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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Es sind bereits Vorrichtungen er erwähnten Art nach dem Zentrifugenprinzip
bekannt, bei denen die Zentrifugenkammer als im Mantel vielfach perforierte Trommel
ausgebildet ist. Eine derartige forrichtung ist großtechnisch kaum einsetzbar, lreil
die separierten Feststoffe intermittierend von der Kammer innenwandung entfernt
werden müssen, was mit vertretbarem Aufwand kaum möglich ist.
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Es ist auch eine Vorrichtung ähnlicher Art bekannt, bei welcher die
Zentrifugenkammer aus einer sich nach oben erwei ternden konischen Trommel besteht,
deren Mantel nicht perforiert ist. Die separierte Flüssigkeit tritt hierbei unter
der Zentrifugalwirkung am oberen Rand der Trommel aus, während sich die separierten
Feststoffe gegen die Trommelinnenfläche anlegen. Mit der Trommel wirkt ein konischer
Kolben zusammen, welcher intermittierend in die Trommel absenkbar ist. Fsit der
Bewegung dieses Kolbens ist die Öffnungsbewegung eines Trommelbodens gekoppelt,
so daß beim Absenken des Kolbens die separierten Feststoffe durch den geöffneten
Trommelboden ausgestoßen werden können. Diese Vorrichtung ist großtechnisch einsetzbar,
benötigt aber eine relativ hohe Leistung pro Durchsatzmenge Feststoff.
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Es ist auch eine Vorrichtung mit einer Zentrifugenkammer in Form einer
horizontal gelagerten konischen Trommel bekannt, deren Mantel nicht perforiert ist.
Die trommel ist beidseitig offen, wobei in der ganzen Trommellänge ein konischer
Scbnek kenförderer angeordnet ist. Die separierte Flüssigkeit wird
über
den Rand am erweiterten Trommelende abgeschleudert, während die separierten Feststoffe
durch den Schneckenförderer ausgetragen werden. Diese Vorrichtung ist ebenfalls
großtechnisch einsetzbar, erfordert aber eine verhältnismäßig sehr hohe leistung
pro nurchsatzmenge Feststoff, und zwar insbesondere wegen des ungiinstigen Wirkun.sgrades
des Scknekkenförderers. Außerdem erfordert der Schneckenförderer einen relativ hohen
Wartungs und Reparaturaufwand und ist auch in der Anschaffung teuer.
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Es sind auch Vorrichtungen zum Trennen heterogener flüssigfester Gemische
bekannt, welche als wesentlichen Bestandteil ein horizontal geführtes endloses Filterband
umfassen, auf dessen oberes Trum das Gemisch aufgegeben wird. Etwa in der Mitte
des oberen Bandtrums sind ein oder mehrere sich über die volle Bandbreite erstreckende
Quetschrollenpaare angeordnet, welche die in dem Gemisch enthaltene Flüssigkeit
aus pressen, während die separieren Feststoffe auf den oberen Bandtrum bis zu einer
Umlenkalze verbleiben. Nach der Umlenkung des Bandes fallen dann die separierten
Feststoffe nach unten ab. Diese Vorrichtung ist großtechnisch einsetzbar und weist
auch einen zufriedenstellenden Durchsatz auf, hat jedoch, bezogen auf die Durchsatzmenge
Feststoff, einen verhilt nismäßig großen Raumbedarf, wenn der Flüssigkeitsanteil
in den separierten Feststoffen auf einem vertretbar niedrigen Wert gehalten werden
soll. Außerdem ist der Reparatur- und Wartungsaufwand hoch, da das Pilterband durch
das Anquetschen des Gemisches infolge darin enthaltener scharfkantiger Teile, wie
z.B. Glasscherben, leicht beschädigt werden kann.
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Bei einer ähnlichen Vorrichtung, wie vorangehend abgehandelt, sind
zwei Filterbänder jeweils im oberen Trum waagrecht, je doch wellenförmig geführt,
wobei in jedem Wellental zwischen
zwei Wellenbergen eine Ausquetschung
der in dem gemisch enthaltenen Flüssigkeit erfolgt. Dadurch vermindert sich zwar
der Raumbedarf etwas gegenüber der vorangehend abgehandelten Vorrichtung, ist aber
immer noch unbefriedigend groß. Die Beschädigungsgefahr für das Filterband bleibt
bestehen.
