DE3620616A1 - Vorrichtung zum verbessern von sandeigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbessern von Sandeigenschaften, speziell von Seesand, der dazu dient, frischen Beton und sekundäre Beton­ produkte herzustellen, wobei eine Herabsetzung der Struktureigenschaften des Betons, die durch die Salz­ gefahr und dergleichen verursacht wird, verhindert und die mechanische Festigkeit der Betonstrukturen verbes­ sert werden soll. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Sand, der nur geringe Mengen von Verunreinigungen und einen konstanten Oberflächenwassergehalt enthält, dadurch daß Schlamm und Salzkomponenten, die im Sandmaterial vorhanden sind, durch Zentrifugaltrennung zusammen mit dem Oberflächen­ wasser während des Waschvorgangs mit Wasser abgetrennt werden.

In den letzten Jahren führte die Herabsetzung der Qualität von frischem Beton und Betonsekundärprodukten bei der Anwendung von Seesand zu ernsthaften Problemen, die durch die vom Salz ausgehende Gefahr verursacht werden, so daß es wichtig wurde, das Salz vor der Verwendung des Seesandes zu entfernen.

Hierzu wurde das Salz durch Besprühen des Sandes, der vom Meeresboden gewonnen worden war, mit Süßwasser entfernt während der Sand sich auf dem Transportschiff befand (An-Bord-Wasserbesprühungsmethode) oder durch Aufsprühen von Süßwasser auf den angelandeten Sand (Land-Wasserbesprühungsmethode).

Mit diesen Verfahren nach dem Stand der Technik wurde das Wasser, dadurch daß es auf eine große Menge Sand gesprüht wurde, nicht gleichmäßig verteilt, so daß eine vollständige Salzentfernung nicht möglich war. Umgekehrt war es für eine vollständige Entfernung des Salzes unumgänglich, eine größere Menge reinen Wassers als wirklich notwendig zu verbrauchen. Darüber hinaus ist für den Fall der Land-Wasserbesprühungsmethode eine große Lagerfläche notwendig. Darüber hinaus ist unmit­ telbar nach dem Besprühen mit Wasser der Prozentsatz des Oberflächenwassers auf dem Sand so hoch, daß der Sand nicht zur Herstellung von Grünbeton herangezogen werden kann und eine bestimmte Zeitspanne zum Trocknen in der Sonne notwendig ist.

In einer Fabrik zur Herstellung von frischem Beton und einer Fabrik zur Herstellung von Sekundärprodukten wird Sand im Freigelände gelagert, wo Regen fällt, wodurch der Gehalt an Oberflächenwasser des Sandes immer variiert. Demzufolge ist es notwendig, vor Anwendung des Sandes den Oberflächenwassergehalt zu messen und durch eine Zumischung einer bestimmten Wassermenge zu korri­ gieren, was umständlich ist und zusätzliche Arbeit verursacht.

Mit diesem Verfahren erfolgt allerdings eine Trennung des Oberflächenwassers nur in dem Zeitpunkt, in welchem der Sand auf die Platte prallt. Dieses Verfahren ist für Grubensand wirksam, aber nicht wirksam für feinen Sand, da die Oberfläche des Sandes relativ groß ist und die Oberflächenspannung des Oberflächenwassers ebenfalls groß ist. Dadurch wird das Oberflächenwasser genau zu dem Zeitpunkt vom Sand getrennt, wenn der Sand mit der Prallplatte zusammenstößt, und das abgetrennte Wasser haftet wieder dem Sand an, da das getrennte Wasser ebenfalls infolge des Zusammenpralls wegspritzt, wodurch es schwierig wird, das Wasser dauerhaft vom Sand zu trennen. Diese Tendenz nimmt zu mit der Zunahme des Anteils an Oberflächenwasser. Darüber hinaus variiert die Menge des nach der Trennung übrigbleibenben Ober­ flächenwassers in Abhängigkeit von der Menge des anfangs vorhandenen Oberflächenwassers, so daß der Sand durch den Stoß zum Zeitpunkt des Aufpralls zerkleinert wird, was zu einer Änderung der physikalischen Eigenschaften des Sandes führt.

Im Hinblick auf die Entsalzungswirkung nimmt die Menge des Salzes nur proportional zur Menge des abgetrennten Oberflächenwassers zu, so daß die gewünschte Produkt­ qualität nicht erreicht werden kann.

Demzufolge besteht die Aufgabe, eine neue Vorrichtung zum Verbessern der Sandeigenschaften bereitzustellen, mit der eine Entsalzung und Einstellung des Wasserge­ halts in kurzer Zeit möglich ist.

Entsprechend dieser Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe eine Vorrichtung zum Verbessern der Sandeigen­ schaften bereitgestellt, die einen hohlen rotierenden Körper mit einer Öffnung an einem Ende aufweist und Vorrichtungen zum Abtrennen des Wassergehalts durch eine Randwandung, Vorrichtungen zum drehbaren Lagern des Drehkörpers, einen Motor mit regelbarer Drehzahl zum Antrieb des rotierenden Körpers, der durch die Lager abgestützt ist, und Vorrichtungen zum vertikalen Schwenken der Lager.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zeichnerisch darge­ stellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise gebrochen, die eine bevorzugte Ausführungs­ form der Vorrichtung zum Verbessern der Sandeigenschaften, entsprechend dieser Erfindung, darstellt;

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise in durchbroche­ ner Linie, die eine andere Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;

