Zentrifuge zum kontinuierlichen Eindicken von Schlamm. In verschiedenen Zweigen der Industrie wird oft das Eindicken von Suspensionen, insbesondere von Schlamm, verlangt, was bisher auf verschiedene Art und mit. mannig faltigen Mitteln erfolgte, wie z. B. mit. Hilfe von Klärapparaten, Druck- oder Vakuum sehlammpressen, durch Zentrifugalkraft wir kenden Filtern und endlich auch mittels Zen trifugen. Diese Zentrifugen eignen sieh jedoch nicht für einen kontinuierlichen Betrieb zum Eindicken von keramischem oder ähnlichem Schlamm zu einer zähflüssigen mehr oder weniger plastischen, teigartigen Masse.
Die Erfindung betrifft nun eine Zentri fuge zum kontinuierlichen Eindicken von Schlamm, die sich dadurch auszeichnet, dass ein einen Statorteil mit einer axialen Schlamm- zuleitung und einer Wasserableitung zum Teil umgebender Rotor als Trommel mit mehreren kommunizierenden Räumen ausgebildet ist, von denen der eine zur Ableitung des ein- gediekten Schlammes bestimmt und an den äussern Teil des den Zentrifugierraum dar stellenden Hauptraumes derart angeschlossen ist,
dass im Betrieb ein Syphonverschluss ge bildet wird.
Auf der Zeichnung ist. schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge stellt.
Fig.1 ist ein axialer Längsschnitt durch die Zentrifuge, deren Drehachse waagrecht gelagert ist, bei einer abgeänderten Ausfüh- rung jedoch auch vertikal bzw. schräg liegen könnte, wobei der Schnitt längs der Linie I-I in Fig.2 geführt. ist; Fig. 2 ist ein Quer schnitt durch diese Zentrifuge längs der ge brochenen Linie II-II in Fig. 1.
Die Bezugs zeichen sind so angeordnet, dass sie auf der untern Zeichnungshälfte im wesentlichen ver schiedene Räume und Kanäle bezeichnen, während auf der obern Zeichnungshälfte sie sich auf die eigentlichen Konstruktionsele mente der Maschine beziehen.
Die Zentrifuge besteht im wesentlichen aus .einem unbeweglichen Statorteil S, welcher zur Zuleitung der zu zentrifugierenden, im weiteren allgemein als Sehlamm bezeichne ten Flüssigkeit, und zur Ableitung der ferner hin als Wasser bezeichneten Flüssigkeit dient, und aus einem Rotor R, der zum eigent lichen Ausschleudern des Schlammes, d. h. zur Teilung des Schlammes in Wasser und eingedickte Masse dient, die weiterhin als Teig bezeichnet wird, der aus der Zentri fuge dauernd abgeführt wird.
Der Statorteil S besteht aus einem zentral liegenden Rohr 19, einem Mantelrohr 20, einem Lagerkörper 22 und einem Schäl körper 24.
Der Rotor R ist an seinem in Fig.1 linken Ende mit seiner Hohlwelle 21 mittels eines doppelten Wälzlagers 23 im Lagerkörper 22 und am entgegengesetzten Ende mittels der Hohlwelle 38 im Wälzlager 37 gelagert. Zwi- sehen diesen beiden Hohlwellen sind Hohl mäntel in Form von Kegelstümpfen 27, 28, 29, 32 und weitere hohle Verbindungszylinder 25, 26 und 38a angeordnet. Das NYellenende 38 ist mit einer Riemenscheibe 39 für Keil riemenantrieb versehen.
Der kegelstumpfförmige Aussenmantel 27 schliesst sich an seiner kleineren Basis an den hohlen Verbindungszylinder 25 und an das Wellenendstück 21 an, während der gegen überliegende kegelförmige Aussenmantel 32 sich mit seiner kleineren Basis an das Wellen endstück 38 und den Zylinder 38a anschliesst. Der kegelförmige Innenmantel 29 schliesst sieh mit seiner kleineren Basis an beide hohlen Verbindungszylinder 25, 26 an. Der zwischen dem kegelförmigen Innenmantel 29 und dem kegelförmigen Aussenmantel 27 liegende Kegel mantel 28 ist an seinem kleineren Umfang ohne Basiswand, d. h. offen, während er am grösseren Umfang mit dem grösseren Umfang des kegelförmigen Aussenmantels 32 durch einen Wulst 31 verbunden ist.