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Lhnliches gilt für eine weiter abgewandelte Vorrichtung, welche zwei
endlose Bänder verwendet. In einem ersten Abschnitt verlaufen zwei einander zugewendete
Bandtrums vertikal sowie konvergierend nach unten, wobei in diesem trichterartigen
Teil von dem aufgegebenen Gemisch ein wesentlicher Teil der Flüssigkeit ausgepreßt
wird. Danach verlaufen beide einander zugewendeten Bandtrums wellenförmig waagrecht
wobei die Wellenberge des einen Trumms in die ;Jellentäler des anderen Trums eingreifen.
Hierbei wird von den teilweise entfeuchteten separierten Feststoffen der Rest der
Feuchtigkeit ausgepreßt.
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Diese Vorrichtung hat gegenüber den beiden zuletzt abgehandel ten
Vorrichtungen wegen des rechtwinkligen Verlaufs der Band trums einen etwas geringeren
Raumbedarf, erfordert jedoch wegen des Einsatzes zweier endloser Filterbänder einen
größeren Aufwand, und es sind auch beide Filterbänder einer Beschädigungsgefahr
durch scharfkantige Feststoffteile unterworfen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber dem Stand
der Technik verbesserten Vorrichtung, welche bei großtechnischer Einsatzmöglichkeit
eine geringe Leistung pro Durchsatzmenge Feststoff erfordert, einen geringen Raumbedarf
hat und darüber hinaus bei einfachem Aufbau einen geringen T;rartungsau-rwand erfordert.
Erreicht wird dies durch die kenn zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
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Durch die Erfindung werden die Vorteile beider vorangehend abgehandelter
Arten von Trennvorrichtungen, nämlich solcher mit Zentrifugentrommeln und solcher
mit Filterbändern, ohne
Inkaufnahme von deren Nachteilen erreicht.
Es ergibt sich also insbesondere ein verhältnismäßig geringer ieistungs- und Platzbedarf
pro Durchsatzmenge Feststoff. Da die Filterbänder aber nicht durch einen Quetschwalzenspalt
laufen, ist die Esschädigungsgefahr gering, so daß sich ein vertretbarer War tungs-
und Reparaturaufwand ergibt. Die Zentrifugalkraft selbst, mit welcher die Feststoffe
gegen die Filterbänder gedrückt werden, ist nicht so hoch, daß Beschädigungen zu
befürchten sind.
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Die Vorrichtung ist kontinuierlich zu betreiben, ohne daß es hierzu
kstspieliger Fördereinrichtungen, beispielsweise eines Schneckenförderers bedürfte.
Vielmehr wird das Austragen der Feststoffe durch die Filterbänder selbst bewirkt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Einsatzgebiet in erster
linie an mit Wasser versetzten mll gedacht. Jedoch ist das Anwendungsgebiet hierauf
nicht beschränkt, sondern es sind vielmehr auch spezielle Anwendungsmöglichkeiten,
insbesondere im industriellen Bereich gegeben. Beispielsweise kann die Vorrichtung
in metallverarbeitenden Betrieben eingesetzt werden, um mit Kühlflüssigkeit benetzte
Drehspäne zu separieren.
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Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 2 wird erreicht, daß
die Filterbänder nicht überlastet werden bzw. daß die Filterbänder verhältnismäßig
leicht ausgelegt sein können.
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Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 3 wird erreicht, daß
die separierte Flüssigkeit gezielt ableitbar ist und nicht mit bereits ausgeworfenen
Feststoffen in Berührung kommen kann.
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Durch die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 4 wird insbe sondere
auch ein unkontrolliertes tangentiales Abschleudern der separierten Flüssigkeit
verhindert.
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Durch die jeiterbildung nach dem Patentanspruch 5 wird erreicht, daß
die Ansammlung eines Sumpfes von lrenig entwässerten Fest
stoffteilen
am Kammerboden verhindert wird. Durch die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch
6 ergibt sich zusätzlich ein sehr einfacher Aufbau der Tandungsabschnitte der Zentrifugenkammer
zwischen den durch die kilterbänder gebildeten ltrandabschnitten .
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Durch die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 7 wird erreicht, daß
diejenigen Anteile des Gemisches, welche nicht sofort in Berührung mit den Filterbändern
gelangen, durch die Zentrifugalkraft tangential gegen die Filterbänder hin geleitet
werden.
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Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 8 wird eine besonders
günstige gleichmäßige Verteilung des in die Zentrü fugenkammer eingeleiteten Gemisches
gegen die Filterbner hin ermöglicht.
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Durch die Teiterbildung nach dem Patentanspruch 9 rird eine raumsparende
und gleichmäßige Einführung des Gemisches in die Zentrifugenkammer erreicht Durch
die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 1o wird ein raumsparendes Austragen der
Feststoffe aus der Zentrifugenkammer erreicht. Durch die Ausgestaltung nach dem
Patentanspruch 1 wird erreicht, daß Verschmutzungen in der Umgebung der Vorrichtung
durch ausgetragene Feststoffe vermieden werden.
