DE8100241U1

DE8100241U1 - Achswinkel-schwingzentrifuge

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Publication number: DE8100241U1
Application number: DE19818100241
Authority: DE
Original assignee: SCHILP GEORG 8201 KOLBERMOOR DE
Current assignee: SCHILP GEORG 8201 KOLBERMOOR DE
Priority date: 1981-01-08
Filing date: 1981-01-08
Publication date: 1982-11-18

Description

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Georg Schilp J^ '. J^J " 'ji

8201 Kolbermoor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwingzentrifuge mit einer umlaufenden Siebtrommel, die starr mit der Trommelwelle verbunden ist, welche ihrerseits Achswinkelschwingungen ausführt.

Sie kann zur Trennung von Suspensionen, zum Trockenschleudern und Waschen körniger Stoffe in allen Industriebereichen eingesetzt werden. .

Bei den bekannten Schwingzentrifugen wird die kegelstumpfförmige Siebtrommel zusätzlich zur Drehbewegung in Schwingungen in axialer Richtung versetzt. Der Neigungswinkel der Trommel wird dabei so gewählt, daß der vom Sieb zurückgehaltene Feststoff unter Einwirkung der Zentrifugalbeschleunigung gerade eben noch nicht von selbst zum größeren Durchmesser hin gleitet. Durch die zusätzliche periodisch .wirkende Schwingungsbeschleunigung in axialer Richtung setzt sich der Feststoff in der ganzen Trommel ruckweise in Bewegung. Ein sicherer Betrieb ist daher nur möglich, wenn der Neigungswinkel der Trommel kleiner ist als der Reibungswinkel und wenn die Schwingungsbeschleunigung nicht zu klein ist gegenüber der Zentrifugalbeschleunigung. Da Schwingungsbeschleunigungen über 10 g bei großen Massengutschleudern mit schweren gefüllten Trommeln nur mit Nachteilen zu realisieren sind, liegt die obere Grenze der Zentrifugalbeschleunigung in der Regel bei 100 g. Die erreichbaren Restfeuchten liegen deshalb relativ hoch, z.B. bei gleichkörniger Steinkohle mit d=l,5 mm um 5 %, was sich insbesondere bei feinkörnigen Feststoffen nachteilig auswirkt, da für die erreichte Restfeuchte

das Produkt aus (Zentrifugalbeschleunigung) mal (Korngröße) maßgeblich ist.

Neben diesen Axialschwingzentrifugen sind auch Drehschwingzentrifugen bekannt geworden, bei denen die Haftreibungskräfte des Feststoffes in der Siebtrommel durch Beschleunigungen aus einer überlagerten DrehSchwingung kurzzeitig periodisch überwunden werden. Bei diesen Maschinen ist es möglich, das Drehzahlniveau anzuheben, nachteilig ist jedoch der Aufwand für die Erzeugung der Drehschwingung und der höhere Siebverschleiß.

Bei den bekannten Taumelzentrifugen ist die konische Siebtrommel im schräggestellten Kopf einer drehbaren Hohlwelle gelagert und wird durch eine innere Antriebswelle über Kardangelenke angetrieben. Die Hohlwelle rotiert mit einer anderen Drehzahl in

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gleichem oder entgegengesetzten Drehsinn, wodurch bei jeder Trommelumdrehung einmal kurzzeitig der Gleitwinkel des Feststoffes überschritten wird und das Gut schrittweise zum größeren Trommeldurchmesser hin wandert. Derartige Taumelzentrifugen mit kegelstumpfförmiger Siebtrommel sind aus den DT-Patentschriften 1072 199, II98 295- 1288 990, 2127 ^58, 921 38O, IO92 385 und aus den US-PS 2222 266, US-PS 3136 075 bekannt. Vorteilhaft ist dabei, daß das Gut nicht asn ganzen Trommelumfang, sondern nur in einzelnen Trommelbereichen durch Beschleunigungsimpulse transportiert werden muß, wodurch höhere Zentrifugalbeschleunigungswerte und geringere Restfeuchten ermöglicht werden. Nachteilig ist jedoch der komplizierte Aufbau des Antriebes über zwei ineinander gelagerte abgeknickte Wellen, deren innere über Kardangelenke angetrieben werden muß und vor allem die sehr hohe Belastung der Wälzlager im schrägliegenden Taumelkopf der geknickten Hohlwelle durch die Präzessionskräfte der Nutationsbewegung des Siebkorbes der Taumelzentrifuge. Diese großen Kräfte, die im Taumelkopf durch die Lager auf sehr kleinem Raum abgefangen werden müssen, begrenzen auch die erreichbaren Baugrößen und Filterflächen der Siebtrommel, die Transportgeschwindigkeiten für den Feststoff, die Zentrifugalbeschleunigungen und den Durchsatz der Siebtrommel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile die Anordnung der Lagerung der Siebtrommel und die Erzeugung der Schwingungsbeschleunigungen für den Feststofftransport so zu gestalten, daß der bauliche Aufwand geringer und die Leistungen der Zentrifuge größer wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit der Siebtrommel fest verbundene Trommelwelle an einem Lagerpunkt pendelnd fixiert ist, während der andere Lagerpunkt periodisch uii seine Mittellage schwingt oder kreist. Es ist nur eine Siebtrommelwelle erforderlich, deren Lager einen großen Abstand voneinander haben, wobei ein Lager mechanisch erregt und in seiner Lage bewegt wird.

