DE2710586C2 - Taumelzentrifuge - Google Patents

Description

wobei r' anstelle des Taurielwinkels (r) im Zusammenwirken mit dem Konuswinkel ()■) den zum Austragen des Schleudergutes maßgebenden Gleitwinkel (\) ergibt oder überschreitet.

2. Taumelzentrifuge nach Anspruch 1. dadurch gekennzcichn■·.'., daß die Drehzahldifferenz zwischen der Kcrnwelle (3) und der Hohlwelle (7) wahrend des Betriebs einstellbar ist.

3. Taumelzentriluge nach' Anspruch 2. gekennzeichnet durch den getrennten Antrieb der Kcrnwelle (3) und der Hohlwelle (7) über zwei Elektromotor« (5; 19). von denen einer, vorzugsweise der für die Hohlwelle (7), drehzahlregelbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Taumelzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Taumelzentrifugen sind z. B. aus den DE-Patentschriften 10 72 199,11 98 295 und 12 88 990 bekannt. Die Taumelbewegung der Schleudertrommel bezweckt, daß im Zusammenwirken von Konuswinkel γ der Schleudertrommel und Taumelwinkel τ jeder Ort des Innenmantels der Schleudertrommel kurzzeitig in Abständen in einem solchen Winkel zur Wirkung der Fliehkraft steht, daß der von der Reibzahl μ des Schleudergutes abhängige Gleitwinkel ix erreicht oder sogar überschritten wird, so daß das Schleudergut unter ständiger Abgabe der Feuchtigkeit zum offenen Rand der Schleudertrommel gleitet und schließlich ausgetragen wird. Infolgedessen braucht der Konuswinkel γ der Schleudertrommel nicht dem Gleitwinkel α angepaßt zu werden, sondern kann verhältnismäßig klein sein, was bauliche Vorteile mit sich bringt.

Taumelzentrifugen haben sich grundsätzlich für die Trennung relativ rasch filtrierender Schleudergüter bewährt. Ein Nachteil derartiger Zentrifugen besteht jedoch darin, daß die Transportbedingungen aufgrund der Taumelbewegung von den Gleiteigenschaften der Schleudergüter, d. h. von der Reibzahl μ, abhängig sind. Die verschiedenen in Taumelzentrifugen abgetrennten Feststoffe weisen unterschiedliche Reibzahlen μ auf.

LJm eine Anpassung des jeweiligen Betriebs/ustandes an die Produkteigenschal'ien zu ermöglichen, ist es nach der DE-PS 1151223 bekannt, den Taumelwinkel r einstellbar /u gestalten. Eine solche mechanische

•i Verstellung erfordert jedoch einen groUen konstruktiven Aufwand, zumal in Taumelzentrifuge!! erhebliche Rückstellkräfte auftreten, die von der Lagerung des Taumelkopies und bei verstellbarem Taumelwinkel auch vom Verstellmechanismus aufgenommen werden

lu müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen imd eine Taumelzentrifuge zu schaffen, in der der auf ein Feststoffieil zwecks Austragung wirkende Transportimpuls an untersehiedli-

Ii cUe Gleiteigenschaften der Schleudergüter ohne komplizierte mechanische Einrichtungen anpaßbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch

die Maßnahme nach dem Kennzeichen des Anspruchs I.

Nach dem Stand der Technik wird die Differenz

?(> zwischen den Drehzahlen der Kernwelle (lh) und der Hohlwelle ,';;;.) klein und konstant gehalten, wobei die Hohlwelle um etwa 10% langsamer umläuft als die Kernwelle (vgl. die Darstellungen in den genannten Patentschriften). Die Erfindung basiert demgegenüber

r> auf der neuen Erkenntnis, daß der Transportimpuls ohne eine konstruktive Änderung des Taumelwinkels r. d. h. des Winkels zwischen den einander schneidenden Achsen, veränderbar und damit an das jeweilige Produkt anpaßbar ist. Das bedeutet, daß der konstruktiv

ίο festgelegte Taumelwinkel r wirkungsmäßig nicht mit dem tatsächlich den Gutaustrag herbeiführenden Taumelwinkel r' übereinstimmt, daß vielmehr ein den Guttransport herbeiführender (»wirksamer«) Taumelwinkel r' durch Änderung der Drehzahldifferenz

Ι-Ί zwischen der Kemwclle und der Hohlwelle erreichbar ist.

