DE3409577A1

DE3409577A1 - Zentrifuge mit zentralem schlammaustrag

Info

Publication number: DE3409577A1
Application number: DE19843409577
Authority: DE
Inventors: Per Södertälje Gullers
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1984-03-15
Publication date: 1985-01-17
Also published as: SE449951B; US4589865A; IT1175423B; IT8419916A0; SE8301427D0; JPS59169553A; FR2542633A1; FR2542633B1; SE8301427L

Description

Zentrifuge mit zentralem Schlammaustrag

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge deren Rotor Kanäle aufweist, die von einem am Umfang des Rotors gelegenen Schlammraum radial einwärts zu einer Schlammkammer mit einer Schlammaustragseinrichtung verlaufen. Die Schlammkammer ist weiterhin mit einem axial beweglichen Schieberelement ausgeführt, das die Öffnungen der Kanäle in der Schlammkammer steuert, wobei das Schieberelement in einer Axialrichtung durch eine zwischen dem Schieberelement und dem Rotor angeordnete Federeinrichtung betätigbar ist.

tine Zentrifuge dieser Art ist in der SE-PS 227.106 beschrieben. Bei dieser Trennvorrichtung wird der Schlamm

aus der Schlammkammer durch eine Austragseinrichtung mit Öffnungen entfernt, die in einem verhältnismäßig großen radialen Abstand von der Rotorachse liegen, so daß man einen größeren Treibdruck für das Eintragen des Schlamms in die Schlammkammer erhält. Die Schlammzufuhr zur Schlammkammer wird gesteuert, indem die Öffnungen der Schlammkanäle in der Schlammkammer mittels des Schieberelements freigelegt bzw. abgedeckt werden. An seinem Umfang ist das Schieberelement mit einer Anzahl von Verschlußelementen - jeweils eines pro Kanalöffnung - versehen, die durch Zentrifugalkraft radial auswärts bewegbar sind. Das Freilegen und Abdecken der Kanalöffnungen erfolgt durch eine Axialbewegung des Schieberelements, das durch Federkraft in eine seiner axialen Endlagen vorbeaufschlagt ist und durch eine mechanisch erzeugte Kraft über eine durch die Rotorwelle verlaufende Spindel in seine andere axiale Endlage gebracht wird.

Die oben beschriebene Anordnung zum Steuern der Schlammzufuhr zur Schlammkammer - beispielsweise durch abwechselndes Freilegen und Abdecken der Kanalöffnungen - hat in der Praxis keine Anwendung gefunden. Vielmehr wird in der Praxis das Schieberelement mittels eines komplizierten Systems betätigt, das sich unterhalb der Zentrifuge befindet. Bei einer solchen Einrichtung wird die Schwenkbewegung eines Einstellhebels in eine \

Axialbewegung der Spindel des Schieberelements umgewandelt. Der j

Einstellhebel selbst wird mit einer Kolben-Zylinder-Einheit betätigt, bei der die Position des Kolbens mittels eines Kolbenreglers einstellbar ist.

Die auf diese Weise aufgebaute Einrichtung zum Steuern der Schlammzufuhr zur Schlammkammer ist zwar funktionsfähig; ihre Steuerungseigenschaften sind in der Praxis jedoch unzureichend. Sie weist erhebliche Nachteile hinsichtlich sowohl der Schnelligkeit als auch der Steuerbewegung des Schieberelements auf.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen, indem für eine schnelle und präzise Einstellung des Schieberelements gesorgt wird, das die Schlammzufuhr zur Schlammkammer steuert. Dieses Ziel läßt sich bei einer Zentrifuge ^^er eingangs beschriebenen Art erreichen, indem zwischen dem Schieberelement und dem Rotor eine gegen die Schlammkammer abgeschlossene Druckkammer ausgebildet wird, daß die Druckkammer über einen Druckmittelkanal im Rotor an eine außerhalb des Rotors angeordnete Druckmittelquelle angeschlossen werden kann, um das Schieberelement in der anderen Axialrichtung, d.h. entgegen der, in der das Schieberelement durch Federkraft beaufschlagt wird, zu betätigen, und daß ein Positionsregler in einem Hohlraum des Rotors so angeordnet wird, daß er unmittelbar auf das Schieberelement v/irkt, um dessen Position zu steuern.

