(19)
(11) EP 0 335 120 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
04.10.1989  Patentblatt  1989/40

(21) Anmeldenummer: 89103614.7

(22) Anmeldetag:  02.03.1989
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)4B04B 11/02, B04B 7/08
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE ES FR GB IT SE

(30) Priorität: 30.03.1988 DE 3810740
22.02.1989 DE 3905341

(71) Anmelder: Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft
D-51149 Köln (DE)

(72) Erfinder:
  • Schmidt, Paul, Prof. Dr.
    D-4300 Essen 17 (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Zentrifugalapparat


    (57) Zentrifugalapparat mit flexiblem Trommelmantel, der im wesentlichen die Form eines Zylinderman­tels aufweist, in dessen Drehkreis von außen Rollen einwirken und bei dem der Austrag des Gutes aus dem Trommelmantel über einen Rüssel erfolgt, wobei das Gut aus der Flugphase in den Rüssel gelangt. Dieser Rüssel kann schwenkbar sein, der weitere Gutaustrag kann über eine Förderschnecke erfolgen. Die Austragsrolle so­wie andere in den Trommelmantel eingreifende Rollen können in Längsrichtung ein Längsprofil aufweisen, sind radial, angular und/oder axial verstellbar und können aus Scheibenelementen aufgebaut sein. Die Rollen können auch kürzer als die Trommel sein und eine schraubenförmige Außenoberfläche aufweisen. Der Antrieb des Trommelmantels erfolgt über die beiden Stirn­scheiben über Zahnriemen oder Radgetriebe. Die Stirnscheiben können auf Vierpunktlagern gela­gert sein. Der Trommelmantel kann innen schrau­benförmige Stege und außen endlose Stege auf­weisen. Der Trommelmantel selbst kann in Um­fangsrichtung endlos oder als schraubenförmiges Band ausgebildet sein, er kann aus dichtge­schlagenem Gewebe, insbesondere Tressengewege bestehen und eine kalandrierte Oberfläche auf­weisen.




    Beschreibung


    [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalapparat, wie er zum Entwäs­sern, Mischen, Klassieren, Granulieren und der­gleichen Verwendung findet.

    [0002] Zentrifugalapparate erlauben die Durchführung verschiedener Operationen der Stofftrennung und/oder -vereinigung unter Einwirkung einer hohen Beschleunigung. Dadurch ergeben sich viel höhere Leistungen als unter der relativ gerin­gen Erdbeschleunigung. Es wurde bereits vorge­schlagen, die Trommeln von Zentrifugalapparaten aus nicht starrem Werkstoff, etwa Gummi oder textilen Gebilden herzustellen, wobei in den rotierenden Trommelmantel Druckglieder einwir­ken. Ein solcher Vorschlag sieht keine Vorrich­tung für die Beschickung und/oder Entleerung vor, DP 1.226.862. Ein anderer Vorschlag sieht als Trommelmantel Fahrzeug-Gummireifen vor. Zum Entleeren wird vorgeschlagen, einen Rüssel in das rotierende Gut eintauchen zu lassen, PA 1.296.945. Dieser Vorschlag hat den Nachteil, daß sich ein Fahrzeugreifen an den Flanken stark verformt und dadurch unzulässig erwärmt, also letztlich versagt. Bei stetiger Fahrweise, die meist angestrebt wird, müssen einige sol­cher Reifen mit je einem Rüssel hintereinander geschaltet werden. Dies führt zu starkem Ver­schleiß und ist bei nicht flüssigen Stoffen kaum zu realisieren.

    [0003] Ein neuerer Vorschlag sieht eine Trommel aus flexiblem textilem Gewebe vor. Der Austrag des Gutes erfolgt durch einige große Öffnungen im Mantel, DE-OS 3.537.662. Hier können sich Schwierigkeiten beim Getrennthalten der Phasen außerhalb der Trommel ergeben. Auch kann die Trommel durch die Löcher in ihrer Festigkeit geschwächt werden.