Fig. 3 eine Teilansicht, die wiederum eine andere Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;

Fig. 4 einen Querschnitt eines Teiles der Ausfüh­ rung, die in Fig. 3 dargestellt ist; die

Fig. 5 und 6 Zeitverläufe, wobei jeder den Operations­ zyklus der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt;

Fig. 7 einen Längsschnitt, der eine weitere andere Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;

Fig. 8 einen Querschnitt der Ausführungsform, die in Fig. 7 gezeigt ist;

Fig. 9 einen Längsschnitt von wiederum einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 10 einen Querschnitt zu der Ausführungsform, die in Fig. 9 dargestellt ist; die

Fig. 11 und 12 Teilansichten, die andere Beispiele für Rotationskörper zeigen;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Filtereinheit zeigt;

Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 13;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel für die Filtereinheit zeigt;

Fig. 16 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 15;

Fig. 17 einen vergrößerten Ausschnitt der Filterein­ heit, die in Fig. 15 dargestellt ist;

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel für eine Filtereinheit zeigt;

Fig. 19 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 18;

Fig. 20 eine Teilansicht, die noch ein weiteres Beispiel für eine Filtereinheit zeigt, und

Fig. 21 einen vertikalen Schnitt, der einen Filter­ waschmechanismus zeigt.

Die Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt einen zylindrischen rotierenden Körper oder eine Trommel, die drehbar in einem Lagerarm 4 gelagert ist, einen Motor 9 mit regelbarer Geschwindigkeit zum Antreiben des Rotationskörpers 1 und einen Luftzylin­ der 12 zum gemeinsamen Schwenken des Lagerarms 4 mit dem Rotationskörper 1.

Eine Öffnung 2 ist an einem Ende des zylindrischen Rotationskörpers 1 zum Einfüllen und Ausleeren des Sandes vorgesehen, und an das andere Ende ist eine Antriebswelle 3 geführt. Eine Vielzahl von Auslaßöff­ nungen 8 ist in der Randwandung des rotierenden Kör­ pers 1 vorgesehen, um das Wasser und die Flüssigkeit hindurchtreten zu lassen, die von dem in die rotierende Trommel zugegebenen Sand abgetrennt worden sind.

Der Lagerarm 4 trägt ein Lager 5 zum drehbaren Lagern des Drehkörpers 1 und einen Sammeltrog 16 zum Sammeln von Wasser und Flüssigkeitskomponenten, die durch die Austrittsöffnungen 8 ausgetreten sind, wobei der Sammeltrog 16 mit einer Auslaßrinne 18 an seinem unteren Ende versehen ist. Der Sammeltrog 16 steht auf einer Grundplatte 7 und ist in vertikaler Richtung um ein Paar Lagerzapfen 6 schwenkbar.

Der Motor 9 mit regelbarer Drehzahl ist am Lagerarm 4 angebracht und dazu vorgesehen, den Rotationskörper 1 mittels eines Endlosriemens 10 anzutreiben. Die Ge­ schwindigkeit des Motors 9 kann durch eine Geschwindig­ keitssteuerung 11 auf jeden beliebigen Wert eingestellt werden.

Das untere Ende des Luftzylinders 12 ist auf der Grundplatte 7 durch einen Drehzapfen 13 aufgelagert, während dessen oberes Ende mit dem Lagerarm 4 durch einen Drehzapfen 14 verbunden ist, so daß durch Einfah­ ren bzw. Ausfahren der Kolbenstange des Luftzylinders 12 ein Schwenken oder Schaukeln des rotierenden Körpers 1 zusammen mit dem Lagerarm 4 bewirkt wird.

Die Antriebswelle 3 des rotierenden Körpers 1 ist hohl, damit während des Rotierens ein Rohr 15 durchgeführt werden kann, um Wasch- und Spülwasser in die Innenseite des rotierenden Körpers 1 aus einer Wasserquelle einzuführen, die nicht gezeigt ist, so daß Flüssigkeit gegen die innere Randoberfläche des rotierenden Kör­ pers 1 durch eine Vielzahl von Sprühöffnungen 15 a gesprüht wird.

Die Innenseite des rotierenden Körpers 1 wird mittels einer Rinne 17, die ein in die Öffnung 2 schwenkbares Ende aufweist, mit Sand beschickt.

Im Betrieb wird der rotierende Körper 1 durch die Rinne 17 während eines langsamen Rotierens des rotieren­ den Körpers 1 mit einer bestimmten Menge Sand, die Oberflächenwasser, das Salz und Schlammkomponenten beinhaltet, beschickt. Dann wird die Geschwindigkeit des Motors 9 mit regelbarer Geschwindigkeit schrittweise erhöht, um den rotierenden Körper 1 bis zu einer hohen Geschwindigkeit zu beschleunigen. Dann wird das Ober­ flächenwasser durch die Wirkung der Zentrifugalkraft von dem hinzugefügten Sand getrennt, und das abgetrennte Oberflächenwasser wird aus dem rotierenden Körper 1 durch die Austrittsöffnungen 8 ausgeschleust.

Nach dem Ablauf einer vorher festgelegten Zeit wird eine vorherbestimmte Menge an Spülflüssigkeit in den rotie­ renden Körper 1 durch die Zuführungsleitung 15 einge­ führt, um diese auf den Sand zum Waschen desselben zu sprühen. Die Spülflüssigkeit wird in gleicher Weise durch die Zentrifugalkraft vom Sand getrennt und an die Außenseite durch die Austrittsöffnungen 8 ausgeschleust, so daß der Trennschritt beendet ist.