Hierbei sind für das Drehzahlverhältnis π>/πι Werte von —5 bis +6 von Bedeutung, wobei der negative Bereich auf einem unterschiedlichen Drehsinn der

■to beiden Wellen hinweist. Diejenigen Wertbereiche sind auszuschließen, in denen auf Grund üer Zusammenhänge der Transportimpuls 0 oder nur so klein ist, daß eine Gutförderung nicht mehr stattfindet (Werte um 0 und 2) und in denen ein Transport über die ganze Trommel

•»i nicht stattfindet, da eine Drehzahldifferenz nicht vorhanden ist, oder die Gleit-Mantellinie zu langsam um die Trommel wandert (Wert um I).

In den Bereichen der Werte des Drehzahlverhältnisses Π2/Π1 kleiner als 0 und größer als 2 erhält der

w wirksame Taumelwinkel r' einen negativen Wert. Das bedeutet in der Praxis, daß die Lage der Gleit-Mantellinie sich gegenüber dem Bereich der Werte von 0 bis 2 um 180" in Unifangsrichtung der Schleudertrommel verlagert. In diesem Bereich kann der wirksame

si Taumelwinkel r' größere Werte als der durch die Maschinenkonstruktion vorgegebene Taumelwinkel r annehmen. Somit kann mit einem kleinen konstruktiven Taumelwinkel τ mittels der Erfindung die Wirkung eines größeren Taumelwinkels erreicht werden, was erhebliche Platzvorteile bringt.

Die Einstellung der jeweils gewünschten Drehzahldifferenz und damit des jeweils gewünschten wirksamen Taumelwinkels τ' erfolgt nach der Erfindung somit auf einfache Weise z. B. durch Auswechseln einer der

hi Riemenscheiben im Fall eines Antriebs über Riemenscheiben und/oder durch Zwischenschaltung eines Wendegetriebes.

Die insbesondere bei der heutigen Technik einfach

und billig erreichbare Drehzahlsteuerung erlaubt im vorliegenden Full eine feine und während des Betriebes /u handhabende F.insiellniöglichkeit des wirksamen Taumelwinkels r'. wobei Drehzahlbereiche miteinbezogen werden können, die einen Transportstillstand oder eine langsame Austragung herbeiführen (Ansprüche 2 und 3).

Die Erfindung ist im folgenden anhand der eine Taumelzentrifuge im Längsschnitt zeigenden Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Mit Hilfe von drei Säulen 1, von denen lediglich eine in der Zeichnung dargestellt ist, ist der Boden 2 des Zentrifugengehäuses 21 pendelnd aufgehängt. Eine Kernwelle 3 ist mit einei Riemenscheibe 4 versehen, welche über Keilriemen mit einer Riemenscheibe eines Motors 5 in Verbindung steht. Am oberen Ende der Kcrnwelle } ist ein Gelenkmitnehmer 8 (Kardangelenk) vorgesehen, an dessen gegenüberliegender Seite die eigentliche Trominclwelle 9 angeordnet ist. Mit dieser ist eine kegelförmige Fangschale 14 verbunden, an der mittels Rippen 20 eine konische Schleudertrommel IS mit dem Konuswinkel γ befestigt ist, deren N'antei als Sieb ausgebildet ist. Die rangschale 14 ist mit der Trommelwelle 9 durch eine Mutter 13 verschraiibt, zusammen mit einem Glcilkopf 10. der zwischen einer Gleilscheibc 11 und einem (Jberwurf.stück 12 drehbar angeordnet ist.

Die Gleitscheibe 11 und das Überwurfstück 12 stehen in fester Verbindung mit einer Hohlwelle 7, die auf der Kernwelle 3 drehbar gelagert ist und an ihrer Unterseite in eine Riemenscheibe 6 übergeht. Die Riemenscheibe 6 steht über Keilriemen mit einem zweiten Motor 19 in Verbindung, der in nicht näher dargestellter Weise drehzahlregelbar ist. Bei unterschiedlichen Drehzahlen bzw. unterschiedlichem Drehsinn zwischen der Kernwelle 3 und der Hohlwelle 7 taumelt die Fangschale 14 zusammen mit der Schleudertrommel 15 um die Hohlwelle 7 (Taumelwinkel r).

Ferner ist mit 17 ein Fülltrichter bezeichnet, mit 16 ein außen an c';r Schleudertrommel 15 angeordneter Kegelmantel zum Ableiten der ausgeschleuderten Flüssigkeit, mit 18 ein äußeres Zentrifugengehäuse mit Flüssigkeitsrinne.