Der kegelför mige Aussenmantel 27 ist an seiner grösseren Basis offen und schliesst sich an den Wulst 31 nur durch Rippen 40 (Fig. 2) an, die auf diese Weise . Verbindungsstreben bilden, zwischen denen sich Zwischenräume 11 befinden. Der kegelförmige Innenmantel 29 ist an seinem grösseren Umfang ebenfalls ohne Basisfläche, d. h. offen. Diese sämtlichen, in der erwähnten Weise angeordneten kegelförmigen Mäntel mit den zugehörigen Verbindungszylindern und Wellenendstücken drehen sich als ein einheit liches Stück und bilden den bereits oben er wähnten Rotor R.
Die derart zusammenhängenden Haupt teile unterteilen den Rotor R in drei Arbeits räume, und zwar in einen grossen, den Zen- trifugierraum darstellenden Hauptraum 10 zwischen den kegelförmigen Mänteln 29, 32, den Hohlzylindern 26 und 38a und den an grenzenden kleinen Basisflächen dieser Mäntel, in einen kleineren Raum 10a zwischen den kegelförmigen Mänteln 28 und 29 und in einen kleinen Raum 7 zwischen dem hohlen Verbindungszylinder 25 und den kleinen Basisflächen beider Kegelmäntel 27 und 29.
Der Hauptarbeitsraum 10 ist mit. dem kleineren Raum 10a mittels eines ringförmigen Überganges 13 und mit dem kleinen Arbeits raum 7 durch Hohlräume der später noch beschriebenen Schaufeln 33 und durch Längs kanäle 9 des hohlen Verbindungszylinders 26 verbunden.
Die mittels des Wulstes 31 einen Doppel kegel darstellenden Kegelmäntel 28, 32 be grenzen einen Trommelraum, der durch den kegelförmigen Innenmantel 29 als Stauwand in den grossen Arbeitsraum 10 und den kleineren Arbeitsraum 10a, unterteilt ist, wo bei der letztere an den äussern Teil des ersteren derart anschliesst, dass im Betrieb ein Syphonverschluss gebildet wird.
Inmitten des Hauptarbeitsraumes 10 ist zwischen den hohlen Zylindern 38a und 26 das Laufrad 41 mit. den oben bereits erwähn ten Schaufeln 33 mit Hohlräumen 15 vor gesehen, an das in diesem Hauptarbeitsraum 10 eine kreisringzylindrisehe Zone 16 an schliesst, die innen durch die Aussenumfänge ringförmiger, zu beiden Seiten des Laufrades 41 angebrachter Lamellen 35 und aussen durch die Innenumfänge von in den gleichen Ebenen wie die Lamellen 35 liegenden kreisringför migen Lamellen 34 begrenzt ist,
wobei sowohl die Zone 16 als auch die Zwisehenrä.ume 17 zwischen den Lamellen 35 und die Zwischen räume 14 zwischen den Lamellen 34 durch radiale Schaufeln 36 in radial verlaufende Kanäle zergliedert sind, die sieh in Richtung von der Rotorachse aus erweitern.
Die ringzylindrische Zone 16 ist in Rieh. tung gegen die Rotormitte durch die erwähn ten Zwischenräume 17 mit. die Form von Hohlzylindern zu beiden Seiten des Laufrades 41 aufweisenden Hohlräumen 18 verbunden, die miteinander durch die Hohlräume 15 der Schaufeln 33 verbunden sind. In Richtung von der Rotormitte we- ist die Zone 7.6 durch die Zwischenräume 14 mit dem Umfangsteil des Hauptarbeitsraumes 10 verbunden, wel cher durch die beiden kegelförmigen Mäntel 29, 32 und die abgestuften Aussenumfänge der Lamellen 34, wie in Fig.1 veranschaulicht, begrenzt ist.
