DE1152365B - Schwingzentrifuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

K37449m/82b

ANMELDETAG: 10. APRIL 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG TJNDAUSGABE DER ATISLEGESCHRIFT:

1. AUGUST 1963

Bisher wurde in der Entwässerungstechnik die Auffassung vertreten, daß mittels einer Schwingzentrifuge nur solches Gut in einem Durchgang durch die Zentrifuge auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 7% entwässert werden kann, das höchstens etwa 30% Wasser enthält. Bei einem höheren Wassergehalt hat man deshalb das Gut stets vor dem Einführen in die Zentrifuge auf einem Sieb oder in einem Eindicker bis auf einen Wassergehalt von etwa 30% vorentwässert.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auch solches Gut, das mehr als etwa 30% Wasser mit sich führt, in einem Durchgang durch eine Schwingzentrifuge auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter etwa 7% entwässert werden kann, wenn das Verhältnis der Länge der Schleudertrommel zum mittleren Durchmesser gleich oder größer als 1,5 ist. Die Anordnung einer solchen überlangen Schleudertrommel bringt jedoch das Problem mit sich, die Schleudertrommel mittels Federn derart schwingbar in die Zentrifuge einzubauen, daß sie trotz ihrer großen Länge unempfindlich gegenüber Unwuchten ist, die, womit immer gerechnet werden muß, bei ungleichmäßiger Gutverteilung auf dem Trommelmantel auftreten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen.

Es ist eine stehende Schwingzentrifuge zum -Entwässern nasser Schüttgüter, z. B. Feinkohle, bekannt, bei der das Verhältnis der Länge der Schleudertrommel zum mittleren Durchmesser etwa 1,5 beträgt. Dabei ist die Schleudertrommel am oberen und unteren Ende mit Hilfe schmaler Rippen auf einer in Achsrichtung unverschiebbar gelagerten Welle angeordnet und auf ihr mittels Nut und Feder undrehbar, jedoch axial beweglich geführt. Mittels eines Daumentriebes oder einer wellenartig ausgebildeten Ringplatte und einer Druckfeder wird die Schleudertrommel laufend angehoben und auf einen Gummipuffer fallen gelassen. Auf diese Weise soll dem Gut, das an dem Trommelmantel haftet, eine stoßweise Abwärtsbewegung erteilt werden. Abgesehen davon, daß die Zahl der Hübe, welche die Schleudertrommel hierbei auszuführen vermag, verhältnismäßig klein ist und die Zentrifuge demgemäß nur eine geringe Durchsatzleistung aufweist, treten beim Auftreffen der Trommel auf den Gummipuffer erhebliche Stoßverluste auf.

Die Erfindung geht von einer Schwingzentrifuge dieser Art aus, bei der also das Verhältnis der Länge der Schleudertrommel zum mittleren Durchmesser gleich oder größer als 1,5 und die Schleudertrommel an mehreren mit Abstand voneinander angeordneten Schwingzentrifuge

Anmelder:

Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft, Köln

Dipl.-Ing. Wolfgang Heckmann, Köln-Dellbrück,

und Josef Becker, Köln-Vingst,

sind als Erfinder genannt worden

schmalen Rippen axial beweglich auf der Trommelwelle angeordnet ist, und sie bringt eine vorteilhafte Lösung, die genannten Nachteile der bekannten Zentrifuge zu vermeiden und darüber hinaus die Schleudertrommel derart federnd mit der Trommelwelle zu verbinden, daß sie trotz ihrer großen Länge unempfindlich gegenüber Unwuchten infolge ungleichmäßiger Gutverteilung auf dem Trommelmantel ist. Die Lösung ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch zwei oder mehrere konzentrische ringförmige Gummifedern, die an ihrem inneren Umfang in Achsrichtung unbeweglich mit der Trommelwelle verbunden sind, derart, daß eine dieser Gummifedern am äußeren Umfang am Trommelboden und die andere oder die anderen Gummifedern an ihrem äußeren Umfang an den Rippen angeordnet sind. Hiermit ist außerdem der Vorteil verbunden, daß die ringförmige Gummifeder, die am äußeren Umfang am Trommelboden angeordnet ist, die Schleudertrommel an diesem Ende nach außen hin abschließt. Ferner ist dadurch, daß die andere oder die anderen Gummifedern in dem vom Trommelmantel umschlossenen Raum liegen, der weitere Vorteil verbunden, daß diese Feder bzw. Federn für ihre Unterbringung keinen zusätzlichen Platz benötigen und demgemäß die Schwingzentrifuge raumsparend aufgebaut werden kann.

