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Zentrifuge mit spiralförmigen, im gleichen Winkelabstand voneinander
angeordneten Einsätzen Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge mit spiralförmigen,
im gleichen Winkelabstand voneinander angeordneten Einsätzen.
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Es ist bekannt, Schleudertrommeln mit aufrecht stehenden gekrümmten
Platten als Einsätze zu versehen, die spiralförmig verlaufen und dadurch im gleichen
Winkelabstand voneinander gehalten werden, daß Vorsprünge, Stifte od. dgl. zur Bestimmung
des Abstandes zwischen den Platten vorgesehen sind.
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Es sind auch ununterbrochen wirkende Zentrifugen zum Entstauben trockener
oder zum Entschlämmen und Entwässern nasser Schüttgüter bekannt, deren S.chleud@ertrom,m,el
außer der Drehbewegung noch eine axiale Rüttelbewegung erteilt wird. Eine bekannte
Zentrifuge dieser Art ist weder mit Kratzern, Förderflügeln, Schnecken u. dgl. noch
mit besonderen Vorrichtungen zum Fördern und Entfernen des aufgegebenen Gutes versehen;
hierbei wird die fortschreitende Bewegung des geschleuderten Gutes in einer Siebtrommel
durch elastische Schwingungen der Trommel in deren Achsrichtung hervorgerufen.
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Eine andere Vorrichtung zum Trennen von Gutgemischen ist der Schüttelherd,
dem das Gut an einer Kante aufgegeben wird und über dessen quer zur Schwingungsrichtung
schwach geneigte Herdplatte das Gut wandert. Das Wandern des Gutes wird durch eine
Stoßbewegung des Herdes bewirkt, wodurch dem Gut parabelförmige Wurfbewegungen erteilt
werden und eine Trennung sowohl nach der Wichte als auch nach der Korngröße erfolgt.
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Bekanntlich treten bei der Trennung feinkörniger Gemische um so größere
Schwierigkeiten hinsichtlich der Trennschärfe und Leistungsfähigkeit auf, je feiner
die Körnungen und je geringer die Unterschiede in der Wichte der voneinander zu
trennenden Gutbestandteile sind.
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Der Erfindungsgedanke geht von dem auf einem Schüttelherd durchgeführten
Verfahren aus. Während beim Schüttelherd lediglich die sich unterschiedlich auf
die einzelnen Körner auswirkende Wurfbewegung zur Trennung herangezogen wird, beruht
die Wirkung der Zentrifuge nach der Erfindung vor allem auf der Ausnutzung der Zentrifugalkraft
für die Trennung. Hierdurch wird eine scharfe Trennung auch bei feinstkörnigem Gemisch
und insbesondere eine ganz wesentliche Steigerung der Durchsatzleistung erreicht.
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Statt einer schwach geneigten Herdplatte bei Schüttelherden werden
bei der Zentrifuge gemäß der Erfindung als Spiralwindungen ausgebildete Einsätze
verwendet, die mit einer eine axiale Hin- und Herbewegung bewirkenden Antriebvorrichtung
verbunden und von mehreren in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Austragrinnen
umgeben sind. Das zu behandelnde Gutgemisch wird an den Innenkanten der Spiralwindungen
aufgegeben und gleitet unter der Wirkung des Zentrifugalkraftfeldes nach den Außenkanten
der Spiralwindungen, während diesen gleichzeitig eine axiale Hin- und Herbewegung
erteilt wird. Die während des Gleitens auf den Spiralwindungen voneinander getrennten,
an den Außenkanten der Spiralen austretenden Bestandteile des Gemisches werden in
Teilströmen in Austragrinnen aufgefangen, welche die Spiralen umgeben.
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Zur Ermöglichung der axialen Bewegung ist der die Spiralwindungen
enthaltende Teil der Zentrifuge mit seinem Lagergehäuse in axial nachgiebigen Ringen
gelagert. Um in einer Bewegungsrichtung eine Stoßwirkung zu erzeugen, sind die Lagergehäuse
des als Umlaufkörper ausgebildeten, die Spiralwindungen enthaltenden Teiles der
Zentrifuge an federnden Mitteln aufgehängt oder auf solchen abgestützt und zwischen
die Hin- und Herbewegung des Umlaufkörpers begrenzenden Puffern gelagert, die auf
der einen Seite weich, auf der anderen Seite dagegen hart ausgebildet sind.
