DE3740411C2 - Stülpfilterzentrifuge - Google Patents
StülpfilterzentrifugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stülpfilterzentrifuge mit einer in
einem Gehäuse freitragend drehbar gelagerten, radiale Filtrat
durchlässe aufweisenden Trommel, mit einem axial zur Trommel
verschieblichen, deren freie Stirnseite verschließenden Deckel,
mit einer am Deckel vorgesehenen Einfüllöffnung für zu filtrie
rende Suspension und mit einem einerseits am Gehäuse befestigten
und andererseits die Einfüllöffnung durchdringenden Füllrohr,
dessen Auslaßende sich während des Zentrifugiervorganges inner
halb der Trommel befindet.
Eine Stülpfilterzentrifuge dieser Art, die zum Trennen von in
Suspension befindlichen Feststoff- und Flüssigkeitsbestandteilen
eingesetzt wird, ist in der DE 27 10 624 C2 beschrieben. Es ist
ferner bekannt, an der Einfüllöffnung des Deckels einen mit dem
Auslaßende des Füllrohrs zusammenwirkenden Spritzschutz vorzu
sehen (DE 34 30 507 A1).
Bei Filterzentrifugen ist es manchmal erwünscht, die Trommel
mit einem unter Überdruck stehenden Gas (beispielsweise Heiß
dampf) zu beaufschlagen, um den im Fliehkraftfeld entstehenden,
hydraulischen Druck zu erhöhen oder um den Filterkuchen zum
Zwecke seiner Trocknung durchzublasen oder um ihn einer Dampf
wäsche zu unterziehen. Ferner kann es alternativ auch erwünscht
sein, die Trommel unter Unterdruck zu setzen.
Eine derartige Druckvariation im Innenraum der Trommel ist bei
einer gattungsgemäßen Stülpfilterzentrifuge nicht möglich, da
dort das die Einfüllöffnung durchdringende Füllrohr nicht druck
dicht abgedichtet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Stülpfilter
zentrifuge so zu verbessern, daß der von der Trommel umschlossene
Schleuderraum mit Über- oder Unterdruck beaufschlagt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgese
hen, daß das Füllrohr am Gehäuse in einer elastischen Halterung abge
stützt ist, die in Verbindung mit der Dreh- und Gleitdichtung zu
sätzliche Taumelbewegungen des Füllrohrs zuläßt.
Durch diese Ausgestaltung wird dreierlei erreicht: das Füllrohr wird
gleichzeitig als Einleitrohr für Druckgas (Dampf) oder zur Erzeu
gung eines Unterdruckes durch Abpumpen ausgenutzt, so daß hierfür
besondere Zuleitungen entfallen. Die kombinierte Dreh- und Gleit
dichtung zwischen Füllrohr und Deckel verhindert ein Austreten
des unter Druck stehenden Gases aus dem Schleuderraum oder ein
Eindringen von Gas (atmosphärische Luft) von der Außenseite in
den Schleuderraum. Die elastische Abstützung des Füllrohrs am
Gehäuse gleicht auf Unwucht beruhende Taumelbewegungen der Trommel
aus, so daß im Betrieb eine vollkommene Abdichtung durch die
kombinierte Dreh- und Gleitdichtung gewährleistet ist. Dabei ist
die Gleitverschiebung des Deckels relativ zum Füllrohr nicht beein
trächtigt.
Ausführungsbeispiele der
Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer
Stülpfilterzentrifuge in der Arbeitsphase
des Zentrifugierens;
Fig. 2 schematisch die Zentrifuge aus Fig. 1 in
der Arbeitsphase des Feststoffabwurfs;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Dreh- und
Gleitdichtung zwischen Füllrohr und Schleu
dertrommel der Zentrifuge;
Fig. 4 die Dreh- und Gleitdichtung aus Fig. 3 beim
Taumeln des Füllrohrs;
Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung des Füllrohrs
mit Entlüftungsrohr und
Fig. 6 eine schaubildliche Einzelansicht des Füll
rohrendes.
Die in Fig. 1 dargestellte Stülpfilterzentrifuge umfaßt ein schema
tisch angedeutetes, die gesamte Maschine dicht umschließendes
Gehäuse 1, in dem auf einem stationären Maschinengestell 2 eine
Hohlwelle 3 in Lagern 4, 5 drehbar gelagert ist. An das in Fig.
1 und 2 rechts gelegene, über das Lager 5 hinausragende Ende der
Hohlwelle 3 ist ein Druckmittelzylinder 6 abgedichtet angeflanscht.
