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Vol Ikontinuierlich arbeitende Zentrifuge Die Erfindung bezieht sich
auf eine zum Trennen von Feststoffteilchen aus Flüssigkeiten nach dem Sedimentationsprinzip
bestimmte, vollkontinuierlich arbeitende Zentrifuge mit drehbaren, konisch zueinander
verlaufenden Wanden und mit Auswurföffnungen R3r das Sediment an der Peripherie
des Konus.
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Doppelkegelzentrifugen dieser Art und Separatoren ohne Einbauten haben
den Nachteil, daß der Feststoff nur intermittierend durch hydraulisch betätigtes
Auseinanderfahren beider Trommelhälften ausgetragen werden kann, daß das Ende des
Feststoffåustroges nicht exakt festgelegt werden kann und dadurch mit dem Feststoff
zusammen auch Flüssigkeitsbestandteile ausgetragen werden können. Außerdem kommt
es oft vor, daß ungenügend geklärte Flüssigkeit abgeführt wird.
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Um diese Nachteile der bekannten Zentrifugen der eingangs geschilderten
Art zu vermeiden, ist auch versucht worden, einen während des Betriebs der Zentrifuge
automatisch einstellbaren Ringspalt zwischen den TrommelhäZften vorzusehen, über
den nach der Trennung der beiden Trenngüter - Feststoff und Flüssigkeit - voneinander,
nach der Anfangslaufphase der Zentrifuge, der verdichtete Feststoff kontinuierlich
abgeworfen und die Flüssigkeit über ein einstellbares Wehr geklärt abfließen sollte.
Diese Konstruktion war sehr einfach, besaß keine Einbauten und im Gegensatz zu vergleichbaren
Maschinen auch keine autwendigungen hydraulischen Einrichtungen. Aber auch bei dieser
Konstn¢ition kann - wie bei den bekannten Doppelkegelzentrifugen und Separatoren
- der Fest-Flüssigkei ts-Autbau bei schwer behandelbaren Stoffen leicht zusammenbrechen.
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Außerdem kann der stetige Feststoffaustrag, selbst bei kleinster Spalteinstellung
bei besonders empfindlichem Trennguf eine befriedigende Trennung nicht sicherstellen,
weil die anfangs aufgebaute feste Phase in der Konus-Spitze immer wieder leicht
zusammenbrechen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, nach dem Aufbau eines Feststoffkuchens
nach einer Anfangslaufphase der Zentrifuge die beim Austrag des Feststoffes bekannten
Nachteile zu vermeiden, den Auswurf des Feststoffes in einer kontinuierlichen Weise
zu ermöglichen und den schon getrennten Fest-Flüssig-Avfbau, d. h., die nach der
Anfangslaufphase der Zentrifuge schon erfolgte eindeutige Trennung zwischen Feststoff
und Flüssigkeit in der Trommel nicht zu stören. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, die erstrebte Wirkung auf einfache Weise, imbesondere ohne Einbauten und
ohne aufwendige hydraulische Hilfsmittel, im wesentlichen mit weitgehend einstellbaren
mechanischen Mitteln in einer Weise zu erreichen, die es ermöglicht, die angestrebte
Trennung den verschiedenartigsten Suspensionen anzupassen.
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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der Durchlaß
des Sedimentsdurch wenigstens eine Auswurföffnung hindurch von einer zusammen mit
den konischen Zentrifugenwänden umlaufenden Steuereinrichtung regelbar ist, die
bei mit den Zentrifugenwänden gleicher Umdrehungszahl die Auswurföffnungen geschlossen
hält, jedoch deren Offnen bei gegenüber wenigstens einer Zentrifugenwand verschiedener
Drehzahl hervorruft. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann an der Peripherie
des Konus ein Steuerring mit ringsum möglichst gleichmäl3ig verteilten Auswurföffnungen
angeordnet sein, deren Mündung jeweils durch einen am Steuerring verdrehbaren Schließhebel
verschließbar ist, der durch vorzugsweise an einer Zentrifugenwand angeordnete Anschläge
dann verschwenkbar ist, wenn zwischen den Anschlägen und dem Steuerring eine Relativbewegung
eingeleitet ist, und diese Anschlage dann an wenigstens einer Nase des Schließhebels
anschlagen, die den Steuerring an der dem Anschlag benachbarten Seite in bestimmten
Schwenklagen des Schließhebels durch aufeinanderfolgende, nacheinander vorbeigeführte
Anschläge gewährleitten und nacheinander das Offnen sowie das Verschließen der Mündungen
der Auswurföffnungen herbeiführen. Die schieberartig wirkenden Schließhebel können
außerdem
mit nockenförmigen Erhebungen und mit Ausnehmungen versehen
sein, durch die die Mündungen der Auswurföffnungen einerseits verschließbar sind
und andererseits geöffnet werden können. in den Schließhebeln können femer im Bereich
der Erhebungen Dichtplatten eingelassen sein, die in der Verschlußstellung der Schließhebel
vor den Mündungen der Auswurföffnungen liegen.
