DE3743534A1 - Federung und antrieb in einer zentrifuge fuer abrasive schlaemme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Federung und einen Antrieb in einer Zentrifuge für abrasive Schlämme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine für diesen Zentrifugentyp notwendige Grundbedingung ist eine weiche Aufhängung der schwingenden Zentrifugenteile (Zentrifugentrommel) und ein energiesparender Antrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, abrasive Schlämme möglichst gut zu entwässern. Abrasive Schlämme haben die Eigenschaft sich im Gegensatz zu nicht abrasiven Schlämmen unsymmetrisch in einer Zentrifugentrommel abzulagern. Dadurch ergeben sich Schwerpunktsverlagerungen der rotierenden Zentrifugentrommel. Diese wirken sich durch ein Unwuchtverhalten sehr stark auf den gesamten Zentrifugenablauf aus. Dieses macht sich durch starke Vibrationen bemerkbar.

Dieser Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit Hilfe eines handelsüblichen Luftfederbalgs, vorzugsweise mit einem Schlauchrollbalg ein kraftabhängiges, variables Luftvolumen geschaffen wird. Dadurch kann bezüglich der weichen Federung auf die Luftkompressibilität zurückgegriffen werden. Dieses ergibt jedoch nur dann eine weiche Federungsrate, wenn während des Schwingungsvorganges ein genügend großes Kompressibilitätsvolumen zur Verfügung steht. Da die Frequenz der zu kompensierenden Schwingungen von der Drehzahl der Zentrifugentrommel abhängt, muß die Federung auch bei hoher Frequenz weich bleiben. Dieses erfordert einen möglichst kleinen Luftwiderstand bei dem Übergang von dem Balgvolumen zu dem Zusatzvolumen. Dieses Problem läßt die Erfindung dadurch, daß der Luftfederbalg so nah wie möglich an den Zusatzbehälter angebracht wird bzw. eine möglichst große Querschnittsleitung zwischen Zusatzbehälter und Luftfederbalg sich befindet. Gleichzeitig bietet bei dem möglicherweise zusätzlichen Einsatz einer Spiralfeder der weniger notwendige Luftdruck eine weichere Abfederung, was das gesamte Schwingungsverhalten der Zentrifuge und insbesondere die notwendige Größe der Zentrifugenlagerung positiv beeinflußt. Der Erfindung lag die weitere Aufgabe zugrunde, die Freiheitsgrade der schwingenden Zentrifugentrommel soweit einzuschränken, daß nur die axiale Bewegungsrichtung freibleibt. Für diesen Zweck ist es sinnvoll, wenn es sich nur um eine einzige Zentrifugentrommel handelt, die Federbalge an mindestens drei verschiedenen Stellen oberhalb der Zentrifugentrommel und außerhalb der Zentrifugentrommel zu plazieren. Dadurch wird diese Aufgabe der Erfindung möglichst günstig gelöst. Die Tatsache, daß der Schwerpunkt der rotierenden Zentrifugentrommel unterhalb der vier Federbalge liegt, ergibt eine stabile Positionierung der Anlage. Je weiter jedoch der Aufhängungspunkt bzw. die Lage der Federbalge nach unten rutscht bzw. in Richtung des Zentrifugenschwerpunktes rutscht, wird die Lage der Zentrifugentrommel immer instabiler. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Lage der Federbalge unter dem Schwerpunkt der Zentrifugentrommel angebracht wird. Die durch das Befüllen und Entleeren der Zentrifugentrommel notwendige Kraftänderung an dem Luftfederbalg geschieht durch eine Druckerhöhung bzw. Erniedrigung, die leicht über eine Anschlußleitung an den Zusatzbehälter geschehen kann. Dadurch werden alle Freiheitsgrade der Zentrifugentrommel durch Auflage auf bestimmte, feste Punkte auf Null gesetzt. Da durch die Schaltvorgänge bei einer bestimmten Amplitude und Frequenz der Zentrifugentrommel eine Resonanz entstehen kann und gleichzeitig aber eine verzögerungsfreie Kraftanpassung bei einer schnellen Befüllung oder Entleerung gewährleistet sein soll ist es ratsam, ein Umschalten auf die andere Richtung (z. B. von auf nach ab) um mehr als eine Schwingungszeit 2 pi (die nicht von der Drehzahl der Zentrifuge sondern von der eigenen Masse und Federkraft abhängt) zu verzögern. Dabei sollte nicht der Schaltvorgang bei einer gleichbleibenden Richtung verzögert werden, d. h. wenn z. B. in kurzen Abständen hintereinander auf, aus, auf, aus, auf, oder: ab, aus, ab, aus, ab, geschaltet wird.

Bei einem plötzlichen Kraftausfall des Luftbalgs (z. B. beim Platzen des Balgs) kann ein Teil der Kraft von der Zusatzfeder aufgenommen werden und damit ein zu starkes Schlagen der freischwingenden Zentrifugentrommel verhindert werden. Ein wichtiger Sicherheitsbestandteil ist jedoch die Metallmanschette, die um einen um das Lagerrohr gelegten Gummiwulst angebracht ist und im Notfall eine gewisse Federbewegung zeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Zentrifugieren von abrasiven Schlämmen unsymmetrisch festwerdenden Massen in einer schnell rotiernden Zentrifugentrommel zu handhaben.

