EP1448308A1 - Zentrifuge - Google Patents

Zentrifuge

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Publication number
EP1448308A1
EP1448308A1 EP02803372A EP02803372A EP1448308A1 EP 1448308 A1 EP1448308 A1 EP 1448308A1 EP 02803372 A EP02803372 A EP 02803372A EP 02803372 A EP02803372 A EP 02803372A EP 1448308 A1 EP1448308 A1 EP 1448308A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drum
centrifuge
outlet means
solids
sieve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02803372A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HKS Technology GmbH
Original Assignee
HKS Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HKS Technology GmbH filed Critical HKS Technology GmbH
Publication of EP1448308A1 publication Critical patent/EP1448308A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl
    • B04B1/14—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/005—Centrifugal separators or filters for fluid circulation systems, e.g. for lubricant oil circulation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B04B7/12—Inserts, e.g. armouring plates
    • B04B7/16—Sieves or filters

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge according to the preamble of the main claim.
  • Centrifuges of this type are particularly widespread in an industrial context and are used, for example, to clean coolants or comparable emulsions, such as those used in machining centers, for example in machining processes. Coolants that are contaminated with solids, particularly when machining workpieces, often justify a cleaning system for processing the coolant emulsions even when fewer production machines are used.
  • conventional, known filter systems for cleaning coolants or the like since conventional, known filter systems for cleaning coolants or the like. contaminated emulsions due to the often large amounts of liquid to be cleaned and comparatively small particle sizes must have large filter surfaces and tend to clog due to small pore sizes, centrifuges have proven particularly useful for this purpose.
  • the applicant also markets a centrifuge, which is used as a generic, and which has a double-conical full-shell drum as a rotor, which is driven in an otherwise known manner by an electric motor.
  • the contaminated coolant is cleaned in a known manner by centrifugal forces acting on the solids in the emulsion which, when the drum rotates, lead to an accumulation (separation) of the solids on the peripheral inner walls of the drum.
  • the solids can then be discharged from the rotor inner walls by spinning or mechanical removal or peeling, the device, which the applicant presumes to be known, additionally automates this step by using special means for ejecting the Solid discharge blades in the centrifuge provided and driven for discharge purposes (and to replace the previous manual cleaning) opposite to the direction of rotation of the rotor.
  • the object of the present invention is therefore to improve a generic centrifuge, in particular for processing liquids containing solids, with regard to their usable operating time and to simplify their construction and in terms of susceptibility to faults; In addition, the need for maintenance of such a device during operation should be reduced.
  • the multi-part drum is preferably adjustable by external adjusting means so that axial relative movement between a nem first, axially fixed drum part and a second, axially movable drum part (while the drum rotates) different outlet openings in the form of the outlet means can be selectively and sequentially opened.
  • a discharge and cleaning operation (the cleaned liquid or the settled solids) can take place while the centrifuge is rotating, in the original direction of rotation, which also applies to the actual centrifuging operation .
  • the sieve or filter element
  • This sieve or filter element advantageously has the effect that, during the rotation of the drum, liquid passes through pores or openings of this sieve and collects in the first drum region; According to the invention, this is assigned to the first outlet, so that by corresponding Actuation and opening of this outlet allows the centrifugal force to apply the fluid.
  • this sieve or filter element retains the solids which are deposited on the inside of the drum and thus also determines the second drum area according to the invention.
  • This is assigned to the second outlet, so that by opening this second outlet the solids content, possibly supported by flushing fluids or the like, can also be discharged.
  • liquid has already been drawn off before the second outlet for the solids is opened, a clear and efficient separation of the fractions can be achieved in this way. Irrespective of this, new liquid to be cleaned constantly enters during centrifugation and exits the drum in a cleaned form via an outlet on the top.
  • the sequential actuation of the first and second outlet means can be achieved by the interaction of the movable drum part as a movable wall element of the drum with the sieve and / or filter means, in such a way that that according to the further development, the adjusting means first drive and adjust the movable drum part to close or open the first outlet means, and that by further driving the movable drum part via the mechanical driver unit according to the invention, the sieving and / or filter means and in turn the second outlet means are moved Expose (or close when moving back).
  • This sequential sequence of adjusting steps can be achieved in a particularly simple manner by the axial offset between the units involved, which is provided according to the further development.
  • the centrifuge according to the present invention is preferably controlled by an electronic operating mode control unit, which in particular also controls the interaction between the units involved in opening the first and second outlet means, the time sequences and a subsequent reclosing.