Diese Erfindung ergibt eine sehr gedrängt aufgebaute und kostengünstig zu erstellende Steuereinrichtung mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl von Bestandteilen. Dies wurde möglich durch die Nutzung von Mitteln und Räumen der Zentrifuge selbst für Funktionen, die bisher durch besondere Anordnungsteile ausgeführt werden mußten.

Vor allem jedoch erhält man mit der Erfindung eine Anordnung, die den sehr strengen Anforderungen an die Regelgenauigkeit in Prozessen genügt, in denen Zentrifugen der hier in Frage stehenden Art verwendet werden. Dies ist hauptsächlich aus zwei Gründen der Fall. Zunächst ist erfindungsgemäß eine Positionssteuereinrichtung so angeordnet, daß sie das oben erwähnte Schieberolomont unmittelbar, d..h. nicht über eine Kolben-Zylinder-Einheit und verschiedene kraftübertragende Elemente betätigt. Weiterhin wird es erfindungsgemäß möglich, die wirksame Druckangriffsfläche für des eingesetzte Druckmittel und damit die für den Regelvorgang nutzbare Kraft verhältnismäßig groß zu machen, da anstelle einer separaten Kolben-Zylinder-Einheit das im Rotor vorgesehene Schieberelement selbst genutzt wird. Eine Kolben-Zylinder-Einheit mit entsprechend großer Druckangriffsfläche wäre äußerst teuer.

Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert werden, in denen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Trennvorrichtung mit herkömmlicher mechanischer Schieberbetätigung;

Fig. 2 eine Darstellung eines Teils der Trennvorrichtung in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil einer Trennvorrichtung mit erfindungsgemäß betätigtem Schieberelement; und

Fig. 4 im Schnitt eine in der Rotorwelle angeordnete Positionssteuereinrichtung zeigt.

Fig. 1 zeigt schaubildlich eine Zentrifugal-Trennvorrichtung der Art, um die es bei der Erfindung geht und in der die axiale Lage eines Schieberelements zur Steuerung der Schlammzufuhr zu einer zentralen Schlammkammer mechanisch eingestellt wird. Der Rotor 1 der Zentrifuge wird mit einer Hohlwelle 2 angetrieben und ist mit einem Satz Platten 3, einem Einlaß 4, einem Verteiler 5, einer Schäleinrichtung 6 zum Abführen der geklärten Flüssigkeit und einem Schlammraum 7 am Umfang ausgeführt. Am unteren Ende des Rotors befindet sich eine zentrale Schlammkammer 8 mit Schälrohren 9, durch die der Schlamm über einen zentralen Auslaß 10 abgeführt wird. Aus dem Schlammraum 7 führt eine Anzahl abgebogener Rohre 11 zur Schlammkanuner 8. In dieser Kammer befindet sich auch eine Schieberplatte 12, deren axiale

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Lage mittels einer Verbindungsstange 13 gesteuert wird, die durch die Hohlwelle 2 des Rotors verläuft. Am Umfang des Schieberelements 12 befindet sich eine Anzahl von Kolbenelementen 13a (eines pro Schlammrohr 11), die mittels Zentrifugalkraft radial bewegbar sind, um die Rohröffnungen in der Schlammkammer zu öffnen und zu schließen. Die Steuerung der öffnungen der Schlamrarohre 11 in der Schlammkammer 8 durch Axialverstellung des Schieberelements 12 ist in Fig. 2 gezeigt.

Fig. 3 zeigt einen Teil der Zentrifuge mit einer erfindungsgemäßen pneumatischen Steuerung. Eine Schieberplatte 14 in einer Schlammkammer 15 ist axial von der Rotornabe 16 geführt und gegen diese mit einem O-Ring 17 dicht abgeschlossen, so daß zwischen der Schieberplatte und der Rotornabe eine Druckkammer 18 entsteht. Die Schieberplatte 14 wird weiterhin zentral" von einem Teil 21 geführt, das in einen Hohlraum 19 in der Rotorwelle 20 hinein vorsteht und mit einem O-Ring 22 gegen eine Buchse 23 abgedichtet ist, die den Hohlraum 19 gegen die Druckkammer 18 abschließt. Die Schieberplatte weist ; radial bewegbare Kolbenelemente 24 auf, um die Öffnungen 26 der Schlammrohre 25 zur Schlammkammer 15 zu steuern. Weiterhin wird die Schieberplatte in ihre axial untere Lage durch eine j

i Feder 28 vorbeaufschlagt, die zwischen der Buchse 23 und einer j

Auflageschulter 29 auf dem Schieberteil 21 eingelegt ist. Durch I das Teil 21 verläuft weiterhin ein Luftkanal 30, der aufwärts

in die Druckkammer 18 und abwärts durch eine Düsenöffnung 31 in den Hohlraum 19 mündet.

