DE9409109U1

DE9409109U1 - Zentrifuge mit stufenloser Steuerung der Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Räumwerkzeug

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Publication number: DE9409109U1
Application number: DE9409109U
Authority: DE
Original assignee: Flottweg GmbH
Current assignee: Flottweg GmbH
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2004-06-04

Description

Flottweg GmbH
Industriestr. 6-8
84137 Viisbiburg F 14.396 fl/hi

ZENTRIFUGE MIT STUFENLOSER STEUERUNG DER DIFFERENZDREHZAHL ZWISCHEN TROMMEL UND RÄUMWERKZEUG

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zur Trennung von Suspensionen in wenigstens eine Fiüssigphase und wenigstens eine Feststoffphase mit einer rotierend antreibbaren Trommel und einem in dieser angeordneten, rotierend antreibbaren Räumwerkzeug, das mittels einer zwischen Trommel und Räumwerkzeug eingeschalteten Zentrifugengetriebeeinrichtung mit einer stufenlos steuerbaren Differenzdrehzahl zur Trommel antreibbar ist, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge.

Bekannte Zentrifugen der in Rede stehenden Art sind mit Zentrifugengetriebeeinrichtungen versehen, die bspw. einen Hydraulikmotor umfassen, dessen Stator an die Trommel, dessen Rotor an die Schnecke und dessen Eingang an eine Hydraulikdruckqueile angeschlossen ist, so daß durch den eingegebenen Hydraulikdruck eine Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Schnecke eingestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stufeniose Einstellung der Differenzdrehzahl zwischen der Trommel und dem Räumwerkzeug, insbesondere Schnecke, hier in Rede stehender Zentrifugen zu schaffen, die mit mechanischen Getrieben bekannter Ausgestaltung einen einfachen Aufbau ermöglichen, insbesondere mit kleinen Steuerkräften

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auskommt und eine vielseitige Steuerung nebst Überwachung der Drehmomentverhältnisse am Räumwerkzeug erlaubt.

Ausgehend von einer Zentrifuge mit den eingangs genannten Merkmalen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zentrifugengetriebeeinrichtung mindestens zwei zu einem Überlagungsgetriebe zusammengefaßte Umlaufgetriebestufen - Planetenradgetriebe, Exzentergetriebe und dgl. - aufweist, die über zwei baulich gleichrangige zweite Getriebeglieder starr gekoppelt sind, deren zwei baulich gleichrangige erste Getriebeglieder als Eingangsglieder ausgebildet sind und von deren zwei baulich gieichrangigen dritten Getriebegliedern als Ausgangsgiieder das eine an das Räumwerkzeug und das andere an die Trommel angeschlossen ist, wobei wenigstens eines der beiden Eingangsglieder an einen Steuermotor angeschlossen ist.

Die gemäß vorstehender Lösung eingesetzten Getriebestufen weisen jeweils drei Getriebeglieder auf, die je nach Einsatz die Eingänge, die Ausgänge oder die Zwischenglieder der Getriebe bilden. Dabei können sowohl stirnradverzahnte Planetengetriebe als auch Exzentergetriebe grundsätzlich bekannter Bauart eingesetzt werden. Nach der vorstehenden Lehre werden jeweils baulich gieichrangige Getriebeglieder betrachtet, also Sonnenräder bzw. Exzenterglieder, Stege bzw. Kurvenscheiben-Planetenglieder und Hohlräder bzw. Boizenringe je nach Art der vorerwähnten Getriebetypen, die hier als Beispiel angeführt sind. Von diesen Getriebegliedern sind im Rahmen der beiden Umiaufgetriebestufen, die in ihrer Gesamtheit das Überlagerungsgetriebe bilden, jeweils zwei gleichrangige, bspw. die Hohlräder, verdrehfest miteinander gekoppelt und die jeweiligen Ausgangsgiieder, bspw. die Stege, sind einmal an die Trommel und zum anderen an die Schnecke getrieblich angeschlossen. An wenigstens eines der verbleibenden Eingangsglieder, nämlich bspw. die Sonnenräder, ist ein Steuermotor angeschlossen, mit dessen Drehzahl die Differenzdrehzahl zwischen Räumwerkzeug und Trommel bestimmbar ist.