  • the present invention succeeds in a surprisingly simple and elegant manner in realizing a centrifuge suitable for automatically discharging separate fractions, which minimizes operating and dead times and, due to the simple and elegant mechanical implementation, only combines a minimum of wear with little maintenance ,
  • FIG. 1 shows a sectional, perspective view of the essential components of the centrifuge according to the invention according to a first preferred embodiment, with the position of the movable drum part for a centrifuging operation;
  • FIG. 2 shows a longitudinal section analogous to the illustration according to FIG. 1 for the centrifuging operation
  • Fig. 3 a view analogous to Fig. 2, but with the opening of the first outlet means relative to an axially fixed Tro melteil axially moved (offset) drum part and
  • FIG. 4 a sectional view analogous to the representations of FIG. 2, FIG. 3, with a movable drum part which is axially displaced further than the depiction of FIG. 3 and additionally axially displaced sieve or filter means for additionally opening the second outlet means.
  • a double cone-shaped centrifuge drum consists of a conical drum upper part 10, a slightly conical drum part 12 as a valve disk, a conical sieve plate insert 14 between see drum upper part and valve plate and a drum lower part as a rotor housing bottom shell 16 and is rotatably supported with an associated drive shaft 18, which is designed in sections as a hollow shaft, in an otherwise known manner between a centrifuge housing cover plate 20 and a centrifuge bottom plate 22 and by one not shown in the figures Electric motor, typically driven by a plastic belt.
  • a drum interior 24 that is effective for the centrifuge is bounded liquid-tight by the upper drum part 10 and the lower drum part 16;
  • the sieve plate 14 which is typically implemented as a metal sieve and is adapted to the particle size of solids in the coolant to be treated with regard to its filter action with suitable pore diameters, is permeable to the liquid component of the coolant to be treated and thus separates the drum interior 24 into a lower first drum region 26 between the lower drum part 16 and the sieve plate 14 and a second, overhead drum area 28 between the screen plate 14 and the upper drum part 10.
  • the drive shaft 18, which is designed as a hollow shaft up to the transition point with the screen plate 14 and offers an outlet 30 for contaminated liquid to be supplied at the transition point, serves at the same time for supplying or loading the centrifuge drum with a reprocessing device liquid containing solids; independently of this and in addition, an annular outlet 32 is provided in the upper, narrow-side end region of the drum upper part 10, which outlet is connected to a drain line 34 shown schematically in FIG. 1; in the case of continuous loading by means of the inlet 30, treated fluid exits the interior of the drum in a cleaned manner via openings 36 formed in the upper flat side of the upper drum part 10.
  • the slightly conical sieve plate 14 forms a hollow shaft section 38 in its central area, which is slidable and axially displaceable on the drive shaft 18 (which is designed as a solid shaft in this area), the hollow shaft section having an annular shoulder 40 in its end area pointing downward in the figures forms; on the other hand, the hollow shaft section 38 is delimited by the conical sieve surface of the sieve plate 14 provided with a small step.
  • a correspondingly adapted hollow shaft section 42 of the drum part 12 slidably sits on the outer circumference of the hollow shaft section 38, in such a way that the hollow shaft section 42, which is shorter than the hollow shaft section 38, slides on the hollow shaft section 38, limited at one end by the ring shoulder 40 , limited at the other end by the conical part of the screen plate 14, can execute.
  • Drum part 12 and screen plate 14 are axially displaceable on the drive shaft 18, but are firmly connected to the shaft 18 by suitable measures in the direction of rotation.
  • An axial movement or displacement of the drum part 12 is brought about by a pair of pneumatic cylinders 46, which are only shown schematically and interact with an adjusting ring or adjusting element 44 and which, depending on the state of movement of an actuator engaging in the element (roller bearing) 44 (direction of movement is in the vertical direction) 2), move the element 44 up and down and thus cause the conical drum part 12 firmly seated thereon to move between the end positions described above along the underlying hollow shaft section 38 of the screen plate 14.
  • the drum part 12 is assigned a partially interrupted ring slot 50 formed in the rotor lower part 16 as the first outlet, and likewise the sieve plate 14 has a ring-shaped circumferential circumference formed in the transition region between the rotor lower part 16 and the drum upper part 10 and interrupted ring slot 52 assigned as a second outlet.
  • the drum part 12 In the position of FIG. 2, which corresponds to a centrifuging operation, the drum part 12 is positioned in such a way that it closes the ring slot 50 with its radial peripheral edge, and likewise the position of the screen plate 14 shown in FIG. 2 ensures that its outer, Circumferential edge 54 stepped in cross section closes the ring slot 52.
  • the ring slot 50 is assigned to the first drum region 26, provided by the sieving action of the sieve plate 14 for collecting liquid without solid components, while the ring slot 52 is on the radially largest possible circumferential side of the second, for the collection of the solid particles provided drum area is arranged and, see. the further position representations of FIGS. 3 and 4, as well as the ring slot 50 can be exposed by successive displacement movements of the units 12 and 14 for discharging the components collected therein.
  • the actual centrifuging operation takes place in the shift position according to FIG. when the drum rotates, liquid containing solids, for example with coolant emulsion provided with manufacturing residues, is introduced from above via the partially hollow drive shaft 18 and its bottom outlet 30.
