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Schälzentrifuge, insbesondere für langsam filtrierende Suspensionen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schälzentrifuge, insbesondere für langsam filtrierende
Suspensionen, mit einer Steuervorrichtung zur Begrenzung der Füllhöhe der Suspension
in der Siebtrommel und zur Beendigung des anschließenden Schleudervorganges nach
einer vorbestimmten Zeit.
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Bei den bekannten Schälzentrifugen dieser Art ist zur Begrenzung der
Füllhöhe ein auf dem Flüssigkeitsspiegel in der Schleudertrommel gleitender und
den Zulauf des Schleudergutes unterbrechender Füllhebel vorgesehen. Der Füllhebel
ist mit einer Zeitschaltuhr verbunden, die durch das zur Unterbrechung des Schleudergutzulaufes
erfolgende Anheben des Füllhebels eingeschaltet wird und nach dem Ablaufen des Uhrwerkes
den nächstfolgenden Arbeitsschritt, nämlich das Feststoffaustragen, einleitet.
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Bei leicht filtrierenden Suspensionen wird bereits während des Einlaufens
des Schleudergutes in die Siebtrommel ein Teil der Gutflüssigkeit abgetrennt, so
daß eine das Fassungsvermögen der Siebtrommel übersteigende Menge an Schleudergut
eingetragen werden kann, wobei dementsprechend die Menge des in der Siebtrommel
verbleibenden Gutfeststoffes vergrößert wird. Indessen ist trotzdem diese Menge
in der Regel nicht größer als 60 bis 70% des ausnutzbaren Trommelvolumens, so daß
das Fassungsvermögen der Siebtrommel nicht voll ausgenutzt wird. Beim Entwässern
von langsam filtrierenden Suspensionen in einer Schälzentrifuge mit einer Siebtrommel
ist die Ausnutzung des Trommelinhaltes noch weit geringer, weil während des Eintragens
des Schleudergutes in die Siebtrommel nur geringe Mengen der Gutflüssigkeit die
Schleudertrommel durch den Siebmantel verlassen.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Schälzentrifugen ergibt sich beim
Waschen des Gutfeststoffes von Suspensonen mit veränderlicher Zulaufkonzentration.
In diesen Fällen muß die Waschflüssigkeitsmenge der höchsten Konzentration des Einlaufgutes
angepaßt werden, um in jedem Fall einen ausreichend gewaschenen Gutfeststoff zu
gewährleisten. Weist das Schleudergut in den folgenden Chargen eine geringere Konzentration
auf, so würde eine entsprechend geringere Waschflüssigkeitsmenge ausreichen. Diese
Anpassung der Waschflüssigkeitsmenge an die wechselnde Konzentration des Schleudergutes
ist jedoch praktisch nicht oder nur mit einem hohen technischen Aufwand möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schälzentrifuge der
eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß in der Siebtrommel während des
Füll- und Schleudervorganges eine größtmögliche und möglichst gleichbleibende Menge
des entwässerten Festgutes angesammelt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung
in Abhängigkeit von der jeweiligen Stärke der Festgutschicht in der Siebtrommel
von einem Meßorgan im Sinne einer Wiederholung des Füll- und Schleudervorganges
beeinflußt wird. Zweckmäßigerweise wird das Meßorgan als Füllhebel ausgebildet,
der in der in die Siebtrommel eingeschwenkten Stellung das Kontaktpaar eines den
Füllvorgang einleitenden Magnetschalters schließt.
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Durch diese Maßnahmen wird in vorteilhafter Weise der Füll- und Schleuder-
bzw. Filtriervorgang so oft wiederholt, bis die Siebtrommel mit Gutfeststoff gefüllt
ist. Dann kann der Füllhebel, da er auf der Festgutschicht aufläuft, nicht mehr
in die Siebtrommel einschwenken und die Kontakte des Magnetschalters schließen,
und es wird nach dem Einschalten eines verzögernd schaltenden Relais der nächstfolgende
Steuerschritt eingeschaltet. Ein weiterer Vorteil der Maßnahmen nach der Erfindung
ist darin zu sehen, daß infolge der gleichbleibenden Füllung der Siebtrommel mit
dem Gutfeststoff auch eine stets gleichbleibende Waschmittelmenge benötigt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei jeder Füllung bzw. Nachfüllung
der Siebtrommel mit der Suspension ein Zählwerk betätigt, das die Anzahl der Füllmengen
anzeigt, die ein Maß für die jeweilige Konzentration der Zulaufsuspension ist.