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Aus konstruktiven Gründen ist es zweckmäßig, die Begrenzungskanten
einer im Steuerring vorgesehenen Auswurföffnung einerseits etwa in die Spitze des
Konus und andererseits ein wenig außerhalb derselben zu legen, während die Trennfläche
des Steuerrings gegenüber den Trennflächen der beiden Zentrifugenwände jeweils den
Begrenzungskanten der Auswurföffnung benachbart sein können. Zweckmäßig werden die
zwischen den Trennflächen des Steuerrings und der Zentrifugenwände entstehenden
Spalte durch Dichtringe abgedichtet, die durch im Querschnitt vorzugsweise winkelförmige
Spannringe gehalten bzw.
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geführt sind. Um die zwischen den Trennflächen des Steuerrings und
der Zentrifugenwände verlaufenden Spalte noch leichter abdichten zu können, werden
diese jeweils zur Spitze des Konus der Zentrifugenwände hin geneigt angeordnet.
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Zum Antrieb des Steuerringes, der mit gleicher Geschwindigkeit wie
die Zentrifugenwände oder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zu diesen laufen
muß, kann er auf einer Tr3gscheibe sitzen, die mit gegenüber den Zentrifugenwänden
gleicher oder unterschiedlicher Drehzahl antreibbar ist. Grundsätzlich können die
Tragscheibe und die Zen1rlfugenwände von einem gemeinsamen Motor wahlweise über
einen Riemenantrieb oder zwei Riementriebe mit verschiedenen Ubersetzungen und entsprechend
einschaltbaren Kupplungen antetrieben werden. Der Antrieb kann auch über ein entsprechend
ausgebildetes Getriebe erfolgen, das den Steuerring oder die Zentrifugenwände mit
gleicher oder unterschiedlicher Geschwindigkeit anzutreiben vermag.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Zentrifuge aber auch so ausgebildet
sein, daß anstelle des Schließhebels ein mit wenigstens einer Öffnung versehener
Abschlußring an einer der konischen Zylinderwände angeordnet ist und die im Steuerring
befindliche Öffnung mit der Öffnung im Abschlußring bei unterschiedlichen Umdrehungszahlen
zwischen den Zylinderwänden und dem Steuerring die Öffnungen im Steuerring und im
Abschlußring immer wieder zur Deckung gebracht werden und dadurch der Feststoff
aus den gerade zur Deckung gekommencn Öffnungen ausgetragell wird.
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Bei einer derartigen Ausbildung einer erfindungsgemäßen Zentrifuge
werden bei gleicher Geschwindigkeit von Zyl inderwänden und Steuerring, bei der
der Feststoff-Flüssigaufbau heibeigeführt wird, der Steuerring und der Abschlußring
gegeneinander in einer solchen Lage gehalten, in der sich die Offnungen in dem Steuerring
und in dem Abschlußring nicht decken.
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Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten der
Erfindung entnommen werden können.
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Es zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Zentrifuge mit einem von einem einzigen Motor angetriebenen mit entsprechenden Kupplungen
versehenen Zweiriemenantrieb; Figur 2 im Schnitt den Peripherieteil der Zentrifuge
bei "A" gemäß Figur 1; Figur 3 und 4 jeweils eine Darnufsicht auf den Peripherieteil
der Zentrifuge, mit auf einem Steuerring sitzenden Schließhebeln in verschiedenen
Stellungen; Figur 5 und 6 jeweils eine Daraufsicht auf die Peripherie einer erfindungsgemäßen
Zentrifuge, deren Schließhebel mit sperrklinkenradförmig ausgebildeten Nasen verschiedener
Ausführung versehen sind.
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Die in der Zeichnung dargestellte, vollkontinuierlich arbeitende Zentrifuge
dient zum Trennen von Feststoffteilchen aus Flüssigkeiten nach dem Sedimentationsprinzip.
Die Zentrifuge weist drehbare, konisch zueinander verlaufende Wände 1 und Auswurföffnungen
2 für das Sediment an der Peripherie des Konus 3 auf. In größerem Abstand von der
Konus-Spitze 4 sind Auslauföffnungen 5 für die abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen.
