DE3810472C1

DE3810472C1 - Solid-bowl worm centrifuge for fluid/solid mixtures

Info

Publication number: DE3810472C1
Application number: DE19883810472
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl.-Ing. 4740 Oelde De Monkenbusch
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1988-03-26
Filing date: 1988-03-26
Publication date: 1989-08-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge für Flüssigkeits-Feststoffgemische mit einer Schleudertrommel und einer darin angeordneten Förderschnecke, die beide durch einen gemeinsamen Antriebsmotor mit Differenzdrehzahl angetrieben werden, wobei die Schleudertrommel über eine mit Schlupf arbeitende Kupplung und einen ersten Riementrieb angetrieben wird und der Antrieb der Förderschnecke über einen zweiten Riementrieb und ein zwischengeschaltetes Getriebe erfolgt, das das auftreffende Drehmoment zwischen Schleudertrommel und Förderschnecke überträgt.

Eine derartige Schneckenzentrifuge ist z. B. bekannt aus der Druckschrift 9997-8322-000 der Westfalia Separator AG, wobei beide Riementriebe durch die Kupplung, die als Anfahrhilfe dient, angetrieben werden. Die hierbei über die Kupplung zu übertragende Antriebsleistung setzt sich zusammen aus der Leerlaufleistung zum Betrieb der noch nicht mit Produkt beschickten Schleudertrommel der Schneckenzentrifuge, der Produktzulauf-Leistung zur Beschleunigung des zugeführten Produktes und der Schneckenleistung zur Erzeugung des für die Förderung der Feststoffe erforderlichen Drehmomentes. Die Umlaufleistung, die aus dem Schneckenantrieb resultiert und über den zweiten Riementrieb zur Kupplung zurückgeleitet wird, belastet weder den Antriebsmotor noch die Kupplung.

Durch Veränderung der Differenzdrehzahl der Förderschnecke kann die Konsistenz des ausgetragenen Feststoffes beeinflußt werden. Mit steigender Konsistenz der Feststoffe steigt auch das erforderliche Drehmoment zum Antrieb der Förderschnecke. Es muß daher darauf geachtet werden, daß das maximal übertragbare Drehmoment nicht überschritten wird, da es sonst zu Schäden kommen kann.

Mit Zunahme des Drehmomentes steigt die vom Antriebsmotor zu erbringende Antriebsleistung entsprechend dem erhöhten Leistungsbedarf für die Förderung der Feststoffe. Dieser zusätzliche Leistungsbedarf wird über die Kupplung geleitet, wodurch der Schlupf der Kupplung etwa proportional zur zu übertragenden Leistung zunimmt.

Zur Überwachung des Schneckendrehmomentes ist eine Vielzahl verschiedener Lösungen bereits vorgeschlagen worden. Es ist beispielsweise möglich, die Drehzahl der Kupplung mittels eines Drehzahlaufnehmers zu überwachen und aus dem Drehzahlabfall auf das momentane Schneckendrehmoment zu schließen. Der Kupplungsschlupf ist jedoch nicht nur von dem Schneckendrehmoment abhängig, sondern auch von der zugeführten Produktmenge und der eingestellten Differenzdrehzahl der Schnecke. Dies hat zur Folge, daß die Meßein richtung derartigen Veränderungen angepaßt werden muß. Außerdem ist der relativ geringe Kupplungsschlupf im unteren Differenzdrehzahlbereich nur bedingt brauchbar, um eine zuverlässige Aussage über das vorhandene Schneckendrehmoment zu bekommen.

Im Diagramm 1 ist mit Schlupf S die belastungsabhängige Drehzahlveränderung zwischen dem Antriebszapfen des Antriebsmotors und der Kupplung bezeichnet, die berechnet wurde aus der Differenz der Drehzahlen bei Betrieb der Schneckenzentrifuge ohne Schneckendrehmoment und Produktzulauf bzw. bei maximalem Schneckendrehmoment und den angegebenen Zulaufmengen.

