DE2908455A1

DE2908455A1 - Verfahren zum kontinuierlichen betrieb einer siebtaschenzentrifuge

Info

Publication number: DE2908455A1
Application number: DE19792908455
Authority: DE
Inventors: Guenther Hultsch
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1979-03-05
Publication date: 1980-09-25
Also published as: US4536288A; DE2908455C2

Description

Di« Erfindung bezieht sich, auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb einer Siebtaschenzentrifuge gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-AS 1 119 775 ist bereits eine Siebtasehenzentrifuge dieser Art bekannt, bei der die einzelnen Siebtaschen im Rotorkörper um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert sind und während des Betriebes mittels Hebelarmen verstellt werden können, deren am freien Ende gelagerte Rollen auf dem Mantel eines heb- und senkbaren, zentrisch über der Zentrifugenachse angeordneten konischen Einlauftrichters umlaufen.

Hit dieser Vorrichtung lassen sich die Siebtaschen je nach anfallendem Schleudergut zwar auf einen bestimmten Winkel auch während des Betriebs einstellen, zum kontinuierlichen Austragen der Peststoffmasse durch ständiges Verschwenken der Siebtaschen ist der Verstellmechanismus jedoch zu aufwendig und dementsprechend verschleiß- und störanfällig. Abgesehen von dem großen Raumbedarf für das Hebelgestänge ist man auf Konstruktionen mit konusartigem Einlauftrichter beschränkt, der zudem noch in einer dem Hebelgestänge gerechten Lage angeordnet sein muß.

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Diese bekannte Siebtaschenzentrifuge sowie die übrigen im praktischen Einsatz befindlichen
Siebtaschenzentrifugen werden daher als Gleitzentrifugen betrieben, d.h., als Zentrifugen, bei denen die Übereinstimmung von Sieb- und
Gleitwinkel für eine befriedigende Funktion Bedingung ist. Xn den meisten Einsatzfällen, wie zum Beispiel bei Zentrifugen, wie sie in der
Zuckerindustrie verwendet werden, haben Gleitzentrifugen jedoch den Nachteil, daß nur sehr dünne Feststoffschichten auf den Sieben gebildet werden, wobei die Transportgeschwindigkeit des Schleudergutfeststoffes auf den Sieben hoch ist. Dadurch ist die Aufenthaltszeit eines Feststoffpartikels in der Zentrifuge sehr klein, wodurch ein befriedigender Trenneffekt entweder überhaupt nicht oder nur unter hohen Zentrifugalbeschleunigungen erreicht wird. Dünne Feststoffschichten haben außerdem den Nachteil eines verstärkten Siebabriebs bei abrasives Schleudergütern und den Nachteil eines hohen Feststoffdurchgangs durch das Sieb.

Aufgabe der Erfindung ist es, die mittlere Transportgeschwindigkeit des Schleudergutes auf den Siebflächen zwecks Bildung einer dickeren Feststoffschicht zu reduzieren.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Schleudergut periodisch "wirkenden Transportimpulsen ausgesetzt vird und in den Zwischenphasen die Feststoffschicht dadurch zum Stehen gebracht wird, daß der Siebflächenwinkel ⁰^ kleiner als der Feststoff-Gleitwinkel ist.

In einem bevorzugten Verfahren können diese Transport impulse durch eine der Drehung des Rotorkörpers überlagerte Drehschwingung hervorgerufen werden· Infolge der durch den Schwingungsvorgang bewirkten Drehverzögerung kommt die auf der Siebfläche gebildete Feststoffschicht zum Gleiten/ da anstelle des Reibungskoeffizienten der Ruhe (Haftreibwert) der kleinere Reibungskoeffizient der Bewegung (Gleitreibwert) zwischen Siebfläche und Feststoff wirksam wird. In der entgegengesetzten Schwingungsperiode wird dann der Haftreibwert überschritten und die Feststoffschicht bleibt stehen. Das Austragen des Feststoff-Gutes erfolgt somit durch periodische Verringerung des Feststoff-Gleitwinkels gegenüber dem Siebwinkel.

Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zur Erzeugung einer überlagerten Drehschwingung bzw. zur perio-

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disehen Veränderung der Gleitvinkelverhältnisse können am Rotorkörper oder an einem oder mehreren seiner Antriebselemente Magneteinrichtungen vorgesehen sein, die periodische Drehverzögerungen am Rotorkörper bzw. an den Siebtaschen bewirken.