Die beschriebenen Teile, die den Rotor R bilden, drehen sieh als starre Einheit mit dem Laufrad 41; es dreht sich also kein Teil dieses Rotors selbständig mit einer andern Gesehwin- digkeit, wie es bei bekannten Zentrifugen mit umlaufenden Kegelmänteln der Fall ist.
Die beschriebene Zentrifuge arbeitet fol gendermassen: Durch eine nicht. gezeichnete Rohrleitung wird bei Beginn der Inbetriebsetzung der Zen trifuge der Schlamm langsam in Richtung des Pfeils a in den axialen Hohlraum 1 des Mit telrohres 19 eingeführt, an dessen Ende er zwischen die umlaufenden Schaufeln 33 des Laufrades 41 durch Fliehkraftwirkung an gesaugt und in Richtung des Pfeils b (Fug. 2) in den zergliederten Hauptarbeitsraum 10 zwischen die Kegel 29, 32 geschleudert wird.
Der Rotor R füllt sich nach innen bis zur Flöhe h-h. (Zylinderfläehe) und man sollte glauben, dass der Schlamm nun über die Um fangskante des kegelförmigen Mantels 28 fliessen und aus dem Rotor durch die Aus- trittslüeken 11 zwischen den Rippen 40 in Richtung des Pfeils c (Fig.2) ausspritzen würde.
In Wirklichkeit jedoch erteilt der Rotor bei seiner hohen Umlaufsgesehwindig- keit in Richtung des Pfeils d (Fig.2) dem Schlamm eine derart grosse Winkelgeschwindig keit, dass die spezifisch schwereren Schlamm teile sich an der Innenseite des Wulstes 31 und an den Kegelmänteln 29, 32 ansetzen. Unter ständigem Zufluss von weiterem Schlamm in die Zentrifuge bildet sieh durch das Zen trifugieren an den erwähnten Stellen eine immer wachsende Teigschieht, die infolge der Fliehkrafteinwirkung längs der Kegel mäntel 29, 32 nach aussen rutscht und den Übergang 13 ausfüllt.
Die Flüssigkeitsober fläche steigt hierbei im Hauptarbeitsraum 10 über das Niveau h-li, nach innen; die Flüssig keit füllt die kreisringzylindrische Zone 16 aus und dringt durch die engen Zwischen räume 1.7 zwischen den Lamellen 35, bis sie den Raum 18 und die Hohlräume 15 der Schaufeln 33 ausfüllt und durch die Kanäle 9 in den kleinen Arbeitsraum 7 abfliesst, in dem sich noch der später beschriebene Schäl- körper 24 befindet.
Gleichzeitig steigt auch der Fliehkraftdruck auf den sich ständig bil denden Teig und drückt ihn durch den Über gang 13 in den kleineren Arbeitsraum 10a zur Überfallkante des Kegelmantels 28 auf dem Niveau h-h. Der Teig fliesst in diesem Raum 10a in Richtung des Pfeils e (Fig.1). Sobald der Teig im kleineren Raum 10a bis zum -Niveau h-h gedrungen ist und über die Umfangskante des Kegelmantels 28 zu fallen beginnt,
tritt das Niveaugleichgewicht in der ganzen Zentrifuge ein, so dass nun ein kontinuierlicher Betrieb einsetzt.
Während dieses Betriebes füllt der zu fliessende Schlamm das zentrale Rohr 19 voll ständig aus. Da der Rotor vollständig gefüllt ist, fliesst der Schlamm langsam durch das Laufrad 41, wo er durch die Schaufeln 33 eine hohe Winkelgeschwindigkeit erhält, bis in die kreisringzylindrische Zone 16. Da der Hauptarbeitsraum 10 bereits mit Teig und Wasser ausgefüllt ist (zwischen den Lamellen 34 in den Zwischenräumen 14 ist der Schlamm eingedickt), muss der in die Zone 16 zu fliessende Schlamm seine ursprüngliche radiale Richtung ändern und rechts und links in Riehttmg der Pfeile f fliessen.