In
der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch
dargestellt. Es zeigt A b b. 1 eine Ansicht des Fühlhebels mit dem Füllregler, A
b b. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der Siebtrommel mit der Einlaufvorrichtung,
A b b. 3 ein Schaubild der Steuervorrichtung für den Füll- und Trennvorgang und
A b b. 4 einen Querschnitt durch einen Teil der Siebtrommel mit der Einlaufvorrichtung
nach A b b. 2, jedoch für eine hydraulische Steuerung der Arbeitsabläufe.
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Eine Schälzentrifuge mit einer Siebtrommel 1 und einer elektrischen
Steuerung der Arbeitsabläufe (Füllfolge, Trockenschleudern, Feststoffausschälen
od. dgl.), die im folgenden kurz Hauptsteuerung genannt ist, weist einen Fühlhebel
2 auf, der im Schleuderraum 3 der Siebtrommel angeordnet und an der Steuerwelle
4 eines Füllkontrollreglers 5 befestigt ist. Der Fühlhebel2 ist über diese
Welle mit einer Fahne 6 verbunden, die durch eine Zugfeder 7 den Fühlhebel
2 bis zu einem durch einen Anschlagstift 8 einstellbaren Schwenkweg in den zur Aufnahme
des Schleudergutes dienenden Ringraum 9 der Siebtrommel 1 einschwenkt. Der Ausschwenkweg
des Fühlhebels 2 wird durch einen Gummipuffer 10 begrenzt.
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Um den Fühlhebel2 in dieser Lage zu halten, ist am Gehäuse des Füllkontrollreglers
5 ein hydraulischer Zylinder 11 mit einem doppelseitig beaufschlagbaren Kolben
12 angeordnet, dessen Kolbenstange 13 auf die Fahne 6 einwirkt und den Fühlhebel2
in der ausgeschwenkten Lage festhält. Im Schwenkweg der Fahne 6 ist ein Magnetschalter
14 vorgesehen, dessen Magnet 15 im Bereich des Poles 16 einen Schlitz 17 aufweist.
Auf der dem Magnet 15 gegenüberliegenden Schlitzseite ist in einem geschlossenen
Glasrohr 18 ein Kontaktpaar 19 von Federn 20 artgeordnet, -von denen die
dem Magnet 15 benachbarte Feder 20 am freien Ende einen Anker 21 aufweist. Das Kraftfeld
des Magneten 15 durchsetzt den Schlitz 17 und bringt den Anker 21 zum Anziehen,
wodurch das Kontaktpaar 19 voneinander getrennt wird. Schwenkt die Fahne 6 in den
Schlitz 17 ein, so' entsteht über dieser ein magnetischer Kurzschluß, der
den Anker 21 zum Abfallen bringt, wodurch sieh das Kontaktpaar 19 durch die Kraft
der Federn 20 schließt. Dieses Schließen erfolgt verzögert, weil erst durch
das vollständige Einschwenken der Fahne 6 der magnetische Kurzschluß voll
zur Auswirkung kommt. Ebenso wird das Kontaktpaar 19 verzögert geöffnet,
wenn die Fahne 6 den Schlitz 17 zum Teil verlassen hat. Diese Verzögerung
soll ein mehrmaliges Schließen und Öffnen des Kontaktpaares 19 infolge des Tanzens
des Fühlhebels 2 auf der Gutschicht vermeiden.
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Zwischen dem konischen Boden eines Behälters 22 für das Schleudergut
und dem Einlauf 23 ist ein hydraulisches Füllventil 24 angeordnet. Das von
einer Pumpe 25 in Umlauf versetzte Druckmittel zur Betätigung dieses Ventils wird
mittels eines Magnetsteuerschiebers 26 über Rohrleitungen 27 gesteuert. An diese
Leitungen sind weitere Rohrleitungen 28 angeschlossen, die zum hydraulischen Zylinder
11
des Füllkontrollreglers 5 führen. In der einen Stellung des Magnetsteuerschiebers
26 wird das Füllventil 24 geschlossen gehalten und gleichzeitig der Fühlhebel2
in seiner ausgeschwenkten Lage arretiert, in der anderen Stellung dieses Schiebers
das Füllventil 24 geöffnet und der Fühlhebel2 durch Zurückziehen der Kolbenstange
13 freigegeben und bei leerer Siebtrommel 1 unter der Wirkung der Feder
7 in seine Endstellung in den Ringraum 9 eingeschwenkt.
