DE2525280C2 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit gegenüber ihrem Mantelteil mit Differenzdrehzahl umlaufendem Schneckenteil - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Zentrifuge dieser Art (DE-AS 86 181) ist die differenzdrehzahlvariable Kupplung zwischen dem Mantelteil und dem Schneckenteil der Zentrifuge durch ein Umlaufgetriebe und eine Hydraulikmaschine gebildet, die die Getriebeantriebswelle in Abhängigkeit von der Förderleistung einer Pumpe antreibt die zur Überwachung der Differenzdrehzahl von der Getriebeantriebswelle angetrieben wird. Damit soll die Differenzdrehzahl möglichst konstant gehalten werden. Der unterschiedliche Feststoffanfall pro Menge an zu trennendem Gut der zu einer zunehmenden Feststoffansammlung und damit Belastung der Schnekke führen kann, findet hier keine Berücksichtigung bzw. erfordert eine erhebliche Drehmomentreserve für den Antrieb der differenzdrehzahlvariablen Kupplung. Selbst dann ist ein Verstopfen der Zentrifuge nicht auszuschließen. An die Druckmittelleitung der Hydraulikmaschine ist daher ein Druckfühler angeschlossen, der bei steigendem Drehwiderstand zwischen Mantelteil und Schneckenteil oder bei Blockierung den dann steigenden Druck in der Druckmittelleitung zum Einschalten einer Signallampe oder zum Abschalten der Zentrifuge bzw. Unterbrechen des Schlcudergutzulaufs ausnutzt Die Zentrifuge bedarf daher einer laufenden Überwachung bzw. ihr Betrieb wird unterbrochen, wobei offengelassen wird, wie die zu hohe Feststoffansammlung in der Zentrifuge dann beseitigt wird.

Eine andere bekannte Zentrifuge (DE-OS 24 32 284) weist als differenzdrehzahlvariable Kupplung einen Hydraulikmotor auf, der zwischen dem Mantelteil und dem Schneckentef!' der Zentrifuge eingeschaltet ist Durch Einstellen des den Hydraulikmotor antreibenden Druckmittelflusses von Hand können unterschiedliche Differenzdrehzahlen eingestellt werden. Einer Feststoffansammlung im Trennraum der Zentrifuge kann damit durch Nachstellen des Druckmittelflusses von Hand begegnet werden, wobei offen bleibt wie eine Bedienungsperson von einer zu stark anwachsenden Drehmomentbelastung der Schnecke Kenntnis nehmen soll. Auch hier kann davon ausgegangen werden, daß für veränderliche Feststoffbelastung eine entsprechende Drehmomentreserve für den Hydraulikmotor vorgesehen sein muß.

Bei einer weiteren bekannten Zentrifuge (DE-AS 1142 137), deren differenzdrehzahlvariable Kupplung aus einem Verstellgetriebe und einem Verstellmotor besteht wird ein möglichst gleichmäßiges Trennergebnis angestrebt Dazu werden der Suspensionseinlauf und der Klarflüssigkeitsablauf jeweils einer Mengenmessung unterzogen und durch Vergleich der Meßergebnisse und Anpassung der Differenzdrehzahl bzw. damit der Verweildauer des Feststoffes im Trennraum der Zentrifuge versucht, ein gleichbleibendes Mengenverhältnis aufrecht zu erhalten, so daß der Restfeuchtigkeitsgehalt des ausgetragenen Feststoffes eine gewünschte Größenordnung auch bei Zulaufsschwankungen der Suspension aufweist. Soweit Konzentrationsschwankungen der Suspension berücksichtigt werden müssen, soll zusätzlich eine Konzentrationsmessung durchgeführt werden, deren Ergebnis im Sinne eines gleichbleibenden Entwässerungsgrades des Feststoffes den Mengenmessungen überlagert wird. Auch hier muß demnach eine hohe Drehmomentreserve für den Schneckenantrieb zur Verfügung gestellt werden, ohne daß der Gefahr einer zu hohen Feststoffansammlung im Zentrifugentrennraum und damit einer Blockierungsgefahr Rechnung getragen wird.

