DE1961734A1

DE1961734A1 - Trenn-Zentrifuge

Info

Publication number: DE1961734A1
Application number: DE19691961734
Authority: DE
Inventors: Andre Mercier
Original assignee: Fives Lille Cail
Current assignee: Fives Lille Cail
Priority date: 1968-12-09
Filing date: 1969-12-09
Publication date: 1971-10-14
Also published as: ES374139A1; BR6914858D0; FR1595971A; YU306469A; DE1961734B2; DE1961734C3; YU32960B; BE742328A; PL80382B1; DE1966575A1; GB1257535A; US3682373A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Zentrifugen, die zur Trennung von .feststoffen von flüssigkeiten durch i'iitration dienen und betrifft insbesondere Zentrifugen mit einem um eine senkrechte Achse umlauxenden Korb. Bei solchen Zentrifugen, deren KörDe große Umlaufgeschwindigkeit aufweisen, ergeben sich, selbst wenn die umlaufenden Teile genau dynamisch ausgewuchtet sind, häufig Vibrationen. Diese sind durch Uhwuchten bedingt, welche entweder auf einer ungleichförmigen Verteilung des zu trennenden Guts auf dem vom Zentrifugenkorb getragenen Sieb beruhen, insbesondere wenn dieses Gut große Vis-

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kosität aufweist, oder sind auf ein zufälliges Ereignis, beispielsweise auf einen Durchbruch eines Teiles des Siebes zurückzuführen.

Diese Unwuchten betreffen im allgemeinen einen Sektor der konischen Korboberfläche, wobei sich der Angriffspunkt der ühwuchtkräfte im allgemeinen immer auf der fc gleichen Höhe befindet, und zwar auf der Hohe des geometrischen öchweremittelpunktes der Innenfläche des Zentrifugenkorbes.

Damit die umlaufenden Teile keinen übermäßigen Beanspruchungen ausgesetzt werden, erhalten bekannte Zentrifugen eine elastische Aufhängung zwischen den umlaufenden und den feststehenden '!'eilen oder zwischen der gesamten Zentrifuge und dem Boden, auf dem sie aufgestellt sind. In allen fällen befinden sich die Unwuehtkräfte in einer Ebene, die deutlich oberhalb des Schweremittelpunktes der aufgehängten Masse liegt und erzeugen ein Kippmoment, aas zu den Vibrationen führt, welche sich trotz der Aufhängung auf den Boden übertragen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen, wozu einerseits die verschiedenen Bestandteile der Zentrifuge so ausgebildet und angeordnet werden,

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daß sich der Schweremittelpunkt (Schwerpunkt) der aufgehängten Masse der Zentrifuge möglichst weit dem geometrischen Schweremittelpunkt der Innenfläche des Zentrifugenkorbes nähert und die Aufhängung nach oben auf die Höhe des üchweremittelpunktes der aufgehängten Masse verlegt wird, sowie andererseits eine gleichförmigere Verteilung des zu trennenden Gutes über dem Sieb angestrebt wird, um die Unwuchten zu vermindern.

Zur Erfüllung der ersten Forderung ist die erfindungsgemäße Zentrifuge in zwei Teile aufgeteilt, und zwar einen im wesentlichen aus einer Aufnahmewanne für die .feststoffe, einem Maschinensockel und einem daran befestigten Antriebsmotor bestehenden feststehenden Unterteil und einem im wesentlichen aus dem Korb, einer Korbantriebswelle, einem Korbdrehz.apf en und dem oberen Abschnitt der Aufnahmewanne für die Peststoffe bestehenden Oberteil, welches über die in der Mähe der Hohe des Schweremittelpunktes dieses Oberteiles angeordnete Aufhängeglieder auf dem Unterteil aufruht.

Aufgrund dieser konstruktiven Ausbildung ist der aufgehängte Teil der Zentrifuge praktisch nur waagerecht verlaufenden Vibrationsschwingungen ausgesetzt und es kann durch geeignete Wahl der Eigenschaften der Aufhängeglieder

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eine SchwingungBisσlation der Zentrifuge erreicht werden, d.h. es können Vibrationen erhalten werden, die entgegengesetzte Phasenlage zu (Leu Unwucht kr äft en aufweisen.

