DE69424684T2

DE69424684T2 - Dekanterzentrifuge mit scheiben

Info

Publication number: DE69424684T2
Application number: DE69424684T
Authority: DE
Inventors: J. Alit; H. Franzen; R. Michaud; Helmuth Probstmeyer; R. Tammone
Original assignee: Dorr Oliver Inc
Current assignee: Dorr Oliver Inc
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2014-08-18
Also published as: WO1995015820A1; EP0732974A1; US5364335A; TW257691B; JPH09506031A; EP0732974B1; ATE193230T1; DE69424684D1; KR960706371A; MY111313A; EP0732974A4; CN1136786A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentrifugalscheider und insbesondere einen hochleistungsfähigen und nicht-eingespannten Zentrifugalscheider.

BEKANNTER TECHNISCHER STAND

Eine Zentrifuge ist eine Vorrichtung zur Trennung von Substanzen von unterschiedlicher volumenbezogener Masse oder Teilchengröße durch eine extrem schnelle Rotation, die Zentrifugalkräfte erzeugt. Im typischen Fall werden Zentrifugen zum Trennen von Harzen, zum Klären und Entwässern von Pigmenten in der Chemieindustrie, zur Aufbereitung von Maisstärke und zur Konzentration von Protein und Extrakten in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Zentrifugen werden auch in metallurgischen und nichtmetallurgischen Bereichen zur Entwässerung von Schlämmen auf Hydroxybasis für Gerbereien und Galvanisierunternehmen eingesetzt.
Ein signifikantes Problem bei herkömmlichen Zentrifugen sind die Vibrationen, die während der Arbeit der Zentrifuge auftreten. Eine Ursache dieser Vibrationen ist darauf zurückzuführen, daß die Zentrifuge auf eine solche Weise gebaut wird, daß die Zentrifuge nicht die optimale Betriebsposition einnehmen kann. Ein herkömmliches Verfahren, diese Vibrationen zu mindern, besteht darin, die Zentrifuge einzuspannen. Das Einspannen der Zentrifuge ruft jedoch signifikante Kräfte hervor, die auf die Lager einwirken, die in der Zentrifuge zur Anwendung kommen. Diese Kräfte können letztendlich zur Zerstörung der Lager und dazu führen, daß die Zentrifuge nicht betriebsfähig ist.
Ein weiterer Nachteil bei herkömmlichen Zentrifugen besteht darin, daß die Trennwirksamkeit dieser Zentrifugen nicht ausreichend ist, um die wachsenden Forderungen der Industrie zu erfüllen, die eine hohe Trennwirksamkeit verlangen. Die Trennwirksamkeit setzt sich aus drei Faktoren zusammen: (1) der Geschwindigkeit der Trennung, (2) dem Grad der Trennung und (3) der Trennkapazität.
Unter Berücksichtigung der Probleme und Mängel des bekannten technischen Standes ist es daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Zentrifuge bereitzustellen, die vibrationsfrei ist und nicht eingespannt zu werden braucht.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Zentrifuge zu schaffen, die eine erhöhte Trennwirksamkeit hat.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Zentrifuge zu schaffen, die zu angemessenen Kosten hergestellt werden kann.
US-A-4-042172 legt eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff jedes der Ansprüche 1 und 2 offen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Zentrifuge, wie sie in Anspruch 1 und Anspruch 2 dargestellt wird, mit einer hohlen Welle bereit, in der Außen- und Innenzylinder koaxial angeordnet sind, wobei der Einlaß für ein Beschickungsgemisch durch den Innenzylinder definiert wird, wobei der Leichtgut- Abgabeauslaß zwischen den Zylindern definiert wird, die stationär bleiben, während die Welle rotiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Frontaufriß einer Teller-Dekantier-Zentrifuge nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein vergrößerter Frontaufriß des Kessels der Zentrifuge, die in Fig. 1 dargestellt wird.
Fig. 3 ist ein vergrößerter Frontaufriß des Antriebssystems der Zentrifuge, die in Fig. 1 dargestellt wird.
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines einzelnen runden Trenntellers, der in der Zentrifuge der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 5 ist ein im Querschnitt gezeigter Seitenaufriß der konisch geformten Förderschnecke, die in der Zentrifuge der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 6 ist ein Seitenaufriß des unteren Abschnitts der konisch geformten Förderschnecke, die in Fig. 5 dargestellt wird.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht längs der Linie 7-7 von Fig. 6.
Fig. 8 ist eine Draufsicht der zylindrisch geformten Förderschnecke, die in Fig. 2 dargestellt wird.
Fig. 9 ist ein im Querschnitt gezeigter Seitenaufriß längs der Linie 9-9 von Fig. 8.
Fig. 10 ist eine vergrößerte Ansicht des Differentialdrehzahl-Antriebs, der in Fig. 1 dargestellt wird.
Fig. 11 ist eine Draufsicht längs der Linie 11-11 von Fig. 1.