Das Oberflächenwasser und das Spülwasser, das vom Sand getrennt ist, fließen durch die Austrittsöffnungen 8 und werden dann im Sammeltrog 16 gesammelt. Schließlich werden sie aus der Vorrichtung durch die Auslaßrinne 18 ausgeschleust. Dann wird der Luftzylinder 12 in den Ausgangszustand bewegt, um den rotierenden Körper 1 zurückzuführen, der in die Ausgangsposition geschwenkt worden war, so daß ein Betriebszyklus abgeschlossen wird.

Wie zuvor beschrieben, wird der Sand gegen die innere Wand des rotierenden Körpers 1 durch die Zentrifugal­ kraft gedrückt, da die Drehzahl des rotierenden Kör­ pers 1 schrittweise vom Zeitpunkt des Sandeinfüllens an erhöht worden ist, wobei dieser gleichmäßig über die innere Oberfläche des rotierenden Körpers 1 verteilt ist, und so kann der rotierende Körper 1 ruhig laufen, ohne annormale Vibrationen infolge einer Umwucht zu erzeugen.

Nachdem die Sandeigenschaften durch das Entfernen des Oberflächenwassers, das Salz und Schlamm enthält, verbessert worden sind, wird eine Spülflüssigkeit auf den gereinigten Sand zum kontinuierlichen Spülen desselben gesprüht. Folglich ist es möglich, in einer kurzen Zeit mit einer geringen Menge von Spülflüssigkeit einen hochqualitativen Sand zu erhalten, der eine bestimmte Menge Wasser und keine Verunreinigungen mehr enthält.

So ist es möglich, einen Sand mit auf den Anwendungsfall abgestimmten Eigenschaften herzustellen, indem die Menge des Spülwassers erhöht oder vermindert wird, dessen Zugabe unterbrochen wird, reines Wasser als Spülflüssig­ keit verwendet wird oder chemische Detergenzien in Abhängigkeit von den Anfangseigenschaften des Sandes zugesetzt werden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die Trennung von Wasser und Verunreinigungskomponenten durch Zentri­ fugalkraft der Anteil des weiter zerkleinerten Sandes gering ist, so daß daraus folgende Probleme unterdrückt werden.

In der vorliegenden Ausgestaltung wird die rotierende Welle 3 im Tragarm 4 gelagert, während bei einer großen Vorrichtungsabmessung eine sogenannte beidendige Lagerung angewandt werden kann, in der auch der äußere Teil des rotierenden Körpers 1 durch Rollen oder dergleichen gelagert ist. Darüber hinaus kann die Versorgungsleitung 15 für das Spülwasser anstatt durch die rotierende Welle 3 über die Rinne 17 eingeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform, in der zwei nebeneinander stehende Vorrichtungen zur Anwendung kommen. Wie dargestellt, ist eine Rinne 170 mit 2 Ausgängen in der Mitte dieser beiden vorgesehen, und Öffnungen 2 von jeder sich entsprechenden Vorrichtung sind sich gegenüberliegend angeordnet.

Die Beschickungseinrichtungen der Rinne 170 können alter­ nierend durch eine Umschaltplatte 170 a gewählt werden, so daß alternierend Sand in beide rotierende Körper 1 gefüllt werden kann.

Mit dieser Konstruktion ist es nicht möglich, den Verfahrensablauf zur Verbesserung der Sandeigenschaften zu beschleunigen, aber dafür kann gleichzeitig ein rotierender Körper 1 zum Einleiten des Entleerungs­ schrittes abgebremst werden, während der andere rotie­ rende Körper 1 zum Beginnen eines Trennschrittes beschleunigt werden kann, womit ein Betrieb unter Leistungseinsparung dadurch ermöglicht wird, daß Energie durch das Abbremsen des rotierenden Körpers 1 durch den Motor 11 wiedergewonnen wird und daß die wiedergewonnene elektrische Energie dem anderen Motor 11, der gerade beschleunigt, zugeführt wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, in der anstatt der Anwendung einer Zuführungsleitung 15 für das Spülwasser, wie sie in Fig. 1 gezeigt worden ist, eine feststehende Welle 32 durch die rotierende Welle 3 des rotierenden Körpers 1 geführt ist, wobei diese relativ hierzu rotiert und das äußere Ende der feststehenden Welle 32 mit dem Lager­ arm 4 fest verbunden ist, so daß eine Rotation der feststehenden Welle 32 selbst bei einer Rotation des rotierenden Körpers 1 verhindert wird.

Ein Gehäuse 22 einer Stoßauffangvorrichtung 21 ist an einen Teil der feststehenden Welle 32 angelenkt und ragt in den rotierenden Körper 1. Eine Welle 23 erstreckt sich parallel zu der feststehenden Welle 32 durch die Stoßauffangvorrichtung 21, wobei sie bezogen auf diese drehbar gelagert ist.

Arme 25 und 26 sind an die Teile der Welle 23 angelenkt, die aus dem Gehäuse 22 herausragen. Beide Arme 25 und 26 tragen eine feststehende Platte 24, die in einem zur Aufnahme des Sandes notwendigen Abstand von der inneren Umrandung des rotierenden Körpers 1 angeordnet ist.