    [0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kontinuierlich arbeitenden Zentrifugal­apparat mit nicht starrer Wandung so zu gestal­ten, daß ein gesicherter Austrag des Gutes aus der rotierenden Trommel ohne nennenswerten Ver­schleiß bzw. Beschädigung der Trommel, des Gutes und des Rüssels erfolgt.

    [0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Zentrifugalapparat gelöst. Beim erfindungsgemäßen Zentrifugalappa­rat kommt es zwischen Trommelmantel und dem Rüssel zu keinem Kontakt, so daß eine gegensei­tige Beschädigung ausgeschlossen ist.

    [0006] Ferner wirkt auf das Gut keine Beschleunigung ein, so daß auch keine Pressung des Gutes vor­liegt; deshalb erfolgt der Eintritt des Gutes in den Rüssel ohne gegenseitige Beschädigung. Schließlich ist die Abmessung der abgeschälten, axial stetig zugeführten Gutsträhne wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeit sehr gering. Das reduziert ebenfalls Beschädigung des Rüssels und erlaubt zudem einen kleinen Bauaufwand.

    [0007] Die Erfindung wird durch weitere Merkmale vorteilhaft ausgestaltet; dies führt zu folgenden angeführten Wirkungen der Ansprüche:

    Anspruch 2: Hierdurch ist es möglich, die optimale Position des Rüssels einzustellen.

    Anspruch 3: Hierdurch ist es möglich, die Flugbahn des Gutes dem Prozeß optimal anzupas­sen.

    Anspruch 4: Hierdurch ist es möglich, die Be­anspruchung des Gutes und/oder des Austragsvor­ganges dem Zustand der jeweiligen axialen Posi­tion anzupassen.

    Anspruch 5: Hierdurch ist es möglich, daß sich die Umfangsgeschwindigkeiten von Rolle und Trommelmantel aneinander anpassen und dadurch Schlupf mit Verschleiß vermieden wird.

    Anspruch 6: Hierdurch wird vermieden, daß Rol­len im Bereich der Stirnscheiben auf den Trom­melmantel einwirken, da dort eine kritische Stelle bezüglich des Verschleißes vorliegt.

    Anspruch 7: Hierdurch wird der Trommelmantel besser stabilisiert.

    Anspruch 8: Hierdurch ist es möglich, den Rüs­sel in axialer Richtung beliebig tief innerhalb des Trommelmantels einzusetzen.

    Anspruch 9: Dies verringert den Bauaufwand.

    Anspruch 10: Dies verringert die Kontaktfläche zwischen Rollen/Trommelmantel und damit den Verschleiß und die Beanspruchung des Gutes. Gleichzeitig kommt es nicht zum Stau von Flüs­sigkeit und/oder Feststoff, der durch den Trom­melmantel nach außen dringt.

    Anspruch 11: Dies ermöglicht das Überfahren von äußeren Umfangsstegen auf dem Trommelmantel.

    Anspruch 12: Hierdurch wird der axiale Transport des Gutes in Richtung auf den Rüssel unter­stützt. Gleichzeitig kommt es nicht zum Stau von Flüssigkeit und/oder Feststff, der durch den Trommelmantel nach außen dringt.

    Anspruch 13: Hierdurch ist es möglich, den In­nenraum des Trommelmantels von Antriebselementen freizuhalten und damit den Rüssel optimal zu placieren.

    Anspruch 14: Dies verbessert die Zugänglichkeit des Trommelmantel-Innenraumes.

    Anspruch 15: Dies ermöglicht das Spannen des Trommelmantels.

    Anspruch 16: Dies ist eine konstruktiv vorteil­hafte Lösung für den synchronen Antrieb der bei­den Stirnscheiben.

    Anspruch 17 : Hierdurch wird der synchrone An­trieb der Stirnscheiben mit geringem Bauaufwand erreicht.