Für die Berechnung wurde folgendes angenommen:

Trommeldrehzahl
= 3000 min^-1
Antriebsmotor-Leistung	= 30 kW
Übertragbare Leistung der Kupplung	= 45 kW
Übertragbare Leistung des 1. Riementriebes	= 45 kW
Übertragbare Leistung des 2. Riementriebes	= 15 kW
Maximales Drehmoment	= 3300 Nm
Getriebeübersetzung	= 71
Antriebsmotor-Schlupf	= 2%
Kupplungsschlupf	= 5%
Schlupf (1. Riementrieb)	= 1%
Schlupf (2. Riementrieb)	= 1%
(Der Schlupf sei im Teillastbereich jeweils proportional zur Auslastung)

Aus dem Diagramm 1 ist ersichtlich, daß der sich einstellende Kupplungsschlupf bei einer Produktzulauf-Leistung von z. B. 20 m³/h in Abhängigkeit von der eingestellten Differenzdrehzahl zwischen ca. 36 und 64 min^-1 schwankt. Aus dem Kupplungsschlupf kann daher nicht immer auf das vorhandene Drehmoment geschlossen werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Differenzdrehzahl über ein Verstellgetriebe variierbar ist.

Es sind andere Drehmomentmeßeinrichtungen bekannt, die mit großem technischen Aufwand Drehmomente sehr genau ermitteln können. Diese scheiden jedoch in vielen Fällen aus preislichen Gründen aus, da sie sehr teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antrieb der Vollmantel-Schneckenzentrifuge so auszubilden, daß eine kostengünstige Drehmomentüberwachung mit der erforderlichen Genauigkeit ermöglicht wird, damit Schäden an der Zentrifuge vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Riemenscheibe des zweiten Riementriebes formschlüssig mit dem Antriebszapfen des Antriebsmotors in Verbindung steht und dem ersten Riementrieb ein Drehzahlaufnehmer zugeordnet ist, der mit einem Auswertgerät verbunden ist.

Die aus dem Schneckendrehmoment resultierende Umlaufleistung wird hierbei wieder zum Antriebszapfen des Antriebsmotors zurückgeführt und muß zusätzlich zur Antriebsleistung von der Kupplung übertragen werden. Die Umlaufleistung hat aber keinen Einfluß auf die vom Antriebsmotor zu übertragende Antriebsleistung. Da die Summe aus Umlaufleistung und Antriebsleistung für den Feststofftransport in der Trommel bei gegebenem Drehmoment konstant ist, ist der Kupplungsschlupf unabhängig von der gewählten Differenzdrehzahl zwischen Schnecke und Schleudertrommel. Wegen der höheren von der Kupplung zu übertragenden Leistung ist außerdem der Drehzahlabfall wesentlich größer als bei der bekannten Antriebsart.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem zweiten Riementrieb ein zweiter Drehzahlaufnehmer zugeordnet, der mit dem Auswertgerät verbunden ist. Hierdurch wird eine noch genauere Bestimmung des Schneckendrehmomentes möglich, da nicht nur der Drehzahlabfall der Kupplung, sondern auch die effektive Drehzahländerung zwischen den beiden Riementrieben erfaßt wird. Wie sich aus dem Diagramm 2 ergibt, verlaufen - bei gleichen Annahmen wie bei Diagramm 1 - die Kurven hier horizontal, so daß bei konstantem Produktzulauf eine zuverlässige Aussage über das Schneckendrehmoment unabhängig von der Differenzdrehzahl gemacht werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den restlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.