  • the screen plate 14 closes the ring slot 52 on the drive shaft 18 in the upper displacement position shown in FIG. 2, and the drum part 12 closes the ring slot 50 with its radial peripheral region in its upwardly advanced position.
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiment described, so it is not only possible to implement the described movement of the movable drum components in a different way and, for example, by means of electrical actuators, but also the shape of the drum or the slots, sealing options, etc. can be designed almost arbitrarily and are preferred to the respective
  • the purpose of the centrifuge, which is particularly suitable for cleaning coolant emulsions after industrial use, is by no means restricted to this.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Aufbereiten von mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen von Kühlmittel od.dgl. Emulsionen aus industriellen Fertigungsumgebungen, mit einer eine doppelte konusform aufweisenden, von einer Antriebseinheit in Rotation versetzbaren Trommel (10, 12, 14, 16), die mit aufzubereitender, die Feststoffe enthaltender Flüssigkeit über einen Einlass (18, 30) beschickbar ist, wobei die mehrteilig aufgebaute Trommel erste, zum Austreten aufbereiteter Flüssigkeit aus einem Trommelinnenraum bei Rotation der Trommel ausgebildete Auslassmittel (50) sowie zweite, zum Austreten von abgeschiedenen Feststoffen bei Rotation der Trommel ausgebildete Auslassmittel (52) aufweist und die ersten und die zweiten Auslassmittel durch Bewegung eines Trommelteiles (12, 14) relativ zu einem anderen Trommelteil (10) sequentiell geöffnet werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Derartige Zentrifugen sind insbesondere im industriellen Anwendungskontext weit verbreitet und werden beispielsweise zum Reinigen von Kühlmitteln oder vergleichbaren Emulsionen, wie sie in Bearbeitungszentren etwa bei spanenden Prozessen benutzt werden, verwendet. Gerade bei der Werkstückbearbeitung entstehende, mit Feststoffen belastete Kühlmittel rechtfertigen oftmals schon beim Einsatz weniger Produktionsmaschine eine Reinigungsanlage zur Aufbereitung der Kühlmittelemulsionen. Da zudem konventionelle, bekannte Filteranlagen zur Reinigung von Kühlmitteln od.dgl. belasteten Emulsionen aufgrund der oftmals großen zu reinigenden Flüssigkeitsmengen und vergleichweiser kleiner Partikelgrößen große Filterflächen aufweisen müssen und aufgrund geringer Porengrößen zu Verstopfungen neigen, haben sich Zentrifugen für diesen Anwendungszweck besonders bewährt.
So wird insbesondere auch von der Anmelderin unter dem Produktnamen P200 eine als gattungsbildend herangezogene Zentrifuge in den Verkehr gebracht, welche eine doppelkonische Vollmanteltrommel als Rotor aufweist, der in ansonsten bekannter Weise mit einem Elektromotor angetrieben wird. Das Reinigen des belasteten Kühlmittels erfolgt in bekannter Weise durch auf die Feststoffe in der Emulsion wirkende Zentrifugalkräfte, die bei Rotation der Trommel zu einer Ansammlung (Abscheidung) der Feststoffe an den peripheren Trommelinnenwänden führen. Nach Beenden eines Zentrifugenlaufes und Ablassen des weitgehend von Feststoffen befreiten Fluids können dann die Feststoffe durch Ausschleudern oder mechanisches Abtragen bzw. Abschälen von den Rotorinnenwänden ausgetragen werden, wobei die von der Anmelderin als bekannt vorausgesetzte Vorrichtung zusätzlich diesen Schritt automatisiert, indem spezielle, zum Auswerfen des Feststoffes vorgesehene Austragsschaufeln in der Zentrifuge vorgesehen und zu Austragszwecken (und zum Ersetzen der bisherigen manuellen Reinigung) entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors angetrieben werden.
Auch wenn diese bekannte Technologie bereits manuelle Handhabungsschritte auf ein Minimum reduziert, so besteht jedoch noch weiterer Verbesserungsbedarf gerade hinsichtlich der durch dieses (automatische) Reinigen bzw. Austragen des Feststoffes entstehenden Stillstands- und Totzeit der Zentrifuge. Insbesondere muss der die Trennung bzw. Aufbereitung in der Zentrifuge bewirkende Rotationsbetrieb der Trommel zu diesem ReinigungsZeitpunkt unterbrochen werden und kann erst nach dem vollständigen Entleeren und Austragen des Feststoffes wieder aufgenommen werden. Ferner besitzt die bekannte Vorrichtung den Nachteil, dass die Aus- tragsschaufeln und die damit zusammenhängende Betätigungsmechanik konstruktiv vergleichsweise aufwendig realisiert und angetrieben werden muss und darüber hinaus verschleißanfällig ist, so dass zusätzlicher Wartungsbedarf entsteht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Zentrifuge, insbesondere zum Aufbereiten von mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten, im Hinblick auf ihre nutzbare Betriebszeit zu verbessern und konstruktiv sowie im Hinblick auf Störanfälligkeit zu vereinfachen; darüber hinaus soll ein Wartungsbedarf einer solchen Vorrichtung im Betrieb vermindert werden.