Normalerweise befindet sich die Welle 23 in der in Fig. 4 dargestellten Lage, und wenn der rotierende Körper 1 in Richtung des in Fig. 4 eingezeichneten Pfeils ª zu rotieren beginnt und eine Zwangskraft gegen die Platte 24 in Richtung des in Fig. 4 dargestellten Pfeils b durch Einfüllen des Sandes wirkt, rotiert die Welle 23 gegen die Kraft einer Feder 23 a. Wenn die Zwangskraft nicht mehr wirkt, wird die Welle 23 bis zu einer vorherbestimmten Position durch die Reaktionskraft der Feder 23 a zurückgedreht.

Ein Ende einer beweglichen Platte 27 ist mittels einer Lagerwelle 28 rotierend an einem Ende der festen Platte 24 nahe der Öffnung 2 gelagert. Ein Kolben eines Hydraulikzylinders 29, der mittels eines Lagerzapfens 30 an den Arm 26 angelenkt ist, ist mit der beweglichen Platte 27 durch einen Lagerzapfen 31 in der Art verbun­ den, daß die bewegliche Platte 27 um die Lagerwelle 28 drehbar ist. Eine Seite der beweglichen Platte 27, die zum rotierenden Körper 1 hin gerichtet ist, ist so ausgeformt, daß sie derart mit der inneren Kontur des rotierenden Körpers 1 übereinstimmt, daß sie bei einer Position c , bis zu welcher die bewegliche Platte 27 bewegt werden kann, so geschlossen an der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers 1 anliegt, daß der Zwischenraum dem rotierenden Körper 1 und der beweglichen Platte 27 minimal und konstant wird.

Der Hydraulikzylinder 29 ist durch eine Leitung, die nicht dargestellt ist, und einen hohlen Teilbereich der feststehenden Welle 32 mit einer Öldruckvorrichtung oder einer luftdruckumwandelnden Vorrichtung, die nicht dargestellt ist und sich an der Außenseite des rotieren­ den Körpers 1 befindet, verbunden. Das Spülwasser wird durch die Durchführung in der feststehenden Welle 32 geleitet, um durch die in der feststehenden Welle 32 vorgesehenen Öffnungen ausgesprüht zu werden.

In dieser Ausführungsform ist die bewegliche Platte 27 drehbar um die feststehende Platte 24 gelagert, um mit Hilfe von mehreren Bewegungsvorrichtungen oder linearen Verschiebungsführungen schwenkbar zu sein, und die bewegliche Platte 27 kann sowohl in Richtung der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers 1 wie auch von diesem weg bewegt werden, wobei sie parallel zur rotierenden Welle 32 gehalten wird.

Während des Betriebs ist der rotierende Körper 1 nach oben gerichtet, so daß die Öffnung 2 mit einem vorbe­ stimmten Winkel nach oben gerichtet ist. Dann rotiert der rotierende Körper 1 mit einer derartigen Geschwin­ digkeit, daß der Sand, der kontinuierlich in den rotierenden Körper 1 durch Schüttelrinnen, Schrauben­ förderer oder dergleichen, was nicht dargestellt ist, eingefüllt wird, an der inneren Oberfläche des rotieren­ den Körpers 1 durch die Zentrifugalkraft anhaftet. Die Dicke der zugeführten Sandschicht ist weder in der Umfangs- noch in der axialen Richtung über den rotieren­ den Körper 1 konstant, so daß die Oberfläche des Sandes unregelmäßig ist. Dennoch wird durch die Verteilungs­ funktion der feststehenden Platte 24 die Dicke der Sandschicht über den Umfang gleichmäßig verteilt. Da die feststehende Platte 20 die Sandschicht berührt, steigt der Rotationswiderstand des rotierenden Körpers 1, so daß der Strom, der durch den Motor 9 mit regelbarer Geschwindigkeit fließt, ansteigt. Wenn dieser Strom einen vorbestimmten Wert übersteigt, schaltet eine nicht gezeigte Strommeßvorrichtung die Sandbeschickungs­ vorrichtung ab, so daß die Menge des zugeführten Sandes pro Arbeitszyklus konstant gehalten wird.

Nachdem die Schichtdicke des Sandes vergleichmäßigt worden ist, wird die Geschwindigkeit des Motors 9 mit regelbarer Geschwindigkeit bis zu einem Maß gesteigert, daß das Wasser durch Zentrifugalkraft von dem Sand abgetrennt wird.

Nach Beendigung der Zentrifugaltrennung wird das vordere Ende des rotierenden Körpers 1 nach unten geneigt und die Geschwindigkeit des Motors 9 mit regelbarer Ge­ schwindigkeit wird langsam abgesenkt, so daß der entwässerte Sand ausgeleert wird. Der an der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers 1 anhaftende Sand kann durch Ausfahren der beweglichen Platte 27 bis nah an die innere Oberfläche des rotierenden Körpers 1 ausgekratzt werden, wobei der zentrale Zylinder 29 betätigt wird.

Nachdem der Entleerzyklus beendet worden ist, wird der rotierende Körper 1, der um seine geneigte Achse rotiert, zurück in seine Wartestellung gebracht, und die bewegliche Platte 27 wird ebenfalls in ihre Ausgangs­ stellung zurückbewegt, so daß der gesamte Arbeitszyklus abgeschlossen ist.