Um die Gefahr einer zu hohen Feststoffansammlung zu vermeiden, könnte man den Durchsatz durch die Zentrifuge so einstellen, daß bei höchstmöglichem Feststoffanfall durch Zulaufschwankungen und Konzen-

irationsschwankungen der Suspension sowie gegebenenfalls anderer Einflüsse nie eine Überfüllung des Zentrifugentrennraumes auftreten kann. Dann kann sich allerdings im kontinuierlichen Betrieb eine schlechte Auslastung der Trennkapazität bzw. des Durchsatzyermögens der Zentrifuge ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein kontinuierlicher Betrieb mit möglichst hoher Auslastung ohne die bisher dazu erforderlichen hohen Sicherheitsbereiche gewährleistet ist

Ausgehend von einer Zentrifuge mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird die Aufgabe durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst

Die angestrebte hohe Auslastung der Zentrifuge wird erreicht, wenn möglichst viel Feststoff mit gewünschtem Entfeuchtungsgrad pro Zeiteinheit ausgetragen wird, wenn also die Feststoffansammlung im Zentrifugentrennraum entsprechend groß ist, was sich in einer Drehmomentbelastung bestimmter Größenordnung äußert, die der Hydraulikmaschine der differenzdrehzahlvariablen Kupplung zwischen dem Manteltei; und dem Schneckenteil abverlangt wird. Der an die den Druckmittelfluß durch die Hydraulikmaschine führende Druckmittelleitung angeschlossene, den der Drehmomentbelastung proportionalen Druck des Druckmittels überwachende Druckfühler steuert erfindungsgemäß ein Druckmittelmenge-Steuerglied derart, daß bei wachsender Drehmomentbelastung und damit ansteigendem Druck des Druckmittels die Druckmittelmenge pro Zeiteinheit erhöht wird, wodurch sich die Differenzdrehzahl zwischen Mantelteil und Schneckenteil und damit die Menge an ausgetragenem Feststoff pro Zeiteinheit erhöht. Nach Erreichen einer entsprechend verringerten Feststoffansammlung im Trennraum, damit entsprechend abgesunkener Drehmomentbelastung und verringertem Druck steuert der Druckfühler das Druckmittelmenge-Steuerglied im Sinne einer Verringerung der Druckmittelmenge pro Zeiteinheit zurück, so daß ein kontinuierlicher Betrieb der Zentrifuge bei hoher Auslastung erreicht wird. Große Sicherheitsbereiche hinsichtlich des Drehmomentverhaltens bzw. der Auslastung der Zentrifuge werden vermieden.

In bevorzugter Ausgestaltung ist der Pumpeneinrichtung für den Druckmittelfluß als Druckmittelmenge-Steuerglied ein die Druckmittelmenge bestimmendes, steuerbares Ventil zugeordnet. Das Druckmittelmenge-Steuerglied läßt sich als Drosselventil zwischen ainer Pumpe und der Hydraulikmaschine anordnen, wobei die Drosselwirkung des Drosselventils von dem Druckfühler steuerbar ist. Unter Drosselwirkung ist hier allgemein eine Reduzierung der Menge an Druckmitteln zu verstehen, die der Hydraulikmaschine zugeführt wird. In der Regel wird es sich bei dieser Drosseleinrichtung um einen Abzweig handeln, d. h. ein Teil des von der Pumpe geförderten Druckmittels wird aus der Leitung zu der Hydraulikmaschine abgezweigt Diese abgezweigte Menge läßt sich gesteuert durch den Druckfühler durch entsprechende Ventileinrichtungen bestimmen. Weiterhin hat man die Möglichkeit, eine Pumpe zu wählen, deren Mengendurchsatz pro Zeiteinheit steuerbar ist.

In weiterer Ausgestaltung weist die Pumpeneinrichtung für den Druckmittelfluß neben der Hauptpumpe eine oder mehrere Zusatzpumpen auf, für deren Zubzv/. Abschaltung das Druckmittelmenge-Steuerglied vorgesehen ist. Das Abschalten kann sich auf die Zusatzpumpe bzw. deren mechanischen Antrieb unmittelbar beziehen, es kann aber auch vorgesehen sein, die von der Zusatzpumpe geförderte pruckflussigkeitsmenge hinsichtlich ihres Einströmens in die Druckmittelleitung zu der Hydraulikmaschine entsprechend zu bestimmen. Dies kann dadurch geschehen, daß im Falle einer zu verringernden Druckmittelmenge ein Bypass weiter geöffnet wird; soll sich die zugeführte Druckmittelmenge zu der Hydraulikmaschine erhöhen, so wird der Bypass entsprechend zugefahren, was sich in einer erhöhten Förderung der Zusatzpumpe in die Druckmittelleitung hinein auswirkt

Weitere Ausgestaltungen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.