Die Aufgabe wird durch die Zentrifuge zur Fest- /Flüssigtrennung mit den Merkmalen des Hauptanspruches sowie das Betriebsverfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches 12 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist die mehrteilig aufgebaute Trommel bevorzugt durch externe Stellmittel so verstellbar, dass durch axiale Relativbewegung zwischen ei- nem ersten, axial feststehenden Trommelteil und einem zweiten, axial beweglichen Trommelteil (während die Trommel rotiert) verschiedene Auslassöffnungen in Form der Auslassmittel selektiv und sequentiell geöffnet werden können. Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, dass damit ein Austrags- und Reinigungsbetrieb (der gereinigten Flüssigkeit bzw. der abgesetzten Feststoffe) erfolgen kann, während sich die Zentrifuge in Rotation befindet, und zwar in der ursprünglichen Rotationsrichtung, die auch für den eigentlichen Zentrifugierbetrieb gilt. Indem die ersten und die zweiten Auslassmittel auf die erfindungsgemäße Weise sequentiell betätigt werden, ist es damit möglich, durch Zentrifugalwirkung zunächst die gereinigte Flüssigkeit randseitig abzuziehen, und daraufhin dann die abgeschiedenen Feststoffe.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist hierfür lediglich eine konstruktiv vergleichsweise einfache und damit auch stör- und verschmutzungsunempfindliche axiale Verstellung von Trommelteilen bzw. Trommelelementen notwendig, die weiterbi1düngsgemäß vorteilhaft benutzt wird, um das unmittelbare Öffnen bzw. Verschließen der den ersten bzw. zweiten Auslassmitteln entsprechenden, umfangsseitig an der Trommel vorgesehenen Öffnungen zu bewirken; eine Ausbildung eines Trommelteils als Filter reduziert gleichzeitig in vorteilhafter Weise eine benötigte Stell- bzw. Verschlusskraft.
Besonders nützlich ist es dabei, sich des weiterbildungsgemäß vorgesehenen Siebes (bzw. Filterelementes) zu bedienen, welches weiter bevorzugt in der Art eines sich durch den Trommelinnenraum erstreckenden flächig-rotationssymmetrischen Flächen- bzw. Kegelelements realisiert ist. Dieses Sieb- bzw. Filterelement bewirkt in vorteilhafter Weise, dass während der Rotation der Trommel Flüssigkeit durch Poren bzw. Öffnungen dieses Siebes tritt und sich in dem ersten Trommelbereich sammelt; diesem ist erfindungsgemäß der erste Auslass zugeordnet, so dass durch entsprechende Stellwirkung und Öffnen dieses Auslasses die Zentrifugalkraft das Ausbringen des Fluids ermöglicht.
Gleichzeitig hält dieses Sieb- bzw. Filterelement die sich umfangsseitig im Trommelinneren ablagernden Feststoffe zurück und bestimmt so auch den erfindungsgemäßen zweiten Trommelbereich. Diesem ist der zweite Auslass zugeordnet, so dass durch Öffnen dieses zweiten Auslasses auch der Feststoffanteil, ggf. unterstützt durch Spülfluide od.dgl., ausgetragen werden kann. Insbesondere dann, wie von der Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, Flüssigkeit bereits abgezogen ist, bevor der zweite Auslass für die Feststoffe geöffnet wird, lässt sich so eine deutliche und effiziente Trennung der Fraktionen erreichen. Unabhängig davon tritt während des Zentrifugierbetriebs permanent neue, zu reinigende Flüssigkeit ein und in gereinigter Form über einen kopfseitigen Auslass aus der Trommel aus .
In besonders einfacher und eleganter Weise läßt sich das sequentielle Betätigen der ersten und zweiten Auslassmittel (zum jeweiligen Öffnen des ersten und zweiten Auslasses) durch Zusammenspiel des bewegbaren Trommelteils als bewegbares Wandelement der Trommel mit den Sieb- und/oder Filtermitteln erreichen, und zwar dergestalt, dass weiterbildungsgemäß die Stellmittel zunächst den bewegbaren Trommelteil antreiben und verstellen, zum Verschließen bzw. Öffnen der ersten Auslassmittel, und dass dann durch weiteres Antreiben des beweglichen Trommelteils über die erfindungsgemäße mechanische Mitnehmereinheit auch die Sieb- und/oder Filtermittel bewegt werden und ihrerseits die zweiten Auslassmittel freilegen (bzw. beim Zurückbewegen verschließen) . Diese sequentielle Abfolge der Stellschritte läßt sich in besonders einfacher Weise durch den weiterbildungsgemäß vorgesehenen axialen Versatz zwischen den beteiligten Aggregaten erreichen. Die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung wird in bevorzugter Weise durch eine elektronische Betriebsmodus- Steuereinheit angesteuert, welche insbesondere auch das Zusammenspiel zwischen den zum Öffnen der ersten und zweiten Auslassmittel beteiligten Aggregaten, die zeitlichen Abfolgen sowie ein nachfolgendes Wiederverschließen steuert.