    Anspruch 18: Dies ist eine konstruktiv einfache Lösung für den Antrieb der Stirnscheiben.

    Anspruch 19: Hierdurch wird die Spannung des Trommelmantels eingestellt, z. B. so, daß es zu einer optimalen Flugphase des Gutes kommt.

    Anspruch 20: Dies ermöglicht eine platzsparende Lagerung für die Stirnscheiben.

    Anspruch 21: Hierdurch wird das Aufnehmen der Axialkraft erleichtert.

    Anspruch 22: Dies schafft eine einfache und lösbare Befestigung des Trommelmantels auf den Stirnscheiben.

    Anspruch 23: Hierdurch wird die Verweilzeit des Gutes vom Eintrag bis zum Erfassen durch den Rüssel den Anforderungen der Behandlung ange­paßt.

    Anspruch 24: Dies bewirkt eine gleichmäßige Struktur des Gutes in der Flugphase beim Ein­fangen durch den Rüssel.

    Anspruch 25: Hierdurch kann ein quasi endloser Trommelmantel hergestellt werden, der keine störende Längsnaht aufweist.

    Anspruch 26: Hierdurch wird einer Verformung des Trommelmantels infolge Axialspannung entge­gengewirkt.

    Anspruch 27: Hierdurch wird die Anpassung des Trommelmantels an den Entwässerungsvorgang und die mechanische Beanspruchung gelöst.

    Anspruch 28: Dies verhindert das Anhaften des Gutes am Trommelmantel, so daß das Gut im Be­reich der Andrückrolle vollständig in die Flug­phase übergeht und ganz vom Rüssel erfaßt wer­den kann.

    Anspruch 29: Dies ermöglicht eine einfache Be­festigung des Trommelmantels an den Stirnschei­ben.

    Anspruch 30: Dies ermöglicht ein Abdichten des Trommelmantels gegen die Stirnscheiben.

    Anspruch 31: Hierdurch wird sowohl eine axiale als auch radiale Vorspannung des Trommelmantels erreicht.

    Anspruch 32: Hierdurch ist es möglich, das vor­entwässerte Gut von weiteren, insbesondere ge­lösten Stoffen zu befreien.

    Anspruch 33: Dies bewirkt eine Trennung von Phasen oder Komponenten aus dem Aufgabegut nach dem Durchtritt durch den Trommelmantel.

    Anspruch 34: Hierdurch ist eine sichere Be­festigung und ein rascher Wechsel des Trommel­mantels möglich.

    Anspruch 35: Dies ermöglicht, Rollen zu verwen­den, die axial über den Trommelmantel hinausra­gen, wodurch tote Ecken bzw. Kanten vermieden werden.

    Anspruch 36: Dadurch werden verstopfte Poren im Trommelmantel gereinigt.

    Anspruch 37: Hierdurch wird die Intensität der Reinigung von Poren im Trommelmantel einge­stellt.



    [0008] Die Erfindung wird anhand der in den beigefüg­ten Zeichnungen schematisch dargestellten Aus­führungsbeispiele näher erläutert.

    Fig. 1: zeigt den Längsschnitt durch einen Zen­trifugalapparat gemäß dieser Erfindung mit Trommelmantel (1), Austragsrolle (5), Stirnscheiben (11), Zahnriemen (12), Vorgelegewelle (13), Antriebsmo­tor (19), Rahmen (20), Spannvorrichtung (21), Guteintrag (22) und Gutaustrag (23).

    Fig. 2: zeigt einen Querschnitt durch den Zen­trifugalapparat mit Rolle (2), Rüssel (3) zum Gutaustrag, Gut (4), Austrags­rolle (5), Verstellbereich (6), Zahn­riemen (12) und Vorgelegewelle (13).

