AT517210B1

AT517210B1 - Zentrifuge

Info

Publication number: AT517210B1
Application number: ATA50719/2015A
Authority: AT
Inventors: Reichenbach Michael; Markus Kuhn Dr; Weis Stefan
Original assignee: Andritz Tech And Asset Man Gmbh
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2016-12-15
Also published as: AT517210A4; WO2017029022A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit axialem Suspensionzuführrohr (9), das in eine mit Auslassöffnungen (5) versehene Aufgabekammer (4) der Zentrifuge mündet. Sie ist vornehmlich dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (5) mit gekrümmten Aufsätzen (8) zur Umlenkung der Suspension ausgestaltet sind. Auch betrifft die Erfindung einen Aufsatz zum Einsatz bei Zentrifugen. Durch die Erfindung lässt sich ein sanfter Eintrag der Suspension in den Teich erzielen, wodurch die Gefahr von Kornbrüchen bei körnigen Suspensionen stark verringert wird.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit axialem Suspensionszuführrohr, das in eine mit Auslassöffnungen versehene Aufgabekammer der Zentrifuge mündet.

[0002] Ein Dekanter bzw. eine Dekanterzentrifuge nutzt die Zentrifugalkraft um feste und flüssige Phasen zu trennen. Die Aufgabe der Suspension erfolgt dabei üblicherweise axial mittels eines axial angeordneten Rohres in eine Aufgabekammer. In dieser Kammer wird die Suspension in Rotation versetzt und tritt durch Auslassöffnungen mit Aufgabebuchsen in die Trommel des Dekanters ein. Beim Übergang von der Aufgabekammer zur Trommel wird die Suspension hohen Belastungen ausgesetzt, die im Kornbruch der festen Phase resultieren. Eine derartige Zentrifuge ist z.B. in der DE 40 41 868 A1 beschrieben. Hier wird eine auswechselbare verschleißfeste Aufgabebuchse in die Auslassöffnungen eingesetzt. Die Suspension hat dabei nach dem Austritt aus der Aufgabebuchse eine große radiale Geschwindigkeit senkrecht zur rotierenden Teichoberfläche. Die Teichoberfläche wird hierbei durch die Abströmkante beim Auslaufwehr eingestellt. Insbesondere entlang der Aufgabebuchsen wird die Suspension stark beschleunigt und es finden hohe Energieübertragungen statt. Ein Teil dieser Energie wird dissipativ in Wärme aber auch in Kornbruch umgesetzt.

[0003] Ziel der Erfindung ist es, den Kornbruch bei insbesondere körnigen Suspensionen zu verringern bzw. zu vermeiden.

[0004] Erfindungsgemäß erfolgt das dadurch, dass die Auslassöffnungen mit gekrümmten Aufsätzen zur Umlenkung der Suspension ausgestaltet sind, wobei die Krümmung in Rotationsrichtung erfolgen kann. Damit kommt es zu einer gleichmäßigeren und dadurch sanfteren Beschleunigung der Suspension wobei auch die Suspension mit geringerer Wucht auf die Teichoberfläche trifft, wodurch der Kornbruch wesentlich verringert wird.

[0005] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung durch aneinander gereihte gerade Teile angenähert wird. Dadurch wird eine günstige Herstellung ermöglicht, die unabhängig vom Material durchgeführt werden kann.

[0006] Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen der Austrittskante des Aufsatzes und zur Tangente an die Teichoberfläche größer 0° bis zu 60°, insbesondere 10° bis 30° beträgt. Damit wird eine günstige Einbringung der Suspension in den Teich ohne starke Stöße erreicht und damit ein allfälliger Kornbruch stark reduziert.

[0007] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge I2, welche nach Montage auf einer Schneckenwelle den Abstand der Strömungsaustrittskante zur Kreistangente der Schneckenwelle an der Strömungseintrittskante bemisst, zur Länge 11, welche den Abstand der Strömungseintrittskante entlang der Kreistangente der Schneckenwelle zur Senkrechten auf die Strömungsaustrittskante bemisst größer 1:3, vorzugsweise größer 1:1 ist. Durch diese Geometrie wird eine gute Strömungsumlenkung ohne anschließendes Abreißen in stärker radiale Richtung erreicht und somit eine sanfte Einbringung der Suspension in den Teich unterstützt.

[0008] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze seitliche Öffnungen zur Ab-/Zufuhr von Luft aufweisen. Dadurch kann der Luftstrom optimiert werden.

