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Anlage zum Patentgesuch der
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Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Hydraulisch entleerbare
Zentrifuge Die Erfindung.bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Trennen von Stoffen
unterschiedlicher Dichte, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Trenngefäß
und einem Steuerkolben, mit dessen Hilfe Austragsöffnungen für die Stoffe geöffnet
bzw. geschlossen werden, wobei wenigstens eine, mit einer Steuerflüssigkeit beaufschlagte
Druckkammer für die Verschiebung des Steuerkolbens vorhanden ist und wobei das Trenngefäß
zur Beeinflussung der Bewegung der Steuerflüssigkeit mit wenigstens einem hydraulisch
schaltbaren Ventil ausgerüstet ist.
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Derartige Zentrifugen werden beispielsweise zur Zerlegung von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen
in ihre jeweiligen festen und flüssigen Phasen benutzt.
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Aus der DE-AS 27 04 903 ist eine selbstentleerende Schleudertrommel
bekannt, bei der im Innenraum eines rotationssymmetrischen Trenngefäßes ein dem
Schließen bzw.
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Öffnen von peripher angeordneten Feststoffaustragsöffnungen
dienender
Steuerkolben axial verschiebbar gelagert ist.
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Zwischen dem Steuerkolben und einem Unterteil des Trenngefäßes sind
zwei radial hintereinandergeschaltete Druckkammern angeordnet, deren Entleerungsleitungen
durch Fliehkraftventile gesteuert werden. Durch Öffnen des/der der radial äußeren
Druckkammer zugeordneten Ventils/Ventile wird eine Teilentleerung des Trenngefäßes
dadurch eingeleitet, daß diese äußere Druckkammer entleert wird, wobei aufgrund
des Verbunds mit der inneren Druckkammer letztere teilweise entleert wird, so daß
die, durch das im Trenngefäß befindliche Schleudergut auf den Steuerkolben ausgeübten,
dessen Öffnungsbewegung einleitenden Kräfte größer sind als die von der restlichen
Steuer flüssigkeit in der inneren Druckkammer erzeugten Schließkräfte. Eine SchlieEbewegung
wird selbsttätig dann eingeleitet, wenn die von der restlichen Steuer flüssigkeit
ausgeübten Kräfte wiederum überwiegen. Für eine Totalentleerung des Trenngefäßes
werden die Fliehkraftventile beider Druckkammern angesteuert. Die Zufuhr von Steuerflüssigkeit
zu den Druckkammern und den Regelventilen erfolgt mittels stationär angeordneter
Zuführungsrohre über im Unterteil des Trenngefäßes angeordnete, nach innen offene,
Ringkammern, welche axial unmittelbar einander benachbart angeordnet sind. Nachteilig
bei dieser Konstruktion ist, daß während der Einleitung eines Steuervorganges Steuerflüssigkeit
in die nicht dafür vorgesehene Ringkammer
gelangen kann und auf
diese Weise es zu unbeabsichtigten und unkontrollierbaren Steuerungsvorgängen kommt.
Es kann ferner während des Betriebes durch überflüssige Steuer flüssigkeit zu einem
Überlauf in eine benachbarte Ringkammer kommen, wobei ähnliche Betriebstörungen
auftreten können.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifuge zu konzipieren,
die unter Vermeidung der oben aufgeführten Nachteile eine eindeutige und störungsfreie
Steuerung des Feststoffaustrages ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Trenngefäß für die Förderung von Steuerflüssigkeit in die
Druckkammer und für die Betätigung des Ventils mit räumlich getrennt voneinander
angeordneten Flüssigkeitszuführungsleitungen ausgerüstet ist. Die räumliche Trennung
der unterschiedliche Funktionen erfüllenden Flüssigkeitsströme ermöglicht die Durchführung
von Steuerungsvorgängen beliebiger Art, ohne daß unerwünschte Wechselwirkungen mehrerer
Steuerungsfunktionen untereinander auftreten können.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Flüssigkeitszuführungsleitung
für die Förderung von Steuerflüssigkeit in die Druckkammer eine zentrale Bohrung
in einer das Trenngefäß tragenden Welle, die über radial verlaufende Bohrungen in
der Welle und in der Wandung des Trenngefäßes mit der Druckkammer in Verbindung
steht. Die Flüssigkeitszuführung durch eine in der Zentrifugenwelle verlaufende
zentrale Bohrung stellt eine besonders raumsparende und einfache konstruktive Ausführungsform
dar.