AUSFÜHRUNGSMODI DER ERFINDUNG

Die Teller-Dekantier-Zentrifuge 1 der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt wird, wird von einer Stützkonstruktion 2 getragen und besteht allgemein aus einem frei translatierenden Pendelantriebssystem 4, einer Kesselbaugruppe 6 und einer Stützantriebsbaugruppe (einem Differentialdrehzahl-Förderer) 8. Die Stützkonstruktion umfaßt Ständer 2a bis c, die jeweils an entsprechenden Sockeln 2d bis f befestigt sind, und Stützarme 2g und 2h (siehe auch Fig. 11).
Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen, das Antriebssystem 4 schließt genau gegenüberliegend angeordnete Motoren 10a, 10b von gleicher Leistung (in PS) ein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Motoren 10a, 10b in der Lage, Drehzahlen von wenigstens 6000 U/min (Umdrehungen je Minute) zu erzeugen. Die Motoren 10a, 10b greifen treibend mit einer Riemenscheibe 3 ineinander, die auf einer langen hohlen Spindelwelle 5 angebracht ist. Gruppen von Riemen 12a und 12b bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Riemen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht jede Riemengruppe aus fünf (5) Riemen. Die Bandgruppen 12a, 12b sind miteinander verflochten, derartig, daß der relative Unterschied in der Höhe zwischen Motorwellen 16a, 16b auf ein Minimum reduziert wird. Die Riemen 12a sind treibend mit der Riemenscheibe 3 und einer Riemenscheibe 18a, die auf der Motorwelle 16a angebracht ist, im Eingriff. Ebenso ist der Riemen 12b treibend mit der Riemenscheibe 3 und einer Riemenscheibe 18b, die auf der Motorwelle 16b angebracht ist, im Eingriff. Das Antriebssystem 4 ist auf eine solche Weise aufgebaut, daß die resultierende Spannung von der einen Gruppe der Riemen durch eine äquivalente Riemenspannung von der anderen Gruppe von Riemen ausgeglichen wird. Diese beiden gleichen und entgegengesetzten Lasten werden kombiniert, um eine resultierende Nettokraft von Null auf die Welle 5 auszuüben. Die Riemen 12a, 12b sind dehnbare Riemen und können entweder Keilriemen oder Flachriemen sein. Jeder Riemen ist innerhalb entsprechender Riemenscheibenrillen 20 angeordnet. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist jedem Motor 10a, 10b eine Riemenspannbaugruppe zugeordnet. Die Riemenspannbaugruppe für den Motor 10a umfaßt eine Platte 24a, Rollen 22a, eine Feder 26a, ein Federgehäuse 27a, eine Gewindestange 28a und Sechskantmuttern 30a. Die Sechskant-Einstellmuttern 30a variieren die Spannung in der Feder 26a. Die Spannung in 26a bestimmt, wie weit sich die Platte 24a auf den Ansatz 31a eines Motorbocks 35a bewegt. Die Rollen 22a ermöglichen es dem Motor 10a und der Riemenscheibe 18a, auf der Platte 26a zu rollen. Ebenso umfaßt die Riemenspannbaugruppe für den Motor 10b eine Platte 24b, Rollen 22b, eine Feder 26b, ein Federgehäuse 27b, eine Gewindestange 28b und Sechskantmuttern 30b. Die Funktion der Riemenspannbaugruppe für den Motor 1 Ob ist genau die gleiche wie die der Riemenspannbaugruppe für den Motor 10a. Die Riemenspannbaugruppen für die Motoren 10a und 10b werden von Motorböcken 35a bzw. 35b getragen. Die Riemen 12a, 12b sind vollständig unter einem Riemenschutz 14 angeordnet. Ein Riemengehäuse 13 ist an einem Gehäuse 11 angebracht und umschließt im wesentlichen den Abschnitt der Riemen 12a, 12b, der mit der Riemenscheibe 3 in Kontakt ist. Das ausgewogene Antriebssystem 4 hält die Ausrichtung der Welle 5 dadurch aufrecht, daß die Welle innerhalb des Gehäuses 11 zentriert gehalten wird.
In der langen hohlen Welle 5 ist ein Paar konzentrisch angeordneter Zylinder 15a, 17a vorhanden. Der innerste Zylinder 17a definiert eine Beschickungseinlaßkammer 17. Der Raum zwischen den Zylindern 15a, 17a definiert eine Leichtgut-Auslaßkammer 15. Ein Beschickungseinlaß 7 und ein Leichtgut-Auslaß 9 werden durch das Gehäuse 11 getragen und stehen mit der Beschickungseinlaßkammer 17 bzw. der Leichtgut-Auslaßkammer 15 in Verbindung. Die oberen Abschnitte der Zylinder 15a, 17a sind am Gehäuse 11 angebracht und rotieren nicht mit der Welle 5. Dichtungen 46 und 48 sind Labyrinthdichtungen und dienen dazu, Druckbedingungen aufrechtzuerhalten. Wenn jedoch mit einem Hochdrucksystem gearbeitet wird, kann auch eine Flüssigkeitsdichtung eingesetzt werden. An einem Beschickungsrohr 50 werden Schälscheiben 52 angebracht, die als Zentripetalpumpenflügelrad zum Vorwärtstreiben der abgeschiedenen Flüssigkeit in die Leichtgut-Auslaßkammer 15 wirken. Die funktionellen Aspekte der Scheibe 52 werden unten weiter im Detail behandelt.