Die Suspension wird in übiicher Weise durch eine Offnung 6 in der Welle 7 eingebracht.
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Die beiden Zentrifugenwände la und b werden durch einen Zahnriementrieb
8, bestehend aus dem Riemen 9 und den beiden Riemenscheiben ii und 12 von einem
Motor 13 angetrieben.
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Das Drehmoment wird von der Riemenscheibe 11 auf die Welle 14 und
von dieser in bekannter Weise auf die beiden Zentrifugenwände la und lb übertragen.
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An der Peripilerie des Konus 3 sitzt ein zweiteiliger Steuerring 15,
der an einer Tragscheibe 16 befestigt ist. Im Steuerring 15 ist wenigstens eine
Öffnung 2 so vorgesehen, daß sie sich von der Peripherie des Konus etwa radial erstreckt.
Die Haupterstreckungsrichtung der Öffnung kann aber auch geneigt zu einem Radius
angeordnet sein.
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Die Auswurföffnung erweitert sich in Austragrichtung. Im Steuerring
15 können weitere Auswurföffnungen 2 vorgesehen sein, die insbesondere aus Wuchtgründen
am Umfang möglichst gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Austragöffnungen 2
sind im übrigen in dem Steuerring 15 so angeordnet , daß ihre Begrenzungskanten
17 auf der einen Seite etwa die Spitze 4 des Konus 3 berühren, und die Begrenzungskanten
18 auf der anderen Seite ein wenig außerhalb der Spitze 4 des Konus 3 enden. Möglichst
dicht beim Eingang 19 der Avswurfoffnungen 2 liegen die Trennflächen 21, 22, 23
und 24 der Zentrifugenwände 1a und lb bzw. der Steuerringteile 15a und 15b. Diese
Trennflächen 21 bis 24 schließen zwischen sich Spalte 25 und 26 ein, die jeweils
zur Spitze 4 des Konus 3 hin geneigt verlaufen, um dadurch die Abdichtung zu erleichtern.
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Diese Abdichtung wird durch Dichtringe 27 und 28 gesichert, die durch
im Querschnitt vorzugsweise winkelförmige Spannringe 29, 30, 31 und 32 gehalten
bzw. geführt sind.
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Die Spannringe 29 bis 32 sind durch Schrauben 33 an den Zentrifugenwänden
la und 1b bzw. den Steuerringteilen 15a und 15b befestigt.
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Die Mündung 34 jeder Auswurföffnung 2 kann durch einen am Steuerring
15 verdrehbar befestigten Schließhebel 35 verschlossen werden. Der schieberartig
wirkende Schließhebel 35 ist mit nockenförmigen Erhebungen 36 und mit Ausnehmungen
37 versehen.
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In der in Figur 3 links und in der in Figur 4 rechts gezeichneten
Stellung des Schließhebels 35 schließt die nockenförmige Erhebung 36 jeweils die
Mündung 34 der Auswurföffnung 2 ab.
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Zur besseren Abdichtung sind im Schließhebel im Bereich der Erhebungen
Dichtplatten 38 eingelassen, die in der Verschlu(3stellung des Schließhebels 35
an den Mündungen 34 der Auswurföffnung 2 dicht anliegen.
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In der in Figur 3 rechts gezeichneten und der in Figur 4 links gezeichneten
Stellung ist der Schließhebel 35 jeweils so verdreht, daß die.Mundung 34 der Auswurföffnungen
2 frei ist und in dieser Stellung Feststoff ausgeworfen werden kann.
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An der einen Zentrifugenwand la sind Anschläge 39 angebracht, die
den Steuerring 95
wie in Figur 2 dargestellt ist, nach unten überragen.
Mit dem den Steuerring 15 nach unten überragenden Teil 40 können die Anschläge 39
an einer Nase 41 des Schließhebels 35 anschlagen, die wiederum den Steuerring 15
an der dem Anschlag 39 benachbarten Seite in bestimmten Schwenklagen des Schließhebels
35 überragten. Eine solche Schwenklage des Schließhebels 35, in der die Nase 41
den Steuerring 15 in Richtung auf den Anschlag 39 zu überragt und daher die Nase
41 vom Teil 40 des Anschlages 39 mitgenommen und somit der Schließhebel 35 verschwenkt
werden kann, zeigt Figur 3 auf der linken Seite.