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Bei Zentrifugen der in Rede stehenden Art, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifugen, entwickeln sich bei nur einem Hauptantrieb für beide Elemente zwischen der Trommel und dem Räumwerkzeug, insbesondere Schnecke, erhebliche Drehmomente, weshalb bevorzugt in an sich bekannter Weise zwischen der Trommel und dem Räumwerkzeug ein Hochmomenten-Getriebe als Hauptstufe eingeschaltet ist, während das Überlagerungsgetriebe aus den beiden gekoppelten Umlaufgetriebestufen eine Vorstufe bildet, deren Ausgang auf den Exzentereingang der Hauptstufe einwirkt, wenn diese - wie vielfach ausgeführt - als Exzentergetriebe, insbesondere Zykloidengetriebe, ausgebildet ist. Eine solche bevorzugte Ausführung hat den Vorteil, daß die über die Vorstufe eingeleiteten Kräfte verhältnismäßig gering gehalten werden, weil die Hauptstufe den Großteil der zwischen Trommel und Räumwerkzeug auftretenden Drehmomentbelastungen aufnimmt.

in besonders bevorzugter Ausführung besteht das Überlagerungsgetriebe aus zwei Umlaufgetriebestufen mit identischem Übersetzungsverhältnis. Dadurch wird erreicht, daß die Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Räumwerkzeug nur in Abhängigkeit von den Drehbewegungen am Eingang des Überiagerungsgetriebes, nicht jedoch abhängig von der Trommeldrehzahl bzw. dem Hauptantrieb der Zentrifuge ist. Schwankungen der Trommeldrehzahl wirken sich demnach nicht auf die Differenzdrehzahl des Räumwerkzeuges aus, so daß die Feststofförderleistung gleich bleibt, weshalb bspw. Änderungen der Trommeldrehzah! in Abhängigkeit von dem Zulauf der Suspension auf die Austragung des Feststoffes ohne Auswirkung sind.

Wählt man die Übersetzungsverhältnisse der Umlaufgetriebestufen des Überlagerungsgetriebes nicht identisch, so führt dies zu einer Änderung der Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Räumwerkzeug in Abhängigkeit von der Trommeldrehzahl, was bei geringen Abweichungen des Übersetzungsverhältnisses unbedeutend sein kann oder aber bei geziel-

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ter Abweichung der Übersetzungsverhältnisse einen Betrieb ermöglicht, bei dem die Differenzdrehzahl bewußt von der Trommeldrehzahl abhängig ist, was im Sinne eines gleichmäßigen Feststoffaustrages in Abhängigkeit von den Sedimentierbedingungen erstrebenswert sein kann. Bei diesen Betrachtungen bleibt natürlich die Steuergröße unverändert.

im weiterhin bevorzugter Ausführung ist nur einer der Eingänge des Überlagerungsgetriebes aus zwei gekoppelten Umlaufgetriebestufen an einen Steuermotor angeschlossen, während der andere Eingang verdrehfest gehalten ist. Es ist aber auch möglich, den zweiten Eingang an einen weiteren Steuermotor anzuschließen, wodurch sich die Steuermöglichkeiten entsprechend erweitern. Dabei kann insbesondere der letztere weitere Eingang über eine Drehmomentüberwachungseinrichtung gehalten sein, der das an diesem zweiten Eingang auftretende, von der Schneckenbelastung abhängige Drehmoment mißt, das Ergebnis der Messung kann im Sinne eines Überlastschutzes zur Steuerung der Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Räumwerkzeug auf Null ausgenutzt werden - Loslassen des weiteren Einganges bspw. -, es kann aber auch gezielt eine Erhöhung der Differenzdrehzahl mit dem Ziel eines beschleunigten Feststoffaustrages veranlaßt werden, wie dies grundsätzlich bekannt ist. Andererseits ist es möglich, an diesem weiteren Eingang eine Dämpfungseinrichtung anzuschließen, die plötzlichere Umregeimäßigkeiten der Belastung des Räumwerkzeuges durch vorübergehendes Nachgeben hinsichtlich der Differenzdrehzahl auffängt und die eine Einheit mit der Drehmomentüberwachungseinrichtung bilden kann.