Die lange Welle 5 ist drehbar mit Schrägkontaktlagern 33 und zylindrischen Rollenlagern 55 im Eingriff, die innerhalb eines Lagergehäuses 34 angeordnet sind. Eine Kammer 42 dient als Rollbahn für die Lager 33 und 55 und ermöglicht die Zirkulation von Schmieröl durch die Kammer. Die Schrägkontaktlager 33 nehmen die Wirklast von der Welle 5 auf, während die zylindrischen Rollenlager 55 die Radiallast von der Welle 5 aufnehmen. Eine Ölwanne 44 fängt das Schmieröl auf, das sich am unteren Abschnitt der Kammer 42 absetzt. Durch eine Öltülle 49 wird zusätzliches Schmieröl bereitgestellt, das ausreichend für die Schmierung ist. Luftöffnungen 43 stellen Luft für die Kammer 42 bereit, um die Zirkulation des Schmieröls durch die Kammer 42 zu erleichtern. Durch Schmieröl-Austrittsöffnungen 53 kann überschüssiges Öl aus dem Inneren der Kammer 42 austreten.
Ein gebogenes Schwenkelement 36 ist zwischen dem Lagergehäuse 34 und einer Schwenkauflage 32 angeordnet und an der Schwenkauflage 32 befestigt. Eine Halterung 39 hält einen Gummipuffer 38 in einer Position zwischen der Schwenkauflage 32 und dem Lagergehäuse 34. Die Motorböcke 35a, 35b sind am Lagergehäuse 34 angebracht. Während der Rotation schwenken die Welle 5 und das Lagergehäuse 34 an einem Kontaktpunkt 37 zwischen dem Schwenkelement 36 und dem Lagergehäuse 34. Das Antriebssystem 4 dreht die Welle 5 mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit, die wiederum die Rotation des Kessels 56, des Nabenelements 64 und der Teller 66 mit derselben Rotationsgeschwindigkeit bewirkt. In den oberen und unteren Abschnitten des Lagergehäuses 34 sind elektronische Lagertemperatur-Monitore 45 angeordnet, um die Temperatur der Lager 33 zu überwachen. Wenn die Temperatur der Lager eine vorher festgelegte Temperatur erreichen sollte, sendet der Monitor 45 ein Steuersignal an eine Steuereinheit (nicht gezeigt), das die Zentrifuge 1 außer Betrieb setzt.
Wie in Fig. 1 und 3 gezeigt wird, sind das Antriebssystem 4, die Welle 5, das Lagergehäuse 34, die Kesselbaugruppe 6 und der Differentialdrehzahl-Förderer 8 untereinander als eine "Einheit" verbunden. Die gesamte "Einheit" ruht auf dem gebogenen Schwenkelement 36. Folglich translateriert oder schwenkt die oben genannte "Einheit" frei im Ergebnis der starken Kreiselkräfte, die während der Arbeit der Zentrifuge erzeugt werden, um eine optimale Betriebsposition einzunehmen. Durch die Schwenkfunktion werden die Belastungen, die normalerweise in einer eingespannten Zentrifuge vorherrschen, signifikant verringert. Außerdem ermöglicht es die Schwenkfunktion den Motoren 10a, 10b, ihre Ausrichtung beizubehalten, wodurch die resultierende Netto-Null-Kraft bewahrt wird, die durch die Konfiguration des Pendelantriebssystems, die oben beschrieben worden ist, erreicht wird. Um die Möglichkeit von plötzlichen schädlichen Auslenkungen auszuschließen und um Vibrationen zu dämpfen, wird der Gummipufferring 38 zwischen dem Lagergehäuse 34 und der Schwenkauflage 32 angeordnet. Der Gummipufferring 38 schränkt nicht den potentiellen Bewegungsbereich der Zentrifuge beim Translaterieren oder Schwenken ein. Der Ring 38 wirkt als Dämpfer, um so die Rate von Auslenkungen zu verlangsamen und es der "Einheit" zu ermöglichen, allmählich ihre optimale Betriebsposition einzunehmen, ohne daß jedwede übermäßige Kräfte auf die Lager 33 und 55 einwirken. Um die Schwenkfunktion der Zentrifuge zu erleichtern und Vibrationen zu dämpfen, ist zwischen der Schwenkauflage 32 und Stützarmen 102a und 102b eine vibrationsdämpfende Gummiauflage 40 angeordnet. Die Stützarme 102a, 102b werden jeweils mit einem entsprechenden Stützständer (siehe Fig. 1) verschweißt. Die Auflage 40 und ein Pufferring 108 verhindern, daß Vibrationen, die außerhalb der Zentrifuge 1 auftreten, auf die Zentrifuge übertragen werden.
Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die Kesselbaugruppe 6 umfaßt einen Kessel 56, eine zylindrische Förderschnecke 65, ein Nabenelement 64, runde Teller 66, einen Verteiler 62, eine Beschleunigungsvorrichtung 73 und eine konisch geformte Förderschnecke 71. Das obere Ende 58 des Kessels 56 ist am unteren Ende 54 der Spindelwelle 5 angebracht (siehe Fig. 3). Die zylindrisch geformte Förderschnecke 65 ist innerhalb des oberen, zylindrisch geformten Abschnitts des Kessels 56 angeordnet. Es wird auf Fig. 8 und 9 Bezug genommen, die Förderschnecke 65 hat Rillen 70, die schraubenförmig auf deren Außenfläche gebildet werden. Zwischen schraubenförmig geformten Rippen 112 werden Öffnungen oder Schlitze 110 gebildet. Die Rippen 112 werden an senkrechten Elementen 114 befestigt und durch diese getragen. Das Nabenelement 64 ist in Längsrichtung innerhalb einer Bohrung 61 der Förderschnecke 65 angeordnet und koaxial am oberen Abschnitt des Kessels 65 befestigt. Zwischen dem Nabenelement 64 und dem Verteiler 62 sind zylindrische Rollenlager 100 angeordnet, die es dem Nabenelement 64 und dem Verteiler 62 ermöglichen, im Verhältnis zueinander zu rotieren. Das Nabenelement 64 und die Förderschnecke 65 definieren eine Trennkammer 98. Innerhalb der Kammer 98 befinden sich runde Teller 66, die in sich überdeckenden