TJm zu erreichen, daß- sieh der Schweremittelpunkt des aufgehängten Zentrifugenteils der Höhe des Schweremittelpunkts der Innenfläche des Korbes annähert» kann es sich als notwendig erweisen _f den oberen T&il der feststoff— Aufnahmewaiine zu beschweren, beispielsweise dadurch, daß hier die Wandstärke vergrößert und/oder zusätzliche Masses befestigt werden«

Vorzugsweise steht der Drehzapfen, auf dem der Korb umläuft, in das Innere dieses Korbes ein, damit der Schweremittelpunfct des Korbes, seines Drehzapfens und der Antriebswelle nicht zu tief liegt.

ITm das Innere der .feststoff-Aufnahmewanne von der umgebenden Atmosphäre abzuschließen, kann entweder eine Dichtung oder ein Uichtungsbalg zwischen den oberen und unteren Wannenteil vorgesehen werden und es kann der obere Wannenteil nach unten durch einen Kragen geringer Wandstärke verlängert werden, der in den unteren Wannenteil einsteht.

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Zu dem Zwecjc, eine gleichmäßigere Verteilung des zu trennenden Gutes üoer den Xorb zu erhalten, wird vorzugsweise ein Speisesystem verwendet, das einen am oberen Wannenteil beiestigten Speisestutzen enthält, in den ein mit dem Korb umlaufendes konisches Stück einsteht, das mit einem Schaufelrad verbunden ist. Das Speisesystem enthält weiterhin eine sich in Richtung auf den Üorbboden erweiterndes konisches Rohr, das den unteren Abschnitt des Speisestutzens umgibt und sich bis in die Nähe des Korbbodens erstreckt, so daß es mit diesem einen Ringspalt bildet, durch den das zu trennende Gut, welches durch das konische Stück und die Schaufelblätter beschleunigt worden ist und von dem konischen Rohr bis zum Koroboden geführt worden ist, in den Korb eingeführt wird.

Zwischen dem unteren Abschnitt des Speisestutzens und dem oberen Ende des konischen Rohres kann eine Di chtung vorgesehen werden, die verhindert, daß das wie ein Ventilator wirkende Schaufelrad eine starke Luftzirkulation innerhalb des Korbes hervorruft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnungen hervor, in denen zeigt:

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Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Trenn-Zentrifuge;

Eig. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Zentrifuge mit einer geänderten Ausführungsform der Aufhängung und

I"ig. 3 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab durch eine geänderte Ausführungsform des Speisesystems.

Die in figur 1 veranschaulichte Trenn-Zentrii'uge entnält einen vollwanaig ausgebildeten, kegelstumpfförmigen Zentrifugenkorb 10, welcher sich nach oben erweitert. Auf der Innenfläche des Korbes liegt ein Sieb 12 über zwischengefügte Abstandsstücke auf, die dafür sorgen, daß die beim Durchtritt durch das Sieb gefilterte Flüssigkeit zum w oberen Ende des Korbes abfließen kann, von wo sie durch Bohrungen oder Aussparungen auf eine an dem oberen iiorbende befestigte, kegelstumpffartige Schürze 14 gelangt. Die Flüssigkeit verläuxt dann längs dieser vollwandig ausgebildeten Schürze und fällt schließlich in eine Kammer 16. Diese Kammer wird von einer Scheidewand 18, deren oberes Ende bis nahe an den oberen Hand des Zentrifugenkorbes 10 reicht und von einem an der Scheidewand befestigten Boden 20 gebildet. Die Scheidewand ist mrö

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mehreren Schrauben am Oberteil 22 der Wanne der Zentrifuge befestigt.

Dieser Wannenoberteil ruht über elastische .Blöcke 26 auf dem Wannenunterteil 28, der starr am Fundament befestigt ist.

Der Wannenoberteil 22 besteht aus einem Ring großer Wandstärke, der sich nach unten mit einem Kragen 24- verlängert, welcher in den Wannenunterteil 28 einsteht sowie aus einem auf dem Ring befestigten Deckel.