Für Not- oder Störungsfälle können weitere Druckfühler vorgesehen sein, einer beispielsweise für die Unterbrechung der Zufuhr der Suspension bei Obersteigen eines bestimmten Druckes in dar Druckmittelleitung und ein weiterer Druckfühler, der bei plötzlichem Druckanstieg in der Druckmittelleitung — beispielsweise bei plötzlicher Blockierung der ichnecke — das Antriebsaggregat außer Betrieb seizt Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann ein Druckbegrenzungsventil 18 an die Druckmittelleituni; angeschlossen sein.

Der bzw. die Druckfühlur messen den jeweilig herrschenden Druck in der Druckmittelleitung gegen die Kraft einer Feder, die einstellbar ist um anpaßbar an unterschiedliche Betriebsbedingungen zu sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

Bei einem Dekanter treibt ein Antriebsmotor 1 den Mantelteil, die Trommel 2 über einen Riementrieb direkt an. Innerhalb der Trommel 2 ist eine Schnecke 3 gelagert, die gegenüber der Trommel 2 mit einer gewissen Differenzdrehzahl vor- oder nachlaufen soll.

Die Schnecke 3 ist über einen Hydraulikmotor 4 getrieblich mit der Trommel 2 verbunden. Der Hydraulikmotor 4 wird mit seinem Gehäuse oder Stator durch die Trommel 2 mitgenommen, da diese Teile fest aneinander angekuppelt sind. Der Rotor des Hydraulikmotors bewegt sich relativ zu dem Stator oder Gehäuse in Abhängigkeit von der Menge an Druckmittel, die ihm über die Druckmittelleitung 5 zugeführt wird. Die Zuführung geschieht durch eine Drehdurchführung 6. Diese Drehdurchführung 6 stellt sicher, daß ohne größere Leckverluste die Druckflüssigkeit aus der ortsfesten Druckleitung 5 in den Hydraulikmotor 4 hinein und aus diesem wieder abfließen kann.

Je mehr Druckmedium dem Hydraulikmotor 4 über die Druckleitung 5, in der sich ein Filter 7 befindet, und die Drehdurchführung 6 zugeführt wird, umso größer ist die Differenzdrehzahl, mit der die Schnecke 3 gegen^bsr der Trommel 2 umläuft. Ist ein größeres Antriebsdrehmoment, um diese Differenzdrehzahl aufrecht zu erhalten, erforderlich, so erhöht sicli der Druck in der Leitung 5. Dieser Druckanstieg wird vom Druckfühler 8 aufgenommen und ausgewertet. Sobald dieser Druck eine Federspannung übersteigt, die dem eingestellten Wert entspricht, wird über eine Meldeleitung, beispielsweise eine elektrische Leitung, ein Druckmittelmenge-Steuerglied 9, beispielsweise ein Wegeventil, derart geschaltet, daß dit von einer Zusatzpumpe 10 geforderte Flüssigkeitsmenge, die bei nicht vorhandenem Steuersignal durcklos abgeleitet wird, in die Druckleitung 5 gelangt. In der Druckleitung vereinigen sich dann, wenn der Druck größer als der eingestellte Wert ist, die geförderten Druckmittelmen-

gen der Zusatzpumpe 10 und der Hauptpumpe II. Im !■alle des Normalbetriebes wird der Druckmittelfluß in der Druckleitung 5 zum Hydraulikmotor 4 alleine von der Hauptpumpe 11 bewerkstelligt. Um diese Druckmittelförderung in der Leitung 5 und damit die Differenzdrehzahl zwischen der Trommel 2 und der Schnecke 3 einstellen zu können, ist die Hauptpumpe 11 regelbar ausgebildet. Es ist auch möglich, die Hauptpumpe 11 starr auszubilden und durch eine Bypass-Schaltung die geförderte Menge in der Druckleitung 5 zu beeinflussen. Eine solche Bypass-Schaltung kann auch bei der Zusat/pumpe 10 durchgeführt werden. Dadurch ist die Druckmittelmenge stufenlos variierbar. Anstelle nur einer Zusaizpumpc können mehrere solcher Zusatzpumpen vorgesehen sein, die nacheinander zu- bzw. abgeschaltet werden können.

Die Pumpeneinrichtung — hier als regelbare Hauptpumpe 11 und Zusatzpumpe 10 ausgebildet — wird im vorliegenden Beispiel vom selben Antriebsmotor I angetrieben, der auch die Trommel 2 in Umdrehung versetzt.

Im linken Teil der Zeichnung ist .schematisch die Zuführung des zu trennenden Gutes gezeigt, es handelt sich dabei um eine Zuführpumpe 12, die von einem Motor 13 angetrieben wird.