Im Hohlraum 19 der Rotorwelle ist eine pneumatische Positionssteuereinrichtung 3 2 angeordnet, deren Arbeitsweise anhand der Figur 4 erläutert werden soll. Druckluft wird der Positionssteuereinrichtung über eine Luftleitung 33 zugeführt, die zentral durch die Rotorwelle verläuft und am unteren Ende derselben über eine ortsfeste Graphitbuchse 3 4 an eine Pneumatik-Steuereinheit 35 mit einer Verbindung 36 zu einer Druckluftquelle und den Steuersignalleitungen 37 angeschlossen ist.

Figur 4 zeigt ausführlich eine Ausführungsform der pneumatischen Positionssteuereinrichtung in der Rotorwelle. Ein Balgen 39 ist mit seinem unteren Ende an einem Endstück 40 befestigt, das seinerseits am Boden des Hohlraums 19 mittels des zentralen Luftzufuhrrohrs 33 angebracht ist, das durch das Endstück 4 0 in Strömungsverbindung mit dem Innenraum des Balgens 3 9 steht und an seinem anderen Ende (vergl. Fig. 3) mit dem Unterteil der Rotorwelle verschraubt ist. Das Endstück 40 liegt auf den Auflageelementen 42 auf, durch die Leckluftkanäle verlaufen, um eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 19 und einem Auslaß 43 herzustellen, der um das mittige Druckluftrohr 33 herum ausgebildet ist. Am Ende der Rotorwelle mündet der Kanal 43 über Kanäle 4 4 in der Mutter 41, die in Fig. 3 gezeigt sind, zur Umgebungsluft. Das obere freie Ende des Balgens 39 ist mit

einer axial bewegbaren Düse 4 5 mit einer Düsenöffnung 46 verbunden, die der Düsenöffnung 31 in der Schieberplatte 14 zugewandt ist. Zwecks weiterer axialer Führung ist ein Hülsenelement 47 am Endstück 40 befestigt und führt eine Führungsspindel 48, die mit der Düse 45 verbunden ist und eine zentrale Durchgangsbohrung 4 9 für die Druckluft enthält.

Zwischen die Führungshülse 47 und die Führungspindel 48 ist eine Feder 50 eingesetzt, die die Düse 45 zu ihrer unteren Endlage hin beaufschlagt.

Mittels der oben gezeigten Positionssteuereinrichtung erhält man eine schnelle und sichere Einstellung der axialen Position des Schieberelements. Steuersignale (beispielsweise im Druckbereich von 0,2 - 1,0 bar) werden auf die Pneumatik-Steuerung gegeben, die Steuereinheit gibt einen Luftdruck ausreichender Höhe (beispielsweise in der Größenordnung von 3 bis 5 bar) ab, um das Schieberelement in Aufwärtsrichtung zu betätigen. Bei einem beispielsweise plötzlichen Anstieg des Arbeitsdrucks wird die fedcrbeaufschlagte Düse in der Positionssteuereinrichtung sofort aufwärts laufen, da die Reibung in der Steuereinrichtung, die keine bewegbaren Dichtungen enthält, vernachlässigbar ist.Dann werden die Düsenöffnungen in der Positionsstcuereinrichtung und im Schicberelement in Berührung miteinander gebracht, wobei man unterhalb dos Schieberelements einen plötzlichen Druckanstieg erhält, da der Leckströmungsschlitz