Diese Ausbildung weist den Vorteil auf, daß durch den großen Abstand der beiden Trommelwellenlager die Lagerkräfte _<um ein Vielfaches kleiner werden. Da nur eine Welle benötigt wird, ist der bauliche Aufwand geringer und kostengünstiger in der Herstellung.

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Da die Siebtrommel neben der gleichmäßigen Drehbewegung nur über-S lagerte Nickbewegungen senkrecht zur Drehachse um den Pendelpunkt innerhalb der Trommsl ausführt, sind die Erregerkräfte gering. Der Transportimpuls muß nur für einen Teil der Trommelfüllung gleichzeitig aufgebracht werden, um die Haftreibung der Feststoffschicht zu überwinden; im Gegensatz zur Axialschwingzentrifuge, wo die gesamte Masse der gefüllten Siebtrommel einschließlich aller anderen Zusatzmassen mit Schwingungsbeschieunigungen größer als 10 g erregt werden müssen.

Durch die Lage des Pendellagers auf der Trommelwelle relativ zur Siebtrommel kann die Transportgeschwindigkeit des Feststoffes in der Siebtrommel unterschiedlich gestaltet werden. So ist es beispielswäse günstiger, an der Aufgabezone am kleinen Durchmesser der konischen Siebtrommel mit dem geringeren Trommelumfang und der kleineren Zentrifugalbeschleunigung die Transportgeschwindigkeit zu vergrößern und am großen Trommeldurchmesser entsprechend zu verkleinern, da hierdurch die Schichtstärke des Feststoffringes in der Trommel gleichmäßig dick wird und die Verweilzeit in der Zone mit großer Zentrifugalbeschleunigung langer wird. Hierdurch verringert sich auch die Gefahr einer Verstopfung in der Aufgabezone bei großen Durchsätzen und einer Trommel-Unwucht durch einseitige Feststoffanhäufung in der Siebtrommel. Für die Steuerung der optimalen Transportgeschwindigkeit in der Siebtrommel lassen sich zwei Parameter der Schwingbewegung des mechanisch erregten Führungslagers der Trommelwelle variieren: Die Schwingfrequenz und die Amplitude der Schwingbewegung. Mit zunehmender Schwingfrequenz steigt die Feststoff-Transportgeschwindigkeit in der Siebtrommel. Bei ausreichend hoher Frequenz genügen al? Amplitude wenige Millimeter. Die Acbswinkeländerungen der schwingenden und rotierenden Trommelwelle sind dann kleiner als 1 . Durch Anbringen von Zusatzmassen auf dem Schwingungserreger können die Schwingungskräfte von der gefüllten Trommel nahezu vollständig ausgeglichen werden, so daß das Zentrifugengehäuse ruhig steht und keine Fundamenterschütterungen auftreten. Bedingt durch das günstigere Bauprinzip ergeben sich geringere mechanische Belastungen und daraus eine Reihe verfahrenstechnischer Vorteile: Es sind höhere Zentrifugalbeschleunigungen und damit niedrigere Restfeuchten möglich, größere Filterflächen, größere Feststoffschichtstärken, längere Verweilzeiten und damit höhere Durchsatzleistungen lassen sich realisieren bei geringem

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Energiebedarf für die Schwingungserregung und einfacher Bauweise.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Achswinkel-Schwingzentrifuge mit Unwuchtmotor-Erregung

Fig, 2 eine Achswinkel-Schwingzentrifuge mit Kreisschwinger-Erregung

Fig. 3 eine Achswinkel-Schwingzentrifuge mit geführtem Kreisschwinger und horizontaler Welle.