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Das Zentrifugalkraftfeld wird durch rasche Drehung des die ineinandergeschachtelten
Spiralwindungen enthaltenden Umlaufkörpers erzeugt. Die aus den Spiralwindungen
mit hoher Geschwindigkeit austretenden Gutströme können anschließenden Zyklonen
zur Nachscheidung zugeleitet werden.
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Bei Aufgabe des Gemisches an dem einen Ende der Innenkanten der Spiralwindungen
kann ein über die ganzen Innenkanten verteilter Flüssigkeits- oder Gasstrom zugeführt
oder auch von der der Gutaufgabe entgegengesetzten Seite der Spiralwindungen her
ein Gasstrom durch diese hindurchgeleitet werden.
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Die Antriebsvorrichtung kann beliebig ausgebildet sein und beispielsweise
aus einer Nockenwelle, einem Kurbel- oder Exzentergetriebe, einem Preßluft- oder
hydraulischen
Antrieb oder einem Schwungmassenantrieb bestehen. Es kann auch ein Resonanzantrieb
zur Anwendung kommen, wobei der Umlaufkörper und die antreibende lasse mit einer
Phasenverschiebung von 180,° gegeneinanderschwingen.
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In der Zeichnung ist eine mit zwei umlaufenden Spiralwindungen versehene
Zentrifuge beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen lotrechten Schnitt
und Fig. 2 einen Schnitt durch den Umlaufkörper der Zentrifuge nach der Linie II-II
in Fig. 1.
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Der Umlaufkörper besteht aus einer lotrecht stehenden Welle
1, die an ihren Enden in Wälzlagern 2, 3 ruht, welche in je einem Lagergehäuse
4 und 5 angeordnet sind und sich gegen Ringe 6 und 7 abstützen. Diese sind unter
Vermittlung von: Metallgummiringen 8 und 9 in j e einem Ring 10 und 11 von winkelförmigem
Querschnitt gelagert. Die Ringe 10 und 11 sind im Rahmen der Vorrichtung befestigt.
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Der Rahmen setzt sich aus drei Teilen zusammen, und zwar aus dem Kopfstück
12, einem Mittelstück 13 und einem Ständer 14. Das obere Lagergehäuse 4 ist an einem
Tragstück 15 befestigt, das seinerseits an Gummipuffern 16 aufgehängt ist. Zwischen
dem Tragstück 15 und einer Ringplatte 17 des Kopfstückes 12 sind weiche Anschlagpuffer
18 vorgesehen. Das untere Lagergehäuse 5 ist auf einem Tragstück 19 befestigt, welches
unter Zwischenschaltung von harten Gummipuffern 20 auf einer Ringplatte 21 des Ständers
14 aufliegt und mit einer sich nach unten erstreckenden Verlängerung 22 durch die
Ringplatte 21 hindurchragt. An dieser Verlängerung greift unter Vermittlung von
Gummipuffern 23 ein am Ständer 14 um einen waagerechten Bolzen 24 schwenkbar gelagerter
Schwinghebel 25 an, der durch einen Exzenterantrieb 26 und eine Pleuelstange 27
zu Schwingungen geringer Amplitude erregt werden kann.
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Auf der Welle 1 sind zwei waagerecht liegende Endscheiben 28, 29 befestigt,
die durch Ankerschrauben 30 miteinander verspannt und zwischen denen zwei ineinandergeschachtelte
Spiralwindungen 31, 32 um 180° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Spiralwindungen
sind aus Walzblechstreifen hergestellt, deren Längskanten in entsprechende Ausnehmungen
der Endscheiben 28, 29 eingesetzt sind.