Lagen auf dem Nabenelement 64 angeordnet sind. Im unteren, radial verlaufenden Abschnitt 64a des Nabenelements 64 werden durchführende Durchgänge 63 gebildet, die in die Kammer 98 führen. In einem Ende 58 des Kessels 56 wird ein Leichtgut-Durchgang 76 gebildet, dessen Zweck unten erklärt wird. Eine Bohrung 60 ist koaxial mit der Welle 5 ausgerichtet und nimmt das Beschickungsrohr 50 auf (siehe Fig. 3). Das Beschickungsrohr 50 ist am innersten Zylinder 17a angebracht und steht mit der Beschickungseinlaßkammer 17 in Verbindung. Der Verteiler 62 ist innerhalb des Nabenelements 64 in Längsrichtung angeordnet und mittels Schrauben 57 an der Förderschnecke 65 befestigt. Folglich rotiert der Verteiler 62 mit den Förderschnecken 65 und 71. Der Verteiler 62 nimmt das Beschickungsgut vom Beschickungsrohr 50 auf. Die Beschleunigungsvorrichtung 73 ist am Verteiler 62 angebracht und treibt das Beschickungsgut durch die Durchgänge 63 vorwärts und verteilt das Beschickungsgut gleichmäßig über den unteren Abschnitt 64a des Nabenelements 64. Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die runden Teller 66 sind innerhalb der Kammer 98 angeordnet und in sich überdeckenden Lagen am Nabenelement 64 montiert. Befestigungsvorsprünge 69 jedes Tellers werden in entsprechenden, längs ausgeführten Rillen (nicht gezeigt) in der Außenfläche des Nabenelements 64 aufgenommen. Auf der oberen Fläche 68 jedes Tellers 66 werden Abstandshalter 67 angebracht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Abstandshalter 67 an die obere Fläche 68 geschweißt, und die Teller werden aus rostfreien Stahlblechen hergestellt. Die Stärke jedes Abstandshalters 67 bestimmt die Größe des Raumes zwischen den einzelnen Tellern und die Anzahl der Teller 66, die innerhalb der Kammer 98 angeordnet werden können. Wenn der Raum zwischen den Tellern 66 verringert wird, können mehr Teller 66 innerhalb der Kammer 98 angeordnet werden, wodurch sich die Absetzfläche vergrößert und folglich der Grad der Trennung erhöht wird. Folglich bestimmt der Raum zwischen den einzelnen Tellern 66 den Trennungsgrad (oder die Klassifikation) für ein bestimmtes zugeführtes Beschickungsgut. Die Kammer 98 und das Nabenelement 64 sind auf eine solche Weise konfiguriert, daß bis zu 200 Teller 66 innerhalb der Kammer 98 angeordnet werden können.
Die konisch geformte Förderschnecke 71 ist in Längsrichtung im unteren, konisch geformten Abschnitt des Kessels 56 angeordnet und ist koaxial an der zylindrisch geformten Förderschnecke 65 angebracht. Auf der Außenfläche der Förderschnecke 71 werden schraubenförmige Rillen 74 gebildet (siehe Fig. 5 bis 7). Die Förderschnecken 65 und 71 sind im Verhältnis zum Kessel 56 drehbar. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 6 wird gezeigt, daß die konische Förderschnecke 71 angrenzend an das untere Ende 77 einen glatten Abschnitt 81 hat. Der Abschnitt 81 ist mit einem Schwergut-Auslaß 78 ausgerichtet. Der Schwergut-Auslaß 78 ist zentral zwischen einem oberen Anschläger 94 und einem unteren Anschläger 96 angeordnet.
Es wird auf Fig. 10 Bezug genommen, der Differentialdrehzahl-Förderer (Förderantrieb oder Stützantrieb) 8 wird abnehmbar an einer Stirnfläche 79 der konisch geformten Förderschnecke 71 angebracht und wird vollständig durch ein Gehäuse 25 umschlossen (siehe Fig. 1). Der Differentialdrehzahl-Förderer 8 besteht aus einer rotierenden Scheibe 87 und einer Welle (einem Motorrotor) 86. Zwischen einer drehbaren Befestigungsplatte 89 und der Welle 86 sind Schrägkontaktlager 84 angeordnet und rollfähig mit diesen im Eingriff. Die Scheibe 87 ist abnehmbar am Kessel 56 befestigt und wird durch diesen angetrieben und rotiert folglich mit der Rotationsgeschwindigkeit des Kessels 56. Die Welle 86 ist abnehmbar an der Stirnfläche 79 der konisch geformten Förderschnecke 71 angebracht. Die Welle 86 wird durch den Differentialdrehzahl-Förderer 8 angetrieben und dreht folglich die Förderschnecken 65 und 71 mit einer vorher festgelegten Rotationsgeschwindigkeit, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Bereich von etwa 1 U/min (Umdrehungen je Minute) bis etwa 100 U/min über oder unter der Rotationsgeschwindigkeit der Welle 5 liegt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel rotieren die Förderschnecken 65 und 71 mit einer Rotationsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 5900 U/min bis etwa 5999 U/min oder 6001 U/min bis etwa 6100 U/min. Da der Kessel 56 mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 6000 U/min rotiert, wird eine Differentialgeschwindigkeit ΔV erzeugt, die ausgedrückt werden kann als:
ΔV ist gleich VB - VC
wobei VB gleich der Rotationsgeschwindigkeit des Kessels 56 ist und
VC gleich der Rotationsgeschwindigkeit der Förderschnecken 65 und 71 ist.
