DE19925082B4

DE19925082B4 - Naßklassiereinrichtung

Info

Publication number: DE19925082B4
Application number: DE19925082A
Authority: DE
Inventors: Guntram Krettek
Original assignee: Individual
Current assignee: Krettek Guntram De
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: DE19925082A1

Abstract

Naßklassiereinrichtung in Form einer Zentrifuge mit einem stationären Außengehäuse, einer im Außengehäuse angeordneten und fliegend gelagerten Schleudertrommel mit einer Innenwand, einem sich von unten in die durch die Innenwand gebildete Ausnehmung erstreckenden Lagergehäuse, einer vertikal angeordneten, sich von unten durch das Lagergehäuse erstreckenden Welle zum Rotierenlassen der Schleudertrommel, einem am Lagergehäuse angeordneten Hauptlager für die Welle, einer Reinigungsvorrichtung sowie Zu- und Abführungen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schlankheitsverhältnis der Schleudertrommel (2) LID > 1,2 ist, wobei L die Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel (2) zur Verfügung stehenden Klassierfläche und D der Innendurchmesser der Schleudertrommel (2) ist, wobei die vertikale Mitte des Hauptlagers (9) der Welle (8) auf einer Höhe h, gemessen vom inneren unteren Ende der Schleudertrommel (2) aus, angeordnet ist, die mehr als 25% der Länge oder Höhe L der in der Schleudertrommel (2) zur Verfügung stehenden Klassierfläche beträgt, und
die Schleudertrommel (2) an dem...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Naßklassiereinrichtung in Form einer Zentrifuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.
Naßklassiereinrichtungen sind bekannt. Sie finden beispielsweise zur Abtrennung des Grobanteils von Pulvern, wie Titandioxid, Verwendung. So finden heutzutage immer mehr ultrafeine Materialien mit einer Partikelgröße zwischen 0,1–5 μm Verwendung. Derartige Partikelgrößen können durch Feinmahlen von Rohsubstanzen erzielt werden, was jedoch mit relativ hohen Betriebskosten verbunden ist, da hierzu sehr viel Energie verbraucht wird, Kühlsysteme benötigt werden, eine relativ starke Verschmutzung der Umwelt gegeben ist und ein großer Anteil von Partikeln mit Untergröße erzeugt wird etc. Solche Probleme treten bei Naßklassierzentrifugen nicht auf. Hierbei wird der Feststoff (Pulver) mit einer Flüssigkeit (üblicherweise Was ser) in einem Vormischtank vermischt, um eine Suspension zu erhalten. Die Suspension wird, falls erforderlich, in einem nachfolgenden Verdünnungstank verdünnt und dann in die als Zentrifuge ausgebildete Naßklassiereinrichtung eingeführt. Innerhalb der rotierenden Schleudertrommel werden die schwereren und gröberen Partikel schneller als die leichteren und feineren der Suspension radial nach außen gegen die Trommelwand geführt, wo sie sich als Sediment absetzen. Das Sediment wird in Reinigungsphasen der Naßklassiereinrichtung von der Trommelwand gelöst, wobei hierzu, je nach Ausführungsform, Reinigungsflüssigkeiten, mechanische Reinigungseinrichtungen, wie Messer etc., eingesetzt werden. Das in der Reinigungsflüssigkeit redispergierte Sediment wird schließlich aus der Schleudertrommel abgeführt und beispielsweise einer getrennt angeordneten Kugelmühle zugeführt, in der der Grobanteil der redispergierten Suspension gemahlen wird. Die aufbereitete Suspension kann dann erneut in das System eingeführt werden, beispielsweise dem Vormischtank zugeführt werden.
Die klassierte Suspension wird während des Klassiervorganges kontinuierlich von der Naßklassiereinrichtung abgezogen und der weiteren Verwendung zugeführt.
Zur fliegenden Lagerung der Schleudertrommeln auf der Antriebswelle weist die vertikal angeordnete Schleudertrommel eine zentrale Nabe im unteren Bereich auf, die am Wellenende befestigt ist. Die Welle ist über geeignete Lagereinrichtungen gelagert.
Um die Verweilzeit des zu klassierenden Materiales innerhalb der Schleudertrommel auf einen möglichst großen Wert zu bringen und auf diese Weise eine bessere Klassierung zu erreichen, ist man bestrebt, den Innendurchmesser der Schleudertrommel möglichst groß zu machen. Andererseits will man die Schleudertrommel auch möglichst hoch bauen, um einen entsprechend hohen Materialdurchsatz zu erreichen. Bei einer fliegend gelagerten Schleudertrommel ergeben sich jedoch, wenn diese relativ hoch ausgebildet ist, Probleme, da wegen des auf diese Weise entstehenden großen Hebelarmes sehr hohe Lagerbelastungen entstehen, die zu Taumeleffekten etc. führen. Es müssen daher entsprechend größere Lager vorgesehen werden, oder es muß mit geringeren Drehzahlen gefahren werden, was wiederum zu einer Beschränkung des Schleuderfaktors führt.
Versucht man, den Hebelarm zu verkleinern, indem man das Wellenlager möglichst nahe am Schwerpunkt der Schleudertrommel anordnet, so hat dies den Nachteil, daß die radiale Abmessung der Schleudertrommel durch die Anordnung von Nabe, Welle und Lager stark reduziert wird, so daß in diesem Trommelbereich nur eine verkürzte Radialabmessung zur Verfügung steht, was zu einer Verringerung der Verweilzeit des zu klassierenden Materials führt.