Im Ergebnis gelingt es mittels der vorliegenden Erfindung in überraschend einfacher und eleganter Art, eine für ein automatisches Austragen getrennter Fraktionen geeignete Zentrifuge zu realisieren, welche Betriebs- und Totzeiten minimiert und aufgrund der einfachen und eleganten mechanischen Realisierung lediglich ein Minimum an Verschleiss mit geringem Wartungsaufwand kombiniert .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
Fig. 1: eine geschnittene, perspektivische Ansicht der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Zentrifuge gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform, mit Stellung des bewegbaren Trommelteils für einen Zentrifugierbetrieb;
Fig. 2: einen Längsschnitt analog der Darstellung gemäß Fig. 1 für den Zentrifugierbetrieb;
Fig. 3: eine Ansicht analog Fig. 2, jedoch mit zum Öffnen der ersten Auslassmittel relativ zu einem axial feststehenden Tro melteil axial bewegtem (versetztem) Trommelteil und
Fig. 4: eine Schnittansicht analog der Darstellungen Fig. 2 , Fig. 3, mit einem gegenüber der Darstellung der Fig. 3 axial weiter versetzten bewegbaren Trommelteil sowie zusätzlich axial versetzten Sieb- bzw. Filtermitteln zum zusätzlichen Öffnen der zweiten Auslassmittel.
Die teilweise geschnittene Perspektivansicht der Fig. 1 bzw. die Schnittansicht der Fig. 2 verdeutlichen den Ausgangs- und Betriebszustand der erfindungsgemäßen Zentrifuge gemäß der beschriebenen Ausführungsform. Eine doppelt ko- nusförmige Zentrifugentrommel besteht aus einem konischen Trommeloberteil 10, einem leicht konischen Trommelteil 12 als Ventilteller, einem konischen Siebblecheinsatz 14 zwi- sehen Trommeloberteil und Ventilteller sowie einem Trommelunterteil als Rotorgehäuse-Bodenschale 16 und ist mit einer zugehörigen, abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 18 in ansonsten bekannter Weise zwischen einer Zentrifugengehäuse-Deckelplatte 20 sowie einer Zentrifugen-Bodenplatte 22 drehbar gelagert und durch einen in den Figuren nicht gezeigten Elektromotor, typischerweise mittels eines Kunststoffriemens, antreibbar.
Ein für die Zentrifuge wirksamer Trommelinnenraum 24 wird dabei flüssigkeitsdicht durch das Trommeloberteil 10 sowie das Trommelunterteil 16 begrenzt; das typischerweise als Metallsieb realisierte und hinsichtlich seiner Filterwirkung mit geeigneten Porendurchmessern an die Partikelgröße von Feststoffen in aufzubereitendem Kühlmittel angepasste Siebblech 14 ist für die flüssige Komponente des aufzubereitenden Kühlmittels durchlässig und trennt insoweit den Trommelinnenraum 24 in einen unteren ersten Trommelbereich 26 zwischen Trommelunterteil 16 und Siebblech 14 sowie einen zweiten, obenliegenden Trommelbereich 28 zwischen Siebblech 14 und Trommeloberteil 10. Die bis zur Übergangsstelle mit dem Siebblech 14 als Hohlwelle ausgebildete und an der Übergangsstelle einen Auslass 30 für zuzuführende kontaminierte Flüssigkeit anbietende Antriebswelle 18 dient gleichzeitig zur Zuführung bzw. Beschickung der Zentrifugentrommel mit aufzubereitender, mit Feststoffen versetzter Flüssigkeit; unabhängig davon und zusätzlich ist im oberen, schmalseitigen Endbereich des Trommeloberteils 10 ein ringförmiger Auslass 32 vorgesehen, welcher mit einer in Fig. 1 schematisch gezeigten Abflussleitung 34 verbunden ist; im Fall einer kontinuierlichen Beschickung mittels des Einlasses 30 tritt aufbereitetes Fluid über in der oberen Flachseite des Trommeloberteils 10 gebildete Öffnungen 36 aus dem Trommelinnenraum gereinigt aus . Das leicht konusförmige Siebblech 14 bildet in seinem mittleren Bereich einen Hohlwellenabschnitt 38 aus, welcher auf die Antriebswelle 18 (die in diesem Bereich als Massivwelle ausgeführt ist) gleitend und axial verschiebbar ist, wobei der Hohlwellenabschnitt in seinem in den Figuren abwärts gerichteten Endbereich einen Ringabsatz 40 ausbildet; ande- renends ist der Hohlwellenabschnitt 38 begrenzt durch die konisch verlaufende mit einem kleinen Absatz versehene Siebfläche des Siebbleches 14.
