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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einem stationären Außengehäuse, einer im Außengehäuse drehbar gelagerten Schleudertrommel mit einer Außenwand, einem Antrieb für die Schleudertrommel zum Rotierenlassen derselben, einer Reinigungsvorrichtung für das an der Außenwand der Schleudertrommel abgesetzte Sediment sowie Zu- und Abführungen, wobei die Schleudertrommel durch ringförmig ausgebildete horizontale Trennwände voneinander getrennte Kammern aufweist.
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Eine derartige Zentrifuge ist beispielsweise aus der
DE 199 25 082 B4 bekannt. Die bekannte Zentrifuge ist als Nassklassiereinrichtung mit einer im Außengehäuse angeordneten und fliegend gelagerten Schleudertrommel mit einer Innenwand, einem sich von unten in die durch die Innenwand gebildete Ausnehmung erstreckenden Lagergehäuse und einer vertikal angeordneten, sich von unten durch das Lagergehäuse erstreckenden Welle zum Rotierenlassen der Schleudertrommel ausgebildet.
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Eine derartige Zentrifuge findet beispielsweise als Nassklassiereinrichtung zur Abtrennung des Grobanteiles von Pulvern Verwendung. So finden heutzutage immer mehr ultrafeine Materialien mit einer Partikelgröße zwischen 0,1-5 um Verwendung. Bei derartigen Nassklassierzentrifugen wird der Feststoff mit einer Flüssigkeit in einem Vormischtank vermischt, um eine Suspension zu erhalten. Die Suspension wird in die als Zentrifuge ausgebildete Nassklassiereinrichtung eingeführt. Innerhalb der rotierenden Schleudertrommel werden die schwereren und gröberen Partikel schneller als die leichteren und feineren der Suspension radial nach außen gegen die Trommelwand geführt, wo sie sich als Sediment absetzen. Das Sediment wird in Reinigungsphasen der Nassklassiereinrichtung von der Trommelwand gelöst, wobei hierzu, je nach Ausführungsform, Reinigungsflüssigkeiten, mechanische Reinigungseinrichtungen, wie Messer etc., eingesetzt werden. Das in der Reinigungsflüssigkeit redispergierte Sediment wird schließlich aus der Schleudertrommel abgeführt und beispielsweise einer getrennt angeordneten Kugelmühle zugeführt, in der der Grobanteil der redispergierten Suspension gemahlen wird. Die aufbereitete Suspension kann dann erneut in das System eingeführt werden.
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Die klassierte Suspension wird während des Klassiervorganges kontinuierlich von der Nassklassiereinrichtung abgezogen und der weiteren Verwendung zugeführt.
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Bei derartigen Zentrifugen ist es bekannt, die Schleudertrommel durch horizontale Trennwände in voneinander getrennte und übereinander angeordnete Kammern aufzuteilen. So ist es beispielsweise bei Zentrifugen mit einem hohen Schlankheitsverhältnis bekannt, eine große Anzahl von übereinander angeordneten Kammern vorzusehen. So werden beispielsweise sechs, sieben oder mehr Kammern übereinander angeordnet.
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Eine derartige Aufteilung des Innenraumes der Schleudertrommel in mehrere übereinander angeordnete Kammern wird vorzugsweise vorgenommen, um während des Betriebes der Zentrifuge das Entstehen von Turbulenzen zu vermeiden. Es hat sich nunmehr jedoch gezeigt, dass eine derartige Ausbildung der Schleudertrommel mit ringförmig angeordneten Trennwänden hinsichtlich ihrer Funktionseigenschaften immer noch verbesserungswürdig ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die besonders gute Strömungsverhältnisse innerhalb der Schleudertrommel aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Zentrifuge der angegebenen Art dadurch gelöst, dass in den Trennwänden mit Umfangsabstand voneinander über den Umfang der Trennwände verteilt Durchgangslöcher vorgesehen sind.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Durchgangslöcher in den die einzelnen Kammern voneinander trennenden Trennwänden sorgen für einen Druckausgleich zwischen Kammer und Kammer und ermöglichen eine Durchströmung der zu klassierenden Suspension von Kammer zu Kammer. Sie haben daher die Funktion von Beruhigungslöchern, so dass innerhalb der Schleudertrommel zwischen den einzelnen Kammern weitgehend gleichmäßige und beruhigte Strömungsverhältnisse herrschen, da ein Ausgleichseffekt über die vorgesehenen Durchgangslöcher erreicht wird. Durch den erzielten Ausgleichseffekt wird eine weitgehend gleichmäßige Funktionsweise der Zentrifuge über die Höhe der Schleuderkammer sichergestellt, so dass eine gleichmäßige Zentrifugier- bzw. Klassierwirkung erreicht wird.