[0009] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze aus Stahl, Keramik oder Wolframkarbid sind, wobei die Aufsätze alternativ mit Verschleißschutz, z.B. Keramik oder Wolframkarbid, ausgekleidet sein können.

[0010] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen mit Auslassbuchsen versehen sind, wobei die Aufsätze in die Auslassbuchsen integriert sein können.

[0011] Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen im Wesentlichen durch die Aufsätze überdeckt werden, wobei die Auslassöffnungen durch die Aufsätze vorzugsweise maximal vollständig überdeckt werden.

[0012] Die Erfindung betrifft auch einen Aufsatz für eine Zentrifuge, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine gekrümmte Fläche zur Umleitung der Suspension vorgesehen ist. Durch diesen separaten Aufsatz kann die Funktion von bestehenden Maschinen stark verbessert und auch ein auftretender Kornbruch bei feststoffhaltigen und körnigen Suspensionen stark reduziert werden.

[0013] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung durch aneinander gereihte gerade Teile angenähert wird. Dadurch wird eine günstige Herstellung ermöglicht, die unabhängig vom Material durchgeführt werden kann.

[0014] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge I2, welche den Abstand der Strömungsaustrittskante zur Kreistangente des Schneckenrohrs an der Strömungseintrittskannte bemisst, zur Länge 11, welche den Abstand der Strömungseintrittskante entlang der Kreistangente des Schneckenrohrs zur Senkrechten auf die Strömungsaustrittskante bemisst größer 1:3, vorzugsweise größer 1:1 ist. Durch diese Geometrie wird eine gute Strömungsumlenkung ohne anschließendes Abreißen in stärker radiale Richtung erreicht und somit eine sanfte Einbringung der Suspension in den Teich unterstützt.

[0015] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz seitliche Öffnungen zur Ab-/Zufuhr von Luft aufweist. Dadurch kann der Luftstrom optimiert werden.

[0016] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz aus Stahl, Keramik oder Wolframkarbid ist, wobei er alternativ mit Verschleißschutz, z.B. Keramik oder Wolframkarbid, ausgekleidet sein kann.

[0017] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz in die Auslassbuchse einer Zentrifuge integriert ist. Damit kann ein gemeinsames Verschleißteil verwendet und somit günstig ausgetauscht werden.

[0018] Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassbuchse eine Auslassöffnung aufweist, wobei die Auslassöffnung im Wesentlichen durch den Aufsatz überdeckt wird und wobei die Auslassöffnung durch den Aufsatz vorzugsweise maximal vollständig überdeckt wird. Damit wird eine besonders günstige Umlenkung der Suspension erreicht.

[0019] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei [0020] Fig. 1 eine Übersicht über eine Dekanterzentrifuge nach dem Stand der Technik, [0021] Fig. 2 einen Ausschnitt einer Dekanterzentrifuge mit erfindungsgemäßen Aufsätzen, [0022] Fig. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufgabekammer mit aufge setzten Aufsätzen, [0023] Fig. 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufgabekammer mit aufge setzten Aufsätzen und Luftkanälen, [0024] Fig. 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufgabekammer mit aufge setzten Aufsätzen zur Abdeckung der gesamten Auslassöffnung, [0025] Fig. 6 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufgabekammer mit zusätzli chen Auslassbuchsen, [0026] Fig. 7 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufgabekammer mit inte grierten Aufsätzen in die Auslassbuchsen, [0027] Fig. 8 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufgabekammer mit alterna tiver Ausführung der in die Auslassbuchsen integrierten Aufsätze, [0028] Fig. 9 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Aufgabekammer mit Längenanga ben und [0029] Fig. 10 einen Ausschnitt einer alternativen erfindungsgemäßen Aufgabekammer mit

Winkelangaben [0030] darstellt.

[0031] Fig. 1 zeigt eine Dekanterzentrifuge nach dem Stand der Technik mit einer zylindrischen Trommel 1, in dem eine Schneckenwelle 2 angeordnet ist. Durch ein feststehendes axiales Zufuhrrohr 3 wird die zu trennende Suspension einer Aufgabekammer 4 zugeführt. Durch Auslassöffnungen 5 wird die Suspension, beispielsweise Feststoff-Flüssigkeits-Suspension, dann in den äußeren Teil eingebracht, in dem sich der sogenannte Teich, d.h. die durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückte Flüssigkeit, befindet. In Fig. 1 kann man auch erkennen, dass eine Auftrennung der Suspension erfolgt, wobei die klare Flüssigkeit im Bild nach links zum Auslass 6 für Klarflüssigkeit fließt und der Feststoff durch die Schneckenflügel nach rechts transportiert wird. Die Teichoberfläche wird durch die Abströmkante des Wehrs beim Auslass 6 eingestellt. Im Endbereich (hier rechts dargestellt) läuft die Trommel konisch zu, so dass eine bessere Abtrennung der Flüssigkeit erfolgt und ein hoch konzentrierter Feststoff beim Feststoffauslass 7 ausgetragen wird.