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Durch die Weiterbildung nach d:m Fatentanspruch 12 wird eine gezielte
und raurnsparende Ableitung der separierten Flüssigkeit, und zwar abgeschirmt gegenüber
ausgetragenen Feststoffe teilen, erreicht.
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Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 13 wird eine
raumsparende
Kraftübertragung zum Antrieb der Filterbänder erreicht. Durch die Ausgestaltung
nach dem Patentanspruch 14 wird dieser Vorteil in gesteigertem Maße erreicht. Durch
die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 15 wird erreicht, daß einerseits die Zentrifugenkammer
mit verhältnismäßig hoher Drehzahl angetrieben werden kann, während andererseits
die Filterbänder mit einer zur Verfahrensführung notwendigen, verhältnismäßig geringen
Geschwindigkeit umlaufen können, ohne daß hierzu ein besonders raumaufwendiges Zwischengetriebe
oder gar ein getrennter Antrieb für die Filterbänder notwendig wäre. Durch die Ausgestaltung
nach dem Patentanspruch 16 läßt sich dieser Vorteil in gesteigertem ltaße erzielen.
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Durch die Weiterbildung nach dem Patentanspruch 17 wird erreicht,
daß verhältnismäßig fest haftende Feststoffe, die an den oberen Umlenkwalzen der
Filterbänder nicht abgeschleudert werden, von den jeweils radial äußeren Trums der
Filterbänder zum Abfallen gebracht werden so daß ein erneuter ;intri-tt bereits
separierter Feststoffe in die Zentrifugenkammer verhindert wird.
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Die Patentansprüche sind auf ;zumindest zweite Filterbänder in einer
Zentrifugenkammer gerichtet. Es versteht sich, daß je nach Größe, insbesondere Radius,
der Zentrifugenkammer die Anzahl zu verwendender Filterbänder keiner Beschrankung
unter worfen ist. Ganz allgemein kann die Zentrifugenkammer den Querschnitt eines
Polygons aufweisen, wobei jede Umfangsfläche des Polygons durch das innere Trum
eines Filterbandes gebil det sein kann. Es kann aber auch die Zentrifugenkammer
einen Querschnitt in Form eines geradzahligen Polygons aufweisen, wobei jeder zweite
rechteckige Wandungsabschnitt des Polygons durch ein Filterband. gebildet ist. In
diesem Fall kann das Gemisch so zugeführt werden, daß es zuerst auf die nicht pcrforierten
Wandabschnitte geleitet wird, beispielsweise die
hochgezogenen
Wandungsabsohnitte der Bodenwanne gemäß dem Patentanspruch 6, worauf das Gemisch
von dort etwa tangential zu den Wandungsabschnitten verläuft die durch die Filterbänder
gebildet sind. Beispielsweise kann die Zentrifugenkammer einen Querschnitt in Form
eines gleichseitigen Sechseckes aufweisen, wobei drei Wandungsabschnitte durch die
inneren Trums von Filterbändern und drei Wandungsabechnitte durch hochgezogene Wandungsabschnitte
der Bodenwanne gebildet sind.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im
Vertikalschnitt, Fig. 2 die Vorrichtung von Fig, 1 in perspektivischer Seitenansicht,
Fig. 3 ein gegenüber Fig. 1 abgewandeltes AusftiErungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in schematischer Teildarstellung sowie in einem Horizontalschnitt.
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Gemäß Sig. 1 und 2 ist auf einer Grundplatte 1 mittels Gummiblöcken
2 ein Säulensockel 3 gelagert, von dem eine vertikale Säule 4 ausgeht, An ihrem
oberen Ende nimmt die Säule 4 ein Axiallager 5 auf, unterhalb welchem ein mit der
Säule 4 verstiftetes Kegelzahnrad 6 vorgesehen ist. Mittels des Axiallagers 5 sowie
weiterer Layer 7, 8 ist auf der Säule 4 ein Rohrstück 9 mit einem oberen Flansch
1o gelagert. Der Flansch 1o ist mit einer Bodenwanne 11 an mehreren über den Umfang
gleichmäßig verteilten Stellen fest verbunden. An seinem unteren Ende trägt das
Rohrstück 9 ein Keilriemenrad 12, das über einen E-Motor 13 angetrieben wird, der
seinerseits über
eine Konsole 14 an dem mittleren Teil der Säule
4 befestifflt ist.