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Außer der Hauptsteuerung der Arbeitsabläufe der Zentrifuge ist eine
Füllsteuerung vorgesehen, die ein mehrmaliges Füllen der Siebtrommel l unter zwischenzeitlicher
Filtrationspause durchführt, bis die Siebtrommel 1 mit Gutfeststoff gefüllt ist,
worauf auf den nächsten Steuerschritt »Trockenschleudern« der Hauptsteuerung übergegangen
wird. Unter »Steuerschritt« ist das motorische Weiterschalten einer bekannten Schaltwalze
in eine Schaltstellung zu verstehen, in der ein bisheriger Arbeitsvorgang, wie Füllen,
Trockenschleudern oder Ausschälen, beendet und der nächstfolgende Arbeitsvorgang
eingeleitet wird. An Stelle von Schaltwalzen können auch an sich bekannte SchrittschaIriverke,
Schaltuhren od. dgl. verwendet werden. Die strichpunktierten Linien in A b b. 3
zeigen lediglich an, welcher Steuerschritt der Füllsteuerung durch den Steuerschritt
der Hauptsteuerung oder umgekehrt eingeleitet bzw. beendet wird. Die vollausgezogenen
Linien stellen dagegen Leitungen dar.
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Die Füllsteuerung besteht aus den Steuerschritten »Füllkontrolle«,
»Füllen« und »Filtrationspause«, von denen jeweils, beispielsweise durch motorisches
Weiterdrehen der Schaltwalze, ein Steuerschritt eingeleitet und der vorhergehende
beendet wird. Der Steuerschritt »Füllkontrolle« wird als erster Schritt durch den
Steuerschritt »Füllfolge« der Hauptsteuerung eingeleitet. Vom Steuerschritt »Füllkontrolle«
werden drei Leitungen 29, 30 und 31 eingeschaltet. Durch den Stromfluß
über die Leitung 29 wird der Magnetsteuerschieber 26 betätigt, durch den eine Umsteuerung
eines von der Pumpe 25 in Umlauf versetzten Druckmittels derart vorgenommen
wird, daß sowohl der Kolben 12 mit der Kolbenstange 13 im Zylinder
11 zurückgezogen und der Fühlhebel2 freigegeben als auch das Füllventil 24
geöffnet wird. Die Leitung 30 führt über das Kontaktpaar 19 des Magnetschalters
14 zur Erregerwicklung 32 eines Schaltschützes 33. Die dritte Leitung
31 ist an ein Verzögerungsrelais 34 angeschlossen, das nach einer
Verzögerungszeit von 3 bis 5 Sekunden zwei Leitungen 35 und 36 mit der Leitung 31
verbindet. Die Leitung 35 führt über das vom Schaltschütz 33 im Ausschaltzustand
geschlossene Kontaktpaar 37 zum Steuerschritt »Trockenschleudern« der Hauptsteuerung.
Die Leitung 36 verbindet das Verzögerungsrelais 34 über das im Einschaltzustand
des Schaltschützes 33 geschlossene Kontaktpaar 38 mit dem Steuerschritt »Füllen«
der Füllsteuerung. Durch die Verzögerung des Einschaltens der Leitung 35 wird gewährleistet,
daß beim gleichzeitigen Schließen der Kontaktpaare 37 und 39 der Steuerschritt »Filtrationspause«
vor dem Steuerschritt »Trockenschleudern« eingeleitet wird, um zu verhindern, daß
der Füllvorgang schon nach dem ersten Füllen beendet und auf den nächsten Steuerschritt
der Hauptsteuerung übergegangen wird. Die Leitung 40 ist unmittelbar an das
Stromnetz der Füllsteuerung angeschlossen und führt über das im Ausschaltzustand
des Schaltschützes 33 geschlossene Kontaktpaar 39 sowie über einen Impulsgeber
41 und das Kontaktpaar 42 des Hilfsrelais 43 zum Steuerschritt
»Filtrationspause
«, der von einem Zeitschaltwerk 44 bewirkt wird.
Nach Erreichen des vorbestimmten Füllungsgrades der Siebtrommel wirkt der Steuerschritt
»Füllen« der Füllsteuerung über die Leitung 45 mittels eines Stromimpulses
auf den Magnetsteuerschieber 26 im Sinne des Schließens des Füllventils
24 und der Arretierung des Fühlhebels 2 ein. Weiterhin ist an die
zum Steuerschritt »Füllen« führende Leitung 46 ein Zählwerk 47 angeschlossen,
das die Zahl der Erregungen des Hilfsrelais 43 und damit die Zahl der Füllungen
der Siebtrommel l anzeigt. Das Zeitschaltwerk 44, dessen Ablaufdauer einstellbar
ist, übermittelt nach seinem Ablauf einen Stromimpuls über die Leitung
48 zum Steuerschritt »Füllkontrolle«, wodurch der Füllvorgang von neuem eingeleitet
wird.