Wie die Figuren zudem verdeutlichen, sitzt gleitend auf dem äußeren Umfang des Hohlwellenabschnittes 38 ein entsprechend angepasster Hohlwellenabschnitt 42 des Trommelteils 12, und zwar dergestalt, dass der gegenüber dem Hohlwellenabschnitt 38 kürzere Hohlwellenabschnitt 42 auf dem Hohlwellenabschnitt 38 eine Gleitbewegung, einends begrenzt durch den Ringabsatz 40, anderenends begrenzt durch den konischen Teil des Siebbleches 14, ausführen kann.
Trommelteil 12 und Siebblech 14 sind axial auf der Antriebswelle 18 verschiebbar, jedoch durch geeignete Maßnahmen in Rotationsrichtung fest mit der Welle 18 verbunden.
Eine axiale Bewegung bzw. Verschiebung des Trommelteils 12 wird bewirkt durch ein Paar von lediglich schematisch gezeigten, mit einem Stellring bzw. Stellstück 44 zusammenwirkenden Pneumatikzylindern 46, die, je nach Bewegungszustandes eines in das Element (Wälzlager) 44 eingreifenden Aktuators (Bewegungsrichtung ist in Vertikalrichtung der Zeichnungsebene der Fig. 2), das Element 44 auf- und abbewegen und damit eine Bewegung des fest daran ansitzenden konusförmigen Trommelteils 12 bewirken, zwischen den vorstehend beschriebenen Endpositionen entlang des unterliegenden Hohlwellenabschnitts 38 des Siebbleches 14.
Stößt das durch die Pneumatikzylinder 46 bewegte Trommelteil 12 an den unteren Ringabsatz 40 des Hohlwellenabschnitts 38 an, führt dies zudem dazu, dass ein weiteres Abwärtsbewegen durch die Pneumatikzylinder 46 die ineinan- dergesteckte Anordnung aus Trommelteil 12 und Siebblech 14 mitnimmt, so dass, mit dem durch den Unterschied zwischen der wirksamen Höhe des Hohlwellenabschnitts 42 und des Hohlwellenabschnitts 38 bestimmten vertikalen Versatz 48, die Pneumatikzylinder 46 faktisch beide Einheiten — Trommelteil 12 und Siebblech 14 — auf- und abbewegen können, der Versatz 48 dabei jedoch für eine sequentielle Abfolge der jeweiligen Bewegungen sorgt.
Wie aus den Figuren ferner erkennbar ist, ist dem Trommelteil 12 umfangsseitig ein in dem Rotorunterteil 16 gebildeter partiell unterbrochener Ringschlitz 50 als erster Auslass zugeordnet, und ebenso ist dem Siebblech 14 umfangsseitig ein im Übergangsbereich zwischen dem Rotorunterteil 16 und dem Trommeloberteil 10 gebildeter, ringförmig umlaufender und unterbrochener Ringschlitz 52 als zweiter Auslass zugeordnet. In der Position der Fig. 2, die einem Zentrifugierbetrieb entspricht, ist das Trommelteil 12 so positioniert, dass es mit seiner radialen Umfangskante den Ringschlitz 50 verschließt, und ebenso sorgt die in Fig. 2 gezeigte Position des Siebbleches 14 dafür, dass dessen äußere, im Querschnitt gestufte Umfangskante 54 den Ringschlitz 52 verschließt. Aus der obigen Erläuterung ergibt sich zudem, dass der Ringschlitz 50 dem ersten Trommelbereich 26, durch die Siebwirkung des Siebbleches 14 vorgesehen für das Sammeln von Flüssigkeit ohne Feststoffkomponen- ten, zugeordnet ist, während der Ringschlitz 52 an der radial größtmöglichen Umfangsseite des zweiten, für das Sammeln der Feststoffpartikel vorgesehenen Trommelbereichs angeordnet ist und, vgl. die weiteren Positionsdarstellungen der Fig. 3 bzw. 4, ebenso wie der Ringschlitz 50 durch aufeinanderfolgende Verschiebebewegungen der Einheiten 12 bzw. 14 zum Austragen der jeweils darin gesammelten Komponenten freilegbar ist.
Die Funktionsweise der Zentrifuge speziell im Austragbetrieb für die separierten Komponenten sowie das Zusammen- wirken der beschriebenen Bestandteile soll im weiteren anhand der Abfolge der Fig. 2 bis 4 diskutiert werden.