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An der Unterseite der Bodenwanne 11 ist eine radiale Zwischenantriebswelle
15 gelagert, die über ein am inneren Ende ange brachtes K-egelzahnrad 16 mit dem
ortsfesten Kegelzahnrad 6 der Säule in Eingriff steht. Am außeren Ende steht die
Zwischenantriebswelle 15 über eine Schnecke 16 mit einem Schneckenzahnrad 17 einer
ebenfalls an der Unterseite der Bedenwanne 11 gelagerten tangentialen Zwischenantriebswelle
18 in Eingriff. Die tangentiale Zwischenantriebswelle 18 weist an ihren Enden Kegelzahnräder
19a, 19b auf, die mit entsprechenden Kegelzahnrädern 20a, 20b an den Enden zweier
un terer Umlenkwalzen 21e, 21b kämmen, welche tangential außerhalb des Umfangs der
Bodenwanne 11 mittels lagerbügelpaaren 22a, 22b gelagert sindr Insgesamt wird also
beim Betrieb des E Motors 13 die Bodenwanne 11 um die ortsfeste Säule 4 gedreht,
wobei gleichzeitig die unteren Umlenkwalzn 21a, 21b ausgehend von dem Kegelzahnrad
6 über die radiale Zwischenantriebswelle 15, den Schneckenantrieb 168 17 sowie die
tangentiale Zwischenantriebswelle 18 angetrieben werden. Die Drehzahl der unteren
Umlenkwalzen 21a, 21b ist hierbei gegenüber der Drehzahl der Bodenwanne 11 stark
reduziert.
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Die Bodenwanne 11 weist in Draufsicht eine etwa quadratische Porm
auf und ist an den beiden Seiten, welche parallel zu den Achsen der unteren Umlenkwalzen
21a, 21b verlaufen, mit nach oben auseinanderlaufenden Seitenwandungen 24a, 24b
versehen. Diejenigen Wandungsabsehnitte 25a, 25b, welche senkrecht zu den Achsen
der unteren Umlenkwalzen 21a, 21b verlaufen, bilden zwei von vier Vandungsabschnitten
einer Zentrifugenkammer und sind auf volle Kammerhöhe hochgezogen.
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Die Wandungsabsohnitte 25a, 25b sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
radial zur Kammerachse, welche der Achse der
Säule a, entspricht,
nach innen geknickt. Zu beiden Seiten der oberen Enden der Wandungsabschnitte 25a,
25b sind Xagerg bügelpaare 26a 26b befestigt durch welche ein Paar oberer leerlaufender
Umlenkwalzen 27a, 27b gelagert ist.
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Um die untere Umlenkwalze 21a sowie die obere Umlenkwalze 27a ist
ein endloses Filterband 28a, um die untere Umlenkwalze 21b sowie die obere Umlenkwalze
27b ein endloses Filterband 28b geführt. Die hochgezogenen Wandunsabschnitte 25a,
25b der Bodenwanne 11 sowie die jeweils inneren Trums der çil terbänder 28a, 28b
bilden zusammen die bereits erwähnte Zentrifugenkammer, die - wenn man von der Knickung
der T.andungrs abschnitte 25a, 25b absieht - einen im wesentlichen quadratischen
Querschnitt aufweist. Die Filterbänder 28aS 22b bester hen aus einem chemisch beständigen
Maschengewebe, dessen Fein heit sich nach der Größe der zu separierenden Feststoffteile
richtet. Bei jedem Filterband 28a, 28b ist das innere Trum im wesentlichen auf voller
Höhe durch ein radial ausserhalb angeordnetes kammerfestes Plattensieb 29a bzw.
29b abgestützt Ferner ist bei jedem Filterband 28a, 28b das äußere Trum im wesentlichen
auf voller Höhe durch ein radial innerhalb angeordnete kammerfeste Ableitplatte
30a bzw. 30b für separierte Flüssigkeit abgedeckt. Jede Ableitplatte 3oa, 30b ist
mit Ausnahme von deren Unterseite wannenartig mit hochgezogenen Seitenkanten ausgebildet,
so daß gemäß Pfeilgruppen P1 separierte Flüssigkeit innerhalb des tangentialen Bereiches
des zuge ordneten Filterbandes 28a bzw. 28b nach unten abgeleitet wer den kann.