[0032] Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Dekanterzentrifuge im Bereich der Aufgabe der Suspension in den Teich. Man erkennt hier die Schneckenwelle 2 mit den Schneckenflügeln sowie die Auslassöffnungen 5 für die Suspension in den Teich 12. Die erfindungsgemäßen Aufsätze 8 sind hier ebenfalls zu erkennen. Die Suspensionsströmung wird hier in Rotationsrichtung umgelenkt, so dass die Suspension mit geringer Wucht nahezu ohne radiale Geschwindigkeitskomponente auf die Oberfläche des Teichs 12 auftrifft. Es ist auch gut erkennbar, dass die Suspension, die oft eine körnige Suspension ist, außerhalb des Teiches aufgegeben wird. Die Rotationsrichtung ist hier durch den Pfeil 13 dargestellt.

[0033] Der Ausschnitt zeigt im Wesentlichen die Aufgabekammer 4, die durch die Endwand 10 und die Schottwand 11 vom übrigen Teil des Innenraums der Zentrifugenwelle 2 abgetrennt ist. Die Suspension wird durch ein Zufuhrrohr 9 in die Aufgabekammer 4 eingebracht und tritt dann durch die Auslassöffnungen 5 und wird mittels der Aufsätze 8 in den Teich 12 aufgegeben. In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Zentrifugen welle 2 im Bereich der Aufgabekammer 4 dargestellt, wobei man auf das Zuführrohr 9 sieht. Man erkennt gut die Auslassöffnungen 5 aus der Zentrifugenwelle 2. An die Auslassöffnungen 5 schließen die Aufsätze 8 an, die hier eine Umlenkung der Strömung um 90° in annähernder Richtung der Tangente auf die Teichoberfläche bewirken. Die Aufsätze 8 sind hier auf der Zentrifugenwelle 2 im Bereich der Auslassöffnungen 5 angebracht.

[0034] Fig. 4 zeigt einen analogen Schnitt zu Fig. 3. Hier sind die Luftöffnungen 15 in die Aufsätze 8 gut erkennbar. Dadurch können die Luftströmungen gut kontrolliert werden.

[0035] Fig. 5 zeigt einen analogen Schnitt zu Fig. 3. Im Unterschied dazu überdecken die Aufsätze 8 die Auslassöffnungen 5 praktisch vollständig, wodurch eine besonders gute Umlenkung der Suspension in annähernder Richtung der Tangente auf die Teichoberfläche erzielt werden kann. Alle übrigen Teile entsprechen Fig. 3.

[0036] In Fig. 6 ist eine Variante der Erfindung dargestellt, bei der in die Auslassöffnungen 5 Auslassbuchsen 14 aus einem verschleißfesten Material eingesetzt sind, um die Wand der Schneckenwelle 2 vor Verschleiß zu schützen. Die erfindungsgemäßen Aufsätze 8 sind bei dieser Ausführung der Erfindung mit der Schneckenwendel (nicht dargestellt) verschweißt und im Abstand zur Schneckenwelle 2 angeordnet.

[0037] Fig. 7 zeigt eine Variante der Erfindung bei der die erfindungsgemäßen Aufsätze 8 in die Auslassbuchsen 14 integriert und somit als ein Teil ausgeführt sind. Dadurch können die Verschleißteile in einfacher Weise ausgetauscht werden.

[0038] In Fig. 8 ist eine andere Art der Montage der mit den Auslaufbuchsen integrierten Aufsätze 8 dargestellt, wobei hier dieser Teil von Innen eingesetzt und in der dafür vorgesehenen Ausnehmung verklebt wird.

[0039] In Fig. 9 sind die geometrischen Längen am Beispiel eines Aufsatzes 8 gemäß Fig. 3 dargestellt. Die Länge 11 stellt den Abstand der Strömungseintrittskante 16 entlang der Kreistangente 20 der Schneckenwelle 2 zur Senkrechten auf die Strömungsaustrittskante 17 dar. Die Länge I2 ergibt sich analog als Abstand der Strömungsaustrittskante 17 zur Kreistangente 20 der Schneckenwelle 2 an der Strömungseintrittskante 16. Das Verhältnis der Längen 11 :12 ist größer 1:3, vorzugsweise größer 1:1.

