DE2705694C2

DE2705694C2 - Tellerdruckfilter

Info

Publication number: DE2705694C2
Application number: DE2705694A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dr.-Ing. 8031 Olching Habeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2705694A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Tellerdruckfilter mit einem Behälter, einem Filterbaum, mindestens einer Zufluß* und mindestens einer Abflußleitung, mit einem Torsionsrohr als Federelement, einer federnden, dämpfenden Aufhängung des Behälters und Unwuchtmotoren mit gegenphasig rotierenden Unwuchtmassen als Drehschwingungsantrieb zum Abtragen des Filterkuchens von den Filtertellern.

Als Stand der Technik sind Tellerdruckfilter mit Drehschwingungsantrieben in zwei Bauarten bekannt.

Bei derartigen, bekannten Tellerdruckfiltern (Schweitzer, G. und Schiehlen, W.: Drehschwingungen an einem Harnisch-Filter. Lehrstuhl B für Mechanik, Techn. Univ. München, IB 23, Juli 1970) ist der Filterbaum durch ein torsionselastisches Tragrohr mit dem Behälterdeckel fest und druckdicht verbunden, und die Unwuchtmotoren des Drehschwingungsantriebs sind außen am Behälter befestigt Die Unwuchtmassen der Unwuchtmotoren rotieren mit einer Frequenz, die mit der Eigenfrequenz des Teilsystems Filterbaum-Torsionsrohr übereinstimmt. Bekanntlich schwingt der Filterbaum dann gegenphasig zum Erregermoment und der Behälter verbleibt aufgrund des Effektes der Schwingungstilgung in Ruhe. Nachteilig ist jedoch, daß infolge von Dämpfungsmomenten, die beim Austragen des Filterkuchens auf den Telleroberflächen entstehen, der Tilgungseffekt verloren geht und störende Behälterschwingungen auftreten, die sich auf die angeschlossenen Rohrleitungen und das Fundament übertragen.

Bei weiteren bekannten Tellerdruckfiltern (DE-OS 25 18 463; DE-OS 24 47 331; DE-OS 22 49 468) ist das sehr steife Tragrohr des Filterbaums durch den Behälterdeckel hindurchgeführt und liegt mit einem Flansch auf einem außen am Behälterdeckel angebrachten weichen Gummiring auf. Die Unwuchtmotoren des Drehschwingungsantriebs sind am oberen Ende des Tragrohres an dort befindlichen Auslegern befestigt. Damit wird der Filterbaum direkt zu Drehschwingungen angeregt. Wegen der großen Nachgiebigkeit des Gummirings wird der Behälter nur zu geringen Schwingungsamplituden angerege Nachteilig ist, daß der Behälterinnenraum zusätzlich durch einen weichen Schlauch abgedichtet werden muß, dessen Enden am Tragrohr des Filterbaums und innen am Behälterdeckel befestigt sind. Der Schlauch liegt während der Filtration wegen des Behälterüberdrucks am Tragrohr an und überbrückt einen kleinen Spalt zwischen Tragrohr und Behälterdeckel. Ein Nachteil dieser bekennen Anordnung ist, daß vor der Filterkuchenentfernung der Überdruck des Behälters abgelassen werden muß, damit der Schlauch vom Tragrohr abhebt und er die relative Bewegung der Schlauchenden zueinander schadlos überstehen kann. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, daß zum Erreichen der Betriebsfrequenz zwei Resonanzfrequenzen durchfahren werden müssen und daß besonders bei der zweiten Resonanzfrequenz starke Resonanzüberhöhungen unvermeidbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tellerdruckfilter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Behälterschwingung minimal ist und der Überdruck bei der Filterkuchenentfernung bestehen bleiben kann und nur eine bei niedriger Frequenz gelegene Resonanzstelle durchfahren wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Maßnahmen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 enthalten.

In sechs Figuren wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 die Ausbildung des Tellerdruckfilters,

Fig.2 die relative Lage der Unwuchtmassen zueinander,

Fig.3a, 3b die Wirkung der bekannten und des erfindungsgemäßen Tellerdruckfilters,

Fig.4 Regelkreis zur Vermeidung von Behälterschwingungen,

Fig.5 Einstellung des Nacheilwinkels bei Schrittmotoren,

F i g. 6 Block<ichaltbild der Schrittmotorsteuerung.

