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Schleudervorrichtung zum Entfernen spezifisch schwererer Teile aus
Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Schleudervorrichtung, mittels welcher
aus Flüssigkeiten spezifisch schwerere Teile, wie Schlamm und andere Sinkstoffe,
entfernt werden, und bezweckt in erster Linie, die Schleudervorrichtung so auszubilden,
daß die ausgeschiedenen Sinkstoffe laufend selbsttätig ausgetragen werden; hierbei
soll auch eine Möglichkeit bestehen, die ausgeschiedene Menge der Sinkstoffe während
des Betriebes so zu regeln, daß der Grad der Trennung in Bestandteile verschiedenen
spezifischen Gewichtes geändert werden kann.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einer Schleudervorrichtung
den Austritt der leichteren Flüssigkeit von Zeit zu Zeit vollständig abzusperren,
um bei stoßweise zugeführtem Schleudergute unter Überdruck in der Trommel Druckstöße
zum Ausstoßen von Schlammpfropfen zu erzeugen; hierbei wird die Abflußleitung der
Trommel geschlossen. Mit diesen Maßnahmen kann indessen die laufende selbsttätige
Austragung der Sinkstoffe und die Regelung der ausgeschiedenen Sinkstoffmenge nicht
erreicht werden.
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Dies wird vielmehr gemäß der Erfindung grundsätzlich dadurch erzielt,
daß zur Erzeugung eines zum Austragen der schwereren Teile ausreichenden Flüssigkeitsdruckes
eine den Austritt der leichten Flüssigkeitsteile regelnde Vorrichtung dient und
ein gegenüber der kegelförmigen Schleudertrommel sich drehender Einsatz mit Vorsprüngen
versehen ist, die in die Bahn der schwereren Flüssigkeitsteile hineinragen und zum
Aufrühren dieser Teile bestimmt sind.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
und zwar zeigen Abb. i einen senkrechten mittleren Längsschnitt einer Schleudermaschine,
Abb. 2 einen Schnitt nach II-II der Abb. r von unten gesehen. .
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Abb. 3 und q. zeigen zwei weitere Ausführungsformen von Einzelheiten.
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Auf der Trommelwelle i. der Schleudervorrichtung (Abb. i) ist eine
doppelkegelförmige TrOmmel2 befestigt. Im Innern der Trommel 2 ist auf der Welle
i ein mehrteiliger Einsatz 3 drehbar gelagert, der aus einem in der unteren Hälfte
der Trommel 2 liegenden kegelförmigen Mantel 4, einer längs verschieblich auf der
Welle i sitzenden Nabe 5, einem schwach kegelförmigen Mantel 6 und aus Flügeln 7
besteht, die den Mantel 6 mit der Nabe 5 verbinden. Die Abmessungen des Einsatzes
3 sind so gewählt, daß zwischen dem Kegel q. und der Trommel 2 ein nach unten sich
erweiternder, im Querschnitt langgestreckter freier Raum 8 liegt und in der
Ebene
des größten inneren Durchmessers der Trommele ein schmaler ringförmiger Spalt 13
zwischen Trommel und Einsatz entsteht; ferner bleiben an der oberen wie an der unteren
Kante des Mantels 6 ringförmige Durchtrittsquerschnitte 9, io frei.
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Der Kegelmantel 4 des Einsatzes 3 trägt auf seiner Außenseite zwei
im gleichen Sinne schraubenförmig ansteigende, um !8o° gegeneinander versetzte spiralige
Rippen 11, 12 (s. auch Abb. 2) ; die Rippen haben eine im Laufe ihrer Windung stetig
wachsende Höhe, die sich derart der Weite des Spaltes 8 anpaßt, daß zwischen den
Rippen und jedem Punkte der Trommelfläche ein geringer, gleichmäßiger Spielraum
14 besteht. Zur Vergrößerung dieses Spielraumes, z. B. beim Durchtritt eines festen
Teilchens, ist die Nabe 5 des Einsatzes 3 auf der Trommelwelle i axial verschiebbar
gelagert; sie wird in der gezeichneten Stellung (Abb. i) durch eine Feder 15 gehalten,
die sich von unten gegen einen Bund 16 der Welle i legt und beim Durchtritt eines
festen Teilchens durch den Spalt 14. ein selbsttätiges Ausweichen des Einsatzes
3 gestattet.