Im folgenden ist der Taumelvorgang näher beschrieben. Wie bereits oben gesagt, laufen die Kernwelle 3 und die mit ihr verbundene Schleudertrommel 15 mit einer Differenzdrehzahl Δη um, die sich aus der Differenz der beiden eingeleiteten Drehzahlen n, für die Kernwelle 3 und m für die Hohlwelle 7 ergibt.

Nach dem Stand der Technik ist es üblich, die Differenzdrehzahl an klein gegenüber n\ und n> zu halten, da dies für die geforderten Transporlbedingungen ausreichend war und die Lagerungen für diese Betriebsbedingungen ausgelegt waren. Dabei werden nach dem Stand der Technik unterschiedliche Reibungszahlen bei unterschiedlichen Schleudergütern und damit verbunden die Anpassung des Transportimpulses durch Änderung des Taumelwinkels r und/oder des Konuswinkcls }' der Schleudertrommel 15 berücksichtigt. Diese Maßnahmen sind sowohl vom Kostenaufwand als auch vom Zeitaufwand her gesehen teuer.

Eine Betrachtung der Bewegungskinemalik der Taumelzentrifuge nach der Erfindung zeigt jedoch, daß die zusätzlich wirkende Zentrifugalbeschleunigung aus der Relativdrehzahl Δη und die daraus resultierende Coriolisbeschleunigung die Wirksamkeit des Taumelwinkels r beeinflussen; d. h, der wirksame Taumelwinkel r' verändert sich gegenüber dem konstruktiv bedingten Taumelwirikel r, wenn bisher nicht benutzte Bereiche für die Drehzahldifferenz vo^r<;esehen werden, und/war entsprechend der im Ansprmh I angegebenen Formel.

Aus dieser Formel ist herleitbar, in welchem Drehzahlbcreich der Einfluß der Differenzdrehzahl An auf den wirksamen Taumekvinkcl r' besonders groß ist. Für kleine Differenzdrchzahlen Δη wird nämlich π.'/πΐ = 1; d. h.. der wirksame Taumelwinkel τ' fällt mit dem konstruktiv bedingten Taumclwinkel r. das sind in der Regel 5-7 . zusammen. |e größer die Differenz zwischen n> und «ι ist, desto mehr weicht der wirksame Taumelwinkel r' von dem konstruktiven Twimelwinkel r ab.

Bei n_:/lh = 2 wird r' = 0;d. h., die Taumelwirkung ist in diesem Fall aufgehoben. Eine Anordnung nach Anspruch 2 oder 3 ermöglicht also einen Transportstillstand, d. h. eine Zentrifugierpause. Bei Werten von n_:/n\ größer als 2 bei einander gleichem Drehsinn und bei einander entgegengesetztem Drehsinn der Wellen 3 und 7 ergibt sich ein negativer wirksamer Taumelwinkel r'.

Man kann durch Verändern der Differenzdrehzahl, indem entweder die Drehzahl n\ oder Πι verändert wird, auf einfache Weise den Transportimpuls den jeweiligen Schleudergutbedingungen anpassen. Es kann damit auf die zeitaufwendige Verstellung des konstruktiv bedingten Taumelwinkels r verzichtet werden. Die Anzahl der Schleuuertrommeln mit unterschiedlichen Konuswinkeln γ, die bei der bekannten Taumelzentrifuge ohne Verstelleinrichtung für den Taumelwinkel auf Vorrat gelegt werden mußte, kann zumindest reduziert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Taumel/.cntrifuge mil einer einen Siebmantel aufweisenden, /um Austragende erweiterten Schleudertrommel, die während ihrer Umdrehung eine Taumelbewegung (Taumelfrequen/) mit dem Taumelwinkel (r) ausführt, der im Zusammenwirken mit dem Konuswinkel ()') der Schleudertrommel durch Erreichen oder Überschreiten des Gleitwinkels (λ) des Schleudergutes den Gutaustrag herbeiführt, wobei die die Taumelbewegung bewirkende, als Hohlwelle ausgebildete Achse die als Kernwelle ausgebildete Trommelachse schneidet und sowohl die Kernwelle als auch die Hohlwelle antreibbar ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß /um Zwecke der Anpassung an unterschiedliche Gleitwinkel bei verschiedenen Schleudergütern bei gleichbleibendem, durch die Maschinenkonstruktion vorgegebenem Taumelwinkel (r) das Drehzahlverhäitnis /?>/«! der Drehzahl n\ der Kernwellc (3) und der Drehzahl «_> der Hohlwelle (7) bestimmt wird gemäß der Formel