Der Wannenunterteil 28 verlängert sich unten in einen Abfuhrtrichter 29 für die .feststoffe, welcher ein Abfuhrrohr 31 für die Flüssigkeit trägt, das über ein nachgiebiges Verbindungsstück an die Kammer 16 angeschlossen ist.

Die elastischen Blöcjce 26 ruhen auf Böcken, die an einem Sockel 3;> befestigt sind, der ein Stück mit dem Wannenunterteil bildet. Die Böcke können auch direkt an der Wand des Wannenunterteils befestigt werden. Die elastischen Blocke 26 sina auf der Hohe des Schweremittelpunktes des aufgehängten Teiles aer Zentriiuge angeordnet.

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Zwischen dem unteren Rand, des den oberen. Wannenteil 22 bildenden Ringes -und einem oberen ü'lansch. am unteren Wannenteil 28 ist eine .Dichtung 3 Q vorgesehen, welche das Wanneninnere von der Atmosphäre abschließt« JJdase Dichtung kann auch durch einen Faltenbalg ersetzt werden«

lter Eentrifugenkorb läuft um einen hoklen Zapfen 34 ra» w dessen unteres Ende einen. Kranz aufweist ₉ der auf einem ringförmigen iräger 36 befestigt ist, welcher seinerseits mit mehreren Schrauben an der Scheidewand 18 befestigt ist. Ber Zapfen steht in das Innere des Korbes ein, wobei letzterer eine Habe 38 aufweist, die auf zwei vom Zapfen getragenen Sägern (Rollenlagern) 40 montiert ist.

Durch den Zapfen 34 erstreckt sich eine Antriebswelle 44» deren oberes Ende an der Nabe 38 befestigt ist und an ihrem unteren ü'nde eine Riemenscheibe trägt, welche von einem auf dem Sockel 33 befestigten Motor 46 angetrieben wird.

Am oberen Ende der Nabe 38 ist ein konisches Stück 48 befestigt, das sich unterhalb der Auslaßoffnung eines bpeisestutzens 50 befindet, der am Deckel 32 befestigt ist. Das konische Stück 48 ist fest mit einem Schaufelrad 52 verbunden oder mit diesem einstückig ausgebildet, das ein

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konisches üonr 54 trägt, welches sich nach "unten erweitert und mit seinem oberen Teil das untere Ende des Speisestutzens 50 umgibt. Das .Rohr erstreckt sich bis in die Nähe des Korbbodens und bildet um die Nabe 38 herum einen Durchlaß 56 von ringförmigem Querschnitt und formt mit dem Korbboden einen ringförmigen Spalt«

Bei dieser Zentrifuge besteht die aufgehängte Masse aus dem Wannenoberteil 22 mit seinem Deckel 32, den Zubehörteilen, welche den Zapfen 34 tragen (d.h. der Scheidewand lö, dem ringförmigen Träger 36 und den Befestigungsschrauben), sowie dem Zapfen, der Antriebswelle und dem Korb eine-schließlich seiner Nabe, des Siebes, des konischen Teiles 48, des Schaufelrades 52 und des Rohres 54.

Aufgrund der speziellen Ausbildung der Zentrifuge, deren gesamter unterer Teil feststeht und deren Zapfen in das Innere des Korbes einsteht, befindet sich der Schweremittelpunjtt der aufgehängten Masse wesentlich höher als bei den bekannten Zentrifugen. Zweckmäßig wird die Dicke des den

gewählt

oberen Wannenteil bildenden Ringes so/oder man befestigt an diesem Ring solche zusätzlichen Massen, daß der Schweremitte lpunkt im wesentlichen auf der gleichen Höhe liegt wie der geometrische schweremittelpunkt der Innenfläche des Zentrifugenkorbes. JJa sich die aufgrund einer nicht gleich-

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mäßigen Verteilung des Gutes ergebenden ünwuchten im allgemeinen auf dieser Höhe befinden, ist die Gesamtheit der aufgehängten Teile keinerlei üippmomenten unter den Einwirkungen der Unwuchtkräfte ausgesetzt und die Vibrationsbewegungen erfolgen nur in Horizontalrichtung.

