DE826272C

DE826272C - Turbine driven centrifuge

Info

Publication number: DE826272C
Application number: DEM5859A
Authority: DE
Inventors: Ernst Schaeren
Original assignee: Maschinenfabrik Burckhardt AG
Current assignee: Burckhardt Compression AG
Priority date: 1949-09-05
Filing date: 1950-09-05
Publication date: 1951-12-27
Also published as: FR1024297A; CH279403A; BE497923A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Zentrifuge mit Turbinenantrieb, wobei das Turbinenrad zwei Schaufelgruppen, die eine für den Anlauf, die andere für das Bremsen, aufweist und jede der beiden Schaufelgruppen in an sich bekannter Weise so ausgebildet ist, daß sie die ihr zufallende Aufgabe möglichst wirtschaftlich, d. h. mit dem geringsten Wasser- bzw. Arbeitsmittelverbrauch erfüllt und wobei die Steuerung, welche denThe invention relates to a centrifuge with a turbine drive, the turbine wheel having two Blade groups, one for starting, the other for braking, and each of the both blade groups is designed in a manner known per se so that they perform their task as economical as possible, d. H. with the lowest consumption of water and working materials met and where the controller, which the

ίο Wasserstrahl durch eine Nullstellung hindurch entweder auf die eine oder die andere der beiden Schaufelgruppen lenkt, durch dasselbe Organ (Handrad, Hebel ο. dgl.) betätigt wird.ίο Water jet through a zero position either on one or the other of the two groups of blades, through the same organ (Handwheel, lever ο. Like.) Is operated.

Der direkte Antrieb von Zentrifugen mittels Turbinen ist bekannt. Er wird gegenüber dem elektrischen Antrieb überall dort bevorzugt, wo Druckwasser zur Verfügung steht, wo es sich darum handelt, auf die einfachste Weise jede beliebige Drehzahl einstellen zu können und wo eine Entzündungsgefahr des Schwinggutes durch elek- so trische Funken besteht.The direct drive of centrifuges by means of turbines is known. He becomes opposite to that Electric drive preferred wherever pressurized water is available, where it is is about being able to set any speed in the simplest possible way and wherever one There is a risk of the vibrating material igniting due to electrical sparks.

Dagegen besitzt der Turbinenantrieb, wie er in bekannter Weise zur Anwendung gelangt, meistens eine mechanische Bremse, zu deren Betätigung ein besonderer Mechanismus notwendig ist und deren Bremsbänder sich verhältnismäßig rasch abnützen, besonders dann, wenn, wie es ja meistens der Fall ist, in einer bestimmten Zeit möglichst viele Schleudermanöver vorgenommen werden sollen. Außerdem entwickelt eine mechanische Bremsung eine verhältnismäßig große Wärmemenge, die zu örtlichen Erhitzungen führt, welche ebenfalls eine Entzündungsgefahr bedeuten.In contrast, the turbine drive, as it is used in a known manner, mostly has a mechanical brake that requires a special mechanism to operate and whose Brake bands wear out relatively quickly, especially when, as is usually the case is to perform as many spin maneuvers as possible in a given time. In addition, mechanical braking develops a relatively large amount of heat that too local heating leads, which also mean a risk of ignition.

Besonders aus letzterem Grunde wurde auch schon versucht, die Zentrifuge nicht nur hydraulisch anzutreiben, sondern auch hydraulisch ab-For the latter reason in particular, attempts have already been made to make the centrifuge not only hydraulic to be driven, but also hydraulically