In Fig. 1 ist eine Achswinkel-Schwingzentrifuge mit vertikaler Trommelwelle 1 dargestellt. Die Siebtrommel 2 ist über einen Produktverteilteller 10 und Stegen 11 an die Trommelwelle 1 angeflanscht. Die Trommelwelle 1 ist in einem pendelnden Lager 3, das beispielsweise in einem Tragkörper 4, welcher Winkeländerungen elastisch aufnimmt, festgelagert. Das andere Ende der Trommelwelle wird vom Lager 5 geführt, welches sich radial federnd über die Schwingungsfedern 6 am Gehäuse 12 abstützt. Die Sclrwingungsfedern können beispielsweise auch als Gummipuffer, Federpal;ete, Gummimembrane ausgebildet sein. Die Trommelwelle 1 wird über eine Ausgleichskupplung 8 vom Antriebmotor 9 angetrieben. Die Ausgleichskupplung 8 kann beispielsweise als elastische Kupplung, biegsame Welle, Gelenkwelle, Bogenzahnkupplung, elastische Gelenkwelle o.a. ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise auch gleichzeitig die Funktion eines elastischen Lagers übernehmen, anstelle von Lager und Schwingungsfedern 6. Die Trommelwelle 1 und die Siebtrommel 2 werden beispielsweise durch den regelbaren Unwuchtmotor 7 ^zu Schwingungen im Achswinkel angeregt, die Beschieunigungen und Verzögerungen des Feststoffes in der Siebtrommel 2 ergeben und den Feststofftransport bewirken. Die träge Masse von Siebtrommel 2, Trommelwelle 1, Feststoffmasse bilden zusammen mit der Federkonstanten der Federn 6 und der Nutationsfrequenz der Drehzahl der Siebtrommel 2 ein schwingungsfähiges System, das vom Unwuchtmotor erregt wird. Liegt die Erregerfrequenz knapp unterhalb der Eigenfrequenz, so stabilisiert sich das System selbsttätig auch bei starken Aufgabeschwankungen der Suspension 15- Bei zu. großer Trommelfüllung verstärken sich dann die Transportimpulse, da das Schwingungssystem näher an der Eigenfrequenz läuft. Der Antriebmotor 9 kann mit fester oder regelbarer Drehzahl als Elektromotor,

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Hydromotor o.a., wie bekannt, ausgebildet sein. Die Suspension 15 wird von oben durch Öffnungen zwischen den Stegen 11 des Tromraelbodens zugeführt, auf dem Produktverteilteller 10 vorbeschleunigt und auf die Siebtrommel 2 oben aufgegeben. Das Filtrat wird bei 17 abgeführt, der Feststoff 16 fällt nach unten in den Schacht. Das Gehäuse 12 ist über Stege 13 mit der Außenwand Ik der Zentrifuge verbunden.

Fig. 2 zeigt eine Achswinkel-Schwingzentrifuge mit Erregung durch einen Kreisschwinger in vertikaler Bauweise. Die Zentrifuge ist ähnlich aufgebaut wie in Fig. 1 mit einer konischen Siebtrommel 2, die durch eine schwingungsfähige Trommelwelle 1, welche in einem pendelnd aufgehängten Lager 3 gelagert ist. geführt wird und über eine Ausgleichskupplung 8 vom Motor 9 angetrieben wird. Die Erregung von Achswinkel-Schwingungen der Trommelwelle 1 geschieht durch einen Unwucht-Kreisschwinger 19, der auf der Trommelwelle 1 durch die Lager 20 gelagert ist und über eine Ausgleichskupplung über einen beispielsweise auf der Motorwelle 22 gelagerte Riemenscheibe 23 über einen Riementrieb 24 vom gleichen Motor 8, oder· wie dargestellt, von einem zweiten Motor 25 mit unterschiedlicher Drehzahl und oder Drehrichtung angetrieben wird. Damit es insbesondere bei Anfahrvorgangen oder bei Störungen nicht zu unerwünscht großen Achswinkel-Ausschlägen kommen kann, ist auf der Trommelwelle 1 noch ein weiteres Lager 26 angebracht, das in solchen Fällen auf einem beispielsweise elastisch gelagerten Ring 27 auf einer Kreisbahn abrollt und den Achswinkel begrenzt. Die Suspension 15 wird oben zugeführt und auf dem mit der Siebtrommel 2 fest verbundenen, rotierenden und schwingenden Verteilerkegel 28 vorbeschleunigt. Dieser ist über Stege 29 zusammen mit der Siebtrommel 2 starr mit der Trommelwelle 1 verbunden. Der Verteilerkegel 28 kann auch ganz oder teilweise als Vorentwässerungssieb ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß durch den kleinen Durchmesser des Verteilersiebes 28 schon ein Großteil des abzuschleudernden Filtrates entfernt wird bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten. Der Energieverbrauch und der Siebverschleiß sind dadurch geringer, Das abgeschleuderte Filtrat wird bei 17 abgeführt, der Feststoff l6 fällt zwischen den Stegen 13, die das Lagergehäuse mit der Außenwand lk der Zentrifuge verbinden, nach unten in den

/6 Schacht.