In F ί g. 1 stellt 1 den Behälter dar, in dem ein Filterbaum 3 mit einem Satz Filterteller 2 an einem TorsiGnsrohr 6 befestigt sind. Das Torsionsrohr 6 ist fest und druckdicht mit dem Behälter 1 verbunden. Durch das Torsionsrohr 6 ist ein Abflußrohr 5 geführt Am oberen Ende des Filterbaums 3 ist eine Traverse !■»vorgesehen, an deren Enden zwei Unwuchtmotoren 8asitzen. Außen auf dem Behälter 1 sind zwei weitere Unwuchimotore 86 befestigt Der Behälter weist im unteren Bereich ein Zuflußrohr 4 auf und ist mittels elastischer und dämpfender Elemente 7 auf dem Fundament abgestützt Bei Erregung des Filterbaums 3und damit der Filterteller 2 zu Torsionssdrcingungen wird der Filterkuchen abgetragen. D^;e Torsionsschwingungen werden durch die vier Unwuchtmotore 8a, 86erzeugt Bei bestimmter Wahl der Unwuchten Uf, Ub der Unwuchtmassen 10a, 106, des Nacheilwinkels inzwischen diesen Unwuchtmassen, der Betriebsfrequenz/=-r— und der Abstände ar, aβ (Fig.2) 2. η

schwingt nur der Filterbaum 3 während der Behälter 1 in Ruhe bleibt Dabei ist vorausgesetzt, daß die beiden Unwuchtmassen 10a der filterbaumseitigen Unwuchtmotoren immer unter einem Winkel von 180° (gegenphasig) umlaufen. Dasselbe gilt auch für die behälterseitigen Unwuchtmassen. Die Wahl der Antriebsmotoren hängt von der Größe der Filterkuchendämpfung und der Werkstoffdämpfung im Torsionsrohr 6 ab. Der theoretische Zusammenhang zwischen den Parametern ist in der Dissertation des Anmelders »Zur Auslegung -'es Torsionsschwingsystems eines Tellerdruckfilters unter Berücksichtigung von Tilgungseffekten«, TUMünchen 1977 ausführlicher dargestellt

In F i g. 3a ist der zeitliche Verlauf der Hüllkurven der Schwingungen <isdes Behälters 1 und efcdes Filterbaums 3 dargestellt für den Fall, daß nur der Behälter 1 durch 2 Unwuchtmatoren 86 angetrieben is; und der Filterkuchen langsam von den Filtertellern herunterfällt.

Daraus ergibt sich, daß zu Beginn des Filterkuchenabtrags wegen der großen Filterkuchendämpfung auch große Behälteramplituden auftreten.

In Fig.3b sind die Hüllkurven der Schwingungen ob und Of dargestellt für den Fall, daß nach der Erfindung sowohl der Behälter 1 als auch der Filterbaum 3 durch synchronlaufende Unwuchtmotore 8a, 86 angetrieben wird. Hierbei wird der Nacheilwinkel ψ, das Momentenamplitudenverhältnis

Φ-.

und die Betriebsfrequenz /konstant eingestellt. Daraus ergibt sich, daß im Verhältnis zu den Filterbaumschwingungen wesentlich kleinere Behälterschwingungen auftreten als in F i g. 3a und daß bei einem bestimmten Wert der Filterkuchendämpfung die Behälterschwingung verschwindet. In Fig.4 ist ein Regelkreis dargestellt, bsi dem die Behälterschwingung Ob durch eine Meßeinrichtung 12 gemessen wird. Die Regeleinrichtung Π regelt die Betriebsfrequenz / und den Nacheilwinkel ψ über ein Motorsteuergerät 14 derart,

daß die Behälterschwingung auch bei zeitlich veränderlicher Filterkuchendämpfung des Tellerdruckfilters 13 verschwindet

Als Unwuchtmotore 8a, 86, können Reluktanzsynchronmotoren oder Schrittmotoren mit bestimmter

ίο Ansteuerung verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel für eine Ansteuerung von zwei Schrittmotoren mit einstellbarem Nacheilwinkel ist in Fig.5 und 6 dargestellt, der ein größerer Schrittwinkel (z.B. 30°) zugrundeliegt als die gewünschte Stufung des Nacheilwinkeis (z. B. 2°). Die Wahl großer Schrittwinkel ist notwendig um die erforderliche Betriebsfrequenz mit handelsüblichen Schrittmotoren zu erzielen. Fig.5 zeigt das Prinzip der Einstellung der Naclieilwinkel für derartige Schrittmotoren. Die Impulsketten Tl und 7~2 unterscheiden sich durch einen zusä'~.^!ich eingegebenen Impuls bei TZ

Steuert man damit zwei Frequenzteiler mit dem Teilungsverhältnis 1 :15 an, so springt der anfangs mit Ts \ synchrone Takt Ts2 nach Eingabe des zusätzüchen Impulses um '/is derTaktzeit von Ts\ früher um als Tsi selbst Da die negativen Flanken von 7ΐι un'i Ts2 die Schrittbefehle für die Schrittmotoren 18a, 186 darstellen, erfolgt der Schritibefehl für Motor 186 um Vis des Schrittwinkels früher als für Motor 18a Bei einem Schrittwinkel von 30° beträgt die Nacheilwinkeldifferenz daher 2° je zusätzlich eingegebenen Impuls. Je nach Teilungsverhältnis und Schrittwinkel lassen sich prinzipiell aber auch andere Nacheilwinkelstufen herstellen.