Der Differentialdrehzahl-Förderer 8 wird als eine einzige, zusammenhängende Einheit am Kessel 56 angebracht oder von diesem abgenommen. Der Förderer 8 kann durch Abnehmen des Gehäuses 25, der Antriebsbefestigungsplatte 89, einer dazwischenliegenden Befestigungsplatte 97 und einer Sicherungsmutter 91 vom Kessel 56 abgenommen werden. Danach kann die Förderer-Antriebseinheit 8 als eine einzige Baugruppe und in einem einzigen Schritt vom Kessel 56 abgenommen werden. Da der Förderer 8 am Kessel 56 angebracht ist, translateriert oder schwenkt der Fördertrieb 8 mit der "Einheit", wie sie hier vorstehend definiert worden ist, wenn die "Einheit" nach ihrer optimalen Betriebsposition sucht. Folglich werden keine Lasten auf die Zentrifuge ausgeübt, wie das der Fall wäre, wenn anstelle des Förderantriebs 8 ein herkömmliches Band- oder direkt gekoppeltes Antriebssystem eingesetzt würden. In Verbindung mit der Zentrifuge der vorliegenden Erfindung kann eine Reihe von senkrecht montierten Förderantrieben eingesetzt werden, z. B. hydraulische, elektrische, pneumatische usw. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Differentialdrehzahl-Förderer 8 ein RotodiffTM-Modell Nr. 1060D, das von der Viscotherm AG hergestellt wird. Es werden Dichtungen 92 eingesetzt, um jedes Lecken des Feststoffkonzentrats aus den schraubenförmigen Rillen 74 auf die Lager 84 zu verhindern. Die Dichtungen 92 haben die Konfiguration von Labyrinthdichtungen.
Die oben genannten Rotationsgeschwindigkeiten werden für den Betrieb der Zentrifuge 1 bevorzugt. Die Zentrifuge der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch mit einem Antriebssystem 4 und einem Differentialdrehzahl-Förderer 8 betrieben werden, die eine andere Rotationsgeschwindigkeit bereitstellen. Das wäre der Fall, wenn mit kleinformatigen Antriebssystemen oder Differentialdrehzahl- Förderern gearbeitet würde.
Es wird auf Fig. 12 Bezug genommen, seitliche Schwenkarme 104 schwingen in die durch den Pfeil 105 bezeichnete Richtung und ermöglichen es, daß die Zentrifuge 1 seitlich in den Raum zwischen den Stützständern 2 eingesetzt und aus diesem herausgenommen werden kann. Ein aus mehreren Sektionen bestehendes Gehäuse, das die Sektionen 59a bis d umfaßt, umschließt den Kessel 56, den Differentialdrehzahl-Förderer 8 und das Fördergehäuse 25 vollständig. Die seitliche Montage der Zentrifuge wird über die senkrecht geteilte Gehäusesektion 59a erreicht. Die seitliche Bewegung des Arms 104 erleichtert den Zugang zur Zentrifuge 1 zum Zweck der Durchführung von Wartungsmaßnahmen und Reparaturen. Das ist ein signifikanter Vorteil gegenüber herkömmlichen, senkrecht ausgerichteten Zentrifugen, bei denen die Zentrifuge von oben in ihr Gehäuse fallen gelassen werden muß. Außerdem wird für die Installation in Längsrichtung mehr Kopffreiraum als bei der seitlichen Installation gebraucht. Durch Dichtungen 23 werden die einzelnen Sektionen gasdicht miteinander verbunden, um Druckgase, die für die Durchführung von bestimmten Trennprozessen erforderlich sein können, zwischen dem Kessel 56 und dem Gehäuse 25 zu halten. Ein solches Druckgas kann beispielsweise Stickstoff sein.
Zwischen dem Lagergehäuse 34 und der Gehäusesektion 59a werden Trennglieder 21 angeordnet. Die Trennglieder haben zwei Funktionen. Erstens isolieren die Trennglieder das Gehäuse und den Rahmen, wodurch sie die Übertragung von Vibrationen in den Kessel 56 und den Differentialdrehzahl-Förderer 8 verhindern. Zweitens tragen die Trennglieder 21 dem Herausnehmen des geteilten Gehäuses 21 dadurch Rechnung, daß sie die Notwendigkeit der Abnahme des Gehäuseoberteils 59b vermeiden. Das Gehäuseoberteil 59b kann leicht nach oben geschoben werden, so daß das geteilte Gehäuse 59a abgenommen werden kann.
Die Konstruktion des senkrecht geteilten Gehäuses dient auch dem Auswuchten der Zentrifuge 1. Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, im oberen bzw. unteren Umfang des Kessels 56 werden Ausgleichsringe 83 und 85 gebildet. In jedem Ring 83, 85 werden Schwalbenschwanzauskehlungen 75 gebildet, in denen Ausgleichsgewichte 82 aufgenommen und gehalten werden. Die Gewichte 82 werden so angeordnet, daß die Größenordnung der Vibrationen der arbeitenden Zentrifuge auf ein Minimum reduziert wird. In den Außenumfang der Ausgleichsringe 83, 85 werden Winkelgrad-Kennzeichnungen eingeätzt, um so eine Referenz für die Positionierung der Ausgleichsgewichte 82 bereitzustellen. Die Gewichte 82 werden bis zu einer beliebigen Radialposition in die Schwalbenschwanzauskehlungen 75 eingeführt und dann unter Benutzung einer Stellschraube (nicht gezeigt) fest arretiert. Berührungslose Näherungssonden 106 dienen dazu, die Vibrationsamplitude der Zentrifuge während des Betriebs zu bestimmen. Die Kombination aus geteiltem Gehäuse, Ausgleichsringen und berührungslosen Näherungssonden ermöglicht eine große Schnelligkeit beim Auswuchten vor Ort.