Mit dem Zylinder 6 ist ein Antriebsrad 7 drehfest verbunden, über
welches der Zylinder 6 und damit die Hohlwelle 3, z. B. mittels
eines Keilriemens von einem (nicht dargestellten) Elektromotor
in raschen Umlauf versetzbar sind.
Die zwischen den Lagern 4, 5 starr durchgehende Hohlwelle 3 weist
eine (nicht dargestellte) axial gerichtete Keilnut auf, in wel
cher ein Keilstück 9 axial verschieblich ist. Dieses Keilstück 9
ist starr mit einer im Innern der Hohlwelle 3 verschiebbaren Welle
12 verbunden. Die Welle 12 läuft daher gemeinsam mit der Hohlwelle
3 um, ist jedoch in dieser axial verschieblich.
Die Wellen 3 und 12 verlaufen in einem auch der Halterung der
Lager 4, 5 dienenden, buchsenförmigen Gehäuse 13, das auf dem
Maschinengestell 2 abgestützt ist.
An dem in Fig. 1 und 2 links gelegenen, über das Lager 4 hinaus
ragenden Ende der Hohlwelle 3 ist drehfest eine topfförmige
Schleudertrommel 16 mit ihrem Boden 17 angeflanscht. An ihrer
zylindrischen Seitenwand weist die Trommel 16 radial verlaufende
Durchlaßöffnungen 18 auf. An ihrer dem Boden 17 gegenüberliegen
den Stirnseite ist die Trommel 16 offen. An dem diese offene Stirn
seite umgebenden, flanschartigen Öffnungsrand 19 ist mittels eines
Halterings 21 der eine Rand eines im wesentlichen zylindrisch
ausgebildeten Filtertuchs 22 dicht eingespannt. Der andere Rand
des Filtertuches 22 ist in entsprechender Weise dicht mit einem
Bodenstück 23 verbunden, welches starr mit der verschiebbaren,
den Boden 17 frei durchdringenden, verschiebbaren Welle 12 ver
bunden ist.
An dem Bodenstück 23 ist über Stehbolzen 24 unter Freilassung
eines Zwischenraums starr ein Schleuderraumdeckel 25 befestigt,
der in Fig. 1 den Schleuderraum der Trommel 16 durch Auflage
an deren Öffnungsrand 19 dicht verschließt und in Fig. 2 gemeinsam
mit dem Bodenstück 23 durch axiales Herausschieben der Welle 12
aus der Hohlwelle 3 frei von der Trommel 16 abgehoben ist.
An der in Fig. 1 und 2 links gelegenen Vorderseite der Stülp
filterzentrifuge ist ein Füllrohr 26 angeordnet, welches zum
Zuführen einer in ihre Feststoff- und Flüssigkeitsbestandteile
zu zerlegenden Suspension in den Schleuderraum der Trommel 16
dient (Fig. 1) und in dem in Fig. 2 dargestellten Betriebs
zustand in eine Bohrung 27 der verschiebbaren Welle 12 eindringt.
Mit dem Druckmittelzylinder 6 zusammenwirkende Leitungen 31 und
Ventile 32, 33 dienen der Hin- und Herbewegung der verschiebbaren,
die Trommel 16 tragenden Welle 12.
Im Betrieb nimmt die Stülpfilterzentrifuge zunächst die in Fig. 1
gezeichnete Stellung ein. Die verschiebbare Welle 12 ist in die
Hohlwelle 3 und den Druckmittelzylinder 6 zurückgezogen, wodurch
das mit der Welle 12 verbundene Bodenstück 23 in der Nähe des
Bodens 17 der Schleudertrommel 16 liegt und das Filtertuch 22
derart in die Trommel 16 eingestülpt ist, daß es in deren Inneren
liegt. Der Schleuderraumdeckel 25 hat sich dabei dicht auf den
Öffnungsrand 19 der Trommel 16 aufgelegt. Bei rotierender Trommel 16
wird über das Füllrohr 26 zu filtrierende Suspension eingeführt.
Die flüssigen Bestandteile der Suspension treten in Richtung der
Pfeile 35 durch die Öffnungen 18 der Trommel 16 hindurch und werden
von einem Prallblech 36 in eine Abführleitung 37 geleitet. Die
Feststoffteilchen der Suspension werden vom Filtertuch 22 aufge
halten.
