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Schneckenzentrifuge mit veränderlicher Differenzdrehzahl zwischen
Schleudertrommel und Schnecke Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenzentrifuge
mit veränderlicher Differenzdrehzahl zwischen Schleudertrommel und Schnecke, bei
der entweder die Schleudertrommel oder die Schnecke direkt angetrieben und der andere
Teil abgebremst wird.
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Bisher wurde die Differenzdrehzahlverstellung durch Keilriementriebe,
durch zwischengeschaltete Regelgetriebe oder durch Regelmotore bewirkt, was im allgemeinen
kostspielige Ausrüstungen erfordert.
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Der naheliegende Gedanke, die Schnecke gegenüber der Schleudertrommel
um die zur Förderung des Schleudergutes benötigte Differenzdrehzahl einfach abzubremsen,
konnte deshalb nicht verwirklicht werden, weil die Bremsleistung infolge des hohen
Drehwiderstandes zwischen Schleudertrommel und Schnecke - bei mittleren Maschinen
kommen etwa 100 mkg in Frage - sehr groß ist.
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Angenommen, die Differenzdrehzahl zwischen Schleudertrommel und Schnecke
betrage 30 U/min, um die erwünschte Förderleistung und den verlangten Trockengrad
des Schleudergutes zu erreichen. Die Umlaufzahl der Schleudertrommel sei 2500 U/min,
die Schnecke drehe sich langsamer als die Schleudertrommel - bei entsprechender
Steigungsrichtung der Schneckengänge - also mit 2470 U/min. Zur Förderung des Schleudergutes
wäre unter den vorstehenden Bedingungen demnach eine Leistung von
nötig (nach der Formel
). Um diese Förderleistung zu erreichen, müßte aber ein Bremsleistungsverlust von
in Kauf genommen werden, da sich der Gesamtdrehwiderstand, der durch das Schleudergut
zwischen Schleudertrommel und Schnecke hervorgerufen wird, auf die Schneckenwelle
auswirkt, und dieser Drehwiderstand bei 2470 U/min abzubremsen wäre.
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Es müßten also - ohne Berücksichtigung der sonstigen Verluste - 257
kW eingeleitet werden, von denen nur 3 kW der beabsichtigten Förderleistung dienen,
254 kW aber als Reibungsverlust verlorengehen würden.
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Dieser Nachteil soll gemäß der Erfindung dadurch behoben werden, daß
zwischen Schleudertrommel und Schnecke ein Umlaufgetriebe mit großer Untersetzung
vorgesehen wird, wobei die Schleudertrommel mit dem Getriebegehäuse starr verbunden
ist. Dadurch wird das abtriebseitige hohe Drehmoment zwischen Schleudertrommel und
Schnecke in ein kleines antriebseitiges Drehmoment zwischen Getriebewelle und Schleudertrommel
verwandelt. Ebenso wird die getriebeabtriebseitige geringe Drehzahldifferenz zwischen
Schleudertrommel: und Schnecke in eine hohe antriebseitige Drehzahldifferenz zwischen
Schleudertrommel und Getriebewelle verwandelt.
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Wenn nun diese Antriebwelle zum Getriebe abgebremst wird, so ist im
Gegensatz zum vorangegangenen Beispiel ein stark reduziertes Drehmoment bei stark
reduzierter Drehzahl abzubremsen, denn die absolute Drehzahl der Getriebewelle verringert
sich um die hohe Drehzahldifferenz zwischen Schleudertrommel und Getriebewelle.
Der hierbei entstehende Verlust durch Abbremsen ist sehr gering. Durch Veränderung
des Bremswiderstandes kann die Drehzahl der Getriebewelle - und damit die Differenzdrehzahl
der Schleudertrommel-Schneckebeeinflußt werden. Mit Hilfe eines Reglers ist es möglich,
die Drehzahl automatisch aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise ist eine stufenlose
Drehzahlregelung zwischen Schleudertrommel und Schnecke auch während des Betriebes
mit einfachen Mitteln zu erreichen.