[0040] Fig. 10 zeigt dann die geometrische Ausgestaltung eines Winkels a, wobei der Winkel a zwischen der Tangente 18 an den Aufsatz an der Strömungsaustrittskante 17 und der Tangente 19 an die Oberfläche des Teiches 12 ist. Der Winkel α ist dabei größer 0° und beträgt bis zu 60°, wobei er vorteilhafterweise zwischen 10° und 30° liegt.

[0041] Die Erfindung ist nicht durch die Beispiele in den Zeichnungen beschränkt. Die Aufsätze können beispielsweise in beliebiger Weise an der Schneckenwelle befestigt oder in beliebiger Form mit den Auslassbuchsen integriert sein. Derartige Aufsätze können auch bei anderen Typen von Zentrifugen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit axialem Suspensionzuführ-rohr (9), das in eine mit Auslassöffnungen (5) versehene Aufgabekammer (4) der Zentrifuge mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (5) mit gekrümmten Aufsätzen (8) zur Umlenkung der Suspension ausgestaltet sind.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung in Rotationsrichtung erfolgt.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung durch aneinander gereihte gerade Teile angenähert wird.
4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen der Austrittskante des Aufsatzes (8) und zur Tangente an die Teichoberfläche (12) größer 0° bis zu 60°, insbesondere 10° bis 30° beträgt.
5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge I2, welche den Abstand der Strömungsaustrittskante (17) zur Kreistangente (20) der Schneckenwelle (2) an der Strömungseintrittskante (16) bemisst, zur Länge 11, welche den Abstand der Strömungseintrittskante (16) entlang der Kreistangente (20) der Schneckenwelle (2) zur Senkrechten auf die Strömungsaustrittskante (17) bemisst größer 1:3, vorzugsweise größer 1:1 ist.
6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze (8) seitliche Öffnungen (15) zur Ab-/Zufuhr von Luft aufweisen.
7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze (8) aus Stahl, Keramik oder Wolframkarbid sind.
8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze (8) mit Verschleißschutz, z.B. Keramik oder Wolframkarbid, ausgekleidet sind.
9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (5) mit Auslassbuchsen (14) versehen sind.
10. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze (8) in die Auslassbuchsen (14) integriert sind.
11. Zentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsätze sich mindestens im Wesentlichen über die Auslassöffnungen erstrecken, wobei sie sich beispielsweise 40 % bis 100 % der Länge der Auslassöffnung über diese hinaus erstrecken können.
12. Aufsatz (8) für eine Zentrifuge mit axialem Zuführrohr (9), das in eine mit Auslassöffnungen (5) versehene Aufgabekammer (4) der Zentrifuge mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) eine gekrümmte Fläche zur Umleitung der Suspension aufweist.
13. Aufsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung durch aneinander gereihte gerade Teile angenähert wird.
14. Aufsatz nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, das Verhältnis der Länge 12, welche nach Montage auf einer Schneckenwelle (2) den Abstand der Strömungsaustrittskante (17) zur Kreistangente (20) der Schneckenwelle (2) an der Strömungseintritts-kannte (16) bemisst, zur Länge 11, welche den Abstand der Strömungseintrittskante (16) entlang der Kreistangente (20) der Schneckenwelle (2) zur Senkrechten auf die Strömungsaustrittskante (17) bemisst größer 1:3, vorzugsweise größer 1:1 ist.
15. Aufsatz nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) seitliche Öffnungen (15) zur Ab-/Zufuhr von Luft aufweist.
16. Aufsatz nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) aus Stahl, Keramik oder Wolframkarbid ist.
17. Aufsatz nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) mit Verschleißschutz, z.B. Keramik oder Wolframkarbid, ausgekleidet ist.
18. Aufsatz nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (8) in die Auslassbuchse (14) einer Zentrifuge integriert ist.
19. Aufsatz nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassbuchse (14) eine Auslassöffnung (5) aufweist, wobei der Aufsatz (8) sich mindestens im Wesentlichen über die Auslassöffnung (5) erstreckt, wobei sich der Aufsatz (8) beispielsweise 40 % bis 100 % der Länge der Auslassöffnung (5) über diese hinaus erstrecken kann. Hierzu 10 Blatt Zeichnungen