Es sind Schwingzentrifugen mit einer federnd an der Trommelwelle angeordneten Schleudertrommel bekannt. Bei allen diesen Zentrifugen ist jedoch das Verhältnis der Länge der Schleudertrommel zum mittleren Durchmesser kleiner als 1,5. Mit solchen Zentrifugen ist es daher nicht möglich, ein Gut, das mehr als etwa 30% Wasser enthält, in einem Durch-

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gang durch die Zentrifuge auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als etwa 7% zu entwässern.

Weiterhin ist eine Schwingzentrifuge beschrieben worden, deren Schleudertrommel am oberen Ende unter Zwischenschaltung von Gummifedern an einem Schleuderrad aufgehängt und am unteren Ende mittels stählerner Blattfedern mit der Trommelwelle verbunden ist. Die Trommelwelle ist ihrerseits über Gummifedern mit dem Schleuderrad gekoppelt. Auf dieses wirken mehrere Elektromagnete ein, wodurch die Schleudertrommel zu Schwingungen erregt wird. Die Schleudertrommel dieser bekannten Zentrifuge ist jedoch ebenfalls sehr niedrig und ihre Länge nur etwa halb so groß wie ihr mittlerer Durchmesser. Außerdem haftet den stählernen Blattfedern der Nachteil an, daß sie bei Übermüdung oder infolge Korrosion plötzlich zu Bruch gehen können. Damit die Schleudertrommel der Schwingbewegung folgen kann, sind die Blattfedern ferner mit ihrer Breitseite quer zur Trommelachse angeordnet. Diese setzen daher dem Fluß des Schleudergutes beim Austritt aus der Schleudertrommel einen erheblichen Widerstand entgegen. Infolgedessen staut sich jeweils ein Teil des Schleudergutes vor den Blattfedern bis zu einer bestimmten Höhe an und bricht dann plötzlich seitlich der Blattfedern aus. Dieses wechselweise Anstauen und Ausbrechen des Schleudergutes vollzieht sich unkontrollierbar, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Gutes auf dem Trommelmantel nicht gewährleistet ist. Jede Ungleichmäßigkeit in der Gutverteilung bewirkt aber eine Unwucht, die einen unruhigen Lauf der Zentrifuge zur Folge hat.

Schließlich ist eine Schwingzentrifuge bekannt geworden, bei welcher die eigentliche, mit einem Schwingungserreger verbundene Schleudertrommel mittels zweier im Abstand voneinander angeordneter Gummifedern schwingbar im Innern einer fliegend angeordneten, d. h. nur am Boden mit der Zentrifugenwelle verbundenen Stütztrommel gelagert ist. Tritt hierbei eine Unwucht in der Schleudertrommel auf, so wird die daraus herrührende Fliehkraft über die Gummifedern auf die Stütztrommel übertragen. Die bekannte Zentrifuge ist daher gegenüber Unwuchten ebenso empfindlich wie alle Zentrifugen, bei denen die Schleudertrommel fliegend auf der Trommelwelle angeordnet ist. Außerdem haftet dieser Zentrifuge der Nachteil an, daß durch die Gummifedern ein beträchtlicher Teil an nutzbarer Siebfläche der Schleudertrommel verlorengeht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine liegende Schwingzentrifuge teils im Schnitt, teils in Ansicht,

Fig. 2 eine Einzelheit in vergrößertem Maßstab und

Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt der Antriebeinrichtung.