zubremsen, indem ein Wasserstrahl auf die Rückseite der Turbinen- bzw. Peltonschaufeln gespritzt wurde. Da jedoch die Krümmung der Schaufeln für diesen Zweck sehr unvorteilhaft ist, weil dabei der Wasserstrahl nur verhältnismäßig wenig von seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt wird, kann die Rotationsenergie der verhältnismäßig großen Massen der Zentrifuge nur nach einer relativ langen Zeit vernichtet werden, was gleichzeitig auch mit einem hohen Wasserverbrauch verbunden ist. Diese Art Bremsung ist daher äußerst zeitraubend und unwirtschaftlich und hat sich daher im industriellen Zentrifugenbau nicht eingebürgert. brake by spraying a jet of water on the back of the turbine or Pelton blades became. However, since the curvature of the blades for this purpose is very unfavorable because it the water jet is only deflected relatively little from its original direction, can the rotational energy of the relatively large masses of the centrifuge only after one be destroyed for a relatively long time, which is also associated with high water consumption is. This type of braking is therefore extremely time consuming and uneconomical and has therefore become not naturalized in industrial centrifuge construction.

Das im industriellen Betrieb übliche wiederholte Anlassen und Bremsen der Zentrifugen, oft zehn bis zwölf Manöver pro Stunde,- ist mit einem großen Energieumsatz verbunden, der letzten Endes als Verlustwärme erscheint und abgeführt werdenThe repeated starting and braking of the centrifuges, often ten times, which is common in industrial operations up to twelve maneuvers per hour, - is associated with a large expenditure of energy, which in the end appears as heat loss and is dissipated

ao muß. Während nun bei der elektrischen Gegenstrombremsung sowie auch bei der mechanischen Bremsung mittels Bremsband diese Wärme auf die Elemente der Zentrifuge übertragen wird und dieselben entsprechend erwärmt, wird bei der Turas binenbremsung die Rotationsenergie der Schwungmassen in kinetische Energie des Bremswassers umgewandelt und in dieser Form abgeführt. Das hat den Vorteil, daß die Zentrifuge trotz der Abwicklung einer beliebig großen Anzahl von Spielen kalt bleibt und die Betriebssicherheit in dieser Hinsicht nicht gefährdet.ao must. While now with the electrical countercurrent braking as well as with the mechanical Braking by means of a brake band this heat is transferred to the elements of the centrifuge and the same heated accordingly, the rotational energy of the centrifugal masses is generated during the Turas turbine braking converted into kinetic energy of the brake water and discharged in this form. That has the advantage that the centrifuge can handle any number of games remains cold and operational safety is not endangered in this regard.

Die Abwicklung einer möglichst großen Zahl von Spielen setzt aber voraus, daß nicht nur die Anlauf-, sondern auch die Bremszeit praktisch auf ein Minimum reduziert werden kann. Diese Bedingung wird nun durch die Erfindung erfüllt.The processing of as large a number of games as possible requires that not only the start-up, but also the braking time can practically be reduced to a minimum. This condition is now fulfilled by the invention.

Dieselbe sieht für den Bremsvorgang wie für den Anlauf je eine besonders zweckmäßig ausgebildete Schaufelung vor, die entweder auf einem gemeinsamen Rad oder auf zwei getrennten Rädern angeordnet werden kann.The same sees a particularly expediently designed one for the braking process as for the start-up Bucking before, which is arranged either on a common wheel or on two separate wheels can be.

Von den beiden Schaufelgruppen wird, entsprechend der Erfindung, eine jede so ausgebildet, daß sie den Konstruktionregeln für Peltonräder entsprechend eine jede für sich und ihrer speziellen Aufgabe angepaßt einen möglichst hohen Wirkungsgrad gewährleisten. Das ist hauptsächlich dann der Fall, wenn der Wasserstrahl, welcher die Schaufeln beaufschlagt, eine möglichst große Ablenkung (etwa i8o° C) erfährt.According to the invention, each of the two blade groups is designed in such a way that that, according to the construction rules for Pelton wheels, each one for itself and its special one Task adapted to ensure the highest possible efficiency. That’s mainly the then Case when the jet of water that hits the blades has the greatest possible deflection (about 180 ° C) experiences.