Mit dieser Ausführungsform kann, da die Dicke der Sandschicht im rotierenden Körper 1 durch die festste­ hende Platte 24 vergleichmäßigt ist, annormale Vibra­ tio, die durch eine ungleiche Beladung des rotierenden Körpers 1 hervorgerufen wird, unterdrückt werden, so daß eine ruhige Rotation des rotierenden Körpers 1 ohne jegliche Vibration gesichert werden kann.

Das Ausleeren des Sandes kann in einer sehr kurzen Zeit dadurch vollführt werden, daß der im rotierenden Körper 1 zurückbleibende Sand durch die bewegliche Platte 27 weggekratzt werden kann. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Stoßauffangvorrichtung 21, die in Richtung der Rotation des rotierenden Körpers 1 bezüglich der feststehenden Platte 24 der beweglichen Platte 27 wirkt, der Stoß, der dadurch entsteht, daß diese Platten 24 und 27 den Sand berühren, aufgefangen werden, so daß einer Beschädigung der Vorrichtung vorgebeugt werden kann.

Es ist ebenfalls möglich, die Menge des in den rotieren­ den Körper 1 eingefüllten Sandes festzustellen, indem der Betrag der Verschiebung der beweglichen Platte 27 basierend auf der Stromstärke des durch den Motor 9 mit regelbarer Geschwindigkeit fließenden Stroms oder der Änderung der Ölmenge der nicht dargestellten öl- oder luftdruckumwandelnden Vorrichtung gemessen wird. Ein bevorzugter Ablaufplan zum automatischen Betreiben der Vorrichtungen, die in den Fig. 3 und 4 darge­ stellt sind, ist in Fig. 5 gezeigt. Darin ist:

Schritt 1

Wenn die Geschwindigkeit des rotierenden Körpers 1 ca. 20% der für die Zentrifugaltrennung üblichen Geschwin­ digkeit erreicht, wird ein Signal zur nicht dargestell­ ten Sandbeschickungsvorrichtung, die aus einem Förder­ band, einer Schüttelrinne, einem Schraubenförderer oder dergleichen besteht, gesandt, um mit der Sandbeschickung zu beginnen.

Schritt 2

Wenn der Sand bis zu einer Höhe, die an die feststehende Platte 24, welche im rotierenden Körper 1 vorgesehen ist, reicht, so daß die gesamte Länge der feststehenden Platte 24 mit dem Sand in Berührung steht, erreicht die Stromstärke des Motors 9 einen Peak, so daß ein Stop- Signal dem Sandeinfüllsignal überlagert wird und die Sandbeschickung unterbrochen wird.

Schritt 3

Wenn die Drehzahl 100% erreicht, erfolgt der Trenn­ schritt über eine vorbestimmte Zeitspanne.

Schritt 4

Die Abbremsung wird eingeleitet und die Achse des rotierenden Körpers 1 wird angewinkelt, und wenn die Geschwindigkeit bis zu einem Wert von 10% der normalen Geschwindigkeit abgesunken ist, wird die bewegliche Platte 27 ausgefahren, um den Sand abzukratzen, so daß der behandelte Sand ausgeworfen wird.

Die Drehzahl zur Zeit der Sandbehandlung ist ein Grenzwert, unter dem der Sand gegen die innere Ober­ fläche des rotierenden Körpers 1 durch Zentrifugalkraft derart gedrückt wird, daß er zusammen mit dem rotieren­ den Körper 1 rotiert, wobei die Drehzahl höher ist, als diejenige beim Entleeren, um den zugegebenen Sand zu fixieren und um örtliche Umlagerung des Sandes und damit ein Ungleichgewicht zu verhindern.

Wenn der Motorstrom einen Peak erreicht, ist der Sand über die innere Oberfläche des rotierenden Körpers 1 gleichmäßig verteilt. Nachdem die Zugabe des Sandes eingestellt ist und die Geschwindigkeit des rotierenden Körpers 1 zunimmt, wird der Sand an der inneren Ober­ fläche des rotierenden Körpers 1 verdichtet, so daß ein Zwischenraum zwischen der feststehenden Platte 24 und der Sandschichtoberfläche entsteht. Dadurch kann ein andauernder Kontakt zwischen beiden verhindert werden, so daß Energie gespart werden kann.

Da, wie oben gezeigt, die Menge des zugegebenen Sandes durch die Messung des Motorstroms festgestellt werden kann und andere Schritte automatisch durch einen Zeitgeber gesteuert werden können, kann die Zentrifugal­ trennoperation automatisiert werden.

Fig. 6 zeigt einen entsprechenden Ablaufplan für den Fall, daß zwei Vorrichtungen nebeneinander, wie in Fig. 2 dargestellt, aufgestellt sind. Unter Verwendung eines Zeitzyklusses, bei dem während des Abbremsens der einen Vorrichtung die andere Vorrichtung beschleunigt wird, kann die Abbremsungsenergie der einen Vorrichtung als Beschleunigungsenergie der anderen Vorrichtung verwendet werden, so daß während des Betriebs Energie gespart wird.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ebenfalls weitere Ausfüh­ rungsformen dieser Erfindung, in denen die feststehende Platte 24 ersetzt ist und lediglich eine bewegliche Platte 270 vorgesehen ist.

Durch radiales Hin- und Herbewegen der beweglichen Platte 270 zu der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers 1 oder von diesem weg durch zwei gleichzeitig beaufschlagte Hydraulikzylinder 51 und 52 wird das Ausgleichen der Sandschicht zur Zeit des Beschickens mit Sand und das Auskratzen zur Zeit des Ausleerens durch­ geführt.