Diese Aufgabe wird, was die Schwingungsamplituden angeht durch die obigen Punkte gelöst.

Der Erfindung liegt aber noch eine weitere Aufgabe zugrunde, nämlich die großen Massen von Trommel und Feststoff auf die gewünschte Drehzahl zu bringen bzw. anschließend wieder abzubremsen. Denn abrasive Schlämme können nur dann optimal entwässert werden, wenn sie durch ein alternierendes Verfahren, nämlich schleudern bei hoher Drehzahl und austragen bei niedriger Drehzahl behandelt werden können. Dieses ständige An- und Abfahren bedarf einer wesentlich anderen Technik als bei einer Dauerbelastung z. B. eines Motors. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß eine direkt oder indirekt über eine Gelenkwelle mit der Zentrifugentrommel verbundener Elektromotor über einen längeren Zeitraum z. B. ca. 1 Minute die Trommel hochfahren kann und anschließend wieder über einen längeren Zeitraum die Trommel energiesparend abbremsen kann. Dieses läßt sich einerseits mit Hilfe eine Gleichstrommotors verwirklichen oder aber andererseits durch einen von einem Frequenzumrichter gesteuerten Asyncronmotor. In einigen Anwendungsfällen kann es sich besonders günstig auswirken, zwei dieser Zentrifugentrommeln alternierend zu betreiben, so daß die elektrische Energie die bei der einen Trommel beim Abbremsen anfällt, gleichzeitig für die andere Trommel zum Beschleunigen benutzt werden kann. Außerdem enthält diese Art des Zentrifugenbetriebes die Möglichkeit, quasi kontinuierlich abrasiven Schlamm aufzunehmen, und andererseits quasi kontinuierlich getrockneten Feststoff abzugeben.

Claims (12)

1. Federung und Antrieb in einer Zentrifuge für abrasive Schlämme, wobei die Zentrifugentrommel eine waagerechte Lage hat und die Materialaufgabe von einer offenen Seite geschieht und die Materialentnahme über ein Transportorgan (Transportband) mit einem darüber befindlichen Ausräumer geschieht, wobei der Antrieb der Zentrifugentrommel mittels Gelenkwellen über Elektromotore vonstatten geht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftfederbalg ganz oder teilweise die Schwingungskräfte aufnimmt, und die Federkraft durch einen von außen eingestellten, variablen Innenluftdruck die notwendige Gegenkraft erzeugt, und die Zentrifugenlagerung beim Befüllen und Entleeren der Zentrifuge auf konstanter, gewünschter Höhe hält.

2. Luftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Luftfederbalg ein zusätzliches Luftvolumen mit einem zehn bis fünfzigfachen Wert des maximalen Balgvolumens angeschlossen ist.

3. Federung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder durch eine zusätzlich angebrachte Spiralfeder unterstützt wird, die das Traggewicht zum größten Teil kompensiert, so daß nur die sich ändernde Kraft auf Grund des sich ändernden Füllgewichts der Trommel durch die Luftfederung kompensiert werden muß.

4. Luftfeder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung an mindestens drei Auflagepunkte (Federbalge) auf den Rahmen geschieht.

5. Federung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Federkraft durch Druckluftzu- bzw. -abführung so gesteuert wird, daß eine Einschaltverzögerung der jeweils anderen Schaltrichtung so groß eingestellt ist, daß man dadurch außerhalb der Resonanzfrequenz (ca. 1 HZ) des Tragarms der Zentrifuge liegt.

6. Federung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufschaukeln der Resonanzschwingungen durch zusätzlich an den Tragarm direkt zum Fundament angebrachte, schwache Stoßdämpfer unterbunden wird.

7. Federung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein starkes Aufschlagen der Zentrifugenlagerung auf das Fundament oder deren Teile durch ein plötzliches Nachlassen der Federkraft (z. B. Platzen des Balgs) dadurch verhindert bzw. gemildert wird, daß eine Zusatzfederung (Anspruch 3) installiert ist, und um die Zentrifugenlagerung herum eine Metallmanschette angebracht ist, zwischen der und dem schwingenden Teil der Zentrifuge ein dicker Gummiwulst sitzt, der den Aufschlag möglichst weich abfängt.

8. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugentrommel über eine Gelenkwelle mit einem Antriebsmotor verbunden ist (direkt oder indirekt z. B. mit einem Getriebe) wobei der Motor fest installiert ist, während die Zentrifugentrommel sich entsprechend der Unwuchtskräfte frei bewegen kann.

9. Antrieb nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie beim Abbremsen einem elektrischen System bzw. einem anderen Verbraucher (z. B. einer weiteren zu beschleunigenden Zentrifugentrommel) wieder zugeführt wird.

10. Antrieb nach Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Abbremsen freiwerdende Energie aus wirtschaftlichen Überlegungen nur zum Teil elektrisch wieder zurückgeführt wird.

11. Antrieb nach Anspruch 1, 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbremsen der Zentrifuge insbesondere im Notfall vollständig über mechanische Bremsen geschieht.

12. Federung und Antrieb nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung über eine elektronische Steuerung geschieht die einen reibungslosen Betriebsablauf gewährleistet.