Der Schlamm verliert auf diesem Wege durch die Wirkung der Fliehkraft seine spezi fisch schwereren Teilchen, die aus ihm aus geschieden werden und in radialer Richtung in die Zwischenräume 14 zwischen den Lamel len 34 durchfallen .
Diese durchfallenden schwereren Teilchen gelangen dadurch auf eine grössere Umlaufsbahn und verlieren bei ihrer gleichbleibendenUmlaufsgeschwindigkeit an Winkelgeschwindigkeit, so dass sie sich gegen über dem entsprechenden Rotorteil verzögern und sich an die Vorderseite der geraden Längs schaufeln 36 anschmiegen, welchesie von neuem mitnehmen und ihnen die ursprüngliche Winkel geschwindigkeit, jedoch eine grössere Umfangs. geschwindigkeit erteilen.
In der Fig. 2 ist in dem linken untern Viertel durch Pfeile schematisch das beschriebene Durchfallen der schwereren Teilchen und ihr Anschmiegen an die Vorderseite der gerade Schaufeln 36 angedeutet. Die schwereren Teilchen drücken bei ihrer Durchfallbewegung in die Zwischenräume 14 die leichteren Teilchen zurück gegen die Ring zone 16.
Diese emporsch-ivimmenden leich teren Teilchen gelangen auf eine kleinere Um laufsbahn und erlangen bei gleichbleibender Umfangsgeschwindigkeit eine grössere Winkel geschwindigkeit, so dass sie gegenüber den entsprechenden Rotorteilen beschleunigt wer den und sieh an die Hinterseite der Schaufeln 36 ansehmiegen, welche sie zurückhalten und auf die ursprüngliche Winkelgeschwindigkeit, jedoch geringere Umfangsgeschwindigkeit, ab bremsen.
In der Fig.2 ist durch Pfeile ü: schematisch dieses Einporschwimmen der leichteren Teilchen und ihr Anschmiegen an die Hinterseite der geraden Schaufeln 36 dar gestellt.
Durch die Anordnung der geraden in der Längsrichtung des Rotors verlaufenden Sehau- feln 36 wird die Wirkung erzielt, dass die emporschwimmenden leichteren Teilchen den schwereren durchfallenden Teilchen da durch ausweichen, dass sie gegenüber diesen eine Winkelvoreilung besitzen.
Auf diese Weise verläuft das Zentrifu gieren des Schlammes bei dessen Durchfluss in Richtung der Pfeile f in der Ringzone 16. Der ständige Schlammzufluss in den Rotor nötigt den von den bereits spezifisch schwe reren Teilchen befreiten Schlamm, durch die engen Zwischenräume 17 zwischen den Lamel len 35 und den Schaufeln 36 in Richtung mir Rotormitte in den Raum 18 zu fliessen. Alle Zwischenräume 17 bilden eine Art kom munizierender Gefässe, so dass in Richtung zur Rotormitte nur die spezifisch leichteste Flüssigkeit ansteigen kann, im gegebenen Falle also Wasser.
Aus dem Ringraum 18 fliesst das Wasser durch die Hohlräume 15 der Schaufeln 33 in die Kanäle 9 des hohlen Verbindungszylinders 26 und fliesst dann an dessen linkem Ende infolge der Fliehkraftwirkung in den kleinen Arbeitsraum 7. In diesem Raum wird das Wasser mit hoher Winkelgeschwindigkeit in den Schälkörper längs dessen nach vorn ge krümmten Schaufeln 24a getrieben und ge- langt durch den ringzylindrischen Kanal 5 in dem festen Rohr 20 in Richtung des Pfeils g aus der Zentrifuge in eine rieht dargestellte Rohrleitung.
Die Wände des kleinen Arbeitsraumes 7 und der Sehälkörper \34 bilden eine Maschine, die einer Kreiselpumpe ähnelt, jedoch mit umgekehrter Wirkung. Der dem Laufrad ent sprechende Teil 24 dreht sieh nämlich hier nicht, sondern steht still und dient. als Sehäl- körper. Dafür dreht sieh der dem Gehäuse der Kreiselpumpe. entsprechende Verbindungs- zylinder 25 mit grosser Geschwindigkeit und erfüllt hier die Wirkung des Laufrades.