Andererseits treten wegen der parallel zu sich selbst erfolgenden Verschiebebewegungen der Rotationsachse des Korbes während dieser Vibrationen jceine Kreiselmomente auf, es sei denn, der Zapfen 34 würde eine Biegeverformung erleiden. Da aber der Zapfen sehr starr gebaut ist, sind diese verbleibenden Momente nur äußerst schwach.

Die elastischen Aufhänge blocke 26, welche sich in der Höhe des Schweremittelpunktes der aufgehängten Masse befinden, sind daher nur Vibrationen ausgesetzt, welche in ihrer Ebene auftreten. Die .blöcke weraen hinsichtlich ihrer alastisehen und dämpfenden Eigenschaften so ausgewählt, daß eine Weitergabe der Schwingungen unterbunden wird.

In Ji'igur 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der elastischen Aufnängung veranschaulicht, bei der die elastischen Blöcke durch einen Kautschukring 60 geeigneter Eigenschaften ersetzt sind, der teils in einer Ringnut angeordnet ist, welche in einem unteren i'iansch des den Wannenoberteii 22*

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bildenden Hinges ausgebildet ist. üu einem anderen Teil ist der Gummiring 60 in einer Nut angeordnet, die in dem oberen flansch des Wannenunterteils 28' ausgebildet ist. Der Gummiring bewirkt gleichzeitig auch eine Abdichtung zwischen den beiden Wannenteilen.

Im Betrieb wird die zu trennende Mischung des Gutes durch den Speisestutzen i>0 zugeführt und verläßt diesen durch die ringförmige Öffnung zwischen dem unteren Ende des Stutzens und dem konischen Teil 48. Dieses Teil läuft mit dem Zentrifugenkorb um und nimmt das Gut durch Reibung mit. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft verläßt daher das Gut den Speisestutzen 50 als horizontaler Mantel, der auf das Schaufelrad 52 gelangt, das ebenfalls mit dem Zentriiugenkorb umläuft. Die Schaufeln dieses Rades sind schraubenförmig gekrümmt, so daß das Gut nach unten in den Durchlaß 56 zwischen der Nabe 38 und dem Rohr 54 gedrängt wird. Das konische Teil 48 und das Schaufelrad oder Schauielgitter 52 sorgen dafür, daß der Strom des Gutes in mehrere Streifen zerteilt wird, was besonders wesentlich bei sehr hoch viskosem Gut ist, um eine gleichförmige Verteilung des Gutes unter der Wirkung der Zentrifugalkraft im Inneren des Rohres 54 zu erhalten. Das auf der Innenfläche dieses Rohres eine kontinuierliche Schicht gleichförmiger Dicke bildende Gut verschiebt sxch in dem Rohr nach unten, wo es in einem

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gleichförmigen, zur Unterseite des Korbes gerichteten Mantel abgeschleudert wird. Von. dort treibt es die Zentrifugalkraft über das Sieb 12. Der flüssige Anteil des Gutes wird durch, das Sieb Hinweg abgefiltert _r während die Gut-Mischung über das Sieb hinweg wandert. Bieser flüssige Anteil strömt: zur Oberseite des Korbes* wo er in die Kammer Iß geschlem— dert wird. Der Feststoff anteil des Gutes verschiebt sieh, auf dem Sieb bis zum oberen nand des Korbes> wo er m die Wanne ausgeworfen wird.

Durch das vorbeschriebene Speisesystem, kann eine gleichmäßigere Verteilung des zu trennenden Gutes auf die gesamte Oberfläche des Siebes erreicht und demzufolge die auf einer Unwucht beruhenden Vibrationen vermindert werden.

Die i?igur 3 zeigt eine geänderte Ausführungsform des Speisesystems, bei der das Innere der Speiseleitung 5U, welche einen größeren Durchmesser als der Strahl des zu trocknenden Gutes aufweist, das im freien i'all auf deii Kegel 52 auftrifft, vom Inneren des Zentrifugenkorbes durch eine Verbindungsstelle getrennt ist, welche aus zwei horizontalen Plansenteilen besteht, welche am unteren Ende der Leitung bzw. auf dem kegelstumpfförmigen Rohr 54 befestigt sind. Die Höhenlage der leitung 50 ist durch Keile oder Beilagstücke 66 so einstellbar, daß ein geringes Spiel zwischen

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den beiden Flansehteilen 62 und 64 vorhanden ist. Der Abstand zwischen den beiden 3?lanschteilen und deren Abmessungen ist so gewählt, daß sie einen erheblichen Widerstand ±"ür eine Jüuftströmung darstellen, so daß eine stärkere Luftströmung im Inneren des Korbes vermieden wird, welche durch den Unterdruck entstehen könnte, den das wie ein Ventilator wirkende Schaufelrad 52 erzeugt.