zwischen den Düsenöffnungen sich verkleinert. Die Düse der Positionssteuereinrichtung nimmt eine Stellung entsprechend dem zugeführten Druck ein und es bildet sich erneut ein Leckströmungsschlitz, wobei das Schieberelement axial aufwärts ausgelenkt wird entsprechend der Bewegung der Düse in der Positionssteuereinrichtung. Wird der Arbeitsdruck abgesenkt, erfolgt eine entsprechende schnelle und augenblickliche Vergrößerung des Leckströmungsschlitzes zwischen den Düsenöffnungen und eine schnelle Abwärtsverschiebung des Schieberelements. Auf diese Weise lassen sich beliebige Axialstellungen des Schieberelements 14 auf schnelle und präzise Weise erreichen, die bestimmen, wie weit die Rohröffnungen 26 freigelegt werden, und die sich beispielsweise aus einer Messung der Konzentration des durch das Auslaßrohr 10 ausgetragenen Schlamms ergeben.

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Claims

Patentansprüche

1. Zentrifuge, deren Rotor Kanäle (25) enthält, die von einem Schlammraum entlang des Rotorumfangs radial einwärts zu einer Schlammkammer (15) verlaufen, die mit einer Schlammaustrageinrichtung und einem axial bewegbaren Schieberelement (14) versehen ist, um die öffnungen der Kanäle in der Schlammkammer zu steuern, wobei das Schiebeelement in einer axialen Richtung mit einer zwischen dem Schiebeelement (14) und dem Rotor angeordneten Federeinrichtung (28) betätigbar ist, dadurch^ gekennzeichnet,_ daß eine gegen die Schlammkammer (15) dicht abgeschlossene [Druckkammer (18)

zwischen dem Schieberelement (14) und dem Rotor ausgebildet ist, daß die Druckkammer (18) über einen Druckmittelkanal (33) im Rotor mit einer außerhalb des Rotors angeordneten Durckmittelquelle (35) verbindbar ist, um das Schieberelement (14) in der anderen axialen Richtung zu betätigen, und daß ein Positionsregler in einem Hohlraum (19) des Rotors angeordnet ist und unmittelbar auf das Schieberelement (14) wirkt, um dessen Stellung zu regeln.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Schieberelement (14) einen in den Hohlraum (19) hinein vorstehenden Teil (21) aufweist, der einen Kanal (30) enthält, dessen eines Ende in die Druckkammer (18) mündet und dessen anderes Ende eine zum Hohlraum (19) hin gerichtete Düsenöffnung (31) enthält, daß der im Hohlraum (19) angeordnete Positionsregler (32) eine Kammer aufweist, die in der Axialrichtung des Rotors mittels eines Druckmittels aus der Druckmittelquelle (35), aber gegen die Wirkung einer Feder (39, 50) ausdehnbar ist und die weiterhin eine der Düsenöffnung (31) des Schieberelements (14) zucjewandte und durch ihre axiale Expansionsbewegung mitgeführte Düsenöffnung (46) aufweist, daß die Rotorwelle einen getrennten Kanal (33) zur Zufuhr des Druckmittels aus der Druckmittelquelle (35) zur Kammer des Positionsreglers (32) enthält, und daß ein weiterer Kanal (43) zum Abführen von Druckmittel vorgesehen ist, das

aus einem selbsteinstellonden Schlitz zwischen den Düsenöffnungen (31, 46) im Schieberelement bzw. dem Positionsregler in den Hohlraum (19) hinein ausströmt.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausdehnbare Kammer des Positionsreglers von einem Balgen (19) gebildet wird, dessen eines Ende im Hohlraum (19) ortsfest liegt und an den Kanal (33) zur Zufuhr des Druckmittels angeschlossen ist und dessen anderes Ende mit einer relativ zum Rotor bewegbaren Düse (45) verbunden ist, wobei die Düsenöffnung (46) der Düsenöffnung (31) des Schieberelements (14) zugewandt ist.

4. Zentrifuge; nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Balgen (39) konzentrische Führungselemente (47, 48) angeordnet sind, von denen ein erstes Führungselement (47) sich ortsfest im Hohlraum (19) befindet und axial ein weiteres Führungselement (48) führt, das mit der Düse des Reglers verbunden ist.

5. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Führungselement (47, 48) Lagerelemente für eine Federeinrichtung (50) sind, die die Düsenöffnung (46) des Reglers von der Düsenöffnung

(31) des Schieberelements (14) hinweg vorbeaufschlägt.

6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Druckmittelquelle (35) um eine Druckluftquelle handelt.