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Nach dem Einschalten des Antriebsmotors der Schleudertrommel wird
der erste Steuerschritt »Füllfolge« der Hauptsteuerung eingeschaltet und damit der
Steuerschritt »Füllkontrolle« der Füllsteuerung eingeleitet. Hierdurch werden die
Leitungen 29, 30
und 31 unter Spannung gesetzt, das Füllventil 24 durch den
Stromfluß zum Magnetsteuerschieber 26
geöffnet und die Arretierung des Füllhebels
2 aufgehoben. Das Zulaufschleudergut strömt in die Siebtrommel 1 ein, und
gleichzeitig schwenkt der Fühlhebel2 in seine im kurzen Abstand vom Trommelrand
innerhalb der Siebtrommel l liegende Endstellung ein. In dieser Stellung des Fühlhebels
2 ist das Kontaktpaar 19 des von diesem Hebel beeinflußten Magnetschalters
14 geschlossen. Es fließt nun ein Strom über die Leitung 30 und das geschlossene
Kontaktpaar 19 zur Erregerwicklung 32 des Schaltschützes 33, wodurch
dessen Kontaktpaare 37 und 39 geöffnet sowie das Kontaktpaar 38 geschlossen
wird. Nach dem Ablauf der Verzögerungszeit des Verzögerungsrelais 34 fließt der
Strom über das geschlossene Kontaktpaar 38 und über die Leitung 36 zum Steuerschritt
»Füllen«, der hierdurch eingeleitet wird und nun die Steuerung des Füllventils
24 übernimmt sowie die Entriegelung des Fühlhebels 2 aufrechterhält.
Gleichzeitig wird die Erregerwicklung des Hilfsrelais 43 über die Leitung
46 vom Strom durchflossen, wodurch dessen Kontaktpaar 42 geschlossen
wird. Das an die gleiche Leitung angeschlossene Zählwerk 47 zeigt die erste
Füllung der Siebtrommel l an. Sobald die Siebtrommel gefüllt ist, wird durch den
Spiegel des Schleudergutes der Fühlhebel2 angehoben und damit das Kontaktpaar 19
geöffnet. Die Folge ist eine Unterbrechung der Erregerwicklung 32 des Schaltschützes
33, wodurch dessen Kontaktpaare 37 und 39 geschlossen sowie das Kontaktpaar 38 geöffnet
wird.
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Der Strom kann nunmehr über die Leitung 40, das geschlossene
Kontaktpaar 39 des Schaltschützes 33 und infolge des eingeleiteten Steuerschrittes
»Füllen« das noch geschlossene Kontaktpaar 42 des Hilfsrelais 43 zum
Steuerschritt »Filtrationspause« fließen, wodurch dessen Zeitschaltuhr
44 abläuft. Infolge der Einleitung des Steuerschrittes »Filtrationspause«
und des geöffneten Kontaktpaares 38 des nicht mehr erregten Schaltschützes
33 wird die Stromzufuhr über die Leitung 36 zum Steuerschritt »Füllen« unterbrochen,
wodurch das Füllventil 26
geschlossen und der Fühlhebel2 in seiner aus der
Siebtrommel 1 ausgeschwenkten Lage arretiert wird.
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In der Zeit während des Ablaufens der Zeitschaltuhr 44 läuft die Flüssigkeit
aus der Siebtrommel 1 ab. Nach Ablauf der Filtrationspause wird durch das Zeitschaltwerk
44 ein Stromimpuls über die Leitung 46 zum Steuerschritt »Füllkontrolle« geleitet
und der Füllvorgang von neuem eingeleitet. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft,
bis die Siebtrommel 1 mit Feststoff gefüllt ist. In diesem Füllzustand vermag
der Fühlhebel2 nicht bis in seine Endstellung in die Siebtrommel l einzuschwenken,
weil er auf die Feststoffschicht aufläuft. Das Kontaktpaar 19
wird daher nicht
mehr geschlossen. Da das Schaltschütz 33 nicht mehr erregt wird, bleiben die Kontaktpaare
37 und 39 geschlossen. Damit wird der Steuerschritt »Filtrationspause« nicht eingeleitet,
da das Kontaktpaar 42 des Hilfsrelais 43 offenbleibt. Nach Ablauf
der Verzögerungszeit des Verzögerungsrelais 34 fließt der Strom über die
Leitung 35
zum Steuerschritt »Trockenschleudern« der Hauptsteuerung und leitet
diesen Schritt ein, wodurch der vorhergehende Steuerschritt »Füllfolge« beendet
und die Füllsteuerung stromlos wird.