In dieser Ausführungsform berührt die Platte 270 die Oberfläche der Sandschicht in einer Position b , und wenn eine definierte Menge Sand mittels des Motorstroms gemessen worden ist, wird die bewegliche Platte 270 zu einer Position ª zurückbewegt, wobei gleichzeitig die Beschickung mit Sand unterbrochen ist und der in der Rinne zurückgebliebene Sand herausgefallen ist, und dann die Platte 270 wieder auf die Position b bewegt, um die Oberfläche der Sandschicht auszugleichen. Zum Zeitpunkt des Ausleerens des behandelten Sandes wird die Platte 270 nach vorne in Position c bewegt, um den verbleiben­ den Sand auszukratzen. Durch diese Verfahrensweise kann die Vergleichmäßigung der Oberfläche der Sandschicht sehr gut ausgeführt werden. Durch Variation der Position b kann die Menge des einzufüllenden Sandes variiert werden.

Anstelle der verwendeten Hydraulikzylinder 51 und 52 können motorgetriebene Zylinder zur Bewegung der beweglichen Platte 270 vorgesehen werden.

Die Fig. 9 und 10 zeigen wiederum eine andere Ausführungsform dieser Erfindung, um eine bewegliche Platte 370 zur inneren Oberfläche des rotierenden Körpers 1 bzw. von ihm weg zu bewegen. Die bewegliche Platte 370 wird durch ein Paar Schwingarme 373, die drehbar um feststehende Arme 371 mittels Drehzapfen 372 gelagert sind, getragen, wobei die Arme 371 an der feststehenden Welle 32 fest angebracht sind. Die bewegliche Platte 370 wird zu der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers 1 hin- bzw. von dieser weg bewegt unter Verwendung von Hydraulikzylindern 510 und 520, die in Stoßauffangvorrichtungen 210 gelagert sind, welche wiederum auf den oberen Enden der feststehenden Arme 211 aufgebracht sind, welche mit der feststehenden Welle 32 fest verbunden sind.

In dieser Ausführungsform wird die bewegliche Platte 370 ebenfalls wahlweise in die Positionen ª, b oder c bewegt, um die gleiche Wirkung, wie in der Ausführungs­ form, welche in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, zu erreichen.

Fig. 11 zeigt ein anderes Beispiel für die Konstruktion des rotierenden Körpers 1, der in der dieser Erfindung Anwendung findet. Im einzelnen ist nur der Mittelteil 1 a zylindrisch ausgeführt, während beide Endteile 1 b und 1 c in Form eines stumpfen Kegels ausgebildet sind. Eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 8 zum Auslassen des Wassers sind in der Randwandung des zylindrischen Mittelteils 1 a vorgesehen, und ein netzförmiges Filter 32 ist auf der Innenseite des zentralen Teils 1 a über einem netzförmigen Abstandshalter 81 aufgebracht. Der Abstandshalter 81 und das Filter 82 sind mittels eines Metallklemmbandes 83 auf der Innenseite des zentralen Teils 1 a lösbar angebracht. Der netzförmige Abstand­ halter 81 bewahrt das Filter 82 davor, sich durch die Austrittsöffnungen 8 zur Zeit der Zentrifugaltrennung auszubeulen, und verbessert die Strömung des abdrainie­ renden Wassers durch das Festlegen eines Zwischenraums zwischen dem Filter 82 und der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers 1.

Es ist vorteilhaft, elastisches Material für das Filter 82 zu verwenden, da zur Zeit der zentrifugalen Entwässe­ rung die Filtermaschen 82 vergrößert werden, während bei Unterbrechen der Zentrifugalkraft die ursprüngliche Maschenweite des Filters sich wiedereinstellt. Durch diese Verkleinerung der Maschenweite wird der in Filter 82 angelagerte Sand nach innen zurückgedrängt, so daß ein Verstopfen der Maschen verhindert wird. Aufgrund der vorliegenden Konstruktion, die in den Abschnitten 1 b und 1 c stumpfe Kegel vorsieht, wirken die Sandpartikel als eine Art Filter, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, so daß nur das abgetrennte Wasser die innere Oberfläche der stumpfen Kegel 1 b und 1 c erreicht und dann in Richtung des zentralen Teils 1 a entlang der angeschrägten Oberflächen strömt, um schließlich durch das Filter 82 und die Austrittsöffnungen 8 nach außen abzudrainieren.

Aus diesem Grund ist es nicht zwingend, die Austritts­ öffnungen 8 sehr dicht über den gesamten Umfang des rotierenden Körpers 1 zu verteilen. Das vergrößert nicht nur die Festigkeit des rotierenden Körpers 1, sondern verhindert auch das Spritzen des abgetrennten Wassers und erleichtert das Ausleeren des anbackenden Sandes. So kann beim Auswechseln des Filters 32 die Zahl der Spülvorgänge sehr stark reduziert werden. Es wurde herausgefunden, daß eine Gesamtfläche der Öffnungen 8 von ungefähr 10% der gesamten inneren Oberfläche des Zentralbereichs 1a ausreichend ist.