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In der Achse der Kammer verläuft ein ortsfestes Zuleitungsrohr 31,
das von oben her entsprechend einem Pfeil P2 mit dem zu trennenden flüssig-festen
Gemisch beschickt wird. Die I-,ündung des Zuleitungsrohres 31 verläuft in geringem
Abstand oberhalb der Bodenwanne 11. Über der Zentrifugenkammer ist ein
ortsfester
ringförmiger Umlenkdeckel 32 angeordnet, welcher die seitens der Filterbänder 2<3a,
28b in Richtung der Pfeile P3 radial ausgeworfenen Feststoffe gemäß Pfeilen P4 nach
und ten umlenkt. Die Zentrifugenkammer ist ferner von einer ortsleisten zylindrischen
Ummantelung 33 umgeben, die sich von dem Umlenkdeckel 32 bis unter die Bodenwanne
11 erstreckt. Unier der Bodenwanne 11 ist eine ringförmige Auffangrinne 34 mit einem
etwa dem radialen Achsabstand der Ableitplatten 3oa, 3ob entsprechend angepaßten
Radius ortsfest angeordnet.
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Im Betrieb wird über das Zuleitungsrohr 31 zu separierendes Gemisch,
beispielsweise Müllschlamm, zugeführt. Die Zentrifugenkammer -.ird durch den B--Motor
13 über die Bodenwanne 11 in Drehung versetzt, wobei gleichzeitig die Filterbänder
28a, 28b so angetrieben werden darin sich das jelfeils innere Trum von unten nach
oben bewegt. Durch die Zentrifugalkraft wird das Gemisch gegen die innere Trume
der Filteibänder 28a, 28b gedrückt, wobei eine Separierung der Flüssigkeit durch
die Plattensiebe 29a, 29b gemäß den Pfeilgruppen Pl erfolgt.
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Die separierte Flüssigkeit trifft auf die Ableitplatten 30a, 30b und
läuft von dort nach unten in die Auffangrinne 34 ab, wo eine Ausscheidung über einen
Abfluß 35 erfolgt. Die separierten Feststoffe werden durch die inneren Trums der
y terbänder 28a, 28b zurückgehalten, haften auf diesen Trums und werden beim Antrieb
derselben kontinuierlich nach oben bewegt, bis ein radiales Abschleudern entsprechend
den Pfeilen P3 erfolgt. Die gemäß den Pfeilen P4 nach unten umgelenk ten separierten
Feststoffe fallen auf eine Ablaufrutsche 36.
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Unwuchteffekte, die wegen der heterogenen Zusammensetzung der Feststoffe
und deren unregelmäßiger Zuführung in die Zentrifugenkammer zwangsläufig auftreten,
werden durch die Gummiblöcke 2 aufgenommen..
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Bei dem Ausführungsbeispiel von Bigo 3 sind gleiche oder funktionsähnliche
Bauelemente mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1, lediglich mit zusätzlichen
Indexbuchstaben, versehen. Die veranschaulichte Vorrichtung umfaßt innerhalb einer
gleichseitigen sechseckigen Ummantelung9 welche die Gegen zung einer Zentrifugenkammer
bildet, drei Filterbänder 28a, 28b> 28c. Es ist eine einzige radiale Zwischenantriebswelle
15 vorgesehen, welche unmittelbar eine untere Antriebswalze 21a des Filterbandes
28a über ein Paar Kegelzahnräder 19a, 20a an treibt. Das andere Ende der unteren
Umlentfalze 21a treibt über ein Kegelzahnrad 21aZ eine an der Bodenwanne 11 gelagerte
tangentiale Zwischenantriebswelle 40 mit Kegelzahnrädern 4oa, 40a' an, die wiederum
die untere Umlenkwalze 21b des Filter bandes 28b antreibt, In analoger Weise treibt
die untere ITm lenhfalze 21b des Filterbandes 28b eine untere Umlenkwalze 21c des
Filterbandes 28c über eine tangentiale Zwischenan triebswelle 41 an.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die 9odenwanne 11 im
Unterschied zu derjenigen nach Fig. 1 und 2 mit einer zentralen Vertiefung und hiervon
ausgehend mit eingeprägten radialen Schleuderkanälen 42a, 42b, 42c versehen, die
gegen je einen festen Wandungsabsehnitt 25a bzw. 25b bzw 25c der Zentrifugenkammer
gerichtet sind.
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Nach einer Abwandlung können die Schleuderk.s.näle 42a, 42b, 42c auch
leitschaufelartig und die Wandungsabsohnitte 25a, 25b, 25c turbinenschaufelartig
so ausgebildet sein, daß nicht nur Antriebsenergie zum Beschleunigen des einströmenden
Gemisches gespart wird, sondern zusätzlich dessen kinetische Energie zum Antrieb
der Zentrifugenkammer genutzt wird.
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