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Der Schließhebel 35 kann aber auch sperrklinkenradförmig mit mehreren
Nasen ausgebildet sein, so daß die an dem Schließhebel 35 vorbeigeführten Teile
40 der Anschlage 39 die jeweils vorstehenden Nasen 48 des Schließhebels 47- wleder
intermittierend mitnehmen, so daß bei einer Mitnahme die Mündung 34 der zugehörigen
Auswurföffnung 2 jeweils geöffnet und bei einer weiteren Mitnahme diese Mündung
wieder verschlossen wird. In den Öffnungsstellungen deckt sich dann jeweils die
Öffnung 2 mit einer der Öffnungen 46.
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So zeigt Figur 5 eine Stellung des Schließhebels 47a, bei der die
Öffnung 2 Durchgang hat, während Figur 6 eine Stellung des Schließhebels 47b zeigt,
in der die Öffnung 2 geschlossen ist.
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Die Bewegung der Anschläge 39 gegenüber dem Schließhebel 35 wird dadurch
herbeigeführt, daß die Zentrifugenwände eine Relativbewegung zu dem Steuerring 15
ausüben.
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Das bedeutet, daß für diesen Fall die Zentrifugenwände la und die
Tragscheibe 16 mit verschiedener Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben werden müssen.
Hierzu ist ein weiterer Riementrieb 42 vorgesehen, der vom Riementrieb 8 ein in
geringem Maße unterschiedenes Übersetzungsverhältnis hat. Sollen die Zentrifugenwände
und die Tragscheibe mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden, so wird die
in Figur 1 mit 43 bezeichnete Kupplung eingelegt und der Riementrieb 8 treibt mit
gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit über die Welle 14, die Zentrifugenwände 1 und
zugleich über den Keil 44 sowie die Kupplung 43 die Tragscheibe 16 und somit den
Steuerring 15 an. Sollen jedoch die Zentrifugenwände und dieT ragscheibe mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit angetrieben werden, so wird die Kupplung 43 ausgekuppelt und die
Kupplung 45 eingelegt. Die Welle 14 und die Zentrifugenwände 1 werden dann über
den Riementrieb 8 und mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis dazu wird über
den Riementrieb 42 die Tragscheibe 16 angetrieben.
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Anstelle des Riementriebs kann auch ein entsprechend ausgebildetes
Zahnradgetriebe oder dergleichen zum Antrieb der Zentrifuge eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Ausführung einer Zentrifuge hat den Vorteil,
daß sie auf verschiedene Produkte eingestellt werden kann. Durch eine einfach zu
wählende Einstellung der Schließhebel können bei gut sedimentierenden Stoffen oder
bei Stoffen mit hohem Feststoffgehalt alle Auswurföffnungen 2 ständig eingedickten
Feststoff austragen. Bei Sedimentationseigenschaften, die nur ein langsameres Austragen
des Trenngutes zulassen, ist es möglich, auch dem dadurch Rechnung zu tragen, daß
nicht alle Schließhebel in die Öffnungsstellung gebracht werden, sondern nur ein
Teil derselben. Dies geschieht dadurch, daß vor Beginn der Zentrifugierung ein Teil
der Schließhebel in die in Figur 4 auf der rechten Seite gezeigten Stellung gebracht
werden. Dadurch wird die Lage dieses Schließhebels beim Vorbeiführen des Anschlages
39 am Schließhebel 35. nicht verändert, die zugehörige Austragöffnung bleibt also
geschlossen; während andere Schließhebel, die sich zu Beginn des Zentrifugiervorganges
in der in Figur 3 auf der linken Seite gezeigten Lage befanden, beim Einschalten
verschiedener Umdrehungsgeschwindigkeiten zwischen den Zentrifugentrommeln 1 und
der Tragscheibe 16 durch den Anschlag 39 aus der in Figur 3 links gezeichneten Lage,
in die in Figur 3 rechts und in Figur 4 links gezeichnete Lage gebracht werden.
Der Austrag des eingedickten Feststoffes geschieht in ledem Falle ständig und gleichmäßig,
da der Steuerring infolge der Differenzdrehzahl zur Trommel die geöffneten Austrittsschlitze
ständig an dem Feststoffkuchen vorbeiführt. Zur Aufrechterhaltung des Feststoff-Flüssigkeits-Aufbaus
in der Trommel kann dabei die Austragsmenge durch die Wahl der Anzahl der wirksamen
Austrittsöffnungen durch Vorwahl der Schließhebelstellungen in gewünschter Weise
festgelegt werden.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
es bei dieser Konstruktion nur wenige Verschleißteile gibt. Diese Verschleißteile
sind die beiden Dichtringe 27 und 28, die nach Abnutzung durch Abnahme der Spannringe
29 bis 32 leicht ausgewechselt werden können.