Die periodischen Transportimpulse können auch durch wechselweise Vergrößerung des Siebwinkels gegenüber dem Feststoff-Gleitwinkel erzeugt werden. Xn einer bevorzugten Ausführungsform zur Durchführung dieses Verfahrens, kann dabei der die Siebtaschen tragende Rotorkörper um seine eigene Achse sowie um eine exzentrisch zur eigenen Achse angeordnete weitere Achse drehbar gelagert sein.

Die periodisch wirkenden Transportimpulse können auch durch kombinierte Anwendung der geschilderten Verfahren erzeugt werden, indem der Drehung des Rotorkörpers zum einen eine Drehschwingung überlagert wird und zum anderen noch die Siebflächenwinkel periodisch verändert werden. Auf diese Weise läßt sich die Transportwirkung noch erhöhen.

Aufgrund der bei Siebtaschenzentrifugen äußerst günstigen Verhältnisse, daß Fliehkraftrichtung

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und Transportrichtung zusammenfallen, reichen bereite geringfügige Veränderungen der Drehgeschwindigkeit bzw. des Gleitwinkels oder der Siebwinkel ans, um einen wirkungsvollen Transporteffekt zu erzielen. Xn der Regel genügt daher die Anwendung lediglich einer der beiden Methoden zur Erzeugung periodischer Transportimpulse.

Weitere Merkaale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.
Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile einer Siebtaschenzentrifuge,

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie I-I nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile einer weiteren Ausführungsform einer Siebtaschenzentrifuge und

Fig. h die Draufsicht auf die Siebtaschenzentrifuge gemäß der Darstellung in Fig.

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Die in den I*ig. 1 und 2 dargestellte Siebtaschenzentrifuge weist einen Rotorkorper 1 mit einer oberen Roterplatte 2 und einer unteren Rotorplatte 3 auf, zwischen denen gekrümmte Siebtaschen 4 und ein gelochter Einlaufverteiler 5 angeordnet sind.

Die untere Rotorplatte 3 hat eine Nabe 6, mit der der Rotorkorper 1 an der Yelle 7 eines Antriebsmotors 8 befestigt ist.

Die Siebtaschen k besitzen jeweils eine Siebfläche 9 hinter der sich ein Hohlraum 10 befindet, von dem ein die untere Rotorplatte 3 durchsetzendes FiI-trat-Abflußrohr 11 in ein Filtratgehäuse 12 führt, das im wesentlichen von der unteren Rotorplatte 3 und einer Zwischenwandung 13 gebildet wird.

Eine Tangente zur Siebfläche 9 und eine Senkrechte zur Fliehkraftrichtung des Rotorkörpers 1 schließen dabei einen Winkel (X ein, der im wesentlichen dem Gleitwinkel der auf der Siebfläche 9 sich bildenden Feststoffschicht entspricht bzw. etwas darunter liegt.

Die obere und die untere Rotorplatte 2 und 3 weisen am Umfang kegelstumpfförmige Ringflächen 14

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und 15 auf, deren Öffnungsrichtungen einander zugekehrt sind. Die obere Rotorplatte 2 hat eine zentrische Öffnung 16, in die ein am Zentrifugengehause 17 abgestützter Zufuhrstutzen 18 für Schleudergut ragt,

An ihrem Umfangsbereich weist die obere Rotorplatte 2 umlaufende Magnetkörper 19 auf, denen ein am Zentrifugengehause 17 befestigter stationärer Hagnetkörper 20 funktionsmäßig zugeordnet ist.

Die Magnetkorper I9 und 20 liegen in einem Teilraum 21, der im wesentlichen von der oberen Rotorplatte 2 und dem Zentrifugengehäuse 17 umschlossen wird. Vom Zentrifugengehäuse 17 und der Zwischenwandung 13 wird ein weiterer Teilraum, das Feststoff-Fanggehäuse 22, gebildet, in das die Feststoff-Austrittsbereiche der Siebtaschen h münden.

Im Betrieb der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Siebtaschenzentrifuge wird das Schleudergut über den Zufuhrstutzen 18 in den gelochten Einlaufverteiler 5 im rotierenden Rotorkörper 1 eingeführt und gleichmäßig auf die Siebflächen 9 der Siebtaschen h verteilt, wo das Filtrat unter Bildung einer auf

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der Siebfläche verbleibenden Feststoffschicht abgesondert wird und über den Hohlraum 10 und das FiItrat-Abflußrohr 11 in das Filtrat-Gehäuse 12 gelangt.