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Zur Erläuterung diene folgendes Beispiel: Die Drehzahl der Schleudertrommel
betrage wie im vorigen Beispiel 2500 U/min, die Differenzdrehzahl zwischen Schleudertrommel
und Schnecke 30 U/min, der Drehwiderstand zwischen Schleudertrommel und Schnecke
100 mkg. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, das zwischen der Schleudertrommel
und der Schnecke angeordnet ist, betrage 71 : 1. Die Antriebwelle des Getriebes,
auf die der Drehwiderstand zwischen Schleudertrommel und Schnecke reduziert übertragen
wird, hat in diesem Fall nur, ein
Einundsiebzigstel des Drehwiderstandes
zwischen Schleudertrommel und Schnecke aufzunehmen, also
mkg. Die getriebeabtriebseitige Drehzahldifferenz-die Drehzahldifferenz zwischen
Schleudertrommel und Schnecke - von 30 U/min wird in eine getriebeantriebseitige
Drehzahldifferenz zwischen Schleudertrommel und Getriebeantriebwelle von 71 - 30
= 2130 U/min verwandelt. Die Absolutdrehzahl der Getriebeantriebwelle beträgt demnach
2500-2130 = 370 U/min. Diese Drehzahl ist also bei einem Drehwiderstand von 1,41
mkg abzubremsen, was einen Leistungsverlust von
entspricht. Dieser Verlust fällt bei Zentrifugen, auf welche sich dieses Beispiel
bezieht und welche einen Leistungsbedarf von 10 bis 15 kW haben, nicht ins Gewicht.
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Der durch das Bremsen entstehende Leistungsverlust hängt, wie gezeigt,
von der Übersetzung des Umlaufgetriebes ab. Je größer diese Übersetzung, um so geringer
wird der Bremsleistungsverlust.
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Es ist eine Schneckenzentrifuge bekannt, bei der die in der Schleudertrommel
frei drehbare Schnecke bei Mitnahme durch das Schleudergut elektrisch abgebremst
wird. Da aber infolge der Zentrifugalkraft auf das Schleudergut ein großer Anpreßdruck
-ausgeübt wird, der ein großes Drehmoment der Schnecke bedingt, wird die Bremsleistung,
die vom Antriebmotor aufzubringen ist, sehr groß.
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Bei einer weiteren bekannten Schneckenzentrifuge wird die schneller
laufende Schnecke direkt und - über ein Untersetzungsgetriebe - die Schleudertrommel
angetrieben. Um der starken Beanspruchung und damit verbundenen Abnutzung des Getriebes
durch die Mitnahmekraft des Schleudergutes entgegenzuwirken, wird die Trommelwelle
abgebremst. Zur wirksamen Entlastung des Getriebes muß eine große Bremskraft aufgewendet
werden, was zur Folge hat, daß eine entsprechend hohe, durch die Bremsung wieder,
verlorengehende Leistung in die Zentrifuge eingeleitet werden muß. Mit dieser bekannten
Einrichtung ist zudem keine kontinuierliche Regelung der Differenzdrehzahl zwischen
Schleudertrommel und Schnecke möglich. -Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Zentrifuge
erfolgt das Abbremsen des langsamer laufenden Teiles nicht direkt, sondern durch
Zwischenschaltung eines Umlaufgetriebes mit großer Untersetzung. Hierdurch wird
die Verlustleistung durch das Bremsen, wie oben dargelegt, sehr stark herabgesetzt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke dargestellt. Die Lösung
wird beispielsweise an einer hydraulischen Anordnung erläutert. Ohne den Erfindungsgedanken
einzuschränken, könnte er auch durch eine mechanische oder elektrische Anordnung
verwirklicht werden.
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Mit 1 ist die Schleudertrommel bezeichnet. Sie ist mit einer Keilriemenscheibe
2, durch die der Antrieb eingeleitet wird, fest verbunden. Die Schnecke 3 dreht
sich in der Schleudertrommel l mit einer geringen Differenzdrehzahl langsamer als
die Schleudertrommel 1. Ein Umlaufgetriebe 4 ist an die Keilriemenscheibe 2 angeflanscht
und damit mit der Schleudertrommel starr verbunden. Die Getriebewelle 5 ist mit
der Welle 6 einer Hydraulikmaschine 7 gekuppelt. Über Keilriemenscheiben 8 und 9
wird ein Regler, z. B. ein Hydraulikregl.er 10, angetrieben. Der durch den Hydraulikregler
bei einer bestimmten Drehzahl erzeugte Flüssigkeitsdruck in der Steuerleitung 11
wirkt auf Regulierventile 12 und 13 vor und hinter der. Hydraulikmaschine so, daß
die gewünschte Drehzahl der gekuppelten Wellen 5 und 6 aufrechterhalten wird. Anstatt
eines Hydraulikreglers kann auch irgendein anderer passender Regler so angeordnet
werden, daß er den Flüssigkeitsdruck in der Steuerleitung 11, der in diesem Fall
von anderer Seite erzeugt wird, über ein Regulierventil beeinflußt.