Wie vorstehend bereits erläutert, findet in der Verschiebeposition gemäß Fig. 2 der eigentliche Zentrifugierbetrieb statt, d.h. bei Rotation der Trommel wird von oben über die teilweise hohle Antriebswelle 18 und deren bodenseitigen Auslass 30 mit Feststoffen versetzte Flüssigkeit also etwa mit Fertigungsrückständen versehene Kühlmittelemulsion, eingeleitet. Das Siebblech 14 verschließt in der in Fig. 2 gezeigten oberen Verschiebeposition auf der Antriebswelle 18 den Ringschlitz 52, und das Trommelteil 12 verschließt mit seinem radialen Umfangsbereich in seiner nach oben vorgeschobenen Position den Ringschlitz 50.
Die Rotation führt durch die dadurch entstehenden, auf die kontaminierte Flüssigkeit verschieden wirkenden Zentrifugalkräfte dazu, dass sich die in der Flüssigkeit enthaltenen, abzutrennenden Feststoffe radial absondern und im radial auswärtigen Bereich des Trommelinnenraumes, insbesondere zwischen der Außenwand des Trommeloberteils 12 und dem Siebblech 14, anlagern. Gereinigte Flüssigkeit tritt kontinuierlich über den oberen Auslass 36 aus.
Zum Zweck des automatisierten Austragens wird nun, wie in Fig. 3 gezeigt, weiterer Flüssigkeitsaustrag dadurch bewirkt, dass durch Abwärtsbewegen des Trommelteils 12 mittels der Pneumatikzylinder 46 der Hohlwellenabschnitt 42 des Trommelteils 12 eine vorbestimmte, dem Vertikalversatz 48 entsprechende Strecke auf dem unterliegenden Hohlwellenabschnitt 38 verschoben wird, ohne dass sich jedoch der Hohlwellenabschnitt 38 in seiner axialen Position relativ zur Antriebswelle 18 ändert. Diese Bewegung des Trommelteils 12 führt dazu, dass der Ringschlitz 50 und damit der erste Trommelbereich 26 nach außen hin geöffnet wird, und, da sich die Zentrifugentrommel nach wie vor in einer (geeignet angepassten) Rotation befindet, durch die Zentrifugalkraft die Flüssigkomponente über den Ringschlitz 50 aus- getragen und in einem umgebenden (nicht gezeigten) Auffanggefäß für eine spätere Weiterverwendung gesammelt werden kann. In diesem in Fig. 3 gezeigten Betriebszustand ist der Ringschlitz 52 nach wie vor verschlossen, da sich das Siebblech 14 gegenüber der Ausgangsposition gemäß Fig. 2 nicht verschoben hat.
Dies geschieht jedoch durch weiteres Abwärtsbewegen des Trommelteils 12 mittels der Pneumatikzylinder 46, nämlich sobald die Flüssigkeitskomponente weitgehend vollständig ausgetragen ist (siehe für diesen weiteren Betriebszustand die Fig. 4) . Dadurch, dass der Hohlwellenabschnitt 42 des Trommelteils 12 bereits am Ringabsatz 40 des Hohlwellenabschnitts 38 ansitzt, wird dieser zusammen mit dem ansitzenden konischen Siebbereich des Siebblechs 14 nunmehr ebenfalls in Bodenrichtung auf der Antriebswelle 18 abwärts gezogen, so dass damit auch die Umfangskante 54 des Siebblechs 14 den Ringschlitz 52 freigibt. Durch die andauernde Rotation der Trommel tritt nunmehr auch die (nach wie vor eine Restfeuchte aufweisende) Feststoffkomponente durch Zentrifugalwirkung aus und kann entsprechend geeignet aufgefangen und weiterbehandelt werden. Insbesondere kann sich hieran nunmehr auch noch ein Spülvorgang mit einem geeigneten Reinigungsfluid anschließen.
Durch Aufwärtsbewegen des Stellelementes 44 und damit des Trommelteils 12, welches wiederum nach einer dem Versatz 48 entsprechenden Strecke den Hohlwellenabschnitt 38 des Siebbleches 14 mitnimmt, wird die Zentrifugenanordnung wiederum in die Ausgangslage gemäß Fig. 1, Fig. 2 geführt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, so bietet es sich nicht nur an, die beschriebene Bewegung der beweglichen Trommelkomponenten auch auf andere Weise und etwa mittels elektrischer Stellglieder zu realisieren, auch sind etwa Form der Trommel oder der Schlitze, Dichtmöglichkeiten usw. nahezu beliebig gestaltbar und werden bevorzugt an den jeweiligen Einsatzzweck der Zentrifuge, die zwar besonders geeignet für die Reinigung von Kühlmittelemulsionen nach industrieller Anwendung ist, jedoch keinesfalls darauf beschränkt ist, angepasst.

Claims

PATENT ANS PRfΪP.HF.