Druckfühler 14 und 15 sind als Sicherheitsmaßnahmen eingebaut. Im Falle des Druckfiihlers 14 wird ab Übersteigen eines gewissen Druckes die Zufuhr des zu trennenden Gutes unterbrochen, indem der Motor 1 i durch einen von dem Druckfühler 14 gesteuerten Kontakt 16 abgeschaltet wird. Der Druckfühler 15 dient als Sicherheitsschalter, beispielsweise bei plötzlicher Blockierung der Schnecke gegenüber der Trommel mit der Folge eines entsprechend plötzlichen Druckanstieges in der Leitung 5. In diesem Falle wird mit Hilfe des von dem Druckfühler 15 gesteuerten Schalters 17 der Antriebsmotor I außer Betrieb gesetzt. Eine weitere Sicherheitsmaßnahme ist durch ein Druckbegrenzungsventil 18 vorgesehen, das an die Leitung 5 angeschlossen ist.

Pie Rückführleitungeii münden beim Ausführungsbeispiel jeweils in iiR-n Sammelbehalter. F-.iη geschlossener Kreislauf des Druckmediums ist ebenfalls möglich.

Bei Verringerung der Differcr./iireh/ahl /wischen Schnecke und Trommel aufgrund höherer mechanischer Belastung der Schnecke steigt der Druck in der Leitung an, was zu einer zusätzlichen Druckflüssigkeitsförderung in die Druckleitung 5 durch die Zusat/pumpe 10 fuhrt. Wird aufgrund dieser zusätzlichen Fitissigkeitsmenge die Differenzdrehzahl /wischen Schnecke und Trommel erhöht, so verringert sich der Druck in tier Leitung 5 entsprechend, worauf der Druckfühlrr 8 das Steuersignal /u dem Wegevertil unterbricht, so daß das Wegeventil in seine gc/eichnete l.eerlaufstellung zurückgeht. Die Zusat/pumpe 10 fordert also leer, sie tragt /ur Flüssigkcitsmcnge in der Druckleitung 5 nichts bei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. VoIlrofc-.tel-Scnneckenzentrifuge mit gegenüber ihrem Mantelteil mit Differenzdrehzahl umlaufendem Schneckenteil, wobei ein Teil an ein Antriebsag- gregat angeschlossen ist und mil dem anderen Teil über eine differenzdrehzahlvariable Kupplung mit einer Hydraulikmaschine, deren Druckmittelfluß einstellbar ist, in Verbindung steht, wobei an eine Druckmittelleitung ein Druckfühler zur Messung der _]0 Drehmomentbelastung der Schnecke angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (8) dann, wenn bei wachsender Drehmomentbelastung der Schnecke (3) der Druck des Druckmittels ansteigt, ein Druckmittelmenge- ^ Steuerglied (9) zur Erhöhung der Druckmittelmenge pro Zeiteinheit und damit zur Erhöhung der Differenzdrehzahl steuert, und daß dieser Druckfühler (8) nach Erreichen einer entsprechend abgesunkenen Drehmomentbelastung der Schnecke (3) und damit verringertem Druck des Druckmittels das Druckmiuelmenge-Steuergüed (9) zur Verringerung der Druckmittelmenge pro Zeiteinheit steuert

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpeneinrichtung für den Druckmittelfluß als Druckmittelmenge-Steuerglied ein die Druckmittelmenge bestimmendes steuerbares Ventil zugeordnet ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeneinrichtung für den _yi Druckmittelfluß neben einer Hauptpumpe (11) eine oder mehrfe Zusatzpumpen (10) aufweist, für deren Zu- bzw. Abschaltung das Druckmittelmenge-Steuerglied (9) vorgesehen isv.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel!. enge-Steuerglied (9) als Wegeventil ausgebildet ist.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Druckfühler (14) an die Druckmittelleitung (5) angeschlossen ist, der bei Überschreiten eines bestimmten Druckmitteldruckes einen Kontakt (16) zum Abschalten eines Motors (13) einer Zufuhrpumpe (12) für das zu trennende Gut betätigt

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Druckfühler (15) an die Druckmittelleitung (S) angeschlossen ist, der bei plötzlichem Druckanstieg in der Druckmittelleitung (5) einen Schalter (17) zum Ausschal ten des Antriebsmotors (1) steuert

7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckmittelleitung (5) ein Druckbegrenzungsventil (18) angeschlossen ist

8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der bzw. die Druckfühler (8, 14, 15) den jeweilig herrschenden Druck gegen die Kraft einer einstellbaren Feder messen.