritten wird, so dass das Schleudergut unter ständiger Abgabe der Feuchtigkeit durch die Schleudertrommel hindurch zum offenen Schleudertrommelrand gleitet und schliesslich ausgetragen wird. Infolgedessen braucht die Neigung der Schleudertrommelwand nicht dem Gleitwinkel angepasst zu werden, sondern kann verhältnismässig klein sein, was bauliche Vorteile mit sich bringt.

Im einzelnen bewirken drei Faktoren den schrittweisen Transport des Schleudergutes:

a) die sich in bezug auf die Richtung der Zentrifugenbeschleunigung umlaufende Veränderung des Siebwinkels,

b) die Schwingung parallel zur Maschinenachse, deren Amplitude dem Schleudertrommelradius proportional ist,

c) die Coriolisbeschleunigung senkrecht zur Maschinenachse, deren Grösse dem Abstand zum Schnittpunkt der beiden Achsen proportional ist.

Dadurch, dass der Feststoff vom kleinen zum grossen Durchmesser der Schleudertrommel wandert, nimmt die Dicke des Filterkuchens bei konstanter Transportgeschwindigkeit zum grossen Trommeldurchmesser hin ab. Die Abnahme der Dicke des Filterkuchens wird verstärkt, wenn die auf ein Partikel wirkenden Transportimpulse zum grossen Trommeldurchmesser zunehmen. Diese Abnahme ist jedoch nachteilig, weil sie die Aufenthaltszeit eines Feststoffpar-tikels in der Trommel reduziert. Da ferner bei den bekannten Taumelzentrifugen der Abstand der Füllzone zum Schnittpunkt der beiden Achsen kleiner ist als der Abstand der Austragzone zu diesem Schnittpunkt, ist die Coriolisbeschleunigung in der Austragzone grösser als in der Füllzone.

Der Erfindung hegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Massnahme anzugeben, die Transportimpulse in der Füllzone zu vergrössern und in der Austragzone zu verkleinern.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die Massnahme nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Diese Massnahme bewirkt eine Vergrösserung der Coriolisbeschleunigung in der Füllzone, so, dass die Coriolisbeschleunigung in der Füllzone grösser ist als in der Austragzone. Dadurch wird der Guttransport in der Austragzone verlangsamt und eine kleinere Restfeuchte erzielt.

Die Vergrösserung des Abstandes der Füllzone von dem Schnittpunkt der Achse verursacht naturgemäss eine Vergrösserung der Unwuchtkraft der umlaufenden Taumelzentrifuge, wobei die Unwucht bei einer Vergrösserung des Abstandes von etwa 30% an nicht mehr vertretbar ist. Um aber auch einen Abstandsbereich von mehr als 30% verwirklichen zu können, gibt Anspruch 2 eine Lösung an.

Die Massnahme nach Anspruch 2 kann allgemein auch zur Vermeidung von Unwuchten benutzt werden.

Die Massnahme nach Anspruch 3 bringt eine Erhöhung der Laufruhe der Taumelzentrifuge mit sich.

Da gemäss der DE-OS 2 710 586 der wirksame Taumelwinkel nicht immer mit dem Winkel zwischen den beiden Achsen (konstruktiver Taumelwinkel) übereinstimmt, ermöglichen die Massnahmen nach den Ansprüchen 4 und 5 eine leichte Anpassung an diese Gegebenheiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Taumelzentrifuge und

Fig. 2 bis 4 in schematischer Form die bei Taumelzentrifugen auftretenden Kräfte, wobei die Fig. 2 den Stand der Technik wiedergibt.

In einer Nabe 1 ist mittels zweier Lager 2 und 3 eine Hohlwelle 4/5 gelagert, deren Hohlwellenteil 4 an seinem unteren Ende über eine Riemenscheibe 6 und einen Antriebsriemen 7 antreibbar ist und die in der oberen Hälfte einen um etwa 6° abgeknickten Hohlwellenteil 5 aufweist. In der Hohlwelle 4/5 wird von Lagern 8, 9,10 und 16 eine Kernwelle 11/12 gehalten, an deren unterem Ende eine Riemenscheibe 13 befestigt ist, die über einen Antriebsriemen 14 in Drehung versetzt werden kann. Zwischen den beiden Teilen 11 und 12 der Kernwelle in der zum Hohlwellenteil 5 achssenkrechten Ebene 48 befindet sich - lediglich schematisch gezeichnet - ein Gelenkmitnehmer 15 (Kardangelenk), der es ermöglicht, dass der Kernwellenteil 12 die durch die Ab-knickung der Hohlwelle 4/5 und unterschiedliche Drehzahlen der beiden Wellen 4/5 und 11/2 hervorgerufene Taumelbewegung mitmachen kann.

