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Die Erfindung betrifft eine selbstreinigende Trommel für Zentrifugalseparatoren mit einem hydraulisch betätigten axial beweglichen Kolbenschieber, einem Ventil für die Steuerung des Kolbenschiebers und einer Zwischenkammer, die über Kanäle mit der Schließkammer und dem Ventil verbunden ist. Eine derartige Trommel ist aus der DE-AS 23 09 647 bekannt.
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Es sind selbstreinigende Zentrifugalseparatoren bekannt, bei denen ein axial beweglicher Kolbenschieber, der über ein steuerbares Ventil hydraulisch betätigt, an der Peripherie des Separierraumes einen Ringspalt zum Auswurf der Feststoffe freigibt und der danach wieder geschlossen wird. Die Kräfte für die Bewegung des Kolbenschiebers werden von den Flüssigkeitsfüllungen des Separierraumes und des Schließraumes erzeugt. Die Steuerung der Kolbenschieberbewegung erfolgt über ein hydraulisch betätigtes Ventil. Das Absinken des Kolbenschiebers zur Bildung des Ringspaltes für den Feststoffauswurf wird dadurch eingeleitet, daß durch Zuführung der Steuerflüssigkeit zum Ventil dieses geöffnet und der Schließraum teilweise oder vollständig entleert wird. Dieser Vorgang muß schlagartig erfolgen, um eine wirkungsvolle Feststoffaustragung zu sichern. In diesem Funktionsablauf kann es durch die unsymmetrische Abführung der Schließflüssigkeit zu einer exzentrischen Ausbildung des Flüssigkeitsringes im Schließraum und dadurch zu einem Verkanten des Kolbenschiebers in der Absenkbewegung kommen. Das Auswerfen der Feststoffe kann dadurch nachteilig beeinflußt oder gestört werden. Es wurde versucht, durch Einbau von 2 oder mehreren symmetrisch am Umfang angeordneten Ventilen diesem Problem zu begegnen. Bei einer Mehrfachanordnung von Ventilen zur Entleerung des Schließraumes kann zwar eine synchrone Ansteuerung, aber keine synchrone Reaktion der Ventile in dem sehr kurzen Zeitraum erreicht werden.
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Ursache dafür ist die auf Grund der Fertigungstoleranzen vorhandene, unterschiedliche Trägheit der Ventile. Außerdem steigt mit der Anzahl der Ventile der Kompliziertheitsgrad und die Störanfälligkeit des Steuersystems. Zur Verhinderung des Kolbenschieberverkantens wurde in der DE-AS 23 09 647 eine Lösung mit einem Ventil vorgeschlagen, bei der am großen Innendurchmesser des feststehenden Trommelteils des Schließraumes durch Einsetzen eines Ringes ein Ringraum geschaffen wurde, der an seinem radial äußeren Umfang mit einem Ringspalt oder mehreren symmetrisch angordneten Kanälen mit dem Schließraum und durch einen ebenfalls am äußeren Umfang angeordneten Kanal mit dem Ventil in Verbindung steht.
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Dabei ist der Kanalquerschnitt zum Ventil größer als der Querschnitt des Ringspaltes oder die Summe der Querschnitte der symmetrisch angeordneten Kanäle zum Schließraum. Mit dieser Lösung soll erreicht werden, daß bei Absinken des Kolbenschiebers für den Feststoffauswurf die Ringkammer auf Grund der Querschnittsverhältnisse über das Ventil schlagartig entleert wird, während die Flüssigkeit aus dem Schließraum nur langsamer abfließen kann. Nach dem schlagartigen Abführen der Steuerflüssigkeit aus dem Ringraum über das eine Ventil, fließt die Flüssigkeit aus dem Schließraum durch die am äußeren Umfang befindlichen Bohrungen in den Ringraum. Dabei kann die Entleerung auf der Seite des Ventils nach wie vor schneller erfolgen als auf der gegenüberliegenden Seite, so daß es nach wie vor zu einem Verkanten des Kolbenschiebers kommen kann. Die Verzögerung, die durch den kleineren Querschnitt der Bohrungen des Schließraumes zum Ringraum auftritt, reicht unter Umständen nicht aus, ein Verkanten des Kolbenschiebers zu verhindern, da unter Umständen ein gleichmäßiger Druckabbau im Schließraum über die gesamte Ringfläche des Kolbenschiebers nicht erreicht wird. Durch die Anordnung der Zu- und