Aufgrund dieser Gegebenheiten hat man im Stand der Technik die Schleudertrommel relativ gedrungen gebaut. So weisen die bekannten Naßklassiereinrichtungen ein Schlankheitsverhältnis der Schleudertrommel L/D, wobei L die Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche und D der Innendurchmesser der Schleuder trommel ist, auf, das beim überwiegenden Teil der bisher gebauten Naßklassiereinrichtungen bei 0,5–0,64 liegt. Mit anderen Worten, die Naßklassiereinrichtungen des Standes der Technik besitzen eine Schleudertrommel, bei der der Innendurchmesser größer ist als die Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche. Auf diese Weise läßt sich eine problemlose fliegende Lagerung der Schleudertrommel erreichen, ohne daß Lagerprobleme oder Laufprobleme der Trommel entstehen. Schlankere Trommeln hielt man wegen der hierdurch entstehenen Lauf- und/oder Lagerprobleme sowie der eingeschränkten Radialabmessung und der damit verbundenen geringeren Verweilzeiten für nicht zweckmäßig.
Eine Naßklassiereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 ist aus der JP 63-224752 A (Abstract) bekannt. Auch bei dieser Naßklassiereinrichtung ist die Schleudertrommel relativ gedrungen ausgebildet, um die vorstehend aufgezeigten Nachteile zu vermeiden.
Aus der JP 63-205165 A (Abstract) sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von Pulver bekannt, wobei bei der Vorrichtung ein äußerer rotierender Körper und ein innerer rotierender Körper vorgesehen sind. Die den inneren Körper tragende Welle ist hierbei offensichtlich beidendig gelagert.
Aus der DE 141988 A ist eine Zentrifuge bekannt, bei der eine Schleudertrommel einseitig über eine Welle gelagert ist. Die Welle geht hierbei in eine Bodenplatte der Schleudertrommel über, erstreckt sich daher nicht in die Schleudertrommel hinein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Naßklassiereinrichtung der angegebenen Art zu schaffen, die sich bei hohen Schleuderfaktoren durch eine besonders große Klassierfläche auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Naßklassiereinrichtung der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wurde im Gegensatz zur herrschenden Auffassung des Standes der Technik festgestellt, daß keine lange Verweilzeit des zu klassierenden Materiales innerhalb der Schleudertrommel erforderlich ist, um eine scharfe Klassierung zu erreichen. Es ergibt sich somit, daß die radiale Abmessung der Schleudertrommel ohne das Inkaufnehmen von Nachteilen in bezug auf die Klassierung relativ kurz gehalten werden kann. Diese erfindungsgemäße Erkenntnis ermöglicht es, die Welle möglichst tief in die Schleudertrommel einzubauen und damit auch das zugehörige Hauptlager der Welle möglichst nahe am Schwerpunkt der Schleudertrommel anzuordnen, so daß auch bei einem großen Schlankheitsverhältnis gute Laufeigenschaften der Trommel erzielt werden. Erfindungsgemäß wurde daher eine neue Trommelbauart konzipiert, nämlich eine solche mit einem Schlankheitsverhältnis > 1,2, wodurch eine große Klassierfläche bei kleinem Trommeldurchmesser und hohen Schleuderfaktoren (hohen Drehzahlen) erreicht wird, ohne daß eine schlechte Laufqualität in kauf genommen werden muß.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Distanz zwischen der Aufgabe der zu klassierenden Suspension und der Entnahme der klassierten Suspension erhöht wird. Bei derartigen Naßklassiereinrichtungen erfolgt nämlich in der Regel die Aufgabe im Bereich des unteren Trommelendes, während die Entnahme im Bereich des oberen Trommelendes erfolgt. Auf diese Weise wird die Gefahr des Entstehens von Kurzschlußströmungen sowie eines Spritzkorndurchschlages weiter reduziert.
Es ist bekannt, die Schleudertrommel durch horizontale Trennwände in voneinander getrennte und übereinander angeordnete Kammern aufzuteilen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung, die eine große Länge bzw. Höhe der in der Schleudertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche ermöglicht, kann somit die Anzahl der übereinander angeordneten Kammern erhöht werden. So werden bei der erfindungsgemäßen Lösung vorzugsweise 6,7 oder mehr Kammern übereinander angeordnet.
Es wurde bereits erwähnt, daß sich bei der erfindungsgemäßen Lösung die Welle möglichst weit von der Unterseite der Schleudertrommel aus in diese hinein erstreckt und daß das Hauptlager der Welle dementsprechend möglichst weit innerhalb der Schleudertrommel angeordnet ist. Hierbei ist erfindungsgemäß die vertikale Mitte des Hauptlagers der Welle auf einer Höhe, gemessen vom inneren unteren Ende der Schleudertrommel aus, angeordnet, die mehr als 25% der Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche beträgt. Auf diese Weise gelingt es, die erwähnten stabilen Laufeigenschaften zu erreichen. Vorzugsweise ist das Hauptlager dabei möglichst nahe am Schwerpunkt der Schleudertrommel angeordnet.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Naßklassiereinrichtung ein weiteres Wellenlager auf, das unterhalb des Hauptlagers angeordnet ist. Dieses zweite Wellenlager ist vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der dem unteren Ende der Schleudertrommel entspricht.
Die Welle besitzt zweckmäßigerweise einen direktgekuppelten Antrieb, um durch den Antrieb bewirkte Momente zu vermeiden. Auf diese Weise lassen sich die Laufeigenschaften weiter verbessern.