Oben auf dem Kernwellenteil 12 sitzt ein radial verlaufende Schlitze 17 aufweisender und nach oben offener Gutverteiler 18. In die Öffnung desselben ragt das an einem abnehmbaren Gehäusedeckel 23 befestigte Füllrohr 19. Der Gutverteiler 18 ist über eine Ringscheibe 20 mit einer per2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

633 978

florierten, nach unten erweiterten Schleudertrommel 21 verbunden, an deren weitem Ende ein konisch nach aussen und oben sich erstreckendes Fangblech 22 angeordnet ist. Die Schleudertrommel 21 wird von einem Gehäuseoberteil 24 umgeben, auf das der Gehäusedeckel 23 gelegt wird und an das sich nach unten das mittels Füssen 29 auf dem Fundament befestigte Gehäuseunterteil 25 anschliesst. Letzteres ist mit dem Gehäuseoberteil 24 über Zwischenräume freilassende Rippen 28 verbunden.

Etwa in halber Höhe des Gehäuseunterteils 25 ist ein Bodenblech 26 angeschweisst, in dessen mittiger Ausnehmung die Nabe 1 angeschraubt ist. Im radial äusseren Bereich weist das Bodenblech 26 Öffnungen 30 auf.

Die Trennung der über das Füllrohr 19 (Pfeil 31) aufgegebenen Suspension in Feststoff und Flüssigkeit erfolgt dadurch, dass die Suspension bei sich drehendem Gutverteiler 18 und sich drehender Schleudertrommel 21 an deren Innenfläche geschleudert wird. Dabei tritt die Flüssigkeit durch die Perforation der Schleudertrommel 21 hindurch, wird gegen die Innenfläche des Gehäuseoberteils 24 geschleudert und fliesst zwischen den Rippen 28 über ein Leitblech 49 ab (Pfeil 32).

An der Innenfläche der Schleudertrommel 21 wird der Feststoff zurückgehalten und nach unten zum weiten Ende der Schleudertrommel 21 gefördert, wo er abgeworfen wird und über die Öffnungen 30 (Pfeil 33) und über einen Auffangtrichter 27 nach unten fällt. Die Förderung des Feststoffes wird u.a. durch die Taumelbewegung der Schleudertrommel 21 bewirkt, indem jeder Ort der Innenfläche der Schleudertrommel 21 kurzzeitig in Abständen — nämlich abhängig von den Drehzahlen der Wellen 4/5 und 11/12 und deren Drehzahldifferenz - in einem solchen Winkel zur Wirkung der Fliehkraft steht, dass der Gleitwinkel des Feststoffes erreicht oder sogar überschritten wird. Die Taumelbewegung selbst wird dadurch erreicht, dass die Kernwelle 11/12 mit einer anderen Drehzahl als die Hohlwelle 4/5 angetrieben wird. Im vorliegenden Fall liegt eine lediglich geringe Drehzahldifferenz durch Riemenscheiben 6 und 13 von unterschiedlichen Durchmessern vor, da die Antriebsriemen 7 und 14 von einer gemeinsamen Welle (nicht dargestellt) angetrieben werden (Pfeile 34 und 35).

Nach der Erfindung ist die oben gelegene Füllzone in einem solchen Abstand 37 von dem Schnittpunkt 36 der beiden Achsen (Kernwelle 11/12 bzw. Hohlwelle 4/5) angeordnet, der etwa 100% grösser ist als der Abstand 38 der unten gelegenen Abwurfzone vom Schnittpunkt 36 der Achsen.

Im folgenden sollen die Zusammenhänge, die zu dieser Massnahme geführt haben, erörtert werden. In Fig. 2 wird eine bekannte Taumelzentrifuge zugrunde gelegt, deren Schleudertrommel idealisiert als schrägliegende Scheibe 43 dargestellt ist. Der Schwerpunkt S der Scheibe 43 fällt mit dem Schnittpunkt A der beiden im Winkel a (Taumelwinkel) zueinander abgewinkelten Achsen (Kernwellenteil 44 und Kernwellenteil 45) zusammen. Denkt man sich die Masse der als Scheibe 43 dargestellten Schleudertrommel in zwei Massenpunkten mj und m2 vereinigt, so ist erkennbar, dass theoretisch eine Unwucht nicht vorhanden ist, dass aber auf Grund der in Hinblick auf den Kernwellenteil 44 in der Höhe versetzten Zentrifugalkräfte Cj und c2 eine Rückstellkraft besteht, die versucht, die Zentrifugalkräfte Cj und c2 auf die einander gleiche Höhe zu bringen.