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Diese zentrale Bohrung ist in ihrem, der Zentrifuge zugekehrten Endbereich
in einer über den Umfang der Welle gleichmäßig verteilten Anzahl von radialen Bohrungen
fortgeführt, welche über mit diesen fluchtende Bohrungen im Unterteil des Trenngefäßes
mit der Druckkammer in Verbindung stehen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden,
in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer Zentrifuge.
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Mit 1 ist das Unterteil und mit 2 das Oberteil eines doppelt konischen
Trenngefäßes 3 bezeichnet, welches durch einen Verschlußring 4 zusammengehalten
wird. Das Trenngefäß 3 wird von einer aufrecht angeordneten und drehbar gelagerten
Welle 5 getragen, die mit einem nicht dargestellten Antrieb in Verbindung steht.
Mit Hilfe eines
in dem Trenngefäß 3 axial zu diesem verschiebbar
angeordneten Steuerkolben 6 können peripher in dem Bereich des größten Radius angeordnete
Feststoffaustragsöffnungen 7 geöffnet bzw. geschlossen werden.
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Das in seine Komponenten zu zerlegende Feststoff-Flüssigkeitsgemisch
gelangt über ein stationär angeordnetes Zulaufrohr 8 in das Trenngefäß 3 und wird
über ein mit diesem umlaufendes Verteilerrohr 9 in dessen Trennraum 3' eingebracht.
Die Zeichnung zeigt den Steuerkolben 6 rechts einer Symmetrielinie 10 in Schließposition
und links von dieser Symmetrielinie in Öffnungsposition. Im Trennraum 3' sammelt
sich der Feststoffgehalt bzw. die dichtere Komponente des zugeführten Gemisches
aufgrund des Fliehkraftfeldes in den jeweils äußersten radialen Bereichen vor den
Feststoffaustragsöffnungen 7, durch welche von Zeit zu Zeit Teil- oder Totalentleerungen
vorgenommen werden. Die weniger dichte bzw. flüssige Komponente wird in Richtung
der Pfeile 11 mittels zeichnerisch nicht dargestellter Abflußleitungen ausgetragen.
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Die Welle 5 ist mit einer zentralen Bohrung 12 für die Zufuhr von
Steuerflüssigkeit in eine Druckkammer 13 ausgerüstet, welche durch die Außenwandungen
des Steuerkolbens 6 und die Innenwandungen des Unterteils 1
gebildet
wird. Die Verbindung zwischen dieser Druckkammer 13 und der zentralen Bohrung 12
wird durch mehrere, über den Umfang der Welle 5 gleichmäßig verteilte, radiale Bohrungen
14 gebildet, die in weiteren Bohrungen 15 im Unterteil 1 fortgeführt sind. Die Steuerflüssigkeit
wird der zentralen Bohrung 12 in nicht näher dargestellter Weise über eine stationär
angeordnete, schematisch dargestellte Leitung 16 zugeführt, in deren Verlauf ein
Regelorgan 17 angeordnet ist.
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Das Unterteil 1 ist in seinem zentralen unteren Bereich mit einer
in Richtung auf die Welle 5 hin offenen Ringkammer 18 für Steuerflüssigkeit ausgerüstet.
Von dieser Ringkammer 18 führt eine Leitung 19 zu einer Bohrung 20, in deren der
Zentrifuge abgekehrten äußeren Endbereich ein einstellbares Drosselelement 21 angeordnet
ist und deren Innenseite mit einem hydraulisch betätigbaren Ventil 22 in Verbindung
steht. Von dem Ventil 22 führt eine weitere Leitung 23 zum radial äußersten Bereich
der Druckkammer 13.