Für den Fall, daß die beiden Schaufelgruppen auf einem gemeinsamen Rad untergebracht werden, sieht die Erfindung vor, einer jeden der beiden Gruppen eine solche Form zu geben, daß sie je der Hälfte eines Peltonrades gleicht, wobei eine dazwischenliegende kreisförmige Scheibe die beiden Gruppen voneinander trennt. Der die Schaufeln beaufschlagende Wasserstrahl tangiert dann auf der einen oder anderen Seite die Scheibe, je nachdem er auf die Anlauf- oder die Bremsschaufeln gelenkt wird.In the event that the two groups of blades are accommodated on a common wheel, the invention provides for each of the two groups to be given such a shape that they each Half of a Pelton wheel resembles the two, with a circular disc in between Groups separate from each other. The water jet acting on the blades then affects one side or the other, the disc, depending on whether it hits the start-up or the brake blades is steered.

Die Düsen, durch welche das Treib- bzw. Bremswasser bzw. -mittel auf die Schaufelung für Anlauf oder Bremsung strömt, sind in ihrem Querschnitt in bekannter Weise regulierbar, so daß für die beiden Man'över, dem jeweiligen Bedürfnis entsprechend, eine beliebige Wassermenge eingestellt werden kann. Die Steuerung der Düsennadel ist daher der Erfindung gemäß so getroffen, daß jeweils nur die eine der beiden Düsenöffnungen freigelegt ist, während die andere durch die Nadel geschlossen bleibt. Von einer Nullstellung, in der beide Düsen geschlossen sind, somit kein Wasser auf die Schaufeln strömt, kann durch Drehen eines Handrades bzw. Hebels nach links oder rechts entweder die eine oder die andere der beiden Düsennadeln angehoben und damit die eine oder die andere der beiden Schaufelgruppen beaufschlagt werden.The nozzles, through which the propellant or braking water or agents hit the blades for start-up or braking flows, are adjustable in their cross-section in a known manner, so that for the two maneuvers, according to the respective need, any amount of water can be set. The control of the nozzle needle is therefore made according to the invention in such a way that only one of the two nozzle openings is exposed while the other is kept closed by the needle. From a zero position in which Both nozzles are closed so that no water flows onto the blades, you can turn one Handwheel or lever to the left or right either one or the other of the two nozzle needles raised and thus acted upon one or the other of the two blade groups will.

Für den Fall, daß die beiden Schaufelgruppen gleiche Durchmesser aufweisen, was natürlich nicht unbedingt der Fall sein muß, ist die Anordnung der beiden Düsen für Anlauf und Bremsung, der Erfindung entsprechend, so getroffen, daß beide in gleichen Abständen, die eine links, die andere rechts von der Turbinenachse entfernt liegen.In the event that the two groups of blades have the same diameter, which of course not must be the case, the arrangement of the two nozzles for start-up and braking is the In accordance with the invention, made so that both at equal intervals, one on the left, the other on the right are away from the turbine axis.

Bei dieser Anordnung strömt der aus der Düse tretende Wasserstrahl entweder im Sinne oder im entgegengesetzten Sinne der Drehbewegung der Turbine, je nachdem die Anlauf- oder Bremsschaufelung beaufschlagt wird.With this arrangement, the water jet emerging from the nozzle flows either in the sense or in the opposite sense of the rotary motion of the turbine, depending on the starting or braking blades is applied.

An Stelle von zwei Düsen könnte natürlich auch eine für beide Schaufelgruppen gemeinsame Düse verwendet werden, welche für eine Beaufschlagung der einen oder der anderen Gruppe um eine zur Turbinenachse parallele Achse schwenkbar angeordnet sein müßte.Instead of two nozzles, one nozzle common to both blade groups could of course also be used are used, which for a loading of one or the other group to a for Turbine axis parallel axis would have to be pivotably arranged.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is illustrated in the drawing.

Fig. ι ist ein Axialschnitt durch eine Zentrifuge, schematisch dargestellt;Fig. Ι is an axial section through a centrifuge, shown schematically;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Turbinengehäuse undFig. 2 is a cross section through the turbine housing and

Fig. 3 ein längs des Umfanges abgewickelter Schnitt der beiden Schaufelgruppen.3 shows a section of the two blade groups developed along the circumference.