Wird nunmehr gemäss dem Anspruch 1 der Abstand zwischen der Scheibe 43 und dem Schnittpunkt A der beiden Achsen vergrössert, wie es Fig. 3 zeigt, dann liegt der Schwerpunkt S der Scheibe 43 oberhalb des Schnittpunktes A der beiden Achsen, mithin im abgeknickten Kernwellenteil 45. Die Scheibe 43 läuft nunmehr hinsichtlich des Kernwellenteils 44 exzentrisch; es wirkt eine Unwuchtkraft Pu, die desto grösser ist, je grösser der Abstand 46 zwischen dem Schwerpunkt S und dem Schnittpunkt A ist.

Es ist aber zwecks Vergrösserung der Coriolisbeschleuni-gung und damit der Verbesserung des Austragungsvorgangs des Feststoffes zweckmässig, dass der Abstand 46 gross gewählt wird. Fig. 4 gibt eine Möglichkeit an, die Unwuchtkraft Pu nach Fig. 3 auszugleichen. Ausser den der Scheibe 43 entsprechenden umlaufenden Teilen der Taumelzentrifuge werden weitere umlaufende Teile vorgesehen, die der Scheibe 43' entsprechen (z.B. Verstärkung der Wanddicke in der Austragzone der Schleudertrommel). Wenn beide Scheiben 43 und 43' die gleichen Fliehkräfte aufweisen und ihr Einzelschwerpunkt Sx bzw. S2 in einander gleichem Abstand 46 bzw. 47 vom Schnittpunkt A der beiden Achsen angeordnet ist, wandert der Gesamtschwerpunkt S der beiden Scheiben 43 und 43' wieder nach A zurück, d.h. zum Schnittpunkt der beiden Achsen, womit der Zustand erreicht ist, der nach Fig. 2 besteht. Die Gesamtmassen m3 und m4 sind jedoch grösser als nach Fig. 2; damit ist auch die aus den ver-grösserten Fliehkräften c3 und c4 resultierende Rückstellkraft grösser geworden, was jedoch nachteilig ist.

Dieser Nachteil wird durch die Massnahme nach dem Anspruch 2 vermieden. Wie der Fig. 1 entnehmbar ist, wird ein Unwuchtkörper 39 an der Wohlwelle 4 derart befestigt, dass er in axialer und in radialer Richtung wie folgt zu liegen kommt: axial wird er zwischen dem weiten Ende der Schleudertrommel 21 und dem Schnittpunkt der Rotationsachsen der Kernwelle 12 der Trommel und der Hohlwelle 4 angebracht; radial wird er in der Knickebene, die durch die Rotationsachsen der Kern welle 12 der Trommel und der Hohlwelle 4 bestimmt ist, auf der Seite des grösseren Winkels zwischen den genannten Wellen 12,4 angebracht. Im Gegensatz zur Lösung nach Fig. 4 befindet sich die einseitig wirkende Masse des gefüllten Behälters 39 nicht auf der Kernwelle 11/ 12, sondern auf dem Hohlwellenteil 4 und läuft somit mit diesem, also nicht mit der Schleudertrommel 21 um.

Diese Masse ist deshalb mit einer Flüssigkeit füllbarem und die Einfüllöffnung mit einer Verschlussschraube 41 ver-schliessbarem Behälter 39 ausgebildet, damit die wirksame Massenkraft leicht verändert werden kann (durch Wahl der Flüssigkeit und deren eingefüllter Menge). Der Behälter kann auch an einer tieferen Stelle des Hohlwellenteils 4 angebracht sein, als in Fig. 1 dargestellt.

Die Veränderbarkeit der Unwuchtkraft ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der wirksame Taumelwinkel nicht mit dem konstruktiven Taumelwinkel (a in Fig. 2) übereinstimmt. Dies ist der Fall, wenn die Drehzahl der Hohlwelle 4/5 sich in bestimmten Bereichen, insbesondere in erheblichen Werten, von der Drehzahl der Kernwelle 11/12 unterscheidet oder wenn die Drehrichtungen dieser beiden Wellen einander entgegengesetzt sind. Diese Verhältnisse sind in der bereits oben genannten DE-OS 2 710 586 beschrieben.