ARBEITSWEISE

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Beschickungsschlamm in den Beschickungseinlaß 7 eingespeist. Das Beschickungsgut bewegt sich durch den innersten Zylinder 17a, der die Beschickungseinlaßkammer 17 bildet. Danach tritt das Beschickungsgut aus der Kammer 17 aus und tritt in den Kessel 56 ein, wo die Beschleunigungsvorrichtung 73 das Beschickungsgemisch vorwärts durch die Durchgänge 63 und in die Trennkammer 98 treibt. Die Beschleunigungsvorrichtung 73 verteilt dann das Beschickungsgut gleichmäßig über den unteren Innenraum des Nabenelements 64. Die Teller 66 wirken mit der Zentrifugalkraft zusammen, die durch die Rotation des Kessels 56 erzeugt wird, um so zunehmend Feststoffe aus dem flüssigen Schlamm abzuscheiden. Während sich der Schlamm längs der Teller 66 nach innen bewegt, sammeln sich die Feststoffe an der Unterseite der Teller. Anschließend bewegen sich die Feststoffe schließlich von der Mitte der Teller nach außen und durch die Öffnungen 110 in der zylindrischen Förderschnecke 65. Die Feststoffe werden dann über die schraubenförmigen Rillen 70 zur konisch geformten Förderschnecke 71 weitergeleitet. Die schraubenförmigen Rillen 74 der Förderschnecke 71 transportieren die Feststoffe weiter nach unten durch den Kessel 56, so daß die Feststoffe durch den Schwergut-Auslaß 78 austreten können. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen dem Kessel 56 und den Förderschnecken 65 und 71 bewirken die Weiterleitung der Feststoffe durch die schraubenförmigen Rillen 70 bzw. 74 der Förderschnecken 65 und 71 zum Schwergut-Auslaß 78. Die Feststoffe treten durch den Schwergut-Auslaß 78 aus und fallen auf die Innenfläche der Gehäusesektion 59d, wo die Feststoffe durch einen Schwergut-Hauptauslaß 29 abgegeben werden. Die Schälscheibe 52 setzt die abgeschiedene Flüssigkeit unter Druck, die schnell mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 6000 U/min wirbelt, so daß der Durchtritt der Flüssigkeit durch die Durchgänge 76 und in die Leichtgut- Auslaßkammer 15 bewirkt wird. Folglich wandelt die Schälscheibe 52 einen "Staudruck", der durch die wirbelnde Flüssigkeit erzeugt wird, in ein "Druckgefälle" um. Die abgeschiedene Flüssigkeit oder das flüssige Leichtgut treten über den Leichtgut-Auslaß 9 aus der Zentrifuge aus.
Die Zentrifuge der vorliegenden Erfindung ist auch für die "Dreigut"-Trennung geeignet, bei der ein Beschickungskonzentrat oder -schlamm in ein flüssiges Konzentrat ein festes Konzentrat und ein drittes Konzentrat getrennt wird, das eine Konzentrationsdichte zwischen der des flüssigen und des festen Konzentrats hat. Wenn beispielsweise ein Beschickungsschlamm, der Wasser, Öl und Sand umfaßt, in den Beschickungseinlaß 7 eingeführt wird, würde der oben genannte Trennvorgang eine Trennung bewirken, bei der das Öl durch den Leichtgut-Auslaß 9 abgegeben würde, der Sand durch den Schwergut-Auslaß 78 abgegeben würde, und das Wasser, das eine Dichte zwischen der des Öls und des Sands hat, würde durch einen Drittgut-Auslaß 80 (mittlere Dichte) abgegeben werden (siehe Fig. 2).
Man kann also feststellen, daß die oben aufgeführten Ziele, neben den aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich werdenden, effektiv erreicht worden sind, und da bestimmte Änderungen an den oben genannten Konstruktionen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, ist es beabsichtigt, daß alle Fakten, die in der vorstehenden Beschreibung enthalten sind oder in den beigefügten Zeichnungen gezeigt werden, als Veranschaulichung und nicht im einschränkenden Sinn zu interpretieren sind.
Obwohl die Erfindung in den Formen veranschaulicht und beschrieben worden ist, die als die praktischsten und bevorzugten Ausführungsbeispiele betrachtet werden, versteht es sich von selbst, daß viele Varianten möglich sind und im Rahmen der beigefügten Ansprüche liegen.
Nach der Beschreibung der Erfindung werden daher die folgende Ansprüche formuliert:

Claims

1. Zentrifuge (1), die eine senkrechte Rotationsachse hat und von einer Stützkonstruktion (2) getragen wird, um die Trennung eines Beschickungsgemischs in mehrphasige Fraktionen auszuführen, wobei die Zentrifuge (1) folgende Komponenten aufweist:

eine Welle (5), die auf der Stützkonstruktion (2) angeordnet und drehbar daran befestigt ist;

einen Kessel (56), der koaxial an der Welle (5) befestigt und mit dieser drehbar ist;

eine Schwergut-Kammer im Anschluß an ein Ende des Kessels (56), die durch eine Schwergut- Abgabeöffnung (78) mit dem Inneren des Kessels (56) in Verbindung steht;

einen Einlaß (17) in Verbindung mit dem Kessel (56) zur Einführung des Beschickungsgemischs in den Kessel (56);

eine drehbare Förderschnecke (65, 71), die in Richtung der Längsachse innerhalb des Kessels (56) angeordnet und koaxial mit diesem ist;

ein Nabenelement (64), das innerhalb des oberen Abschnitts der Förderschnecke (65, 71) angeordnet ist, wobei das Nabenelement (64) koaxial am Kessel (56) angebracht und mit diesem drehbar ist, wobei der zwischen der Förderschnecke (65, 71) und dem Nabenelement liegende Raum eine Trennkammer (98) definiert;

eine Vielzahl von Trenntellern (66), die in der Trennkammer (98) angeordnet und in übereinanderliegenden Lagen auf dem Nabenelement (64) gestapelt sind;

einen Verteiler (62), der innerhalb des Nabenelements (64) angeordnet ist und mit den Einlaßmitteln (7) in Verbindung steht, um so das Beschickungsgemisch aufzunehmen, wobei der Verteiler (62) an der Förderschnecke (65, 71) angebracht ist, wobei das Nabenelement (64) in seinem unteren Abschnitt eine Vielzahl von Durchgängen (63) hat, die in die Trennkammer (98) führen;

Mittel (4, 8), die mit der Welle (5) und der Förderschnecke (65, 71) gekoppelt sind, um den Kessel (56) und die Förderschnecke (65, 71) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen; und

einen Leichtgut-Abgabeauslaß (15) in Verbindung mit der Trennkammer (98), um eine leichte Fraktion aus dem Kessel (56) abzugeben;

dadurch gekennzeichnet, daß:

eine Beschleunigungsvorrichtung (73), die am Verteiler (62) angebracht ist, das Beschickungsgemisch durch die Durchgänge (63) des Nabenelements (64) und in die Trennkammer (98) vorwärtstreibt; und

die Welle (5) hohl ist und einen Außenzylinder (15a) und einen koaxial darin angeordneten Innenzylinder (17a) hat, wobei der Einlaß (17) durch den Innenzylinder (17a) gebildet wird, wobei der Leichtgut-Abgabeauslaß (15) zwischen den Zylindern (15a, 17a) gebildet wird, die stationär bleiben, während die Welle (5) rotiert.