Besondere Vorteile ergeben sich für den Zentrifugenbetrieb, insbesondere demjenigen von Vollmantel-Schneckenzentrifugen (Dekanter) dadurch, daß eine der beiden Eingangsglieder festgehalten werden kann, daß das Überlagerungsgetriebe unabhängig vom Trommelantrieb platziert werden kann und daß sich der festgehaltene Eingang als Sig-

···· «a *» _mm _v

nalgeber für Drehmomentmessung, Überlastschutz und Dämpfung ausnutzen läßt. Bei Aufbau der Umiaufgetriebesstufen mit übereinstimmender Übersetzung ergibt sich bei Antrieb nur einer der Eingänge durch einen Steuermotor, daß die angetriebene Eingangswelle die Differenzdrehzahl analog bestimmt, und zwar unabhängig von der Trommeldrehzahl, d.h. Drehzahl Null an der Eingangswelle entspricht Differenzdrehzahl Null, maximale Eingangsdrehzahi entspricht maximaler Differenzdrehzahl. Die Steuerung der Differenzdrehzahl wird dadurch vergleichsweise einfach, es wird nämlich ein besonders einfacher Aufbau von Umrichter und Steuerung bei elektrischer Verstellung der Differenzdrehzahl möglich.

Es ist ein stets motorischer Betrieb möglich, und mit einer Getriebebauart kann man sowohl einen voreilenden als auch einen nacheilenden Betrieb des Räumwerkzeugs (Schnecke) gegenüber der Trommel bewerkstelligen.

Diese und weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, insbesondere in Bezug auf die in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, deren nachfolgende Beschreibung die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 den konischen Endteil einer Vollmantel-Schnek-

kenzentrifuge mit einer ersten Ausführung des Überiagerungsgetriebes;

Figur 2 eine schematische Aufzeichnung abgewandelter

Ausbildungen des Überlagerungsgetriebes.

Das in Figur 1 schematisch wiedergegebene, besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt eine Trommel 4, in der in bekannter Weise eine Schnecke 5 als Räumwerkzeug angeordnet ist. Beide Elemente rotieren von einem nicht dargestellten, auf die Trommel wirkenden

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Hauptmotor angetrieben um eine gemeinsame Achse. Zwischen die Trommel 4 und die Schnecke 5 ist ein Exzentergetriebe eingeschaltet, das als Hochmomentgetriebe die zwischen Trommel und dieser gegenüber mit Differenzdrehzahl umlaufenden Schnecke auftretenden hohen Drehmomentbelastungen aufnimmt, in dieser bevorzugten Ausführung arbeitet auf den Exzentereingang 11 der Ausgang eines insgesamt mit 8 bezeichneten Überiagerungsgetriebes, das dem eine Hauptstufe 9 bildenden Exzentergetriebe - insbesondere Zykloidengetriebe - in dieser Weise vorgeschaltet ist, so daß sich eine gesamte Zentrifugengetriebeeinrichtung 10 ergibt.