Bei weiterhin rotierender Schleudertrommel 16 wird nun entsprechend
Fig. 2 die Welle 12 (nach links) verschoben, wodurch sich das
Filtertuch 22 nach außen umstülpt und die an ihm haftenden
Feststoffteilchen nach auswärts in Richtung der Pfeile 38 in das
Gehäuse 1 abgeschleudert werden. Von da aus können sie leicht
abgefördert werden. In der Stellung nach Fig. 2 ist das Füllrohr
26 durch Öffnungen 39, 40, welche im Deckel 25 bzw. im Bodenstück
23 vorgesehen sind, in die Bohrung 27 der Welle 12 eingedrungen.
Nach beendetem Abwurf der Feststoffteilchen unter dem Einfluß der
Zentrifugalkraft wird die Filterzentrifuge durch Zurückschieben
der Welle 12 wieder in die Betriebsstellung entsprechend Fig. 1
gebracht, wobei sich das Filtertuch 22 in entgegengesetzter Rich
tung zurückstülpt. Auf diese Weise ist ein Betrieb der Zentrifuge
mit ständig rotierender Schleudertrommel 16 möglich.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist in das Füllrohr 26
ein Ventil 41 eingeschaltet, welches die Zuführung von Suspension
unterbricht und eine Abdichtung des Füllrohres zu einem die Sus
pension enthaltenden Vorratsgefäß vermittelt. Über eine in das
Füllrohr 26 einmündende Rohrleitung 42 mit Absperrventil 43 kann
mit Hilfe einer Pumpe 44 ein Gas, insbesondere Druckluft, in das
Füllrohr 26 und damit in den Schleuderraum der Trommel 16 einge
leitet werden. Der hierdurch in der Trommel 16 hervorgerufene
Innendruck erhöht den im Fliehkraftfeld der rotierenden Trommel
entstehenden hydraulischen Druck und wirkt sich hierdurch insge
samt auf das Filtrationsergebnis günstig aus.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, über die
Leitung 42 heißen, unter Druck stehenden Wasserdampf in die
Trommel einzuleiten und hierdurch den am Filtertuch 22 haftenden
Filterkuchen einer Dampfwäsche zu unterziehen.
Bei wiederum einer anderen Ausführungsform kann die Leitung 42
entfallen. Die Suspension wird dann, z. B. über eine Pumpe, direkt
unter Druck in das Füllrohr 26 und die Trommel 16 eingebracht. In
bestimmten Fällen kann es sich bei diesem Druck um den hydro
statischen Druck handeln, der im Füllrohr 26 durch ein mit die
sem verbundenes, auf entsprechend hohem Niveau angeordnetes
Suspensions-Vorratsgefäß erzeugt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es auch
möglich, statt eines Überdrucks in der Trommel 16 einen Unter
druck zu erzeugen, beispielsweise dadurch, daß die Pumpe 44 in
Fig. 1 als Saugpumpe ausgebildet wird. Ein derartiger, zeitweise
eingebrachter Unterdruck kann sich beispielsweise günstig auf
die Ablösung des Filterkuchens vom Filtertuch 22 auswirken.
Wenn in der Trommel 16 ein Über- oder Unterdruck herrscht, muß
zwischen dem stationären Füllrohr 26 und dem umlaufenden Deckel
25 der Trommel 16 eine druckdichte Abdichtung hergestellt werden.
Dies wird anhand von Fig. 3 und 4 näher erläutert.
Das Füllrohr 26 weist an seinem vorderen, freien Ende eine beid
seits konisch auslaufende Verdickung 45 von im übrigen kreis
zylindrischer Form auf. Im Betriebszustand der Fig. 1, also
während des Filtrierens mit Über- oder Unterdruck im Schleuder
raum, liegen an der Verdickung 45 elastische Dichtringe 46 an,
die eine druckdichte Abdichtung vermitteln. Die Dichtringe 46
sind ihrerseits in entsprechende Nuten einer Hülse 47 eingesetzt,
die zusammen mit dem Füllrohr 26 stationär gehalten ist. An der
Innenwand der Hülse 47 sind weiterhin ein elastischer Führungs
ring 48 sowie ein elastischer, ringförmiger Abstreifer 49 ange
ordnet, wobei im Betriebszustand gemäß Fig. 3 der Führungsring
48 an der Verdickung 45 und der Abstreifer 49 an der kreiszylind
rischen Außenwand des Füllrohrs 26 angreifen. Die Hülse 47 ist
mittels eines nur schematisch angedeuteten Drehlagers 51 drehbar
in einer Buchse 52 gelagert, die fest mit dem Deckel 25 der
Trommel 16 verbunden ist. Zwischen der (ortsfest gehaltenen)
Hülse 47 und der (rotierenden) Buchse 52 sind mehrere Radial
wellendichtringe 53 angeordnet.