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Vorzugsweise sind die vorgesehenen Durchgangslöcher als Langlöcher oder als Schweiflöcher ausgebildet. Langlöcher zeichnen sich durch eine geradlinige Achse aus, während Schweiflöcher eine gekrümmte Achse besitzen. Vorzugsweise sieht die Erfindung hierbei eine spezielle Lage und Ausrichtung der Langlöcher/Schweiflöcher vor, wobei bei einer Ausführungsform sich die Achse der Langlöcher in Drehrichtung der Schleudertrommel von radial innen schräg nach radial außen erstreckt. Die Schweiflöcher sind vorzugsweise in Drehrichtung der Schleudertrommel von radial innen konvex nach radial außen gekrümmt.
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Durch die Ausbildung der Durchgangslöcher als Langlöcher bzw. Schweiflöcher wird eine Zwangsströmung vorgegeben, so dass hierdurch der Strömungsausgleich zwischen Kammer und Kammer über gerichtete Strömungseffekte realisiert wird. Durch die spezielle Positionierung der Langlöcher/Schweiflöcher wird eine Zwangsströmung in Drehrichtung der Schleudertrommel schräg nach außen in Richtung auf die Außenwand der Trommel realisiert, so dass sich hierdurch auch verbesserte Reinigungseffekte erzielen lassen. Die gekrümmten Schweiflöcher sorgen hierbei für sanftere Strömungsverhältnisse, da sie sich in Bogenform an die Außenwand der Schleudertrommel annähern.
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In Weiterbildung der Erfindung sind am Außenrand der Trennwände mit Umfangsabstand sich in Umfangsrichtung erstreckende Durchbrechungen angeordnet. Mit diesen Durchbrechungen wird eine gezielte Axialströmung im Randbereich der Schleudertrommel erreicht, wodurch die Ausbildung von Sedimentansätzen in den Kammerecken vermieden wird. Es wird somit hierdurch eine gleichmäßigere Sedimentablagerung über die Höhe der einzelnen Kammern erzielt bzw. ein besserer Reinigungseffekt erreicht, da unmittelbar benachbart zur Außenwand der Schleudertrommel ein Reinigungsdurchtritt der entsprechenden Suspension möglich ist.
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Die Durchbrechungen sind vorzugsweise als schmale Schlitze ausgebildet, die sich entlang der Außenwand über Teile des Umfanges der jeweiligen Trennwand erstrecken.
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Noch eine Weiterbildung der Erfindung betrifft das Merkmal, dass die Außenwand der Schleudertrommel radial nach innen vorstehende ringförmige Ansätze aufweist, mit denen die Trennwände verbunden sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zur Anbringung der Trennwände kein Schweißvorgang direkt an der Außenwand der Schleudertrommel stattfinden muss, so dass daher durch den Schweißvorgang keine Beschädigungen der Außenwand möglich sind. Vielmehr kann der Schweißvorgang an den vorgesehenen ringförmigen Ansätzen stattfinden, d.h. im Abstand von der Außenwand der Schleudertrommel. Die Schleudertrommel wird daher direkt mit entsprechenden Ansätzen hergestellt, um ein direktes Anschweißen von Trennwänden zu vermeiden. Die Verbindung mit den Ansätzen kann beispielsweise durch Schweißen, Kleben, Aufschrumpfen oder andere Verbindungsmethoden erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Zentrifuge ist insbesondere als Nassklassiereinrichtung ausgebildet. Eine derartige Nassklassiereinrichtung ist beispielsweise in der eingangs genannten
DE 199 25 082 B4 beschrieben.
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Die Schleudertrommel ist vorzugsweise innerhalb des stationären Außengehäuses fliegend gelagert. Hierbei kann ein sich von unten in eine durch eine Innenwand der Schleudertrommel gebildete Ausnehmung erstreckendes Lagergehäuse und eine vertikal angeordnete, sich von unten durch das Lagergehäuse erstreckende Welle zum Rotierenlassen der Schleudertrommel vorgesehen sein.
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Das Schlankheitsverhältnis der Schleudertrommel L/D beträgt vorzugsweise ≥ 0,8, wobei L die Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche und D der Innendurchmesser der Schleudertrommel ist. Hierdurch wird eine große Klassierfläche bei kleinem Trommeldurchmesser und hohen Schleuderfaktoren (hohen Drehzahlen) erreicht, ohne dass eine schlechte Laufqualität in Kauf genommen werden muss.