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Die Trommelwelle i ist- in ihrem oberen Teile hohl ausgebildet und
nimmt eine Achse 17, auf, die im Deckel i8des Schleudergehäuses feststellbar gelagert
ist. Die Achse 17 trägt @an ihrem unteren Ende eine Schnecke i9, in die ein auf
einer Welle 2i sitzendes Schneckenrad 2o eingreift; die Welle 21 trägt ein Stirnrad
23, das in ein starr auf einer Welle 26 sitzendes Stirnrad 24 von et@vas geringerem
Teilkreisdurchmesser eingreift (s. auch Abb.2). Eine ebenfalls auf dieser Welle
sitzendeSchnecke25 arbeitetmiteinemSchnekkenrade 27 zusammen, das drehbar und längs
verschiebbar auf der Trommelwelle i sitzt, starr mit der Nabe 5 des Einsatzes 3
verbunden ist und sich auf einen Bund 28 der Welle i abstützt. Der die Wellen
2i und 26 der Vorgelege 2o, 23, 24, 25 tragende Lagerbock besteht aus zwei mit der
Trommelwelle i ein Stück bildenden Lappen 22, so daß die Vorgelege an der Drehung
dieser Welle teilnehmen und bei festgestellter Achse 17 auch der Einsatz 3 mitgenommen
wird, und zwar entsprechend dem Übersetzungsverhältnisse des Vorgeleges mit einer
etwas geringeren Drehzahl als die Trommel e, während der Drehsinn der gleiche ist.
Der Antrieb des Flügeleinsatzes 3, 4 wird noch durch den Druck unterstützt, den
die Flüssigkeit infolge ihrer Beschleunigung auf die Flügel 7 ausübt.
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Die Trommele besitzt an ihrem Boden Austrittsöffnungen 30 für
die ausgeschiedenen schweren Stoffe und in ihrem oberen Teile Austrittsöffnungen
31 für die spezifisch leichteren Bestandteile; im Innern- der Trommel ist eine siebartig
durchbrochene zylindrische Wandung 32, angeordnet.
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Zum Öffnen und Schließen der in einer Ebene einander gegenüberliegenden
beiden Öffnungen 31 dienen Ventilkegel 33, die an je einem doppelarmigen Hebel
35 angelenkt sind, welcher an der hierzu mit Ausnehmungen38 versehenen Einlaufmuffe39
der Trommel 2 schwenkbar gelagert ist und ein schwenkbares Ausgleichsgewicht 40
trägt. Jeder Hebel 35 greift mit einem Zahn 36 in eine auf der Achse 17 unverschiebbar
sitzende Zahnlücke 37 ein.
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Die Achse 17 ist undrehbar, aber längs verschiebbar in einer Büchse
41 gelagert, die im federnd abgestützten feststehenden Gehäuse 18 des oberen Lagers
der Trommelwelle i drehbar gelagert ist; die Achse 17 trägt an ihrem oberen Ende
ein Gewinde 42, das in eine Hülse 43 eingreift; die Hülse 43 ist in einem Ansatze
44 der Büchse 41 drehbar gelagert. Der untere Teil der Büchse 41 ist mit
einer, Ringnut 45 versehen, in die eine Stellschraube 46eingreifen kann; die Schraube
46 ist undrehbar in dem Gehäuse 18 geführt und nimmt daher an der Umdrehung der
Trommelwelle i nicht teil. Mittels der Schraube 46 kann die Büchse 41 und mit ihr
die Achse 17 festgestellt werden; nach entsprechendem Lockern der Schraube 46 kann
aber auch die Achse 17 mit mehr oder weniger verminderter Geschwindigkeit an der
Umdrehung teilnehmen. Dabei verringert sich der Geschwindigkeitsunterschied zwischen
der Trommel :2 und dem Einsatze 4, woraus sich eine Möglichkeit ergibt, die in der
Zeiteinheit ausgetragene Sinkstoffmenge ohne Betriebsunterbrechung zu regeln. Die
mittels einer Schraube 47 feststellbare Hülse 43 trägt ein Handrad 48, das, gegebenenfalls
nach Anziehen der Schraube 46, zum Heben und Senken der Achse 17 und damit zum Verstellen
der Ventilkege133 der Austrittsöffnungen 31 der Schleudervorrichtung dient.
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Aus den Zuführungsrohren 58 gelangt die zu schleudernde Flüssigkeit
durch die Einlaufmuffe 39 in den umlaufenden Einsatz 3, dessen Flügel ? die Flüssigkeit
mitnehmen und ihr die zur Erreichung der Umlaufgeschwindigkeit erforderliche Beschleunigung
erteilen. Unter der Wirkung der Fliehkraft gelangt die Flüssigkeit durch den ringförmigen
Spalt io am unteren Ende des Einsatzes 3, 6 in den doppelkegeligen Raum der Trommel
2, aus dem die leichteren Flüssigkeitsteilchen durch den Spalt 9 den Austrittsöffnungen
31 zufließen. Die spezifisch schwereren Sinkstoffe hingegen bewegen sich nach der
äußersten Zone des Doppelkegels der Trommel 2 und gelangen durch den Ringspalt 13
in den Raum 8 zwischen den Einsatz 4 und
die 'frommel2; hier werden
sie unter der Wirkung der Fliehkraft in Richtung auf die Auslässe 3o zu bewegt,
wobei die Querschnittserweiterung des Raumes 8 und der Geschwindigkeitsunterschied
seiner Wandungen 2, 4 bereits eine Auflockerung der Sinkstoffe herbeiführen. Diese
befinden sich hier außerdem im Bereiche der schraubenförmigen Rippen i i, 12,
des Einsatzes 4, die sich gegenüber der Trommel 2, im Querschnitt betrachtet, im
Raume 8 verhältnismäßig langsam in Richtung auf den Tiommelboden bewegen. Die Rippen
i i, 12 des Einsatzes 4 tragen auf diese Weise zur Förderung der Sinkstoffe nach
den Austrittsöffnungen 30 bei. Zur Auflockerung der Sinkstoffe können auch andere
in den Raum 8 hineinragende Vorsprünge, z. B. Stifte, vorgesehen werden. Sobald
etwaige feste Teilchen in den engen Spielraum 14 unterhalb der Rippen 11, 12 gelangen,
kann sich der Einsatz 3, 4, 5 unter geringer Zusammendrückung der Feder 15 entsprechend
heben, so daß ein Festklemmen des Einsatzes in der Trommel e verhindert wird. In
der Trommele sorgt der Siebeinsatz 32 dafür, daß die Sinkstoffe aus dem Bereiche
des Flüssigkeitsstromes herauskommen.