Wenn der (rotierende) Deckel 25 (in Fig. 3 nach links) relativ
zum (ortsfesten) Füllrohr 26 verschoben wird, gleiten die Dicht
ringe 26 von der Verdickung 45 ab und gelangen in den unverdickten
Abschnitt des Füllrohrs 26, wo sie keine Dichtfunktion mehr aus
üben und das Füllrohr 26 mit Abstand umschließen (vergl. Fig.
5). Durch die Verdickung 45 wird also bewirkt, daß die elastischen
Dichtringe 46 über den größten Teil der Verschiebebewegung des
Deckels 25 hinweg keiner Gleitreibung unterworfen sind, die zu
einer Beschädigung oder Zerstörung dieser Ringe 46 führen könnte,
und zwar insbesondere deswegen, weil die Außenwand des Füllrohrs
26 häufig mit einem dünnen Belag an Feststoffteilchen bedeckt ist.
Beim Verschieben des Deckels 25 (in Fig. 3 nach links) greift
der ringförmige Abstreifer 49, der zu diesem Zwecke mit einer
scharfen, freien Ringkante ausgerüstet ist, an der Außenwand des
Füllrohrs 26 an und streift dort haftende Feststoffteilchen ab,
so daß diese nachfolgend die Dichtringe 46 nicht mehr erreichen.
Beim Zurückschieben des Deckels 25 (in Fig. 3 nach rechts) zen
triert der Führungsring 48 die Hülse 47 und damit die Gleitdich
tungen 46 relativ zur Verdickung 45 und verhindert hierdurch eine
Quetschung und Beschädigung der Dichtringe 46.
Auf diese Weise vermittelt die beschriebene Dichtungsanordnung eine
kombinierte Dreh- und Gleitdichtung, die während des Filtriervor
ganges den Schleuderraum druckdicht macht und anschließend eine
Relativverschiebung des Deckels 25 zum Füllrohr 26 ermöglicht.
Die freitragend gelagerte Trommel 16 führt während des Umlaufs
häufig Taumelbewegungen aus, die sich auf das freie Ende (Ver
dickung 45) des Füllrohrs 26 übertragen. Um diese Taumelbewegungen
aufzufangen und eine Beschädigung des an sich ortsfest gehalte
nen Füllrohrs 26 zu verhindern, ist dieses an der Vorderwand 54
des Gehäuses 1 elastisch befestigt, und zwar mit Hilfe eines
elastischen, ringförmigen Elements 55, welches das Füllrohr 26
umschließt und zwischen der Vorderwand 54 und einem fest mit dem
Füllrohr 26 verbundenen Flansch 56 angeordnet wird. Das elastische
Element 55 wird z. B. durch Ver
klebung, einerseits mit der Vorderwand 54 und andererseits mit dem
Flansch 56 verbunden. Somit kann die Verdickung 45 am vorderen Ende
des Füllrohrs 26 Taumelbewegungen der Trommel 16 ohne weiteres
folgen.
Die Fig. 4 zeigt eine nach unten gerichtete Auslenkung des Füll
rohrs 26 bei einer solchen Taumelbewegung, bei welcher sich das
elastische Element 55 und die elastischen Dichtringe 46 sowie der
Führungsring 48 und der Abstreifer 49 entsprechend verformen.
Wie aus Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist das freie Ende der Verdickung
45 als Schabeinrichtung 58 ausgebildet. Hierzu ist die freie Vorder
kante der Verdickung 45 zu einer Ringschneide angeschärft und mit z. B.
vier axial verlaufenden Schlitzen 59 versehen. Wenn sich im Verlauf
der Filtrierung in der Bohrung 27 der Welle 12 Feststoffteilchen
angesammelt haben, die eine Einführung des Füllrohrs 26 beeinträch
tigen könnten, werden diese von der schneidenförmig ausgebildeten
Vorderkante der Verdickung 45 abgeschabt, so daß sie über die
Schlitze 59 in das Innere des Füllrohrs 26 eintreten können. Von
da werden sie bei erneuter Zuführung von Suspension leicht heraus
gespült.