Aufgrund der Tatsache, daß der Siebflächenwinkel Ot kleiner als der Feststoff-Gleitwinkel ist, verbleibt die Feststoff-Schicht zunächst auf der Siebfläche und wird erst in radialer Richtung bzw. Fliehkraftrichtung weitergefordert_y wenn der Rotorkörper 1 und die darin befestigten Siebtaschen k eine Drehverzögerung erfahren. In dieser Betriebsphase wird anstelle eines Haftreibwertes yU_Q ein Gleitreibwert

Ma, wirksam, worauf der auf der Siebfläche 9 befindlichen Feststoffschicht ein Transportimpuls in radialer Richtung mitgeteilt wird·

Der Haftreibwert Ai_Q entspricht dabei dem Gleitwinkel, wie er bei gleichförmiger Drehbewegung zwischen Feststoffschicht und Siebfläche 9 maßgeblich ist, wobei der Siebflächenwinkel OC , je nach Schleudergut, so eingestellt ist, daß er gleich oder kleiner als der Gleitwinkel ist, um im Zustand der gleichförmigen Drehbewegung eine gewisse Verweilzeit des Produktes auf der Siebfläche zu erzielen, was für

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eine gute Filtration und damit niedrige Restfeuchte des Feststoffanteils Bedingung ist.

Die Drehverzögerung erfährt der Rotorkörper im hier geschilderten Ausfuhrungsbeispiel mittels der umlaufenden Magnetkörper 19» die beim Vorbeiführen am stationären Magnetkörper 20 infolge der Magnetwirkung einen Bremsimpuls auf den Rotorkörper 1 übertragen, vobei die Bremsenergie elastisch vom Rotorkörper 1 und dessen Antriebselementen aufgenommen wird und nach Durchlauf der MagnetVorrichtung wieder zur Beschleunigung des Rotorkörpers 1 umgesetzt wird. Es wird mit dieser Einrichtung gewährleistet, daß die Feststoffschicht einerseits statisch eine ausreichende Zeit auf der Siebfläche verbleibt, um optimale Trennungsbedingungen zu erzielen, andererseits aber ein zuverlässig wirkender Transport über die Siebfläche sichergestellt wird.

Die Erfindung bleibt Jedoch nicht auf das geschilderte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Drehschwingung z.B. auch direkt vom Antriebsmotor 8 erzeugt oder zumindest unterstützt werden. Dazu kann die Stromzufuhr zum Antriebs-

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motor 8 unterbrochen werden, wenn der anlaufende Magnetkörper 19» der auch als Weicheisenkern ausgebildet sein kann, den stationären Magneten 20 erreicht hat. Auch kann der Antriebsmotor 8 kurzzeitig auf Gegenstrom geschaltet werden, um den Rotor zu bremsen«

Des weiteren sind auch mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch wirkende Abbremsvorrichtungen denkbar, sowie elektrisch aktivierbare Magneten, die darüberhinaus noch in Abhängigkeit von beliebigen Betriebsparametern der Zentrifuge steuerbar sein können, wodurch man während des Betriebs sowohl auf die Frequenz als auch auf die Größe der Transportimpulse Einfluß nehmen kann. Bei Gewährleistung eines optimalen Wirkungsgrades kann die Zentrifuge damit den verschiedensten Betriebsbedingungen, beispielsweise der Schleudergutart oder der Schleudergutmenge, angepaßt werden.

Die in den Pig. 3 und h dargestellten wesentlichen Teile einer anderen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen eine in einem festen Lagergehäuse 26 in Lagern 27 und 28 abgestützte Hohlwelle 29, die im unteren Bereich

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eine Keilriemenscheibe 30 besitzt. Eine zweite Keilriemenscheibe 31 ist an einer Getriebewelle 32 befestigt, die die Hohlwelle 29 zentrisch durchsetzt und in ihr mittels Lagern 33 und 34 drehbar angeordnet ist. Auf der Getriebewelle 32 befindet sieh ein Ritzel 35, das mit einem Gegenritzel 36 in Eingriff steht. Das Gegenritzel 36 sitzt auf einer Rotorwelle 37t die exzentrisch über Lager 38 und 39 in der Hohlwelle 29 gelagert ist» An der Rotorwelle 37 ist über eine Nabe 4o eine untere Rotorplatte 41 befestigt, an der Siebtaschen 42 (Pig. 4) wie im RotorkSrper 1 gemäß den Fig. 1 und 2 angeordnet sind.

Die Wirkungsweise dieser weiteren Ausführungsform einer Siebtaschenzentrifuge ist im wesentlichen aus Fig. 4 zu entnehmen. Dabei sind aus Gründen der besseren Verständlichkeit lediglich die Siebflächen 43 der Siebtaschen 42 schematisch dargestellt, deren genauere Ausgestaltung den Siebtaschen 4 aus den Figuren 1 und 2 entspricht.