Das Überlagerungsgetriebe 8 besteht aus zwei Umlaufgetriebestufen 6 und 7, die in Figur 1 als Planetengetriebe ausgebildet sind. Dabei dienen beide Sonnenräder als Eingänge 1a und 1b. Der Steg 3b der ersten Stufe 6 ist starr an ein mit der Trommel 4 und dem Bolzenring des Exzentergetriebes verdrehfestes Gehäuse angeschlossen, wird also von der Trommel mitgenommen. Der Steg 3a der zweiten Stufe 7 ist verdrehfest an den Exzentereingang 11 des die Hauptstufe 9 bildenden Exzentergetriebes angeschlossen, dessen Planetenausgang die Schnekke 5 treibt. Die beiden Umlaufgetriebestufen 6 und 7 sind im Bereich ihrer Hohlräder zu einer festen Einheit 2a, b verbunden und damit hinsichtlich dieser Getriebeglieder starr gekoppelt.

An den beiden Eingängen 1a und 1b der zugehörigen Umiaufgetriebestufen 7 und 6 können zwei Steuerantriebe, insbesondere steuernde Elektromotoren, angeschlossen sein. In bevorzugter Ausführung ist nur einer der Eingänge, bspw. 1b, an einen nicht dargestellten Steuermotor angeschlossen, während der andere Eingang, bspw. 1a, festgehalten wird. An diesem weiteren Eingang ergibt sich bei Betrieb ein Signal in Abhängigkeit von der Drehmomentbelastung der Schnecke, welches zu Überwachungs-, Überlastanzeige-^und/oder Dämpfungsmaßnahmen ausgenutzt werden kann. Ein Beispiel für die Überwachung wäre das Lösen der weiteren Eingangswelle, so daß die Differenzdrehzahl zu

NuII wird.

Die Drehzahlverhältnisse sind schematisch für voreilenden Betrieb dargestellt. Dabei bewegt sich die angetriebene Eingangswelle zwischen Null oder 100 % und damit ebenso die Differenzdrehzahl. Aufgrund der hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses übereinstimmenden Ausbildung der Planetengetriebestufen 6 und 7 läßt sich die Unabhängigkeit der Differenzdrehzahl von der Trommeldrehzahi hier gut erkennen: Verändert man die Trommeldrehzahi {= Stegdrehzahl der Stufe 6) um einen bestimmten Betrag, so wird derselbe Betrag über das Hohlrad (Kopplung 2a, b) auf die Stegwelle der zweiten Stufe 7 übertragen, so daß die Differenzdrehzahl zwischen der Trommel 4 und dieser zweiten Stegwelle 3a immer konstant bleibt, unveränderte Steuergröße natürlich vorausgesetzt. Verändert man die Steuergröße, so wird die Drehzahl der Sonnenräder 1a und 1b zueinander verändert, weshalb sich eine entsprechende Änderung zwischen der Drehzahl der Stege der beiden Stufen 6 und 7 mit der Auswirkung ergibt, daß sich die Differenzdrehzahl in Abhängigkeit von der Steuerdrehzahl auf die dem Sonnenrad der ersten Stufe zugeordnete Eingangswelle 1b ändert.

In Figur 2 sind schematisch eine Vielzahl von abgewandelten Überlagerungsgetriebeausbildungen gezeigt, die hier keinen Anspruch auf Gleichwertigkeit bedingen sollen. Vielmehr wird der jeweilige Betriebszustand und die auftretende Drehmomentlast für die Auswahl der am besten geeigneten Ausbildung von Bedeutung sein.

Dies Zusammenstellung gemäß Figur 2, die oben links an erster Stelle schematisch das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 wiedergibt, läßt zunächst erkennen, daß die Umlaufgetriebestufen aus Planetengetrieben oder Exzentergetrieben zusammengesetzt sein können, um Beispiele zu nennen. Desweiteren ist bereits aus der Benennung mit die Funktionen wiedergebenden Bezugsziffern 1a, 1b, 2a, b (gekoppelte Glieder) und 3a, 3b die unterschiedliche Beschaltung der Glieder als

Eingang, Ausgang und Zwischenglied ersichtlich. Auf diese Skizzen mit den jeweiligen Bezugsziffern wird hier ausdrücklich Bezug genommen.