Wie weiterhin aus Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist im Inneren des
Füllrohrs 26 ein Entlüftungskanal 61 vorgesehen, beispielsweise
in Form eines Rohres, das an der freien Vorderkante des Füllrohrs
26 leicht vorsteht und am gegenüberliegenden Ende mit einer Leitung
62 verbunden ist. An der Vorderkante des Füllrohres 26 ist der
Entlüftungskanal 61 offen, an seinem entgegengesetzten Ende verschlos
sen. Die Leitung 62 ist mit einem Ventil 63 versehen, welches eine
Öffnung der Leitung 62 zur Atmosphäre hin gestattet. Somit kann
der Innenraum der Trommel 16 mit der Atmosphäre verbunden und
hierdurch ent- bzw. belüftet werden.
Es ist auch möglich, die Leitung 62 über ein weiteres Ventil 64
mit einer Druck- oder Unterdruckquelle zu verbinden, so daß der
Kanal 61 auch zur Erzeugung eines Über- oder Unterdruckes in der
Schleudertrommel 16 eingesetzt werden kann.
Die beschriebene kombinierte Dreh- und Gleitdichtung
kann auch ohne Druckbeaufschlagung der Trommel 16 (über das Füll
rohr 26) Anwendung finden, beispielsweise dann, wenn aus anderen
Gründen eine spaltfreie Abdichtung zwischen Trommel 16 und Füllrohr
26 im Betriebszustand nach Fig. 1 erwünscht ist.
Claims (11)
1. Stülpfilterzentrifuge mit einer in einem Gehäuse freitragend
drehbar gelagerten, radiale Filtratdurchlässe aufweisenden
Trommel, mit einem axial zur Trommel verschieblichen, deren
freie Stirnseite verschließenden Deckel, mit einer am Deckel
vorgesehenen Einfüllöffnung für zu filtrierende Suspension
und mit einem einerseits am Gehäuse befestigten und anderer
seits die Einfüllöffnung durchdringenden Füllrohr, dessen
Auslaßende sich während des Zentrifugiervorganges innerhalb
der Trommel befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Füllrohr (26) zur Veränderung des Druckes in der Trom
mel (16) mit einer Druck- oder Unterdruckquelle (Pumpe 44) verbind
bar und mittels einer kombinierten Dreh- und Gleitdichtung
(Hülse 47, Radialwellendichtringe 53; Ver
dickung 45, Dichtring 46;)
am Deckel (25) abgedichtet ist, wobei die Dreh
dichtung (Hülse 47, Radialwellendichtringe 53)
das Füllrohr (26) gegen den sich drehenden und
die Gleitdichtung (Verdickung 45, Dichtring 46)
das Füllrohr (26) gegen den axial verschieblichen
Deckel (25) abdichtet.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Füllrohr (26) am Gehäuse (1) in einer elastischen Halterung
(Vorderwand 54, Element 55, Flansch 56) abgestützt ist, die in Verbindung mit der Dreh- und
Gleitdichtung (Hülse 47, Radialwellendichtringe 53; Ver
dickung 45, Dichtring 46;) zusätzliche Taumelbewegungen des Füll
rohrs (26) zuläßt.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dreh- und Gleitdichtung (Hülse 47, Radialwellendichtringe 53; Ver
dickung 45, Dichtring 46;) elastische, das Füllrohr (26) umschlie
ßende Dichtringe (46) umfaßt.
4. Zentrifuge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dreh- und Gleitdichtung (Hülse 47, Radialwellendichtringe 53; Ver
dickung 45, Dichtring 46;) am Füllrohr (26) angreifende,
elastische Abstreifer (49) umfaßt.
5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dreh- und Gleitdichtung (Hülse 47, Radialwellendichtringe 53; Ver
dickung 45, Dichtring 46;) eine mit den Dicht
ringen (46) und/oder den Abstreifringen (Abstreifer 49) ausgestattete
Hülse (47) umfaßt, die drehbar in einer fest mit dem Deckel
(25) verbundenen Buchse (52) gelagert ist.
6. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (47) durch Radialwellendichtringe (53) gegen die Buchse
(52) abgedichtet ist.
7. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Füllrohr (26) mit einem Flansch (56) und unter Zwischenschal
tung eines elastischen Elements (55) am Gehäuse (1) befestigt
ist.
8. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
am Auslaßende des Füllrohrs (26) eine beidseits konisch auslau
fende Verdickung (45) vorgesehen ist.
9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
freie Vorderkante der Verdickung (45) als Schabeinrichtung (58, Schlitze 59)
ausgebildet ist.
10. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Füllrohr (26) einen Entlüftungskanal (61) enthält.
11. Zentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entlüftungskanal (61) mit einer Über- oder Unterdruckquelle (Pumpe 44)
verbindbar ist.
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