    Fig. 3: zeigt den Längsschnitt durch eine an­dere Ausführungsform des Zentrifugal­apparates mit Längsprofil (7) der Aus­tragsrolle (5), Scheibenelementen (8) der Austragsrolle, Förderschneckenaus­trag (9), Axialspannvorrichtung (16), Vierpunktlager (17), schraubenförmigen Stegen (18) an der Innenseite des Trommelmantels, Guteintrag (22) und elastischem Ring (24) zwischen Stirn­scheiben und Trommelmantel.

    Fig. 4: zeigt den Querschnitt durch den Zen­trifugalapparat der Fig. 3 mit Rolle (2), Rüssel (3), Gut (4), Austragsrol­le mit Längsprofil und Scheibenelemen­ten (8), Förderschneckenaustrag (9), Drahtgetriebe (14), Radbelag (15) und Guteintrag (22).

    Fig. 5: zeigt die Draufsicht auf den Trommel­mantel (1), die Rolle mit schrauben­förmiger Oberfläche (10) und den Um­fangssteg (25).

    Fig. 6 zeigt ausschnittsweise als Ausfüh­rungsbeispiel die Befestigung der En­den des Trommelmantels an Felgenringen (11), die mit einem Spannbord (26) versehen sind, der mit an den Trommel­mantelenden angebrachten Spreizring­elementen (29) zusammenwirkt.

    Fig. 7: zeigt ausschnittsweise die Befestigung der Enden des Trommelmantels (1) an Felgenringen (11), die mit einem gege­benenfalls aufblasbaren Ring (27) aus elastischem Werkstoff versehen sind.

    Fig. 8: zeigt, daß die Enden des Trommelman­tels (1) innen einen Ring (28) aus elastischem Werkstoff oder ein Innen­gewinde aufweisen, das mit den Stirn­scheiben zusammenwirkt.

    Fig. 9: zeigt ausschnittsweise eine Axial­spannvorrichtung für den Trommelmantel (1), der über Ring (30) und Schrauben­bolzen an die Stirnscheibe (11) ge­spannt ist.

    Fig. 10: zeigt eine Reinigungsdüse (31), aus der ein Fluid von außen nach innen durch den mittels der Rolle (2) einge­drückten flexiblen Trommelmantel (1) strömt.



    [0009] Eine typische Ausführung dieser Erfindung sieht folgende Daten vor: Vielverheißte Erdbeschleu­nigung 100 bis 1.000, Durchmesser des Trommel­mantels 0,2 bis 1,0 m, Antriebsleistung 1 bis 10 kW, Einsatzgebiet: Granulate, Sande, Klär­schlämme, kristallisierte Produkte, Suspensio­nen usw.


    Ansprüche

    1. Zentrifugalapparat mit flexiblem Trommel­mantel, der im wesentlichen die Form eines Zylindermantels aufweist, in dessen Dreh­kreis Rollen einwirken, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Austrag des Gutes aus dem Trommelmantel über einen Rüssel erfolgt und daß stetig entlang des Trommelmantels be­wegtes Gut aus der Flugphase in den Rüssel gelangt.
     
    2. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze oder ein Teil des Rüssels schwenkbar ist.
     
    3. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle und/oder Aus­tragsrolle in ihrer radialen, angularen und/oder axialen Position verstellbar ist.
     
    4. Zentrifugalapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle bzw. Aus­tragsrolle in Längsrichtung ein Profil auf­weist.
     
    5. Zentrifugalapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle bzw. Aus­tragsrolle aus Ring- oder Scheibenelementen aufgebaut ist.
     
    6. Zentrifugalapparat nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle bzw. Austragsrolle kürzer als die Trommel ist.
     
    7. Zentrifugalapparat nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rollen mit nicht gleichen Abständen angeordnet sind.
     
    8. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Rüssel ein Förderschneckenaustrag an­schließt.
     
    9. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Rüssel ein Fallschacht anschließt.
     