2. Zentrifuge (1), die eine senkrechte Rotationsachse hat und von einer Stützkonstruktion (2) getragen wird, um die Trennung eines Beschickungsgemischs in mehrphasige Fraktionen auszuführen, wobei die Zentrifuge (1) folgende Komponenten aufweist:

ein Nabenelement (64), das innerhalb des oberen Abschnitts der Förderschnecke (65, 71) angeordnet ist, wobei das Nabenelement (64) koaxial am Kessel (56) angebracht und mit diesem drehbar ist, wobei der zwischen der Förderschnecke (65, 71) und dem Nabenelement (64) liegende Raum eine Trennkammer (98) bildet;

Mittel (62, 63) zur Verteilung des Beschickungsgemischs in der Trennkammer (98);

Mittel (4) zum Rotieren der Welle (S) mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit;

einen Antrieb (8) mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, der drehbar mit dem Kessel (56) ineinandergreift, um die Förderschnecke (65, 71) mit einer zweiten Rotationsgeschwindigkeit anzutreiben; und

einen Leichtgut-Abgabeauslaß (15) in Verbindung mit der Trennkammer (98), um eine leichte Fraktion aus dem Kessel (56) abzugeben,

dadurch gekennzeichnet, daß:

eine Vielzahl von Lagern (33, 55) drehbar mit der Welle (5) ineinandergreift;

ein Lagergehäuse (34), das die Lager (33, 55) ummantelt, schwenkbar mit der Stützkonstruktion (2) ineinandergreift, um so die freie Translationsbewegung der Welle (5) zu ermöglichen, um während deren Drehung eine optimale Betriebsstellung zu erreichen;

die Wellenrotationsmittel (4) ein Paar von diametral angeordneten Motoren (10a, 10b) umfassen, die vom Lagergehäuse (34) getragen werden;

jedem Motor (10a, 10b) eine Gruppe von Riemen (12a, 12b) zugeordnet ist, wobei jede Gruppe von Riemen treibend mit dem entsprechenden Motor und der Welle (5) im Eingriff ist; und

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, die außerdem ein Paar Spannungseinstellelemente (20a, 20b) einschließt, die jeweils funktionell einem entsprechenden der Motoren (10a, 10b) zugeordnet sind, um die Spannung jeder der Gruppe von Riemen (12a, 12b) einzustellen.

4. Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, die außerdem folgendes einschließt:

ein Paar Ausgleichsringe (83, 85), die im Umfang des Kessels (56) gebildet werden, wobei in jedem Ausgleichsring eine Rille (75) gebildet wird; und

wenigstens ein Gewicht (82), das verstellbar innerhalb der Rille (75) eines entsprechenden der Ringe (83, 85) angeordnet ist.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 4, die außerdem folgendes einschließt:

erste Schwingungsdämpfungsmittel (38), die zwischen dem Lagergehäuse (34) und der Stützkonstruktion (2) angeordnet sind; und

Mittel (39), um die ersten Schwingungsdämpfungsmittel zwischen dem Lagergehäuse (34) und der Stützkonstruktion (2) in Position zu halten.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, die außerdem folgendes einschließt:

ein Gehäuse (59a bis 59d), das den Kessel (56) umschließt; und

zweite Schwingungsdämpfungsmittel (21), die zwischen dem Gehäuse (59a bis 59d) und der Welle (5) angeordnet sind, um die Übertragung von Schwingungen auf das Gehäuse zu verhindern.

7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die außerdem einen Lagertemperatur-Monitor (45) zur Überwachung der Temperatur der Lager (33, 55) einschließt.

8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 7, die außerdem Mittel (49) zum Schmieren der Lager (33, 55) einschließt.

9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei welcher der Kessel (56) einen oberen, zylindrisch geformten Abschnitt und einen unteren, konisch geformten Abschnitt hat.

10. Zentrifuge nach Anspruch 9, bei der die Förderschraube gebildet wird aus einem oberen, zylindrisch geformten Abschnitt (65), der sich innerhalb des zylindrisch geformten Abschnitts des Kessels (56) befindet, und einem unteren, konisch geformten Abschnitt (71), der sich innerhalb des unteren, konisch geformten Abschnitts des Kessels (56) befindet.

11. Zentrifuge nach Anspruch 9 oder 10, bei der sich der Schwergut-Abgabeauslaß (78) im unteren, konisch geformten Abschnitt des Kessels (56) befindet.

12. Zentrifuge nach Anspruch 11, die außerdem einen Abgabeauslaß (80) für eine Fraktion von mittlerer Dichte einschließt, der mit der Trennkammer (98) in Verbindung steht.

13. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 12, die außerdem eine Vielzahl von Abstandselementen (67) einschließt, die eine vorher festgelegte Stärke haben und auf der oberen Fläche jedes der Teller (66) angebracht sind, um das Volumen zwischen den Tellern zu definieren.

14. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 13, die außerdem einen Schwenkarm (104) einschließt, der zur seitlichen Bewegung schwenkbar an der Stützkonstruktion (2) angebracht ist, wobei der Schwenkarm (104) die Zentrifuge stützt, um so die seitliche Bewegung der Zentrifuge im Verhältnis zur Stützkonstruktion (2) zu ermöglichen.

15. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 14, die außerdem Mittel (52) einschließt, um die leichte Fraktion aus der Trennkammer (98) in den Leichtgut-Abgabeauslaß (15) zu treiben.