Die Fig. 13 und 14 zeigen andere Beispiele für Filter. In dieser Ausführung ist das Filter 100 in verschiedene Teile 100 in axialer Richtung geteilt. Dieses Teil kann zusammengesetzt werden durch Überlagern eines Nylongewebefilters 102, das eine Luftdurchlässig­ keit von 20-100 cm³/cm aufweist oder ein rostfreies Stahlnetz mit 100-200 Maschen und einem ausgeformten Abstandshalter 101, der aus Metall oder Kunststoff besteht und 5-10 mm weite Maschen aufweist. Die Umran­ dung des Filters 10 ist mit einem U-förmig geformten Metallband 103 befestigt. Der Abschnitt ist an die innere Oberfläche des Zentralteils 1 a durch Bolzen angeheftet, die durch mehrere Öffnungen, die im Metall­ band 103 vorgesehen sind, durchreichen.

Das Filter 102 kann als eine auswechselbare Einheit ausgeführt sein, wobei die untere Hälfte des Metallban­ des 103 aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummiband, besteht und das Filter 102 derart ausgeführt ist, daß es auswechselbar ist.

Die Fig. 15 und 16 zeigen ein anderes Beispiel der Filtereinheit, die aus einer Platte 121 besteht, welche mit vielen Schlitzen 120 über ihre gesamte Oberfläche versehen ist, Abstandshalter 122, die an der unteren Seite deren Umfangs angebracht sind, und eine Verstär­ kungsrippe 123, die ebenfalls auf ihrer unteren Seite auf dem Mittelteil angebracht ist. Durch diese Konstruk­ tion liegen die Sandpartikel übereinander, so daß der Sand eine Art Filter darstellt und das abgetrennte Wasser durch die Zwischenräume zwischen den Sandpar­ tikeln bis zur Außenseite durch die Schlitze 120 fließt, was in Fig. 17 dargestellt ist.

Die Fig. 18 und 19 zeigen ein weiteres anderes Beispiel für die Spaltenfiltereinheit, welche keilförmig geformte Teile 151 aufweist, die nebenenander mit einem Abstand von ca. 0,1 mm angeordnet sind, und senkrecht zu diesen Verstärkungsplatten 152. Da der Zwischenraum zwischen den Teilen 151 an der Außenseite kleiner als an der Innenseite ist, kann nicht nur das Verstopfen der Öffnungen durch Sand verhindert werden, sondern auch das Rückspülen erleichtert werden.

In der Filtereinheit, die in den Fig. 15 bis 18 dargestellt ist, ist es nicht notwendig, Abstandshalter zu verwenden, da der Abstand zwischen dem zylindrischen Zentralteil 1 a des rotierenden Körpers 1 und der Filter 121 und 151 durch die Verstärkungsteile 121 und 152 gewährleistet ist.

Fig. 20 zeigt eine andere Konstruktion des Filters, in welcher der innere Durchmesser des zylindrischen Teils 1 a größer ausgeführt ist, als derjenige der kegelförmi­ gen Teile 1 b und 1 c und die oberen Oberflächen der Befestigungsteile 171 so ausgeformt sind, daß sie fließend mit der geneigten inneren Oberfläche des Kegelteils 1 b und 1 c übergehen. Diese Konstruktion verhindert das Ansammeln des getrennten Wassers, so daß dieses sehr schnell abläuft.

Fig. 21 zeigt eine Ausführungsform dieser Erfindung, die mit einer Vorrichtung zum Waschen des Filters der oben beschriebenen Ausführung ausgerüstet ist. Die Waschvor­ richtung umfaßt eine Vielzahl von verzweigten Leitungen 181, die von einer Hauptleitung 182 abzweigen, wobei die Zahl der abgezweigten Leitungen 181 gleich ist der Zahl der Auslaßöffnungen im zentralen Teil des rotierenden Körpers 1. Düsen 183 sind an den Enden der jeweiligen verzweigten Rohre 181 vorgesehen. Die Hauptleitung 182 ist mit einer Hochdruckwasserpumpe 184 verbunden. Nach Ausführung mehrerer Zentrifugaltrennungsschritte und nach Ausleeren des gereinigten Sandes wird die Pumpe 184 in Gang gesetzt, während der rotierende Körper 1 mit langsamer Geschwindigkeit rotiert, um Wasser unter Hochdruck in Richtung des Pfeiles ª zu sprühen und das Filter zu waschen. Anstelle des Anwendens von Hochdruck­ wasser kann auch Druckluft mit hohem Druck zur Reinigung verwandt werden.

Wenn eine derartige Wasch- oder Reinigungsvorrichtung benutzt wird, ist es nicht notwendig, das Filter oder die Filtereinheit auszubauen und zu waschen oder zu wechseln. Da Hochdruckwasser oder Luft von der Außen­ seite des rotierenden Körpers 1 aufgesprüht wird, ist es leicht, Sandpartikel zu lösen, die sich in den Maschen des Filters verfangen haben. Darüber hinaus kann, da der Waschvorgang während einer Rotation mit langsamer Geschwindigkeit vonstatten geht, ohne durch die Zentri­ fugalkraft beeinflußt zu sein, die auf den im Filter verfangenen Sand wirken könnte, der eingeschlossene Sand leicht rückgespült werden. Der in dem rotierenden Körper 1 verbleibende Sand muß nicht ausgeleert werden, sondern dieser Sand kann mit neu eingefülltem Sand der nächsten Zentrifugaltrennung zugeführt werden. Dadurch entsteht hier kein Sandverlust, und es ist nicht notwendig, irgendeine Vorrichtung bereitzustellen, die eventuellen Sandverlust zurückgewinnt.

