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Stehende Zentrifuge zum Entwässern von feinkörnigem Gut, insbesondere
von Schlamm Die Erfindung bezieht sich auf eine stehende Entwässerungszentrifuge
mit einer umlaufenden, oben offenen Siebtrommel der gleichzeitig axiale Schwingungen
zum Ausfragen des getrockneten Gutes mitgeteilt werden. Die Erfindung ist insbesondere
für Zentrifugen zum Entwässern von Schlamm, z. B. Grobkohle- oder Flotationsschlamm,
geeignet, d. h. für solche Zentrifugen, die eine im Durchmesser verhältnismäßig
kleine und mit hoher Drehzahl umlaufende Siebtrommel besitzen.
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Es ist bereits eine Entwässerungszentrifuge beschrieben worden, bei
welcher eine kegelstumpfförmige, unten offene Siebtrommel undrehbar, je-
doch
in Achsrichtung verschiebbar auf einer Trommelwelle sitzt, die ihrerseits unverschiebbar
im Maschinengestell gelagert ist. Die Siebtrommel wird mittels eines Daumentriebes
oder einer wellenartig ausgebildeten Ringplatte und einer Druckfeder laufend angehoben
und auf einen Gummipuffer fallen gelassen. Hierdurch soll dem Gut, das auf dem Trommelmantel
haftet, eine stoßweise Ab-
wärtsbewegung erteilt werden. Die Zahl der Hübe,
welche die Siebtrommel dabei auszuführen vermag, ist jedoch verhältnismäßig klein.
Infolgedessen bewegt sich das Gut nur langsam auf dem Trommelmantel nach unten,
so daß die Zentrifuge nur eine geringe Durchsatzleistung aufweist. Außerdem treten
hier beim Auftreffen der Trommel auf den Gummipuffer erhebliche Stoßverluste auf.
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Es ist ferner eine Entwässerungszentrifuge bekannt, die eine umlaufende
und gleichzeitig in Achsrichtung schwingende, oben offene Siebtrommel
aufweist.
Diese ist entweder fest an einer in Achsrichtung federnd geführten Trommelwelle
angeordnet oder federnd mit einer unverschiebbar im Maschinengestell gelagerten
Trommelwelle verr bunden. Als Schwingungserreger sind z. B. unausgeglichene Massen
oderElektromagnete vorgesehen. Wie und wo die unausgeglichenen Massen angeordnet
sein sollen, ist jedoch nicht dargetan. Es ist lediglich eine Ausführungsform, erläutert,
bei welcher Elektromagnete als Schwingungserreger dienen. Diese sind unter dem Umfang
des Trommelbodens angeordnet, der seinerseits federnd ausgebildet und an einer in
Achsrichtung unbeweglichen Trommelwelle befestigt ist. Hierbei müssen aber die Luftspalte
zwischen jedem Elektromagnet und der Siebtrommel genau übereinstimmen, weil dieser
sonst unterschiedliche Impulse mitgeteilt werden. Es leuchtet ein, daß sich eine
derartige Betriebsweise störend auswirken würde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden und darüber hinaus bei einer Zentrifuge, die eine umlaufende und gleichzeitig
in Achsrichtung schwingende, oben offene Siebtrommel aufweist, die Antriebe für
die Rotations- und Schwingbewegung leicht zugänglich und betriebssicher auszubilden.
Die Lösung besteht darin, daß die Siebtrommel an einer zentralen, nach oben über
die Siebtrommei hinausragenden Hohlwelle befestigt ist, die oben einen Rotationsantrieb
aufweist, daß die Hohlwelle auf einer Achse geführt ist, welche undrehbar, jedoch
in Achsrichtung federnd im Maschinengestell gelagert ist, und daß die Achse an ihrem
oberen Ende mit einer Einrichtung zur Erzeugung von axialen Schwingungen versehen
ist. Hierbei bilden also die Siebtrommel und die Hohlwelle sowie die Achse mitsamt
dem darauf angeordneten Schwingungserreger die schwingende Masse. Diese ist daher
beträchtlich größer als die Masse der Gutschicht, welche sich im Betrieb auf dem
Trommelmantel befindet. Hierdurch wird der weitere Vorteil erzielt, daß die Zentrifuge
sehr unempfindlich gegen Schwankungen in der Gutszufuhr ist. Schutz für die Elemente
der Kombination als solche wird hier nicht beansprucht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i eine Zentrifu e im mittleren Längsschnitt, 9 t> Al)b.,-9
einen vergrößerten Teilschnitt des Siebmantels und Abb. 3 eine vergrößerte
Teilansicht des Mantels. Die Zentrifuge besitzt eine oben offene Trommel i mit der
Bodenplatte 7 und einem kegelförrnigen Siebmantel:2, dessen Erzeugende gegen
die Trommelachse A-A eine Neigung von etwa 2o9 aufweist. Der Siebmantel weist eine
Höhe H von etwa 3oo mm auf. Sein innerer Durchmesser beträgt, in der halben Höhe
gemessen, etwa 400 mm (mittlerer Durchmesser). Der Mantel ist vorteilhaft schraubenförmig
aus einem im Querschnitt dreieckigen Dräht 3 (Abb. 2) gewickelt, und zwar
so, daß auf seiner Innenseite zwischen den einzelnen Windungen ein schmaler Spalt
von beispielsweise 0,15 mm Weite verbleibt, der sich nach außen hin erweitert.