Die Zentrifuge weist eine Trommelwelle auf, die beiderseits aus der Siebtrommel 1 herausragt und aus einem Rohr 2, einem Zwischenstück 3 sowie je einem hohl ausgebildeten Tragzapfen 4 und 5 zusammengesetzt ist. Mittels der Tragzapfen ist die Trommelwelle drehbar sowie in Achsrichtung verschiebbar in Lagern 6 und 7 geführt, die ihrerseits auf einem Fundamentrahmen 8 befestigt sind. An dem Fundamentrahmen ist ferner mittels eines Armes 9 ein Zulaufrohr 10 für das Schleudergut angeordnet. Das Zulaufrohr ist axial in die Trommelwelle eingeführt und mündet in dem Zwischenstück 3. Dieses besteht aus einer radialen Wand 11, einem Ring 12 und mehreren Rippen 13, welche die Teile 11 und 12 miteinander verbinden. Die Wand 11 schließt das Zwischenstück gegen das Rohr 2 ab und begrenzt mit dem Ring 12 sowie den Rippen 13 Öffnungen 14 für den Eintritt des Schleudergutes in die Siebtrommel.
Am Tragzapfen 5 ist eine Riemenscheibe 16 angeordnet, die über nicht gezeichnete Keilriemen mit einem ebenfalls nicht dargestellten Antriebmotor in Verbindung steht. Unterhalb der Riemenscheibe ist am Fundamentrahmen 8 ein Arm 17 angeordnet, der ein Gehäuse 18 trägt, das durch einen Deckel 19 verschlossen und mit einem Schmiermittel, z. B. Öl, gefüllt ist. In den Seitenwänden des Gehäuses 18 ist die Welle 29 eines Exzentertriebes mit dem Exzenter 20 und der Schubstange 21 geführt. Auf der Schubstange sitzt ein Pendeltonnenlager 22, das in einem

so Ring 23 angeordnet und darin mittels eines Deckels 24 gehalten ist. Der Ring endet mit Abstand von dem Befestigungsflansch 15 der Riemenscheibe und ist hier mit einem Kragen 25 versehen, der seinerseits zwischen zwei ringförmigen, als lose Kopplung

as dienenden Gummifedern 26 eingespannt ist. Die Gummifedern stützen sich einerseits gegen den Flansch 15 und andererseits gegen eine an der Riemenscheibe angeschraubte Platte 27 ab. Die Platte ist mit einem Ring 28 versehen, welcher den Ring 23 mit Spiel umschließt und durch den Deckel 19 hindurchragt. An dieser Stelle ist der Deckel mit einem Dichtungsring 30 versehen, und hierdurch ist das Gehäuse 18 gegen den Austritt des Schmiermittels abgedichtet. Auf der Welle 29 sitzt eine Riemenscheibe, die über nicht gezeichnete Keilriemen mit einem ebenfalls nicht dargestellten Motor für den Schwingungsantrieb in Verbindung steht.

Konzentrisch zur Trommelwelle sind, mit beträchtlichem Abstand voneinander, zwei ringförmige Gummifedern 35 und 36 angeordnet. Am inneren Umfang jeder Gummifeder ist je eine Metallhülse 37 und 38 und am äußeren Umfang je eine Metallhülse 39 und 40 mit je einem Flansch 41 und 42 anvulkanisiert. Die beiden Gummifedern weisen mitsamt den Metallhülsen gleiche Abmessungen auf, so daß sie gegeneinander austauschbar sind. Mit den Metallhülsen 37 und 38 sind die Gummifedern auf der Trommelwelle befestigt, und zwar sitzt die Hülse 37 auf dem Ring 12 des Zwischenstücks und die Hülse 38 auf einem Ring 43, der seinerseits mittels mehrerer radialer Rippen 44 mit dem Rohr 2 verbunden ist. Die Rippen 44 sind auf der zum Exzentertrieb weisenden Seite radial nach außen verlängert und tragen an den Enden je einen Gummipuffer 46.

Der Mantel der Siebtrommel 1 besteht aus zwei Teilen 47 und 48, die unter Zwischenschaltung einer Ringscheibe 49 miteinander verbunden sind. Die Erzeugende des Teils 47 ist in an sich bekannter Weise flacher als diejenige des Teils 48 gegen die Waagerechte geneigt. Die Winkel, welche die Erzeugenden mit der Waagerechten einschließen, betragen 5 und 10°. Die Siebtrommel weist z. B. eine lichte Länge von 1,4 m und einen mittleren Durchmesser von 0,8 m auf. In diesem Fall beträgt das Verhältnis der Länge der Siebtrommel zum mittleren Durchmesser 1,75.

Die Siebtrommel ist mit einem ringförmigen Boden 50 versehen. Dieser ist einerseits an dem Teil 47 des

Trommelmantels angeschweißt und andererseits mit dem Flansch 41 verschraubt. Auf diese Weise ist die Siebtrommel am Boden nach außen abgeschlossen und auf der Trommelwelle gehalten.