Die Verbindungsstelle kann auch durch eine Labyrinthdichtung oder irgend eine andere zu diesem Zweck bekannte Dichtung ersetzt werden. Obwohl die Zentrifuge anhand einer Ausbildungsform erläutert wurde, bei der ein kegelstumpfl'örmiger, vollwandiger Zentrifugenkorb verwendet wird, ist die Erfindung natürlich auch für Zentrifugen anwendbar, bei denen der Korb perforiert ist, oder auch öei Zentrifugen mit zylindrischem Korb. Es ist klar, daß alle abgeänderten Ausführungsformen, welche durch Ersatz der beschriebenen Mittel durch technisch äquivalente Mittel erhalten werden, unter den Schutzbereich der Erfindung lallen.

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Claims

9. Dezember 1969

Akte; Pton. 6776

Patentansprüche

/ 1.) Trenn-Zentrifuge mit einem an seiner Innenseite mit V_/ einem Sieb bekleideten Zentrifugenkorb, welcher um einen von der Zentrifugenwanne gehaltenen senkrechten Drehzapfen umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne aus einem leststehenden unteren Wannenteil und einem den Drehzapfen tragenden, von einer elastischen Aufhängung gehaltenen oberen Wannenteil gebildet ist, daß sich die elastische Aufhängung mMestens angenähert auf der Hohe des geometrischen bchweremittelpunktes der Innenfläche des Korbes befindet und daß der Korb und die aus dem oberen Wannenteil und den von diesem getragenen Bauteilen bestehende aufgehängte Baugruppe so ausgebildet sind, daß der geometrische Schweremitteipunkt seiner Kor binnenfläche bzw. der Schweremittelpunkt dieser Baugruppe mindestens angenähert auf der gleichen Höhe liegen.
2.) Trenn-Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Wannenteil eine verdickte Wand auf-

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weist oder zusätzliche Massen zur Vergrößerung seines Trägheitsmomentes trägt.
3.) Trenn-Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die elastische Aufhängungsvorrichtung aus Gummiblöcken oder einem (iummiring besteht, weiche zwischen dem oberen und dem unteren Wannenteil ange ordnet s ind.
4.) Trenn-Zentrifuge nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiring, welcher die elastische Aufhängung bildet, auch als Dichtung zwischen dem oberen und unteren Wannenteii eingesetzt ist.
5.) TjEnn-Zentriruge nach Anspruen i, 2, 3 oder 4 mit einem Drenzapfen* -der in das Innere des Zentrifugenkorbes einsteht, der eine auf diesem Zapfen gelagerte Nabe aufweist und ein Speisesystem trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisesystem aus einem oben auf der Nabe befestigten ^.egel gebildet ist, der unter dem unteren ünde eines am Deckel der Wanne befestigten Speisestutzens angeordnet ist, sowie aus einem an dem Kegel konzentrisch befestigten Schaufelrad und einem sich nach unten erweiternden konischen Üohr, das am Schaufelrad feet ist und die Nabe bis kurz vor dem Boden des

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Zentrifugenkorbes umgibt, dergestalt, daß zusammen mit der Nabe exn im Querschnitt ringxormiger Durchlaß entsteht, der vor dem Korbboden in einem icreisf örmigen Spalt ausläuit, wobei sxeh aas leonische üohr nach oben über das unterste Ende des bpeisestutzens hinaus verlängert .

6«) '!'renn—Zentrifuge nach Anspruch 6, oadureh gekennzeich netf, daß zwischen dem· unteren Seil des Speisestuitzens und dem oberen Ende des konischen Rohres eine Dichtung angeordnet ist·

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BAD ORIGINAL

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