Wie zuvor beschrieben, kann mit der Vorrichtung zum Verbessern der Sandeigenschaft nach dieser Erfindung sowohl das Entsalzen wie auch die Wassergehalteinstel­ lung zufriedenstellend in einer kurzen Zeit durchgeführt werden. Die feststehenden und/oder beweglichen Platten, die in dem rotierenden Körper vorgesehen sind, ermögli­ chen es, den zugeführten Sand gleichmäßig im rotierenden Körper zu verteilen und dabei annormale Vibrationen des rotierenden Körpers zur Zeit der Zentrifugaltrennung zu verhindern. Zum Zeitpunkt des Entleerens ist die bewegliche Platte ausgefahren, um die Ablagerung von Sand im rotierenden Körper zu verhindern, so daß die Entleerungszeit abnimmt. Wenn das Filter abnehmbar auf dem rotierenden Körper angebracht ist, kann es leicht gewaschen und gewechselt werden.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Verbessern von Sandeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile umfaßt:
einen hohlen rotierenden Körper (1), der eine Öffnung (2) an einem Ende und Vorrichtungen (8, 120) zum Abfiltrieren des Wassergehalts durch eine Randwandung aufweist;
einen Tragearm (4), in dem dieser rotierende Körper drehbar gelagert ist;
einen Motor (9) mit regelbarer Geschwindigkeit, der an dem Tragearm (4) angebracht ist, zum Antreiben des rotierenden Körpers (1); und
Vorrichtungen (12) zum vertikalen Schwenken des Tragearms (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wassergehalt abfiltrierende Vorrichtung eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (8) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar dieser hohlen rotierenden Körper (1) mit ihren Öffnungen (2) sich gegenüberstehend aufgestellt sind, und Sand alternierend in die rotierenden Körper (1) durch eine zweigeteilte Rinne (170) gefüllt wird, die mit einer Umschaltplatte (170 a) versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragearm (4) mit einem das Wasser sammelnden Sammeltrog (16) versehen ist, der den rotierenden Körper (1) umgibt und mit einer Auslaßöffnung (18) an dessen unterer Seite versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtung (12) Hydraulikzylinder umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Körper (1) eine hohle rotierende Welle (3) umfaßt, der Tragearm (4) ein Lager zur drehbaren Lagerung der hohlen rotierenden Welle (3) aufweist und eine Spülwasserzuführleitung (15) in den rotierenden Körper (1) durch die hohle rotieren­ de Welle (3) eingeführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Körper (1) eine Antriebswelle (3) aufweist und der Motor (9) mit variabler Drehzahl die Antriebswelle (3) mittels eines endlosen Gurtes (10) antreibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Welle (3) eine Hohlwelle ist, eine feststehende Welle (32) sich in die Hohlwelle (3) erstreckt, eine feststehende Platte (24) durch die feststehende Welle (32) über eine Stoßauffang­ vorrichtung (22) gehalten wird und eine bewegliche Platte (27) durch die feststehende Platte (24) gehalten wird, wobei diese zu der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers (1) hin- oder von diesem wegbewegt werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Körper (1) eine rotierende Hohlwelle (3) aufweist, eine feststehende Welle (32) sich in den rotierenden Körper (1) durch die rotierende Hohlwelle (3) hineinerstreckt, eine bewegliche Platte (270) durch die feststehende Welle (32) über eine Stoßauffangvorrichtung (22) getragen wird und die bewegliche Platte (270) zu der inneren Oberfläche des rotierenden Körpers (1) hin- oder von dieser wegbewegbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mitteilteil des rotierenden Körpers (1) zylindrisch ist, ein Paar von kegelstumpfförmigen Aufsätzen (1 b, 1 c) an beide Seiten des Mittelteils (1 a) anschließt und ein Filter (82) für den zylin­ drischen Teil (1 a) ausgeführt ist, der als das Filtermedium dient.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandshalter (81) zwischen dem Filter (82) und der inneren Oberfläche des zylindrischen Mittelteils (1 a) eingebracht ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (82) und der Abstandshalter (81) in eine Mehrzahl von abnehmbaren Einheiten aufgeteilt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (82) eine Vielzahl von Spaltenplatten (121) umfaßt, wobei jede mit Schlitzen (120) versehen ist, Zwischenräume zwischen diesen Spalten­ platten vorgesehen sind, um diese zu umgeben, und Abstützrippen (123) unter dem mittleren Bereich dieser Platten (121) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (82) eine Vielzahl von keilförmig geformten Teilen (151) umfaßt, Abstandshalter (81) zwischen beiden Seiten der Filter vorgesehen sind und Stützrippen axialer Richtung angebracht sind, um das Filter (82) zu tragen, wobei sie Spaltenein­ heiten darstellen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Durchmesser des Mittelteils (1 a) größer ist, als der maximale Durchmesser der kegelstumpfförmigen Teile (1 b, 1 c) und die obere Oberfläche des Befestigungsrahmen (171) des Filters (82) in die angewinkelte innere Oberfläche (1 c) des kegelstumpfförmigen Teils glatt übergeht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein Filter enthält, das auf der Randwandung des rotierenden Körpers aufgelegt ist, eine Spülwassersprühdose (183) zum Sprühen von Spülwasser in den rotierenden Körper (1) durch das Filter und eine Hochdruckquelle (184), die mit der Düse (183) verbunden ist.