Gemäss dem Anspruch 3 wird die einseitig wirkende Massenkraft im Behälter 39 grösser gewählt, als es an sich notwendig wäre. Die dadurch wiederum geschaffene Unwucht wird durch eine zweite einseitig wirkende Massenkraft in Form eines Behälters 40 ausgeglichen, der ebenfalls an der Hohlwelle 4/5, jedoch am Hohlwellenteil 5, und zwar um 180° zum Behälter 39 versetzt, angebracht ist. Ebenso wie letzterer ist der Behälter 40 mit einer Flüssigkeit füllbar und mit einer Verschlussschraube 42 verschliessbar. Die Massnahme setzt die Rückstellkraft weiter herab, welche die Schleudertrommel 21 aufzurichten bestrebt ist (vgl. Fig. 2 bis 4) und welche durch die Anbringung des Behälters 39 bereits verkleinert worden ist, und zwar desto mehr, je grösser der axiale Abstand des Behälters 39 vom Schnittpunkt 36 der beiden Achsen ist. Mann kann auch zumindest einen Teil der Unwucht ganz unten an dem Hohlwellenteil 4, z. B. auch an

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

633 978

4

der Riemenscheibe 6, vorsehen. Durch diese Massnahmen wird eine ausgezeichnete Laufruhe der Taumelzentrifuge erreicht.

Die Massnahme, die Rückstellkraft zu verringern oder sogar aufzuheben, ist nicht auf Taumelzentrifugen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 beschränkt, sondern kann mit

Vorteil auch bei bekannten Taumelzentrifugen angewendet werden, an denen, wie durch Fig. 2 belegt, ebenfalls Rückstellkräfte und in geringerem Masse auch Unwuchten auftreten, und zwar auch dann, wenn mit Absicht der Schnitt-s punkt der beiden Achsen mit dem Schwerpunkt der Schleudertrommel nicht zusammenfallt.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

633978 PATENTANSPRÜCHE

1. Taumelzentrifuge mit einer einen Siebmantel aufweisenden, zum Austragende erweiterten Schleudertrommel, der im engen Bereich die Suspension zugeführt wird und die während ihrer Umdrehung eine den Gutaustrag herbeiführende Taumelbewegung ausführt, wobei die an der Taumelbewegung beteiligten Wellen als Hohlwelle und, für die Trommel, als Kernwelle ausgebildet sind und ihre Rotationsachsen gegeneinander abgeknickt sind und sowohl die Kernwelle als auch die Hohlwelle mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand (37) der Füllzone der Schleudertrommel (21) von dem Schnittpunkt (36) der Rotationsachsen der Kernwelle (12) der Trommel und der Hohlwelle (4) um 20 bis 200% grösser ist als der axiale Abstand (38) der Abwurfzone von diesem Schnittpunkt.

2. Taumelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unwuchtkörper (39) an der Hohlwelle (4) derart befestigt ist, dass er axial zwischen dem weiten Ende der Schleudertrommel (21) und dem Schnittpunkt (36) und radial in der Knickebene, die durch die Rotationsachsen der Kernwelle (12) der Trommel und der Hohlwelle (4) bestimmt ist, auf der Seite des grösseren Winkels zwischen den genannten Wellen (12,4) zu liegen kommt, wobei der Unwuchtkörper so beschaffen ist, dass er die mit der Kernwelle (11/12) umlaufende Unwuchtkraft zumindest ausgleicht.

3. Taumelzentrifuge nach Anspruch 2, mit einem Unwuchtkörper, der eine grössere Unwuchtkraft als die mit der Kernwelle umlaufende Unwuchtkraft hervorruft, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Unwuchtkörper (40) um 180° versetzt und - vom ersten Unwuchtkörper (39) aus gesehen -jenseits des Schnittpunktes (36) der beiden Achsen an der Hohlwelle (4/5) befestigt ist.

4. Taumelzentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtkörper (39,40) hinsichtlich ihrer Masse und/oder Lage an der Hohlwelle (4/5) leicht veränderbar sind.

5. Taumelzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Unwuchtkörper als mit Flüssigkeit füllbare Behälter (39,40) ausgebildet sind.