Die gekrümmten Siebflächen 43 der Siebtaschen 42 sind einer Zentrifugalkraft ausgesetzt, die, vorausgesetzt, daß die Drehzahl des Rotors um die

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Achse 44 der Hohlwelle 29 hoch und am die Achse 45 der Rotorwelle 37 niedrig ist, nahezu in radialer Richtung senkrecht zur Hohlwellenachse 44 wirkt. Maßgebend dafür, ob ein Feststoffpartikel auf der Siebfläche 43 gleitet ist der Winkel zwischen einer Tangente 46 dieser Siebfläche 43 und einer Senkrechten 47 zur Fliehkraft-Richtung 48. Infolge der exzentrischen Anordnung und der gleichzeitigen Drehung um die beiden beschriebenen Achsen 44, h$ ändert sich dieser Winkel umlaufend zwischen einem Minimum CC ₁ und einem Maximum CC _p.

Bei ausreichender Differenz zwischen &> _Λ und OC

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wird dabei abwechselnd der Haftreibwinkel (Haftreibwert jUo ) des Schleudergut-Feststoffes auf der Siebfläche 43 aberschritten und der Gleitreibwinkel (Gleitreibwert JUg) unterschritten. Es folgt der erwünschte schrittweise Transport des Feststoffes über die Siebfläche 43, wobei in den Zwischenphasen der Feststoff zum Stehen kommt, so daß eine ausreichende Verweildauer verbleibt, in der sich eine dickere Feststoffschicht bilden kann, wie sie für eine gute Filtration und damit geringere Restfeuchte Bedingung ist.

Ru/K

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Leerseite

Claims

Krauss-Maffei TT

Aktiengesellschaft 8000 München 50

Verfahren zum kontinuierlichen

Betrieb einer Siebtaschenzentrifuge

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb einer Siebtaschenzentrifuge, bei der Schleudergut unter Bildung einer Peststoffschicht über Siebflächen von auf einem Rotorkörper befestigten Siebtasehen transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffschicht auf den Siebflächen (9) periodischen Transportimpulsen ausgesetzt wird und in den Zwischenphasen die Feststoffschicht dadurch zum Stehen gebracht wird, daß der Siebflächenwinkel (öC ) kleiner als der Feststoff-Gleitwinkel ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die periodischen Transportimpulse durch eine die Drehung des Rotorkorpers (1) überlagernde Drehschwingung hervorgerufen werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die periodischen Transportimpulse durch periodische Vergrößerung der Siebflächenwinkel ( öC ) gegenüber dem Feststoff-Gleitwinkel erzeugt werden.

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die periodischen Transportimpulse durch eine der Drehung des Rotorkörpers (i) überlagerte Drehschwingung und durch periodische Veränderung der Siebflächenwinkel {OC ) bewirkt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß am Rotorkörper (1) mit diesem umlaufende Magnetkörper (19) oder Yeieheisenelemente befestigt sind, denen ein während des Umlaufs eine Drehverzögerung bewirkender stationär angeordneter Magnetkörper (20) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet , daß einer oder mehrere der stationär angeordneten Magnetkörper (20) Elek-

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tromagnete sind, die in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Siebtaschenzentrifuge, beispielsweise der zugeführten Schleudergutart oder Schleuder gutmenge, steuerbar sind.

7* Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß durch die umlaufenden und die stationären Magnetkörper (19, 20) bzw. die Weicheisenelemente Steuerstromimpulse erzeugt werden, durch die die Stromzufuhr zum Antriebsmotor (8) unterbrochen oder in ihrer Richtung umgekehrt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß am Rotorkorper (i) oder an dessen Antriebselementen periodische Drehverzögerungen hervorrufende, mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch wirkende Bremsvorrichtungen angeordnet sind·

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß der die Siebtaschen (42) tragende Rotorkörper um seine eigene Achse sowie um eine exzentrisch zur eigenen Achse

angeordnete weitere Achse {hk) drehbar gelagert ist.

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10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Siebtaschen (4) in an sich bekannter Veise im Rotorkörper

(i) um eine zur Achse des Rotorkörpers (i) parallele Achse schwenkbar gelagert sind und Einrichtungen zum periodischen Hin- und Herschwenken der Siebtaschen (4) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zum periodischen Hin- und Herschwenken der Siebtaschen (4) aus einem am Zentrifugengehäuse (17) befestigten mechanischen Anschlag oder Magneteinrichtungen bestehen, durch die die Siebtaschen

(4) während des Umlaufs entgegen der Wirkung einer Feder, auslenkbar sind.

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