Mit 1 ist die Schleudertrommel bezeichnet, in der eine mit Differenzdrehzahl angetriebene Förderschnecke 2 angeordnet ist. Die Schleudertrommel 1 wird über eine Riemenscheibe 3 und einen ersten Riementrieb 4 sowie eine Riemenscheibe 5, die an einer Kupplung 6 befestigt ist, angetrieben. Die Kupplung 6 ist mit dem Antriebszapfen 7 eines Antriebsmotors 8 verbunden. Der Antrieb der Förderschnecke 2 erfolgt über ein Getriebe 9, das über eine Riemenscheibe 10, einen zweiten Riementrieb 11 und eine Riemenscheibe 12 mit dem Antriebszapfen 7 in formschlüssiger Verbindung steht. Als Kupplung 6 wird beispielsweise eine hydrodynamische Kupplung verwendet, deren Schlupf durch die Menge der eingefüllten Flüssigkeit einstellbar ist. Die Drehzahl der Kupplung 6 wird über einen Drehzahlaufnehmer 13 erfaßt, der mit einem Auswertgerät 14 in Verbindung steht. Ein zweiter Drehzahlaufnehmer 15 ist dem zweiten Riementrieb 11 zur Bestimmung der Drehzahl der Riemenscheibe 12 zugeordnet. Im Produktzulauf 16 ist ein Durchfluß-Meßwertgeber 17 angeordnet, der mit dem Auswertgerät 14 in Verbindung steht. Das Getriebe 9 ist mit einem von außen zugänglichen Getriebeeingang 18 versehen.

Das Auswertgerät 14 ist in der Lage, schon Drehzahlschwankungen von einigen Zehnteln Umdrehungen pro Minute zu erfassen und auszuwerten. Dadurch kann sehr sensibel auf eine unzulässige Drehmomentzunahme reagiert werden, wodurch Schäden an der Zentrifuge verhindert werden.

Sollte sich die Förderschnecke 2 in der Schleudertrommel 1 trotzdem einmal festsetzen, so kann der Feststoff durch Drehen des Getriebeeingangs 18 bei stillstehender Schleudertrommel 1 ausgeräumt werden, da die Kupplung 6 im Stillstand die Schleudertrommel und die Förderschnecke antriebsmäßig voneinander trennt.

Die hydrodynamische Kupplung 6 dämpft Drehschwingungen zwischen der Schleudertrommel 1 und der Förderschnecke 2. Die Kupplung 6 wirkt deshalb neben ihrer üblichen Funktion als Überlastungsschutz gegen unzulässig hohe Drehmomente zwischen Schleudertrommel 1 und Förderschnecke 2.

Die Drehzahlaufnehmer 13, 15 können auch den Riemenscheiben 3, 10 zugeordnet werden, wobei dann sowohl die Drehzahl der Schleudertrommel 1 als auch die Differenzdrehzahl gleichzeitig mit der Erfassung des Schneckendrehmomentes angezeigt werden können, ohne daß hierbei die Übersetzung der beiden Riementriebe 4, 11 berücksichtigt werden muß.

Claims

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge für Flüssigkeits-Feststoffgemische mit einer Schleudertrommel und einer darin angeordneten Förderschnecke, die beide durch einen gemeinsamen Antriebsmotor mit Differenzdrehzahl angetrieben werden, wobei die Schleudertrommel über eine mit Schlupf arbeitende Kupplung und einen ersten Riementrieb angetrieben wird und der Antrieb der Förderschnecke über einen zweiten Riementrieb und ein zwischengeschaltetes Getriebe erfolgt, das das auftretende Drehmoment zwischen Schleudertrommel und Förderschnecke überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Riemenscheibe (12) des zweiten Riementriebes (11) formschlüssig mit dem Antriebszapfen (7) des Antriebsmotors (8) in Verbindung steht und dem ersten Riementrieb (4) ein Drehzahlaufnehmer (13) zugeordnet ist, der mit einem Auswertgerät (14) zur Feststellung des Drehzahlabfalls der Kupplung (6) verbunden ist.

2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Riementrieb (11) ein zweiter Drehzahlaufnehmer (15) zugeordnet ist, der mit dem Auswertgerät (14) verbunden ist.

3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlaufnehmer (13, 15) motorseitigen Riemenscheiben (5, 12) zugeordnet sind.

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlaufnehmer (13, 15) trommelseitigen Riemenscheiben (3, 10) zugeordnet sind.

5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktzulauf (16) der Schneckenzentrifuge mit einem Dreifluß-Meßwertgeber (17) versehen ist, der mit dem Auswertgerät (14) verbunden ist.