Die Schleudertrommel ist so ausgebildet, daß sie eine sich von ihrem unteren Ende aufwärts erstreckende zentrale zy lindrische Ausnehmung besitzt, die die Antriebswelle nebst Lagern) aufnimmt. An die Ausnehmung schließt sich oben eine zentrale Nabe an, die den oberen Endbereich der Antriebswelle umgibt. Dabei weist die Antriebswelle vorzugsweise in ihrem oberen Endbereich einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser auf, an dem die Nabe der Schleudertrommel durch Reibkontakt fixiert ist.
Es versteht sich, daß durch die tiefe Einführung der Welle mit Lagern) sowie die Ausbildung der Nabe der Schleudertrommel oberhalb des Wellenhauptlagers ein relativ hoher Bereich innerhalb der Schleudertrommel entsteht, in dem der zur Verfügung stehende Klassierraum in der Draufsicht nur die Form eines Kreisringes anstelle eines Kreises besitzt, so daß in diesem Bereich eine relativ geringe Radialabmessung des Klassierraumes bzw. der Klassierkammern zur Verfügung steht. Wie vorstehend ausgeführt, wurde jedoch erfindungsgemäß festgestellt, daß dieser „radial verkürzte" Klassierraum vollständig ausreichend ist, um eine scharfe Klassierung zu erreichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Naßklassiereinrichtung.
Die in der einzigen Figur dargestellte Naßklassiereinrichtung besitzt ein stationäres Gehäuse 1 mit einem darauf angeordneten Deckel 15. Das stationäre Gehäuse 1 ist über geeignete Vibrationsdämpfungseinrichtungen auf einem Lagergestell gelagert. Innerhalb des stationären Gehäuses 1 ist eine Schleudertrommel 2 mit vertikaler Achse angeordnet, die von einer vertikalen Welle 8 in Rotation versetzt wird. Die vertikale Welle 8 erstreckt sich von unten in die Schleudertrommel 2 hinein. Sie wird von einem Lagergehäuse 11 umgeben, das ein oberes Hauptlager 9 und ein unteres zweites Lager 10 zum Lagern der Welle 8 enthält. Das Lagergehäuse 11 ist an einer Platte 17 befestigt, welche wiederum am stationären Gehäuse 1 befestigt ist. Die Welle 8 erstreckt sich durch das Lagergehäuse 11 und die Platte 17 nach unten über eine geeignete Kupplungseinrichtung 18 bis zu einem einen Direktantrieb bildenden Elektromotor 12. Die Drehzahl der Welle 8 ist regelbar.
Die Schleudertrommel 2 weist eine geeignete Zuführung 13 für die zu klassierende Suspension auf, die sich in der Form eines Rohres durch die oben offene Schleudertrommel in diese hinein bis zu deren unterem Endbereich erstreckt und dort eine Austrittsöffnung aufweist. Die klassierte Suspension wird über ein Abzugsrohr 16 vom oberen Ende der Schleudertrommel 2 abgezogen. Ein Abzugsrohr 14 am unteren Ende der Schleudertrommel dient zum Abziehen des Sedimentes.
Wie man der Figur entnehmen kann, ist die Schleudertrommel somit in ihrem unteren Bereich kreisringförmig und in ihrem oberen Bereich kreisförmig ausgebildet. Horizontale Trennwände 4 unterteilen das Innere der Schleuderkammer in 6 übereinander angeordnete Klassierkammern 3, in deren radialen Endbereichen das Sediment abgelagert wird. Dieses wird von dort über geeignete Reinigungseinrichtungen (nicht gezeigt) entfernt.
Wie vorstehend erwähnt, besteht die erfindungsgemäße Zielsetzung darin, die Schleudertrommel 2 möglichst schlank auszubilden und dabei das Hauptlager 9 der Welle möglichst mittig, d. h. im Bereich des Schwerpunktes der Schleudertrommel, anzuordnen. Dies ist bei der vorliegenden Ausführungsform realisiert. Man erkannt, daß hierbei das Hauptlager 9 so tief in der Schleudertrommel angeordnet ist, daß die vertikale Mitte des Hauptlagers 9 der Welle 8 auf einer Höhe h, gemessen vom inneren unteren Ende der Schleudertrommel aus, angeordnet ist, die etwa 40% der Länge oder Höhe L der in der Schleudertrommel 2 zur Verfügung stehenden Klassierfläche beträgt. Ferner besitzt das Schlankheitsverhältnis LID der Schleudertrommel, d. h. das Verhältnis zwischen der Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche und dem Innendurchmesser der Schleudertrommel, einen Wert von etwa 1,24. Es versteht sich, daß die vorstehend wiedergegebenen Werte rein beispielhaft sind. Bei dieser Ausführungsform ergeben sich in der Schleudertrommel 2 sechs übereinander angeordnete Klassierkammern 3.
Wie erwähnt, sind im Lagergehäuse 11 ein oberes Hauptlager 9 und ein unteres zweites Lager 10 für die Welle 8 angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine stabile Lagerung. Die Welle 8 erstreckt sich oben aus dem Lagergehäuse 11 heraus und endet in einem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser. An diesem Abschnitt ist die zentrale Nabe 6 der Schleudertrommel fixiert, die in axialer Verlängerung der zylindrischen Innenwand 5 der Schleudertrommel ausgebildet ist. Die Fi xierung ist dabei über Reibkontakt (bei 7) realisiert. Am oberen Ende ist die Nabe 6 über einen Deckel geschlossen.
Die Funktionsweise einer derartigen Naßklassiereinrichtung ist bekannt und soll an dieser Stelle nicht mehr erläutert werden. Wesentlich ist, daß sich durch das hohe Schlankheitsverhältnis eine große Distanz zwischen Aufgabe und Entnahme und somit eine Reduzierung der Gefahr von Kurzschlußströmungen ergibt, die letztendlich zu einer besseren Trennung führt. Ferner werden ein hoher Schleuderfaktor (es kann mit großen Drehzahlen gefahren werden) und eine große Klassierfläche durch eine Vielzahl von übereinander angeordneten Kammern erreicht.