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Steuerflüssigkeit gelangt in die Ringkammer 18 über ein stationär
angeordnetes Rohr 24, in dessen Verlauf sich ein Regelorgan 25 befindet.
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Die Wirkungsweise des Ventils 22, welches im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
als Fliehkraftventil ausgestaltet ist, ist aus Fig. 2 ersichtlich.
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Unter dem Einfluß der Fliehkraft bewegt sich ein in einer Bohrung
26 im Unterteil 1 und einer in dieser Bohrung befindlichen Hülse 27 dicht geführter
Kolben 28 in Richtung des Pfeiles 29 bis in die zeichnerisch dargesteilte Position
und v-erhindert auf diese Weise einen Flüssigkeitsaustritt aus der Leitung 23 über
eine radiale Bohrung 30 der Hülse 27 in eine nach außen führende Bohrung 31. Die
Öffnung des Ventils 22 wird durch Steuerflüssigkeit über die Leitung 19 eingeleitet,
so daß der Kolben 28 durch an dessen kreisringförmiger, rückwärtiger Bundfläche
32 angreifende Druckkräfte entgegen der Fliehkräfte nach rechts verschoben wird,
so daß ein Flüssigkeitsdurchtritt von der Leitung 23 in die Bohrung 31 ermöglicht
wird. Aus Gründen der zeichnerischen Einfachheit ist auf die Darstellung von Entlüftungsbohrungen
im Endbereich der Bohrung 26 verzichtet worden. Das Drosselelement 21 im Endbereich
der Leitung 20 dient hierbei der zeitlichen Beeinflussung der die Bewegung des Kolbens
28 bewirkenden Kräfte nach Einleitung bzw. Beendigung eines Steuerungsvorganges.
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Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Zentrifuge wird diese in Umdrehungen
versetzt, wobei sich unter dem Einfluß der Fliehkraft die Ventile 22 selbsttätig
schließen. Über eine Zufuhr von Steuerflüssigkeit mittels der Leitung 16, der zentralen
Bohrung 12 in der Welle 5 in die Druckkammer 13
wird der Steuerkolben
6 in Schließposition gebracht, wobei anschließend die Zufuhr des in seine Komponenten
zu zerlegenden Gemisches über das Zulaufrohr 8 beginnt. Der Austrag der abgetrennten
Feststoffe kann wahlweise derart erfolgen, daß nur eine teilweise Entleerung stattfindet
-in diesem Fall wird das Ventil 22 über die Leitung 19 nur kurzfristig mit Steuerflüssigkeit
beaufschlagt. Es kann aber auch eine Totalentleerung durchgeführt werden. Die Öffnungsbewegung
des Steuerkolbens 6 erfolgt unter Mitwirkung der an dem zu zerlegenden Gemisch wirksamen
Fliehkräfte, wodurch sich der Steuerkolben 6 in die Öffnungsposition bewegt und
hierbei Steuerflüssigkeit durch das geöffnete Ventil 22 aus der Druckkammer 13 verdrängt.
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Nach Beendigung der Öffnungsphase, welche durch Unterbrechung der
Steuerflüssigkeitszufuhr in das Rohr 24 eingeleitet wird, fließt in der Leitung
19 noch vorhandene Steuerflüssigkeit nach einem durch das Drosselelement 21 bestimmten
zeitlichen Verlauf über die Bohrung 20 nach außen ab, so daß das Ventil 22 unter
dem Einfluß der an dessen Kolben 29 wirksamen Fliehkraft erneut schließt und durch
einen entsprechenden Druckaufbau in der Druckkammer 13 die Schließbewegung des Kolbens
6 eingeleitet wird.
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Aufgrund der klaren räumlichen Trennung der Steuerflüssigkeitszufuhr
zur Einleitung der Schließ- bzw.
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der Öffnungsbewegung des Kolbens 6 lassen sich eindeutige Steuerungsvorgänge
erzielen.
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