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In Weiterbildung weist die Zentrifuge als Reinigungsvorrichtung eine Kombination aus mechanischen Merkmalen und einer Einrichtung zur Zuführung einer Dispergierflüssigkeit auf. Mit einer derartigen Reinigungsvorrichtung gelingt es, den Sedimentkuchen problemlos auszuschälen bzw. auszutragen, ohne dass die Gefahr von Beschädigungen an den Schneidvorrichtungen und den diese tragenden Wellen der Reinigungsvorrichtung auftreten. Der Verschleiß an den Schneidvorrichtungen wird hierdurch reduziert.
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Speziell umfasst dabei die Reinigungsvorrichtung eine in der Schleudertrommel verschwenkbar oder linear bewegbare Welle, an deren Umfang mindestens zwei leistenförmige Schneidvorrichtungen angeordnet sind, die an ihren benachbarten Enden zwischen sich einen Spalt aufweisen, und eine Einrichtung zur Einführung einer Dispergierflüssigkeit in die Schleudertrommel. Ein Beispiel einer derartigen Reinigungsvorrichtung ist in der
EP 1 434 655 B1 beschrieben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch eine als Nassklassiereinrichtung ausgebildete Zentrifuge, wobei die an der Welle der Reinigungsvorrichtung vorgesehenen Schneidvorrichtungen nicht dargestellt sind;
- 2 einen Horizontalschnitt durch die Schleudertrommel der Zentrifuge der 1 mit Blick auf eine ringförmige Trennwand;
- 3 einen Teilvertikalschnitt durch die Schleudertrommel mit einem Teil der Reinigungsvorrichtung;
- 4 einen Schnitt entlang Linie A-B in 3;
- 5 eine vergrößerte Darstellung eines Langloches einer Trennwand; und
- 6 eine Schnittdarstellung der Befestigung einer Trennwand an der Außenwand der Schleudertrommel.
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Die in 1 dargestellte Zentrifuge in Form einer Nassklassiereinrichtung besitzt ein stationäres Gehäuse 1 mit einem darauf angeordneten Deckel 15. Das stationäre Gehäuse 1 ist über geeignete Vibrationsdämpfungseinrichtungen auf einem Lagergestell gelagert. Innerhalb des stationären Gehäuses 1 ist eine Schleudertrommel 2 mit vertikaler Achse angeordnet, die von einer vertikalen Welle 8 in Rotation versetzt wird. Die vertikale Welle 8 erstreckt sich von unten in die Schleudertrommel 2 hinein. Sie wird von einem Lagergehäuse 11 umgeben, das ein oberes Hauptlager 9 und ein unteres zweites Lager 10 zum Lagern der Welle 8 enthält. Das Lagergehäuse 11 ist an einer Platte 17 befestigt, welche wiederum am stationären Gehäuse 1 befestigt ist. Die Welle 8 erstreckt sich durch das Lagergehäuse 11 und die Platte 17 nach unten über eine geeignete Kupplungseinrichtung 18 bis zu einem einen Direktantrieb bildenden Elektromotor 12. Die Drehzahl der Welle 8 ist regelbar.
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Die Schleudertrommel 2 weist eine geeignete Zuführung (nicht gezeigt) für die zu klassierende Suspension auf, die sich beispielsweise in der Form eines Rohres durch die oben offene Schleudertrommel in diese hinein bis zu deren unterem Endbereich erstreckt und dort eine Austrittsöffnung aufweist. Die klassierte Suspension wird beispielsweise über ein Abflussrohr 16 vom oberen Ende der Schleudertrommel 2 abgezogen. Ein Abzugsrohr 14 am unteren Ende der Schleudertrommel dient zum Abziehen des Sedimentes.
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Wie man ferner 1 entnehmen kann, ist die Schleudertrommel somit in ihrem unteren Bereich kreisringförmig und in ihrem oberen Bereich kreisförmig ausgebildet. Horizontale Trennwände 4 unterteilen das Innere der Schleudertrommel in sechs übereinander angeordnete Klassierkammern 3, in deren radialen Endbereichen das Sediment abgelagert wird. Dieses wird von dort über eine schematisch bei 13 gezeigte Reinigungsvorrichtung entfernt.