    10. Zentrifugalapparat nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Rollen mit Stegen versehen ist.
     
    11. Zentrifugalapparat nach Anspruch 10, da­durch gekennzeichnet, daß die Stege unter­brochen sind.
     
    12. Zentrifugalapparat nach Anspruch 10, da­durch gekennzeichnet, daß die Stege einer oder mehrerer Rollen schraubenwendelförmig ausgebildet sind.
     
    13. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Trom­melmantels über eine oder beide Stirnschei­ben erfolgt.
     
    14. Zentrifugalapparat nach Anspruch 13, da­durch gekennzeichnet, daß eine Stirnscheibe über ein schwenkbares oder klappbares Lagerelement gelagert ist.
     
    15. Zentrifugalapparat nach Anspruch 14, da­durch gekennzeichnet, daß das Lagerelement in axialer Richtung verstellbar ist.
     
    16. Zentrifugalapparat nach Anspruch 13, da­durch gekennzeichnet, daß die Stirnscheiben über Riemen, insbesondere Zahnriemen ange­trieben sind.
     
    17. Zentrifugalapparat nach Anspruch 16, da­durch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Stirnscheiben von einer Vorgelegewelle aus erfolgt.
     
    18. Zentrifugalapparat nach Anspruch 13, da­durch gekennzeichnet, daß die Stirnscheiben über ein Radgetriebe angetrieben sind.
     
    19. Zentrifugalapparat nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Axialspannvorrichtung für den Trommelmantel vorhanden ist.
     
    20. Zentrifugalapparat nach den Ansprüchen 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnscheiben auf Vierpunkt-Kugellagern gelagert sind.
     
    21. Zentrifugalapparat nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnscheiben am Umfang einen Spannbord aufweisen.
     
    22. Zentrifugalapparat nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnscheiben ein aufblasbares Ringband aufweisen.
     
    23. Zentrifugalapparat nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Trommelmantels ein oder mehrere schraubenförmige Stege an­gebracht sind.
     
    24. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel in Umfangsrichtung endlos ist.
     
    25. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelman­tel aus einem schraubenförmig gewickelten Band besteht.
     
    26. Zentrifugalapparat nach Anspruch 1 oder 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel aus dicht geschlagenem, ins­besondere aus Tressen-Gewebe besteht.
     
    27. Zentrifugalapparat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Trommelmantel innen eine oder mehrere Lagen textiler Gebilde und außen schraubenförmig gewickelte Fäden aufweist.
     
    28. Zentrifugalapparat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Trommelmantel eine kalandrierte Oberfläche aufweist.
     
    29. Zentrifugalapparat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß ein oder beide Enden des Trommelmantels ein Innengewinde aufweisen.
     
    30. Zentrifugalapparat nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Trommelmantels innen Ringe aus elastischem Werkstoff aufweisen.
     
    31. Zentrifugalapparat nach Anspruch 30, da­durch gekennzeichnet, daß an den Kanten des Trommelmantels ein Spreizringelement ange­bracht ist.
     
    32. Zentrifugalapparat nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Trommelmantels Spüldüsen zum Aufgeben von Flüssigkeit vorhanden sind.
     
    33. Zentrifugalapparat nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Trommelmantels ein Umfangssteg vorhanden ist.
     
    34. Zentrifugalapparat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­kennzeichnet, daß an den Enden des Trommel­mantels Felgenringe befestigt sind.
     
    35. Zentrifugalapparat nach Anspruch 34, da­durch gekennzeichnet, daß die Felgenringe mit Ringen aus elastischem Werkstoff verse­hen sind.
     
    36. Zentrifugalapparat nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Reinigungsdüsen vorhanden sind, aus denen Fluid von außen nach innen durch den Trommelmantel strömt.
     
    37. Zentrifugalapparat nach Anspruch 36, da­durch gekennzeichnet, daß die Reinigungs­düsen periodisch in axialer Richtung beweg­bar sind.
     




    Zeichnung