An der Ringscheibe 49 sind mehrere radiale Rippen 51 angeschweißt, die eine Ringscheibe 52 tragen, welche ihrerseits an dem Flansch 42 angeschraubt ist. Hierdurch ist die Siebtrommel auch im Bereich nahe ihrem größten Durchmesser mit der Trommelwelle verbunden. Außen am freien Rand der Siebtrommel 1 ist ein Ring 53 aus Winkeleisen angeordnet.

Auf dem Fundamentrahmen ist mittels mehrerer Pratzen 54 ein Gehäuse 55 befestigt, das nach unten offen, sonst jedoch allseitig geschlossen ist und die Siebtrommel mit reichlichem Abstand umgibt. Im Gehäuse ist eine Querwand 56 vorgesehen, die mit geringem Spiel den Ring 53 umfaßt und das Innere des Gehäuses in zwei Kammern 57 und 58 teilt. Zur Verstärkung des Gehäuses in der Kammer 58 sind weitere Querwände 59 und 60 angeordnet.

Von den Gummifedern 35 und 36 wird das Drehmoment, das von der Riemenscheibe 16 in die Trommelwelle eingeleitet wird, auf die Siebtrommel übertragen, so daß diese mit der gleichen Drehzahl wie die Welle umläuft. Die Federn schließen außerdem die Siebtrommel und die Trommelwelle zu einem Zweimassensystem zusammen. Wird also die Trommelwelle mittels des Exzentertriebes zu hin- und hergehenden Schwingungen erregt, so bewegt sich die Siebtrommel gegensinnig dazu, wobei die Federn 35 und 36 auf Schub beansprucht werden. Auf diese Weise sind die Massenkräfte ausgeglichen. Durch die Verbindung mit dem Exzentertrieb ist die Trommelwelle ferner gegen ungewollte Verschiebungen in axialer Richtung gesichert.

Im Betrieb läuft die Siebtrommel mit etwa 400 U/min um. Bei dieser Drehzahl herrscht an ihrem Umfang eine Fliehkraft, die im Mittel etwa das 70fache der Erdbeschleunigung beträgt. Gleichzeitig wird die Siebtrommel zu axialen Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 30 Hz und einer Amplitude von 3 mm erregt. Durch das Zulaufrohr 10 wird der Zentrifuge z. B. Steinkohlen-Grobschlamm zugeleitet, dessen Kohleteile in der Kornspanne von 0 bis 2 mm liegen und der einen Wassergehalt von 50 Gewichtsprozent aufweist. Der Schlamm fließt nach dem Austritt aus dem Zulaufrohr 10 durch die Öffnungen 14 des Zwischenstücks 3 in die Siebtrommel und trifft auf den Teil 47 des Trommelmantels. Dabei wird sogleich ein großer Teil des Wassers durch den Siebmantel durchgesetzt. Der zurückgehaltene Schlamm wandert anschließend unter der Einwirkung der Schwingbewegung auf dem Mantel langsam nach rechts und wird dabei weiter entwässert. Wenn der Schlamm auf den Teil 48 gelangt, ist er schon weitgehend entwässert. Infolgedessen setzt er der Bewegung auf dem Teil 48 einen größeren Reibungswiderstand entgegen als auf dem Teil 47. Obwohl jener stärker als dieser geneigt ist, wandert deshalb der Schlamm ebenfalls nur langsam auf dem Teil 48 weiter. Dabei wird die Entwässerung fortgesetzt. Die so getrockneten Kohleteile verlassen schließlich die Siebtrommel über ihren freien Rand und fallen durch die Kammer 57 in einen darunter angeordneten, nicht gezeichneten Bunker. Das Wasser, welches durch die Siebtrommel durchgesetzt wird, gelangt in die Kammer 58 und wird in einer darunter vorgesehenen, ebenfalls nicht dargestellten Rinne aufgefangen und abgeleitet.

Die beschriebene Verbindung der Siebtrommel mit der Trommelwelle an zwei mit beträchtlichem Abstand voneinander liegenden Stellen verleiht der Siebtrommel eine hohe Stabilität gegenüber Pendelbewegungen, wenn z. B. bei schwankender Gutzufuhr und daraus herrührender ungleichmäßiger Gutverteilung auf dem Trommelmantel eine Unwucht entsteht. Besonders lange Siebtrommeln können auch an drei oder noch mehr Stellen über Gummifedern, welche den Federn 35 und 36 entsprechen, mit der Trommelwelle verbunden werden. So ist es auch möglich, an beiden Enden sowie im mittleren Bereich der Trommel je eine derartige Feder vorzusehen.