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Die die einzelnen Trennkammern bildenden Trennwände 4 sind mit einzelnen Durchgangslöchern 31 versehen, welche mit Umfangsabstand voneinander über den Umfang der Trennwände 4 verteilt sind. In 1 sind diese Durchgangslöcher 31 nicht dargestellt, wo hingegen sie in 2 gezeigt sind. 2 ist ein Horizontalschnitt durch die Schleudertrommel 2 mit Blick auf eine der ringförmig ausgebildeten Trennwände 4, die sich von der Außenwand 30 der Schleudertrommel nach innen erstrecken.
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Die Durchgangslöcher 31 sind als Langlöcher ausgebildet, deren Längsachse sich in Drehrichtung der Schleudertrommel 2 von radial innen schräg nach radial außen erstreckt. Die Drehrichtung der Schleudertrommel 2 ist daher in 2 gegen den Uhrzeigersinn. Ein Durchgangsloch 31 ist im Detail in 5 in vergrößertem Maßstab dargestellt.
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Ferner sind am Außenrand der Trennwand 4 mit Umfangsabstand sich in Umfangsrichtung erstreckende Durchbrechungen 32 vorgesehen,
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Die Durchgangslöcher 31 ermöglichen eine Durchströmung von Trennkammer 3 zu Trennkammer 3 und geben eine Zwangsströmung in Richtung der Längserstreckung der Langlöcher vor. Hierdurch werden insgesamt funktionsgerechtere Strömungsverhältnisse (Vermeidung von Turbulenzen etc.) und bessere Reinigungseffekte erzielt. Insbesondere werden besonders sanfte Strömungsverhältnisse erreicht.
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Die am Außenrand der Trennwand vorgesehenen Durchbrechungen 32 sorgen für eine gezielte Axialströmung am Außenrand der einzelnen Trennkammern und verhindern somit die Ausbildung von Ansätzen in den jeweiligen Kammerecken, so dass auch hierdurch bessere Reinigungseffekte erzielt werden.
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Die 3 und 4 zeigen die genauere Ausbildung der Reinigungsvorrichtung in Verbindung mit den Trennwänden 4 bzw. Trennkammern 3. Die Reinigungsvorrichtung besitzt eine Welle 20, auf der Schneidvorrichtungen 21, 22 angeordnet sind, die so angestellt sind, dass sie unter einem Winkel (α/2) von 15°-45° zu einer die Wellenachse senkrecht schneidenden Ebene angeordnet sind. Die Hauptebene der Schneidvorrichtungen 21, 22 erstreckt sich bei der hier dargestellten Ausführungsform senkrecht zur Achse der Welle 20, kann jedoch auch schräg zu dieser verlaufen, so dass sich der Spalt X und der Raum 26 auch in Radialrichtung zu einem größeren Durchmesser hin erweitern. Die Horizontalschnittansicht der 4 zeigt die in 3 untere Schneidvorrichtung 21 mit ihrem Schneidkopf 27 und Schneidbalken 28. Die Schneidvorrichtung besteht beispielsweise aus einem Flachstahlprofil.
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In 3 sind die jeweiligen Langlöcher 31 in den Trennwänden 4 dargestellt. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform sind keine Langlöcher mit geradliniger Längsachse, sondern sogenannte Schweiflöcher als Durchgangslöcher 31 vorgesehen. Diese Schweiflöcher sind in Drehrichtung der Schleudertrommel von radial innen konvex nach radial außen gekrümmt. Ferner sind entsprechende Durchbrechungen 32 dargestellt.
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5 zeigt eine Teildraufsicht auf eine Trennwand 4 mit einem als Langloch ausgebildeten Durchgangsloch 31 und Durchbrechungen 32 in vergrößerter Darstellung.
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6 zeigt einen Teilvertikalschnitt durch die Außenwand 30 der Schleudertrommel 2 mit angeschweißter Trennwand 4. Die Außenwand 30 ist hierbei mit einem radial nach innen vorstehenden Ansatz 33 versehen, an dem die Trennwand 4 angeschweißt ist, wie bei 34 gezeigt. Diese Art der Befestigung hat den Vorteil, dass zur Befestigung der Trennwand 4 nicht unmittelbar an der Außenwand 30 der Schleudertrommel geschweißt werden muss. Vielmehr erfolgt der entsprechende Schweißvorgang am entsprechenden Ansatz 33, so dass die Außenwand geschont wird.
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Die Funktionsweise der Reinigungsvorrichtung ist im Einzelnen in der
EP 1 434 655 B1 beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19925082 B4 [0002, 0015]
- EP 1434655 B1 [0019, 0033]