Zentrifuge zum Aufbereiten von mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen von Kühlmittel od.dgl. Emulsionen aus industriellen Fertigungsumgebungen, mit einer eine doppelte Konusform aufweisenden, von einer Antriebseinheit in Rotation versetzbaren Trommel (10, 12, 14, 16), die mit aufzubereitender, die Feststoffe enthaltender Flüssigkeit über einen Einlass beschickbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilig aufgebaute Trommel erste, zum Austreten aufbereiteter Flüssigkeit aus einem Trommelinnenraum bei Rotation der Trommel ausgebildete Auslassmittel (50) sowie zweite, zum Austreten von abgeschiedenen Feststoffen bei Rotation der Trommel ausgebildete Auslassmittel (52) aufweist und die ersten und die zweiten Auslassmittel durch Bewegung eines Trommelteiles (12, 14) relativ zu einem anderen Trommelteil (10) sequentiell geöffnet werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Trommelinnenraum (24) Sieb- und/oder Filtermittel (14) vorgesehen sind, die den Trommelinnenraum in einen ersten, zum Sammeln der aufbereiteten Flüssigkeit ohne die Feststoffe vorgesehenen Trommelbereich (26) sowie einen zweiten, zum Sammeln der abgeschiedenen Feststoffe (28) vorgesehenen Trommelbereich trennen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieb- und/oder Filtermittel (14) sich von einem Mittelachsenbereich (18) der Trommel bis zu einem äußeren Umfangsbereich des Trommelinnenraums er- strecken und bevorzugt zu einer Mittelachse der Trommel rotationssymmetrisch ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Auslassmittel (50) dem ersten Trommelbereich (26) und die zweiten Auslassmittel (52) dem zweiten Trommelbereich (28) zugeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Auslassmittel in den jeweiligen Trommelbereichen radial rand- oder umfangsseitig vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Trommelteil (12) in einer axialen Richtung der Trommel mittels extern angreifender Stellmittel (44, 46) so relativ zu einem axial feststehenden Trommelteil (10) bewegbar ist, dass in einer ersten Trommelteil-Verschiebeposition die ersten Auslassmittel (50) für einen Zentrifugierbetrieb verschlossen und in einer zweiten Trommelteil-Verschiebeposition für die aufbereitete Flüssigkeit zum Austreten aus dem Trommelinnenraum geöffnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten und der zweiten Trommelteil-Verschiebeposition die zweiten Auslassmittel (52) den zweiten Trommelbereich (28) verschließen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieb- und/oder Filtermittel (14) in einer axialen Richtung der Trommel so extern antreibbar und bewegbar ausgebildet sind, dass in einer ersten Siebverschiebeposition die zweiten Auslassmittel (52) für einen Zentrifugierbetrieb verschlossen und in einer zweiten Siebverschiebeposition für die abgeschiedenen Feststoffe zum Austreten aus dem Trommelinnenraum geöffnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieb- und/oder Filtermittel (14) sowie ein bewegbarer Trommelteil (12) mechanisch durch eine Mitnehmereinheit (38, 40, 42) so verbunden sind, dass eine an einen dieser Partner angreifende Stellkraft auf den jeweils anderen Partner übertragen wird, insbesondere die an den bewegbaren Trommelteil (12) durch die Stellmittel angreifende Stellkraft auf die Sieb- und/oder Filtermittel (14) übertragen wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmereinheit einen Versatz (48) aufweist und so ausgebildet ist, dass erst nach einem bevorzugt axialen Bewegen des einen Partners über eine dem Versatz entsprechende Strecke hinaus die Übertragung der Stellkraft auf den anderen Partner erfolgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmereinheit durch eine vorbestimmte Strecke gleitend aufeinander gelagerter, axialer Wellenabschnitte (38, 42) der Sieb- und/oder Filtermittel (14) sowie des bewegbaren Trommelteils (12) realisiert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel als elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch betriebene Stelleinheit (46) realisiert und mit einer externen Betriebsmodus- Steuereinheit verbunden sind.
12. Verfahren zum Betreiben einer zum Aufbereiten von mit Feststoffen versetzten Flüssigkeit vorgesehenen Zentrifuge, insbesondere Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Schritte: kontinuierliches Einbringen einer aufzubereitenden, die Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in einen Trommelinnenraum (24) einer Zentrifugentrommel,
Rotieren der Zentrifugentrommel und Trennen der Flüssigkeit von den Feststoffen durch Abscheidung sowie mittels einer Filter- und/oder Siebeinheit (14) ;
Abziehen der aufbereiteten Flüssigkeit durch Öffnen von ersten Auslassmitteln (50) während einer Rotation der Zentrifugentrommel durch axiales Verstellen eines bewegbaren Trommelteils (12) relativ zu einem axial feststehenden Trommelteil (10) und
Abziehen der abgeschiedenen Feststoffe durch Öffnen von zweiten Auslassmitteln (52) während einer Rotation der Zentrifugentrommel nach dem Öffnen der ersten Auslassmittel (50) .
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