Claims

Naßklassiereinrichtung in Form einer Zentrifuge mit einem stationären Außengehäuse, einer im Außengehäuse angeordneten und fliegend gelagerten Schleudertrommel mit einer Innenwand, einem sich von unten in die durch die Innenwand gebildete Ausnehmung erstreckenden Lagergehäuse, einer vertikal angeordneten, sich von unten durch das Lagergehäuse erstreckenden Welle zum Rotierenlassen der Schleudertrommel, einem am Lagergehäuse angeordneten Hauptlager für die Welle, einer Reinigungsvorrichtung sowie Zu- und Abführungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlankheitsverhältnis der Schleudertrommel (2) LID > 1,2 ist, wobei L die Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel (2) zur Verfügung stehenden Klassierfläche und D der Innendurchmesser der Schleudertrommel (2) ist, wobei die vertikale Mitte des Hauptlagers (9) der Welle (8) auf einer Höhe h, gemessen vom inneren unteren Ende der Schleudertrommel (2) aus, angeordnet ist, die mehr als 25% der Länge oder Höhe L der in der Schleudertrommel (2) zur Verfügung stehenden Klassierfläche beträgt, und die Schleudertrommel (2) an dem sich aus dem Lagergehäuse (11) heraus erstreckenden Wellenabschnitt der Welle (8) fixiert ist.
Naßklassiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudertrommel (2) durch horizontale Trennwände (4) voneinander getrennte Kammern (3) aufweist.
Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptlager (9) möglichst nahe am Schwerpunkt der Schleudertrommel (2) angeordnet ist.
Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein weiteres Wellenlager (10) aufweist, das unterhalb des Hauptlagers (9) angeordnet ist.
Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (8) einen direkt gekuppelten Antrieb (12) besitzt.
Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (8) in ihrem oberen Endbereich einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser besitzt, an dem die Nabe (6) der Schleudertrommel (2) durch Reibkontakt fixiert ist.