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Der Grad der Zerlegung der geschleuderten Flüssigkeit in schwerere
und leichtere Teile und damit die von den Rippen i i, 12 ausgetragene Sinkstoffmenge
ist abhängig von der Flüssigkeitsmenge, die aus den Sinkstoffen in der Trommel abgeschieden
wird. Hierfür ist der im Innern der Trommel herrschende Druck maßgebend, und dieser
wiederum hängt von der Menge der aus den öffnungen 3 i austretenden leichteren Stoffe
ab. Die Trennwirkung der Schleudermaschine wird durch die Änderung des Austrittsquerschnittes
der Düsen 3 i (Abb. i) geregelt. Dies geschieht dadurch, daß mittels des Handrades
48 die Achse 17 gehoben oder gesenkt, dabei der mit derTrommel umlaufende doppelarmige
Hebel 35 mittels der Verzahnung 36, 37 geschwenkt und dieVentilkegel 33 den Düsen
31 genähert oder von ihnen entfernt werden. Diese Teile sind so gestaltet und angeordnet,
daß die Regelung ohne Betriebsunterbrechung erfolgen kann, während die geringe Bewegung
der Achse 17 den Eingriff des Schneckenrades 2o in die auf ihrem unteren Ende sitzende
Schnecke i9 nicht beeinträchtigt.
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Wie Abb. 3 zeigt, kann die Innenwand des unteren Trommelteiles 5o
auch die Gestalt von Stufen 51 und der Querschnitt 52 der Spiralen des Einsatzes
53 eine dementsprechende Form erhalten. Durch diese Stufen wird ein etwaiges Zurückfließen
der schwereren Teile infolge der waagerecht wirkenden Schleuderkraft verhindert.
Abb.4 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Regelung der ausgetragenen Sinkstoffmenge.
Während die Geschwindigkeit, mit der die Achse 17 an der Umdrehung der Trommel 2
teilnimmt und damit das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Trommel 2 und Einsatz
3, 4 davon abhängt, wie weit die Stellschraube 46 gelockert ist und die Achse 17
in ihrem unteren Lager 54 von der Trommelwelle i mitgenommen wird, hat man die Drehzahlregelung
der Achse 17 bei der Anordnung nach Abb. 4 dadurch noch mehr in der Hand, daß zum
Antrieb der Achse 17 ein Schneckenradvorgelege 55, 56 vorgesehen ist, dessen Schnecke
56 von einem nicht dargestellten Motor mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird.
Läßt man hierbei die Schnecke 56 in entsprechendem Drehsinne umlaufen, so kann man
damit das Geschwindigkeitsverhältnis des Einsatzes 3 gegenüber dem Falle, daß die
Achse 17 im Gehäuse 18 mittels der Stellschraube 46 festgehalten wird, auch
erhöhen. Zweckmäßig wird das Schneckenrad 55 mit dem Ansatz 44 der die Achse 17
führenden Buchse 44 die im übrigen wie in Abb. i ausgebildet ist, vereinigt. Das
Heben und Senken der Achse 17 erfolgt in der gleichen Weise wie bei der Ausführung
nach Abb. i.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, die Sinkstoffe selbsttätig
laufend zu entfernen und den Grad der Trennung der zu schleudernden Flüssigkeit
während des Betriebes beliebig zu regeln. Insbesondere ist ein Versagen der Vorrichtung
durch Verstopfen des Sinkstoffabflusses ausgeschlossen; vielmehr ist es möglich,
durch völliges Absperren der Ausflußöffnungen für die leic17teren Teile den Druck
in der Trommel so zu steigern, daß ihr gesamter Inhalt durch die Sinkstofföffnungen
ausgetragen und dabei auch sämtliche Sinkstoffe, die sich etwa in der Trommel festgesetzt
haben, entfernt werden.