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Fxg. 3 zeigt eine Achswinkel-Schwingzentrifuge mit horizontaler Trommelwelle 1 und Erregung durch einen geführten Kreisschwinger. Die konische Siebtrommel 2 ist über eine Trommelrückwand 32 mit der Trommelwelle 1 fest verbunden. Die Trommelwelle 1 wird durch die Pendellager 33 und 34 drehbar in der jeweiligen Achslage geführt. Das Pendellager 34 ist im geführten Kreisschwinger 19 exzentrisch eingebaut und rotiert mit diesem, geführt vom Lager 2'6 um die Achse des rohrförmigen Gehäuses 12, angetrieben über die mit dem Kreisschwinger 19 verbundene Riemenscheibe 23 und der am Motor 25 befestigten Riemenscheibe 24. Die Trommelwelle 1, deren Ende hierdurch auf Kreisbahnen mit dem Radius gleich der Exzentrizität des Lagers 34 im Kreisschwinger 19 geführt ist, wird über die Ausgleichskupplung 8 von der Riemenscheibe 35 angetrieben. Die Ausgleichskupplung 8 für den Fluchtfehler ist beispielsweise als elastische Welle dargestellt. Die Riemenscheibe 35 ist in einer am Gehäuse 12 befestigten Lagerkonsole 36 geführt und wird über Riemen vom Motor 9 und der Riemenscheibe 37 angetrieben. Der ganze Antriebs- und Lagerteil ist fest mit dem Zentrifugengestell verbunden, das auch die Apparateteile trägt, die den eigentlichen Verfahrensraum bilden. Die Suspension 15 wird durch das Einlaufrohr 38 zugeführt, im Verteilerkonus 28, der über Stege 39 mit der Trommelrückwand 32 verbunden ist, vorbeschleunigt und am kleinen Trommeldurchmesser auf das Sieb aufgegeben. Das abgeschleuderte FiI-trat wird durch den Ablaufkanal 17 abgeführt, der Feststoff l6 durch den Abwurfschacht ausgetragen. Durch den Türdeckel 4O ist der Verfahrensraum zugänglich. Die Abdichtungen 4l und 42 der rotierenden und schwingenden Siebtrommel 2 sind auf den Bewegungsmittelpunkt im Pendellager 33 hin ausgerichtet. Damit die Maschine auch bei Feststoff-Unwuchten in der Siebtrommel 2 ruhig läuft, kann das Zentrifugengestell mit Füllstoffen 43 beschwert und auf Schwingpuffer 44 gestellt werden. Die Unwuchtmasse des Kreisschwingers 19 ist auf die Masse der mit Feststoff beladenen Siebtrommel 2 abzustimmen.

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Claims

■Pcinsprüche:

1. Schwingzentrifuge mit starrer Verbindung zwischen Siebtrommel
und Trommelwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelwelle an zwei Stellen gelagert ist, von denen das eine Lager als

Pendellager ausgebildet ist und das andere Lager um seine
Mittellage bewegt wird.

2. Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das bewegte Lager Teil eines schwingfähigen Systems ist, das
durch einen Schwingungserreger angetrieben wird.

3- Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auslenkung der im Achswinkel schwingenden Welle durch ein
Führungssystem gelenkt wird.

4. Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für alle schwingenden Teile und Präzessionskräfte ein Massenausgleich vorgesehen ist.

5- Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Pendellager als nicht pendelnde Lager mit elastischer Einbettung ausgebildet sind.

6. Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch die axiale Lage des Pendellagers relativ zur Siebtrommel die Feststoff-Transportimpulse an den einzelnen Trommelabschnitten unterschiedliche Größe aufweisen.

7- Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die elastische Ausgleichskupplung für den Trommelweilenantrieb zugleich Schwingungsfe^"der und bewegliches Lager ist.

8. Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Erregerfrequenz so gewählt wird, daß das System auch bei
starken Aufgabeschwankungen selbststabilisierend ist.

9- Schwingzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Siebtrommel aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt ist, deren Neigung und oder Siebbeschaffenheit unterschiedlich ist.

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