Die Ringscheibe 49 bietet den Vorteil, daß an ihr sowohl die beiden Teile 47 und 48 des Trommelmantels als auch die Rippen 51 in einfacher und zuverlässiger Weise angeschlossen werden können. Weiterhin bewirkt die durch die Ringscheibe gebildete Stufe, daß sich die einzelnen Gutteile beim Übergang von dem Teil 47 auf den Teil 48 umschichten und gegeneinander verschieben. Durch die an sich bekannte stufenförmige Verbindung der beiden Mantelteile wird also die Entwässerung des Gutes wirksam verbessert.

Weiterhin ist der Forderung nach einem möglichst ungehinderten Durchgang des Gutes durch die Schleudertrommel in einfacher Weise dadurch Rechnung getragen, daß die Rippen 51 einen schmalen Querschnitt aufweisen. Durch derartige Rippen wird das Gut beim Durchgang durch die Schleudertrommel nicht aufgehalten und insbesondere nicht gestaut.

Die Gummipuffer 46 sind so angeordnet, daß sie kurz, bevor die Trommelwelle in die linke Totlage kommt, die Siebtrommel sich also vor ihrer rechten Endstellung befindet, auf den Flansch 42 auftreffen. Hierdurch wird die Siebtrommel in ihrer weiteren Bewegung nach rechts stark verzögert. Dadurch rutscht das Gut, das sich in der Siebtrommel befindet, infolge der Trägheit jeweils ein kleines Stück auf dem Trommelmantel weiter. Die Gummipuffer bieten somit ein einfaches Mittel, um einerseits übergroße Amplituden der Siebtrommel zu verhindern, andererseits bewirken sie durch die starken Verzögerungsbeschleunigungen der Siebtrommel einen besseren Transport des Gutes auf dem Trommelmantel.

Vorteilhaft sind die gegeneinanderschwingenden Massen (Siebtrommel und Trommelwelle) sowie die Konstanten der Federn 35 und 36 so bemessen, daß die Schwingbewegungen kurz unterhalb der Resonanz erfolgen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schwingzentrifuge, bei der das Verhältnis der Länge der Schleudertrommel zum mittleren Durchmesser gleich oder größer als 1,5 und die Schleudertrommel an mehreren, mit Abstand voneinander angeordneten schmalen Rippen axial beweglich auf der Trommelwelle angeordnet ist, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere konzentrische ringförmige Gummifedern, die an ihrem inneren Umfang in Achsrichtung unbeweglich mit der Trommelwelle verbunden sind, derart, daß eine dieser Gummifedern am äußeren Umfang am Trommelboden und die andere oder die

anderen Gummifedern an ihrem äußeren Umfang an den Rippen angeordnet sind.

2. Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel aus zwei Teilen (47, 48) besteht, welche unter Zwischenschaltung einer Ringscheibe (49) stufenförmig miteinander verbunden sind, und daß an der Ringscheibe die Rippen (51) für die Verbindung des äußeren Umfanges einer Gummifeder mit dem Trommelmantel angeordnet sind.

3. Schwingzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugende des Teils (47) des Trommelmantels am Aufgabeende der Schleudertrommel einen kleineren Winkel mit der Trommelachse einschließt als die Erzeugende des Teils (48) am Austragende.

4. Schwingzentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifedern (35, 36) in ihren Abmessungen gleich sind.

5. Schwingzentrifuge nach einem der Anspräche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (44), die eine der Gummifedern mit dem Trommelmantel verbinden, auf der dem Austragende der Siebtrommel zugewandten Seite radial nach außen verlängert sind und Gummipuffer (46) zur axialen Schwingungsbegrenzung aufweisen.

6. Verfahren zum Entwässern von feinkörnigem Gut mit Hilfe einer Schwingzentrifuge, insbesondere einer Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß feinkörniges Gut, das mehr als etwa 30 Gewichtsprozent Wasser enthält, einer Zentrifuge mit einer Schleudertrommel, deren Verhältnis der Länge zum mittleren Durchmesser gleich oder größer als 1,5 ist, unmittelbar, also ohne vorherige Entwässerung oder Eindickung, aufgegeben wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 316 897, 500149, 141, 954 770, 1011362, 1 026 693;

deutsche Patentanmeldung K733111b/la, (bekanntgemacht am 15. 3.1951).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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