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Die Welle 1 ist in ihrem oberen Teil bis zur unteren Endscheibe 29
hinab hohl ausgebildet und im Bereich der Spiralwindungen mit Bohrungen 33 versehen,
die in einen die Hohlwelle umgebenden, unten durch die Endscheibe 29 und oben durch
einen Abdeckring 34 abgeschlossenen Ringraum 35 münden. Oberhalb des Abdeckringes
34 ist zwischen der oberen Endscheibe 28 und der Welle 1 ein Ringraum 36 vorgesehen,
in den ein Aufgaberohr 37 für das zu trennende Gemisch hineinragt. Der Hohlraum
38 der Welle 1 ist oben durch einen Deckel 39 abgeschlossen, durch den unter Vermittlung
einer Stopfbüchse 40 ein Rohr 41 hindurchragt, das zur Zuleitung eines Trennmittels,
z. B. Wasser oder Luft, dient.
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Um den Umlaufkörper in rasche Drehung versetzen zu können, ist die
untere Endscheibe 29 mit einer nabenartigen Verlängerung 42 versehen, auf deren
Mantelfläche Nuten 43 für die Aufnahme von Keilriemen vorgesehen sind, die über
eine außerhalb des Ständers liegende, mit einem Antrieb versehene Keilriemenscheibe
laufen.
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Im Bereich der Spiralwindungen 31, 32 ist der Umlaufkörper von Austragrinnen
44 umgeben, die am Mittelstück des Rahmens angeordnet und mit nach außen führenden
Rohrleitungen verbunden sind. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Das
zu trennende Gemisch wird durch die Leitung 37 an den oberen Enden der innenliegenden
Endkanten der beiden in Drehung befindlichen Spiralwindungen aufgegeben und gleitet
über die inneren Mantelflächen der Spiralwindungen nach außen, während gleichzeitig
auf Grund der Schwerkraft ein unterschiedliches Absinken der einzelnen Körner des
Gemisches nach ihrer Wichte stattfindet. Dieses Absinken der Körner wird durch die
Auf- und Abbewegung des Umlaufkörpers und insbesondere durch das Aufschlagen auf
die harten Puffer 20 begünstigt. Während der Wanderung des Gemisches über die inneren
Mantelflächen der Spiralwindungen sinken die leichteren Körner, also beispielsweise
die Berge, wegen ihrer geringeren Wichte weniger rasch ab als die schwereren Bestandteile,
z. B. die Erzteilchen. Den Austragrinnen strömen infolgedessen Gutbestandteile in
einer von oben nach unten hin sich steigernden Wichte und/oder Korngröße in einzelnen
Teilströmen zu.
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Bei der Naßtrennung wird durch das Rohr 41 Wasser als Trennmittel
zugegeben. Das Wasser tritt durch die Bohrungen 33 in den Raum 35 ein und gelangt
durch Schlitze 45 (Fig. 2) in den Bereich der Spiralwindungen. Um das Wasser von
vornherein an die Innenwand der Spiralwindungen heranzubringen, sind noch Leitbleche
46, 47 vorgesehen, von denen die Leitbleche 47 bis auf einen geringen Abstand an
die Innenwand der Spiralwindungen heranreichen (Fig.2).
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Bei der Trennung trockenen Gemisches kann die vorbeschriebene Anordnung
auch zur Zuführung von Luft benutzt werden.
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Die Austragrinnen können auch mit Düsen versehen sein, durch welche
die Teilströme unter Ausnutzung der ihnen noch innewohnenden Fliehkraft unmittelbar
in anschließende Zyklone geleitet werden, in denen eine Nachscheidung erfolgt.
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Die Spiralwindungen des Umlaufkörpers können im Querschnitt schwach
kegelige Gestalt haben, wobei sie sich entweder nach unten oder nach oben hin erweitern.
Die Gestaltung der Spiralwindungen hängt hierbei von der Zusammensetzung des Gemisches
und vor allem davon ab, ob trocken oder mit Wasser oder Luft als Trennmittel gearbeitet
wird.
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Statt der beiden beim Ausführungsbeispiel vorgesehenen Spiralwindungen
können zwecks Erhöhung der Durchsatzleistung auch mehrere solcher Spiralen unter
gleichem Winkelabstand voneinander ineinandergeschachtelt werden.
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Um Erschütterungen vom Aufstellungsort der Vorrichtung fernzuhalten,
wird der Rahmen der Vorrichtung in an sich bekannter Weise auf Gummipuffern abgestützt.