Mit α ist der Korb der Zentrifuge, mit b die Achse und mit c das Turbinenrad bezeichnet, dessen untere Hälfte die Schaufeln i für den Antrieb, die obere Hälfte diejenigen k für die Bremsung trägt. Die beiden Schaufelgruppen sind durch die zylindrische Scheibe J voneinander getrennt. Mit e ist das Gehäuse des Turbinenrades und mit f dasjenige des Zentrifugenkorbes bezeichnet. Die Lagen der Einspritzdüse g für den Anlauf und der Einspritzdüse h für die Bremsung in Fig. 2 sind in Fig. 1 durch die Punkte g' und h' angedeutet. In Fig. 2 sind die zwei Winkelhebel / und m und der Steuerhebel n, welcher den Handgriff r trägt, durch die beiden Lenker ο und p miteinander gekuppelt, so daß durch Drehen des Steuerhebels η um die Achse q mittels des Handgriffs r die Düsennadeln j und t in die Schließ- oder Öffnungsstellung gebracht werden können, je nachdem der Handgriff r nach der einen oder anderen Seite verschoben wird. Durch diese Steuerung der Nadelhübe werden die Durchgangsquerschnitte derWith α the basket of the centrifuge, with b the axis and with c the turbine wheel, the lower half of which carries the blades i for the drive, the upper half those k for the braking. The two groups of blades are separated from one another by the cylindrical disk J. The housing of the turbine wheel is denoted by e and that of the centrifuge basket is denoted by f. The positions of the injection nozzle g for start-up and of the injection nozzle h for braking in FIG. 2 are indicated in FIG. 1 by the points g ' and h'. In Fig. 2, the two angle levers / and m and the control lever n, which carries the handle r , are coupled to each other by the two links ο and p , so that by turning the control lever η about the axis q by means of the handle r, the nozzle needles j and t can be brought into the closed or open position, depending on whether the handle r is moved to one side or the other. Through this control of the needle strokes, the passage cross-sections of the

Düsen g und /; und damit die entsprechenden I Wassermengen den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend eingestellt. In Fig. 2 bedeuten ferner u und ν die Druckwasseranschlüsse für Anlauf und Bremsung und w den Wasserablauf. In Fig. 2 ist das Laufrad auf der linken Hälfte durch die Anlaufschaufeln i und auf der rechten Hälfte durch die Bremsschaufeln k geschnitten. Fig. 3 deutet schematisch an, wie der Wasserstrahl die Scheibe d tangiert und du-rch die Schaufeln möglichst stoßfrei abgelenkt wird. Auf der linken Seite der Scheibe d in Fig. 3 sind die Anlaufschaufeln i und auf der rechten Seite die Bremsschaufeln k angeordnet. In Fig. 3 ist die Bewegungsrichtung der Schaufeln durch einen Pfeil angedeutet, welcher zeigt, daß der Düsenstrahl für den Anlauf in der Bewegungsrichtung der Schaufeln, der Bremsstrahl dagegen in entgegengesetztem Sinne erfolgt. Das bedeutet, daß die Schaufelzahl für die Bremsung kleiner, und zwar etwa halb so groß, gewählt werden darf wie diejenige für den Anlauf. Die Wirkungsweise der durch die Fig. 1 bis 3 dargestellten Turbinenzentrifuge gemäß der Erfindung ist nun die folgende:Nozzles g and /; and thus the corresponding I amounts of water are set according to the respective needs. In Fig. 2, u and ν also mean the pressurized water connections for start-up and braking, and w the water drain. In Fig. 2 the impeller is cut on the left half by the run-up blades i and on the right half by the brake blades k . 3 shows schematically how the water jet affects the disk d and how the blades are deflected as smoothly as possible. On the left side of the disk d in Fig. 3, the run-up blades i and on the right side the brake blades k are arranged. In FIG. 3, the direction of movement of the blades is indicated by an arrow, which shows that the nozzle jet for the start-up takes place in the direction of movement of the blades, whereas the brake jet takes place in the opposite direction. This means that the number of blades for braking can be selected to be smaller, namely about half as large, as that for start-up. The mode of operation of the turbine centrifuge according to the invention illustrated by FIGS. 1 to 3 is now as follows:

In der Mittellage des Steuerhebels n, wie in Fig. 2 dargestellt, sind die beiden Düsenöffnungeng und h geschlossen, und die Zentrifuge steht still. Wird der Steuerhebel η mittels Handgriff r nach rechts gedreht, so wird die Düsennadel s geöffnet, während die Nadel t in Schließstellung verharrt. Die Zentrifuge läuft an. Für diesen Anlauf wird zunächst der Handgriff r in seine äußerste rechte Grenzlage geschoben, bis die gewünschte Drehzahl, welche an einem Tachometer abgelesen werden kann, erreicht ist. Dann wird der Handgriff r in diejenige Lage zurückverlegt, welche der betreffenden Drehzahl entspricht, wobei die Anlaufdüse so viel geöffnet ist, daß der Düsenstrahl gerade den Beharrungszustand aufrechtzuerhalten vermag. Soll nach dem Ausschwingen der Ware gebremst werden, so wird der Handgriff r in seine linke Grenzlage geschoben, wodurch die Nadel s geschlossen und die Nadel t auf maximalen Hub geöffnet wird. Diese Lage wird bis zum Stillstand der Zentrifuge beibehalten. Dann wird Handgriff r wieder in seine Mittellage verlegt.In the central position of the control lever n, as shown in Fig. 2, the two nozzle openings g and h are closed and the centrifuge is at a standstill. If the control lever η is turned to the right by means of the handle r , the nozzle needle s is opened while the needle t remains in the closed position. The centrifuge starts up. For this start-up, the handle r is first pushed into its extreme right-hand limit position until the desired speed, which can be read on a tachometer, is reached. Then the handle r is moved back into that position which corresponds to the speed in question, the start-up nozzle being opened so much that the nozzle jet is just able to maintain the steady state. If the goods are to be braked after the goods have swung out, the handle r is pushed into its left limit position, whereby the needle s is closed and the needle t is opened to its maximum stroke. This position is maintained until the centrifuge comes to a standstill. Then handle r is moved back to its central position.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

i. Centrifuge with turbine drive, characterized in that the turbine wheel (c) has two

Has blade groups (t, k) , of which one (i) is intended for starting, the other (k) for braking, and each of the two blade groups is designed in a manner known per se so that it has the one that falls upon it Tasks as economically as possible, i.e. fulfilled with the lowest consumption of water or working materials, and that the control (/ - />), which directs the water jet through a zero position to either one or the other of the two blade groups, is carried out by the same device (handwheel , Lever r or the like) is operated.

2. Centrifuge according to claim 1, characterized in that each of the two groups of blades (i, k) can be acted upon by a water jet which flows to the group in question through an adjustable nozzle (g, h) , the nozzle being actuated by a mechanism ( lr) is controlled in such a way that either only the starting or the brake blade group or neither of the two blade groups is acted upon.

3. Centrifuge according to claims 1 and 2, characterized in that two nozzles (g, h) are provided, which are arranged parallel and at equal intervals to the left and right of the turbine axis and one of which is intended for starting and braking is.

4. Centrifuge according to claims 1 and 2, characterized in that a nozzle common to both blade groups (i, k) is provided which is pivotably arranged about an axis parallel to the turbine axis.

5. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the two groups of blades (i, k) are separated from one another by a cylindrical disc (d) and that the individual blades are shell-shaped, similar to one half of the blade of a Pelton wheel.

6. Centrifuge according to claims 1 and 5, characterized in that the blades (t, k) for the start-up and the braking are shaped in the same way, but are twisted against one another by i8o °.

7. Centrifuge according to claim 1, characterized in that that the number of blades for braking is at most equal to that for starting.

1 sheet of drawings

O 2609 12.51O 2609 12.51