Auf der Außenseite des Mantels sind mehrere Längsstäbe 4 angeschweißt (Abb.
3). Hierdurch ist dafür gesorgt, daß die einzelnen Drahtwindungen stets ihren
richtigen Abstand voneinander bewahren. Der Mantel ist mittels der Zug-
anker
5 fest zwischen einem Bund 6 auf seinem oberen Rand und der Bodenplatte
7 eingespannt. Die Bodenplatte ist an einer zentralen, oben aus der Siebtrommel
herausragenden Hohlwelle 8 befestigt. Diese trägt am oberen Ende eine Riemenscheibe
9,
deren Durchmesser vorteilhaft kleiner ist als der kleinste Durchmesser
des Siebmantels. Hierdurch ist dafür gesorgt, daß man den Siebmantel bei eingetretenem
Verschleiß über die Riemenscheibe hinweg nach oben herausnehmen und einen neuen
Mantel einsetzen kann. Die Riemenscheibe ist über die Keilriemen io mit einem Motor
i i verbunden, der auf einer Konsole 12 an der Außenwand 13 des Maschinengestells
ruht. Von dem Motor wird die Welle und mit ihr die Siebtrommel mit beispielsweise
i4oo U/min angetrieben. Bei dieser Drehzahl herrscht in halber Höhe der Siebtrommel,
also dort, wo sie einen Durchmesser von 400 mm aufweist, an ihrem Umfang eine Fliehkraftbeschleunigung
r-w2, die etwa das 4oofache der Erdbeschleunigung beträgt.
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Die Hohlwelle ist mittels der Scheibentonnenlager 14 und 15
auf einer Achse 16 geführt. Die richtige Einstellung dieser Lager erfolgt
durch eine Klemm-Mutter 17. Die Achse sitzt am unteren Ende in einer zylindrischen
Hülse, welche aus einem Gummikern 18 und den daran anvulkanisierten Metallringen
ig und ?-o besteht. Mittels der Ringe ist die Hülse einerseits in dem Gehäuse 29
des Maschinengestells eingespannt und andererseits fest mit der Achse verbunden.
Am oberen Ende der Achse ist ein Kopfstück 21 angeordnet, dessen Hals 2.2 von einer
Hülse umschlossen wird, die aus einem Gummikern 23 zwischen zwei anvulkanisierten
Metallringen 24 und 25 besteht. Der Ring:24 ist mit dem Kopfstück und der
Ring:25 mit einem Gehäuse 26 verspannt. Dieses ruht mittels mehrerer, zweckmäßig
zwei oder drei, im Querschnitt T-förmiger Arme 2,7 auf dem Flansch
28 am oberen Ende der Wand 13. Der Innendurchmesser des Flansches ist für
den Einbau der Siebtrommel größer als der Außendurchmesser des Bundes
6 bemessen. Die Abstützung des Gehäuses 26 mittels der Arme
27 bietet den Vorteil, daß die Siebtrommel trotz der obenliegenden Antriebe
durch die Öffnungen zwischen den einzelnen Armen gut zugänglich ist und leicht beobachtet
werden kann.
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Durch die Befestigung in den Hülsen ist die Achse undrehbar, jedoch
in ihrer Längsrichtung federnd in dem Maschinengestell gehalten. Die Hülsen sind
in ihrem elastischen Verhalten vorteilhaft so ausgebildet, daß sie einer Querverschiebung
der Achse einen größeren Widerstand entgegensetzen als einer Verschiebung in ihrer
Längsrichtung. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Höhe der Gummikerne 18
und :23 größer als ihre
Wandstärke ausgebildet wird. Hierdurch
werden unerwünscht große Seitenbewegungen bzw. Pendelbewegungen der Achse verhindert.
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In dem Kopf stück sind zwei Wellen 30 und 3 1 gelagert.
Diese tragen in einer entsprechenden Ausnehmung des Kopfstückes je eine Unwucht
3:2 und 33. Außerhalb des Kopfstückes ist auf der Welle
30
eine Keilriemenscheibe 36 befestigt. Diese steht fiber mehrere Keilriemen
37 mit einem Motor 38 in Verbindung. Der Motor 38 ist vorteilhaft
dem Motor i i gegenüberliegend auf einer Konsole 29 a
einer der Arme
27 gelagert, so daß der Riemenzug für den Antrieb der Unwucht dem Riemenzug
für den Antrieb der Siebtrommel entgegengerichtet ist. Hierdurch wird erreicht,
daß die Kräfte, welche aus den Riemenzügen quer zur Längsrichtung der Achse auf
die Hülsen wirken, klein gehalten werden. Auf der Seite des Kopfstückes, welche
der Keilriemenscheibe abgewandt ist, sitzt auf den Wellen 30 und
3 1 je ein Zahnrad 4o bzw. 4 1. Die beiden Zahnräder stehen im Eingriff
miteinander, so daß die Wellen und damit die beiden Unwuchten gegensinnig umlaufen.