Da der Sehä.lkörper 24 zu beiden Seiten des Umfanges in das unilaufende Wasser taucht, ist der ganze Rotor luftdicht abge schlossen, ohne dass dazu eine besondere Dich tung erforderlich wäre, denn das umlaufende Wasser bildet hier einen vorzüglichen hydrau lischen Vers:chluss.
Ferner ist diese Anordnung der Abdich tung auch vom konstruktiven Standpunkt aus betrachtet deshalb vorteilhaft, weil die Dichtungsteile unmittelbar in den Rotor ein gebaut sind, ohne besonderen Raum einzu nehmen.
Bei den vorgesehenen hohen Rotordreh- zahlen ist die Druckhöhe dieser Pumpe ziem- lieh hoch. Sollte der Druck des abfliessenden Wassers den gewünschten Wert überschreiten, so würde die Wasseroberfläelie im Raum 7 gegen innen über die liebte Weite der Hohl welle 21 steigen, und das Wasser würde durch den Zwischenraum 4 fliessen und aus diesem in den Zwischenraum 3 spritzen und durch die anschliessende Röhre in Richtung des Pfeils i ausfliessen.
Aus dein Schälkörper 24 wird durch eine enge Düse 6 ein kleiner Teil des Wassers in den ringzylindrisehen, im Hohlzylinder 26 rund um das axiale Rohr l.9 liegenden Hohl raum 8 geleitet, um das Eindringen von Schlamm in diesen Rahm und ein etwaiges Einfressen von Schlamm zwischen das un bewegliche Rohr 19 und den sieh drehenden Hohlzylinder 26 zu verhüten. Durch die An- Ordnung dieser Düse 6 wird die Schlamm zuleitung in den Rotor R auf eine hydraulisch sichere Weise abgedichtet.
Unter ständiger Schlammzuleitung in den Rotor verläuft das Zentrifugieren des Schlam mes unter Niveaugleichgewicht ,. wie bereits oben beschrieben, im einzelnen auf folgende reise Die durch die Zwischenräume 14 zwischen den Lamellen 34 und den Schaiüeln 36 durchfallenden schweren Teilchen und em porsteigenden leichten Teilchen bewirken ein Eindicken des Schlammes, das sich bis zur -Erreichung der Dichte von Teig steigert, der sich am Wulst 31 und auf beiden Kegelmän teln 29 und 32 ansetzt.
Mit steigender Menge des eingedickten Schlammes (Teig) steigt das Gewicht der Füllung des grossen Rotorraumes 10, und damit steigt auch die Fliehkraft, die den zentrifugal wirkenden Teigdruck im kleinen Raum 1.0a überwinden muss, und den Teig in Richtung des Pfeils e über die Über fallkante des Kegelmantels 28 auf dem Niveau h -h drückt. Von hier gleitet der Teig längs des äussern Kegelmantels 27 des Rotors und spritzt. in Richtung des Pfeils c gegen den Sammler 30, wo er sich bei 1.2 (Fig.1) schich.. tonweise ansammelt.
In der untern Hälfte der Fig.1 und in dem untern linken Viertel der Fig.2 sind durch Schraffierung die Niveaus des mi einer immer dichteren Masse sich eindickenden und bis in einen zähen Teig sich verwandelnden Schlammes angedeutet, der durch den über gang 13 und den Raum 10a abgeht.
Beide Arbeitsräume, der grosse Raum 10 und der kleinere Raum 10a, bilden kommuni zierende Gefässe und sind mit Masse gefüllt, wobei der kleinere Raum 10a mit der schwer sten zentrifugierten Masse (Teig) von gleich mässiger Dichte ausgefüllt ist, während der Hauptarbeitsraum 10 mit einer verhältnis mässig leichteren Masse gefüllt ist, deren Dichte an verschiedenen Stellen verschieden ist, und zwar kleiner in Richtung zur Mitte des Rotors und grösser in Richtung zum Rotor umfang.