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Wenn die Zentrifuge leer anläuft, also keine Mitnahme der Schnecke
durch das Schleudergut erfolgt, steht die Getriebewelle 5 still. Um die gewünschte
Differenzdrehzahl der Getriebewelle 5 zu erreichen, wird die Hydraulikmaschine 7
durch Druckölzufluß aus der Leitung 14 als Motor betrieben. Das Drucköl kann aus
einer, Ölleitung entnommen werden, die ohnehin zum Schmieren vorhanden sein muß.
Die Zuleitung erfolgt über das Ventil 12. Sobald die Zentrifuge durch das Einlaufrohr
16 mit Schleudergut beschickt wird, wird die Schnecke 3 mitgenommen. Die Schnecke
versucht, mit der gleichen Drehzahl wie die Schleudertrommel 1 umzulaufen und muß
daran durch Abbremsen der Getriebewelle 5 gehindert werden. Die Hydraulikmaschine
7 läuft in diesem Fall als Pumpe. Durch eine steigende Drehzahl im Hydraulikregler
10 wird der Öldruck in der, Steuerleitung 11 erhöht und dadurch der Zufluß des Drucköls
zum Ventil 12 abgesperrt. Druckloses Öl fließt nunmehr durch die Leitung 15 zu.
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Während des Druckölzufluss.es durch die Leitung 14 ist der, Ölübertritt
zur Leitung 15 durch ein Rückschlagventil17 gesperrt. Das aus der Hydraulikmaschine
7 abfließende Öl wird im Regulierventil 13 durch das vom Regler beeinflußte Drucköl
in der Steuerleitung 11 so gedrosselt, daß die vorgesehene Drehzahl der, Welle 6
der Hydraulikmaschine und damit der Getriebewelle 5 aufrechterhalten wird. Der Bremsleistungsverlust
bei der Drosselung ist durch die erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung eines Umlaufgetriebes
mit großer Untersetzung gering.
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Der Öldruck in der Steuerleitung 11 kann während des Betriebes durch
eine Regulierventil 18 verändert, und hierdurch kann die Drehzahl der Wellen
5 und 6 beeinflußt werden.
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Als weitere Funktion der vorbeschriebenen Lösung kann eine Betätigung
von Signaleinrichtungen vorgesehen werden, z. B. derart, daß bei steigendem Drehwiderstand
zwischen Schleudertrommel und Schnecke oder bei einer, Blockierung der steigende
Druck in der Leitung 19 zum Einschalten einer Signallampe dient, oder der Antriebmotor
der Zentrifuge abgeschaltet bzw. der Schleudergutzulauf unterbrochen wird. Ein Ansteigen
des Drehwiderstandes zwischen Schleudertrommel und Schnecke, der nur eine kleine
Verringerung der Trommel-Schnecken-Differenzdrehzahl bewirkt, würde sich in eine
wesentliche Steigerung der Drehzahl der Hydraulikmaschine 7 auswirken. Bei einem
Blockieren der Schnecke würde die Welle 6 mit der vollen Drehzahl der Schleudertrommel
1 umlaufen.
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Die vorbeschriebene Erfindung kann mit verschiedenen Mitteln außer
den oben angeführten verwirklicht werden. Als Umlaufgetriebe kann ein gewöhnliches
Planetengetriebe oder ein Kurvenscheibengetriebe (»Cyclo«-Getriebe) bzw. ein hydraulisches
Getriebe Verwendung finden. Das Abbremsen des zurückbleibenden Teils - Schleudertrommel
oder Schnecke - kann auf mechanische, hydraulische, elektrische, magnetische Weise
oder durch Luft oder Gas erfolgen.