Es ist grundsätzlich möglich, das Überlagerungsgetriebe aus den beiden Umlaufgetriebestufen als alleinige Zentrifugengetriebeeinrichtung auszubilden, wobei dann unter Berücksichtigung der auftretenden Drehmomentbelastungen entsprechend stärkere Ausführungen erforderlich sein können, wobei natürlich entsprechend angepaßte Übersetzungsverhältnisse der gekoppelten Getriebestufen zu berücksichtigen sind. In bevorzugter Ausführung wird man bei den hier in Rede stehenden Zentrifugen eine Hochmomentenstufe als Hauptstufe dem Überlagerungsgetriebe als Vorstufe zuordnen, wie dies im Zusammenhang mit Figur 1 geschildert wurde.

Claims

Flottweg GmbH Industriestr. 6-8 84137 Vilsbiburg F 14.396 fl/hi Ansprüche

1. Zentrifuge zur Trennung von Suspensionen in wenigstens eine

Flüssigphase und wenigstens eine Feststoffphase mit einer rotierend antreibbaren Trommel (4) und einem in dieser angeordneten, rotierend antreibbaren Räumwerkzeug (5), das mittels einer zwischen Trommel und Räumwerkzeug eingeschalteten Zentrifugengetriebeeinrichtung (10) mit einer stufenlos steuerbaren Differenzdrehzahl zur Trommel antreibbar ist, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Zentrifugengetriebeeinrichtung (10) mindestens zwei zu einem Überlagerungsgetriebe (8) zusammengefaßte Umlaufgetriebestufen (6, 7) - Planetenradgetriebe, Exzentergetriebe und dgl. - aufweist, die über zwei baulich gleichrangige zweite Getriebeglieder (2a, b) starr gekoppelt sind, deren zwei baulich gieichrangige erste Getriebeglieder (1a, 1b) als Eingangsglieder ausgebildet sind und von deren zwei baulich gleichrangigen dritten Getriebegliedern (3a, 3b) als Ausgangsglieder das eine (3a) an das Räumwerkzeug (Schnecke 5) und das andere (3b) an die Trommel (4) angeschlossen ist, wobei wenigstens eines (1b) der beiden Eingangsglieder (1a, 1b) an einen Steuermotor angeschlossen ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

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daß das Überlagerungsgetriebe (8) als Vorstufe zu einer Hochmomenten-Hauptstufe (9) angeordnet ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das mit dem Räumwerkzeug (Schnecke 5) zu verbindende Ausgangsglied (3a) der Vorstufe an das Exzentereingangsglied (11) eines Exzentergetriebes (9) als Hauptstufe - insbesondere Zykloidengetriebe angeschlossen ist, dessen Bolzenring verdrehfest mit der Trommel (4) und dessen Planetenausgang verdrehfest mit dem Räumwerkzeug (Schnecke 5) verbunden ist.

4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Umlaufgetriebestufen (6, 7) identische Übersetzungsverhältnisse aufweisen.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Umlaufgetriebestufen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen.

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß beide Eingangsgiieder des Überlagerungsgetriebes mit Steuerantrieben versehen sind.

7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß eines (1a) der Eingangsglieder (1a, 1b) gebremst bzw. auf Drehzahl = Null gehalten ist.

8. Zentrifuge nach Anspruch 7,

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dadurch gekennzeichnet,

daß das Eingangsglied (1a) über eine Drehmomentüberwachungseinrichtung und/oder eine Dämpfungseinrichtung gebremst bzw. gehalten ist.

9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß das Überlagerungsgetriebe (8) unabhängig vom Antriebsaggregat der Trommel (4) angeordnet ist.

10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß als Eingangsglieder (1a, 1b) die Sonnenräder, als Ausgangsglieder (3a, 3b) die Stege und als starr gekuppelte Glieder (2a, b) die Hohlräder zweier Planetengetriebestufen {6, 7) ausgebildet sind.