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Ferner ist im Gehäuse des Füllkontrollreglers 5 an einer dem Zylinder
11 gegenüberliegenden Stelle ein Lagerauge 48' an der Gehäusewand
angeordnet, in dem ein Fanghebel 49 mit einem Ende gelagert ist. Der Fanghebel 49
steht unter der Zugkraft einer Feder 50, vermag jedoch infolge eines im Lagerauge
48' angeordneten Stiftes 51 nur eine geringe Schwenkbewegung auszuführen,
um den Eingriff der Fahne 6 mit ihm zu gewährleisten. Im Bereich des anderen Endes
des Fanghebels 49 ist in diesem eine Ausnehmung 52 vorgesehen, die
im Schwenkweg eines auf der Fahne 6 angeordneten Nockens 53 liegt. Das freie
Ende des Fanghebels 49 liegt im Verschiebeweg der Kolbenstange 13 des im
Zylinder 11 angeordneten Kolbens 12. Wird die Kolbenstange 13 zurückgezogen,
so stützt sich die Fahne 6 auf deren Ende ab, während der Fanghebel 49 auf diesem
Ende gleitet. Da dabei der Schwenkweg des Nockens 53 größer als der der Ausnehmung
52 ist, kann es zu keinem Eingriff des Nockens 53 in die Ausnehmung
52 kommen. Der Fühlhebel 2 gelangt somit in seine andere Endstellung,
ohne vom Fanghebel 49 behindert zu werden.
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Der Vorteil dieser Fangvorrichtung besteht darin, daß ein Tanzen des
Fühlhebels 2 auf der Gutschicht in der Siebtrommel l beim Auftreten von Unwuchten
durch eine ungleiche Ablagerung des Einlaufgutes auf dem Siebmantel verhindert wird.
Dieser Vorteil ist für die Füllsteuerung von besonderer Bedeutung, weil durch das
Tanzen des Fühlhebels 2 ein schnell aufeinanderfolgendes Schließen und Öffnen des
Kontaktpaares 19 verursacht wird, das zu einem Weiterschalten der Hauptsteuerung
auf den Schaltschritt »Trockenschleudern« führt, wodurch der Füllvorgang vorzeitig
beendet wird. Infolge der durch die Unwucht hervorgerufenen großen Anschläge des
Fühlhebels 2 vermag dessen Nocken in die Ausnehmung 52 des Fanghebels
49 einzurasten und den Fühlhebel2 festzuhalten. Hierdurch wird der Füllvorgang
beendet, ohne daß ein Weiterschalten der Hauptsteuerung eintreten kann, und eine
weitere Zunahme der Unwucht wird vermieden. Nach der Beseitigung der Unwucht kann
durch Entarretieren des Fühlhebels 2 der Fanghebel 49 gelöst werden, wodurch der
Füllvorgang von neuem eingeleitet wird.
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Die Erfindung ist nicht auf elektrische Steuerungen der Schälzentrifuge
beschränkt. Das Ausführungsbeispiel
nach A b b. 4 zeigt eine gemäß
der Erfindung ausgebildete hydraulische Füllsteuerung. Der Zylinder 11 ist hierbei
unmittelbar an die hydraulische Steuerung für das Füllen angeschlossen, deren Steuerscheibe
auf die maximal erforderliche Zeit des aus mehreren Einzelschritten bestehenden
Füll- und Filtrationsvorganges eingestellt ist. Der hydraulische Stromkreis für
das Füllventil 24 kann an eine ungesteuerte Druckleitung 54 und an eine gemeinsame
Rücklaufleitung 55 angeschlossen werden. Die Steuerschaltung des Füllkontrollreglers
5 bleibt elektrisch und entspricht der des Ausführungsbeispieles nach A b b. 1 bis
3. Der elektrische Strom für die Füllsteuerung weist eine Spannung von 24 V auf
und wird über einen Transformator 56 und einen Zweiweggleichrichter 57 einem Wechselstrom
von 220 V entnommen.
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Schließlich kann zusätzlich noch eine einstellbare Zeitschaltuhr zur
Begrenzung der Fülldauer vorgesehen werden, durch die infolge der Beschleunigung
sehr schnell filtrierender Schleudergüter auf die Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel
beim Einlauf eine überlastung des Antriebsmotors der Siebtrommel 1 verhindert wird.