Ablaufbohrungen auf einen Radius, bezogen auf die Separatorenachse, wird der Ringraum unter Umständen nicht wirksam und die Kammer kann dadurch ihre Funktion als Puffer verlieren. Ein weiterer Grund für das Verkanten des Kolbenschiebers kann sein, daß der Ringraum im feststehenden Trommelunterteil angeordnet ist, so daß die exzentrische Beaufschlagung des beweglichen Kolbenschiebers eventuell nicht verhindert werden kann. Es kann sein, daß die beabsichtigte Pufferwirkung des Ringraumes durch die Anordnung der Kanäle nicht erreicht wird. Der fertigungstechnische und wartungstechnische Aufwand, der in der Abdichtung des eingesetzten Ringes und der für die Reinigung erforderlichen Zugänglichkeit des Ringraumes besteht, kann hoch sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die selbstreinigende Trommel so zu gestalten, daß mit nur einem Ventil beim Entleeren des Schließraumes der sich radial nach außen vergrößernde Flüssigkeitsspiegel konzentrisch bleibt und damit am Umfang ein gleichmäßiger Druckabbau erfolgt, in dem der Ringraum, in den weiteren Ausführungen auch als Zwischenkammer bezeichnet, so ausgebildet werden soll, daß er sowohl der exzentrischen Wirkung auf den Kolbenschieber entgegenwirkt, als auch gleichzeitig als hydraulischer Puffer dient.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.
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Diese sich im hydraulisch betätigten, axial beweglichen Kolbenschieber befindliche Zwischenkammer ist gegenüber der Schließkammer abgedichtet. Die Zwischenkammer steht mit der Schließkammer in Verbindung, die so angeordnet ist, daß die Flüssigkeit an einem kleineren Radius der Zwischenkammer, bezogen auf die Separatorenachse, zugeführt, als von dieser abgeführt wird. Das Volumen der Zwischenkammer ist dabei so gewählt, daß es mindestens so groß ist, daß die Flüssigkeitsmenge aus dem Schließraum aufgenommen wird, die erforderlich ist, die Differenz der Kräfte oberhalb und unterhalb des Kolbenschiebers so auszugleichen, daß diese annähernd Null ist. Die Zwischenkammer steht in Verbindung über mindestens einen am Innendurchmesser angeordneten Kanal mit dem Schließraum und über einen Kanal zum Steuerventil.
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Die Ausgleichswirkung für den Erhalt eines zentrischen Flüssigkeitsspiegels im Schließraum während der Abwärtsbewegung des Kolbenschiebers wird nur erreicht, wenn Zu- und Ableitungen der Zwischenkammer auf verschiedenen Radien, bezogen auf die Separatorenachse, liegen und ein direkter Flüssigkeitsweg von der Zu- zur Ablaufleitung in der Zwischenkammer ausgeschlossen ist.
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Die Zuführung der Steuerflüssigkeit ist so ausgeführt und angeordnet, daß die Flüssigkeit an einem kleineren Radius der Zwischenkammer zugeführt wird, als sie von ihr über den Kanal, der die Zwischenkammer nur mit dem Ventil verbindet, abgeführt wird. Durch diese Anordnung der Zwischenkammer im hydraulisch betätigten, axial beweglichen Kolbenschieber, durch ihr Volumen, das abhängig ist von der Flüssigkeitsmenge, die zum Ausgleich der Kräfte aus dem Separierraum und dem Schließraum erforderlich ist, und der Anordnung der Zu- und Abführungskanäle, wird erreicht, daß die sich beim Öffnen des Ventils einstellende Exzentrizität des Flüssigkeitsspiegels im Bereich der Zwischenkammer bleibt und damit kein Einfluß auf die Kolbenschieberbewegung hat. Damit bleibt der sich nach außen vergrößernde Flüssigkeitsspiegel in der Schließkammer konzentrisch und es erfolgt ein gleichmäßiger Druckabbau, welcher der exzentrischen Wirkung auf den Kolbenschieber entgegenwirkt. Mit der Wahl der Lage der Zu- und Ableitungen auf unterschiedlichen Radien, wird gleichzeitig erreicht, daß die Zwischenkammer als hydraulischer Puffer dient, so daß beim schlagartigen Entleeren des Schließraumes die Abführung der Steuerflüssigkeit aus dem Ringraum über das Ventil keinen Einfluß mehr auf den Kolbenschieber hat.