F i g. 6 zeigt ein Blockschaltbild der Schrittmotorsteuerung mit einem Taktgeber 19, zwei Ansteuereinheiten 17a, 176 und zwei Schrittmotoren 18a, 186 zur Realisierung der Einstellung des Nacheilwinkels nach Fig.5. Im Taktgeber 19 ist ein durch eine externe Spannung Ui steuerbarer Oszillator 15 enthalten. Sein Tat· Tmc wird auf zwei Multiplexer 20a, 205 gegeben. Diese übertragen den Motorgrundtakt praktisch unverändert, solange sie von den Phasentaktgeneratoren 21a, 216, keine Impulse erhalten. Nach den Multiplexern 20a, 20b wird die Taktfrequenz von T_MG in den beiden Frequenzteilern durch 15 dividiert. Mit Tsι und Tsi werden die Logikteile der Ansteuereinheiten 17a, 176 gesteuert. Die Schrittfrequenz (67 ... 360 Hz) entspricht bei 30° Schrittwinkel dem 12fachen der Drehfrequenz (5,5...30Hz).

Die zusätzüchen Impulse zur Phasenwinkelverstellung werden je nach der gewünschten Verschiebungsrichtunf, durch einen der beiden langsamen Phasentaktgeneratoren 21a, 216 (Start-Stop-Oszillatoren) bei Betätigung entsprechender Tasten 22a, 22t erzeugt und auf die beiden Multiplexer 20a, 206 gegeben. Die beiden Eingangssignale eines Multiplexers werden durch getaktete flankengetriggerte Flip-Flops und nachgeschaltete Monoflop zu zwei Impulsen von 2 \x% Dauer geformt, die auch bei gleichzeitig ankommenden Eingangsimpulsen mindestens 20 με Abstand haben. Der dazu notwendige Takt von ca. 25 kHz wird in einem separaten freilaufenden Taktgenerator 23 erzeugt. Seine Taktfrequenz soll mindestens dreimal so groß sein, wie die maxima!; Frequenz des zu übertragenden Motorgrundtakts 7mg·

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tellerdruckfilter mit einem Behälter, einem Filterbaum, mindestens einer Zufluß- und mindestens einer Abflußleitung, mit einem Torsionsrohr als Federelement, einer federnden, dämpfenden Aufhängung des Behälters und Unwuchtmotoren mit gegenphasig rotierenden Unwuchtmassen als Drehschwingungsantrieb zum Abtragen des Filterkuchens von den Filtertellern, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an dem Filterbaum (3) als auch an dem Behälter (1) mindestens je zwei der Unwuchtmotoren (8a, 86J befestigt sind und daß alle Unwuchtmassen der Unwuchtmotoren (8a, 8b) mit derselben Frequenz rotieren, jedoch die Unwuchtmassen der Unwuchtmotoren (8a) des Filterbaumes (3) den Unwuchtmassen der Unwuchtmotoren (Sb) des Behälters mit einstellbarem Phasenwiakel nacheilen, wobei die Unwuchtmotoren {8a) des Filterbaumes (3) die funktionsgemäß nötigen Filterbaumdrehschwingungen erzeugen und die Unwuchtmotoren (8b) des Behälters (1) die von dem Filterbaum (3) über das Torsionsrohr (6) auf den Behälter (1) übertragenen, funktionsgemäß unerwünschten Drehschwingungen kompensieren.

2. Tellerdruckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Unwuchtmotoren (8a, 8b) Reluktanzsynchronmotoren verwendet werden, an deren Rotoren die Unwuchtmassen (10a, iOb) entsprechend dem gewünschten Nacheilwinkel montiert sind.

3. Teller druckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Unwuchtrnotoren (8a, 8b) Reluktanzsynchronmotoren vt. wendet werden, bei denen der gewünschte Nacheilwinkel (ip) zwischen den Unwuchtmassen (10a,) und (\0b) durch elektrische Ansteuerung der Unwuchtmotoren erzeugbar sind.

4. Tellerdruckfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gekapselte Unwuchtmotoren {8a) innerhalb des Behälters am Filterbaum P) befestigt sind, während die restlichen Unwuchtmotoren (8Zi^ außerhalb am Behälter angeordnet sind.

5. Tellerdruckfilter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Betriebsfrequenz und der Eigenfrequenz des Filterbaumsystems (3, 6) ungefähr 0,6... 0,8 beträgt.

6. Tellerdruckfilter nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Unwuchtmotoren (8a, 8b) ao Schrittmotoren verwendet werden und der Nacheilwinkel zwischen den Unwuchtmassen (10a, iOb) durch eine elektronische Steuerschaltung einstellbar ist.

7. Tellerdruckfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung einen Frequenzgenerator (15) enthält, dessen extern einstellbare Frequenz durch Teiler (10a, iOb) auf die Schrittfrequenz der Schrittmotore herunterteilbar und daß der gewünschte Nacheilwinkel (φ) durch eine extern ausgelöste Phasenverschiebung der Steuerimpulse für die Schrittfrequenz einstellbar ist.