Die Unwuchten sind so zueinander angeordnet, daß sich die von ihnen ausgeübten Fliehkräfte
in lotrechter Richtung addieren, in waagerechter Richtung jedoch aufheben. Durch
die Unwuchten wird die Achse in lo#trechte Schwingungen versetzt. Dieser Schwingbewegung
vermag die Achse durch ihre federnde Lagerung leicht zu folgen. Die Schwingbewegung
wird über die Scheibentonnenlager auf die Hohlwelle und von dieser auf die Siebtrommel
übertragen. Vorteilhaft erfolgt der Antrieb für die Schwingbewegung überkritisch,
z. B. mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von 1,5 mm. An Stelle
der gezeichneten Unwucht kann auch eine andere entsprechende Einrichtung, z. B.
ein elektromagnetischer Schwingungserreger, vorgesehen sein.
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In die Siebtrommel ragen zwei oder mehrere gleichmäßig verteilte Rohre
42 hinein, die oben an einer nicht gezeichneten Zuleitung für das Schleudergut angeschlossen
sind. Die Rohre enden kurz über der Bodenplatte 7 und sind hier vorteilhaft
so weit nach außen umgebogen, daß sie mit geringem Abstand von dem Siebmantel und
etwa parallel dazu münden.
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Die Siebtrommel ist von einer Wand 43 umgeben, welche etwa in Höhe
des oberen Trommelrandes endet und mit dem Boden 45 des Maschinengestells sowie
dem Gehäuse 29 einen Auffangbehälter,46 für das abgeschleuderte Wasser bildet. Vorteilhaft
schließt sich unten an die Bodenplatte der Siebtrommel ein zylindrischer Ring 47
an, der das Gehäuse 29 mit geringem Spiel umschließt. Dieser Ring bildet einen wirksamen
Schutz gegen das Eindringen von Wasser in den Raum 48 zwischen der Bodenplatte und
der unteren Hülse. Durch eine Dichtung 49 sowie einen Simmerring 5o ist die Hohlwelle
hier gegen die Achse abgedichtet und so das Scheibento#nnenlager 14 vor dennoch
in den Raum 48 gelangendes Wasser geschützt. Zum Schutz des oberen Lagers 15 gegen
das Eindringen von Schmutz oder Wasser ist ebenfalls die Riemenscheibe durch eine
Dichtung 5:2 sowie einen Simmerring 53 gegen die Achse abgedichtet.
Es ist ferner von Nutzen, an dem Bund 6 einen Ring 5 1 anzubringen,
der sich innerhalb des Behälters 46 parallel zur Wand 43 und mit geringem Abstand
von ihr weit nach unten erstreckt. Hierdurch ist dafür gesorgt, daß kein Wasser
aus dem Behälter 46 in den Ringraum 54 zwischen der Wand 43 und der Außenwand 13
des Maschinengestells gelangt. Der Ringraum 54 öffnet sich unten über einem Sammelbunker
55, auf dem die Zentrifuge unter Zwischenschaltung von Gummifedern
56 ruht. Die Verbindung der Wand 13 mit der Wand 43 geschieht durch Rippen
6o.
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Im Betrieb werden der Siebtrommel durch die Rohre 42 stündlich beispielsweise
30 m3 Steinkohlen-Grobschlamm zugeleitet, der in i dm3 etwa 6oo
g Feststoff von o bis i mm Korngröße enthält. Der Schlamm trifft nach dem
Austritt aus den Rohren auf den Siebmantel:2 und wird von diesem mitgenommen. Dabei
wird das Wasser infolge der Fliehkraft durch den Mantel durchgesetzt. Es sammelt
sich in dem Behälter 46 und wird aus diesem durch den Stutzen 61 abgeleitet. Der
zurückgehaltene Feststoff bildet auf dem Mantel eine Schicht von etwa io mm Stärke,
die auf dem Mantel unter dem Einfluß der Schwingbewegung und der Fliehkraftkomponente
in Richtung der Erzeugenden des Siebmantels nach oben wandert. Das Trockengut verläßt
die Siebtrommel über den Bund 6 und fällt dann durch den Ringraum 54 in den
Sammelbunker 55.
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Die Ansprüche 2, 5, 6 und 7 gelten nur in Verbindung
mit dem Anspruch i oder mit diesem Anspruch und einem oder mehreren der zwischengeordneten
Unteransprüche. Anspruch 4 gilt nur in Verbindung mit den Ansprüchen i und
3 oder auch mit dem Anspruch:2.