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Die hydraulischen Widerstände der Kanäle für die Zu- und Ableitungen aus der Zwischenkammer wurden so ausgelegt, daß der hydraulische Widerstand des Kanals zum Ventil und des Ventils kleiner ist als der hydraulische Widerstand der Kanäle, die von der Schließkammer zur Zwischenkammer führen, so daß erreicht wird, daß der Füllvorgang der Zwischenkammer langsamer erfolgt als deren Entleerung. Die Kanäle, die von der Schließkammer zur Zwischenkammer führen, können dabei sowohl gleichmäßig als auch ungleichmäßig am Umfang verteilt sein und verschiedene Querschnitte aufweisen. Die Anordnung der Kanäle hat so zu erfolgen, daß die Flüssigkeit am kleinsten Radius der Zwischenkammer, bezogen auf die Separatorenachse, zugeführt wird, unabhängig von der gewählten bzw. bevorzugten Lage. Zur Reinigung ist die Zwischenkammer gut zugänglich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt den Ausschnitt aus einer Separatorentrommel, bestehend aus dem Trommelunterteil 1, in dem ein axial beweglicher Kolbenschieber 2 angeordnet ist, der eine Zwischenkammer 3 enthält, die über ein oder mehrere Kanäle 4 mit dem Schließraum 5 und über einen Kanal 6 mit dem Ventil 7 in Verbindung steht.
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Der Kolbenschieber 2 ist von oben vom Flüssigkeitsdruck des Separierraumes 8 und von unten von einem größeren Flüssigkeitsdruck des Schließraumes 5 beaufschlagt. Bei geschlossenem Ventil 7 und gefülltem Schließraum 5 wird der Kolbenschieber 2 gegen die Dichtung 9 im Trommeldeckel 10 gedrückt und damit der Separierraum 8 abgeschlossen. Dabei ist auch die Zwischenkammer 3 gefüllt, die zum Schließraum 5 abgedichtet ist. Durch Zuführen von Steuerflüssigkeit über den Kanal 11 zum Ventil 7 öffnet dieses und die Schließkammer 5 wird über die Kanäle 4, die Zwischenkammer 3, den Kanal 6 und das Ventil 7 teilweise oder vollständig entleert. Die Kanäle 4 sind so angeordnet, daß die Flüssigkeit an einem kleineren Radius der Zwischenkammer 3, bezogen auf die Separatorenachse, zugeführt wird, als sie von dieser über Kanal 6 abgeführt wird. Durch die Anordnung der Kanäle 4 am Innendurchmesser der Zwischenkammer 3 und des Kanals 6 im Trommelunterteil 1 wird erreicht, daß die Zwischenkammer 3 als Puffer wirkt. Bei der Entleerung der Schließkammer fließt die Steuerflüssigkeit aus der Zwischenkammer 3 schneller über das Ventil 7 ab als über die Kanäle 4 aus der Schließkammer 5 nachfließen kann, da der hydraulische Widerstand des Kanals 6 und des Ventils 7 kleiner ist als der hydraulische Widerstand der Kanäle 4. Bei dieser Entleerung der Schließkammer 5 über die Zwischenkammer 3 wird auf Grund der Auslegung der Zwischenkammer 3 die Flüssigkeitsmenge aus der Schließkammer 5 aufgenommen, die zum Kräfteausgleich oberhalb und unterhalb des Kolbenschiebers führt. Damit wird gesichert, daß die sich beim Öffnen des Ventils einstellende Exzentrizität des Flüssigkeitsspiegels im Bereich der Zwischenkammer 3 bleibt und keinen Einfluß auf die Kolbenschieberbewegung hat. Beim Absinken des beweglichen Kolbenschiebers bleibt der sich radial nach außen vergrößernde Flüssigkeitsspiegel konzentrisch. Damit erfolgt am Umfang ein gleichmäßiger Druckabbau. Sowohl die Anordnung der Zwischenkammer im beweglichen Teil des Kolbenschiebers, ihr Volumen, als auch die Lage und Größe der Zu- und Ablaufkanäle der Zwischenkammer wirken der exzentrischen Wirkung auf den Kolbenschieber entgegen. Diese Wirkung wird noch unterstützt durch die Anordnung der Zu- und Ablaufkanäle auf unterschiedlichen Radien, die gewährleistet, daß die Zwischenkammer als hydraulischer Puffer wirkt.
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Dadurch, daß die Zwischenkammer im beweglichen Teil des Kolbenschiebers angeordnet ist, ist die Zugänglichkeit zur Zwischenkammer, aber auch zu den Kanälen zum Schließraum gegeben. Dies ist die Voraussetzung ist für eine vollständige Reinigung.