Die schwerere Füllung des kleineren Ar beitsraumes 10a schliesst den Rotor der Zen trifuge durch den zentrifugalen Druck in der entgegengesetzten Richtung zur Pfeilrichtung e ab und hält die leichtere Füllug im grossen Rotorraum 10 zurück. Sobald jedoch infolge des Zentrifugierens des durch den Rotor durchfliessenden Schlammes das Niveau des Teiges und des Schlammes steigt, steigt auch das Gewicht der Füllung im Hauptraum 10,
und durch den grösseren Zentrifugaldruek wird Teig durch den Übergang 13 in den kleineren Raum 10a gedrückt. Der Teigüber- schuss aus diesem kleineren Raum spritzt aus dem Rotor, und der Teigschwund im grossen Raum wird ständig durch den zuflie ssenden Schlamm ersetzt.
Dies alles erfolgt kontinuierlich bei un-, unterbrochener Ableitung des Teiges, welcher eine homogene Beschaffenheit aufweist, wie aus folgenden Überlegungen hervorgeht: Durch das durch die Zwischenräume 17 abgehende Wasser vermindert sich die Menge des Schlammes bei seinem Vorwärtsgang im Raum 16 nach rechts und links in Richtung der Pfeile f, und da der Querschnitt des Ringraumes 16 in seiner ganzen Länge gleich ist, sinkt die Geschwindigkeit des durchfFie- ssenden@ Schlammes, so dass dieselbe an den Enden der Pfeile f am kleinsten und am grössten an deren Anfang ist.
Dies hat zur Folge, dass in der Längsmitte des Ringraiunes 16 bei grösserer Schlanundurchflussgeschwin- digkeit die gröberen und schwereren Teilchen zentrifugiert werden und in die mittleren Zwischenräume 14 durchfallen , während weiter nach rechts oder links bei abnehmender Sehlammdurchflussgeschwindigkeit vorzugs weise die leichteren, feineren Teile zentrifu giert werden und rechts und links in die ent fernteren Zwischenräume 14 durchfallen , so dass sie an den Enden der Pfeile f zentri fugiert werden und unmittelbar auf die schrä gen Wände der Kegelmäntel 29, 32 fallen .
Es kommt somit auf diese Weise zu einer Sortierung der groben, feinen und feinsten Teilchen. Die durch die mittleren Zwischenräume-14 hindurchfallenden groben Teilchen bilden eine Art porösen Keil 7n, der radial durch einen starken zentrifugalen Druck gedrückt und an seinen beiden Seiten durch an den Wänden der Kegelmäntel 29, 32 ebenfalls unter hohen Druck herabgleitenden feineren Teig eingezwängt wird, wie es auf der untern Hälfte der Fig.1 durch entsprechende Schraf fierung angedeutet ist.
Dieser poröse Keil wirkt als natürlicher Filter, durch den das unter hohem Druck aus dem herabgleitenden Teig herausge- presste Wasser durchsickert, der bei seinem Fortschreiten noch mehr eingedickt wird. Das durchsickernde Wasser steigt und fliesst zur Rotormitte im Sinne der Pfeile 1c empor, wie bereits früher beschrieben wurde und wie aus dem linken untern Viertel der Fig. 2 ersichtlich ist.
Die an den Enden der Pfeile f auf die schrääen Wände der Kegelmäntel 29, 32 fallenden feinsten Teilchen bedecken sich während ihrer Rutschbewegung nach aussen mit aus groben Teilchen bestehenden Teig schichten, so dass sie während der Bewegung des Teiges ständig an der Wand bleiben, ent lang welcher sie leicht gleiten, denn diese feinsten Teile, die sich am längsten dem Ab schleudern aus dem Schlamm widersetzten, sind die zähflüssigsten.
Der durch den kleineren Arbeitsraum 10a: in Richtung des Pfeils e ansteigende Teig ist deshalb nicht homogen und besteht an den Wänden der Kegelmäntel 28, 29 aus den fein sten Teilehen. Durch den Überfall über die Umfangskante des Kegelmantels 28 auf dem Niveau 7t-7t, durch das Gleiten entlang der Innenfläche des Kegelmantels 27 und durch das Zerstreuen durch die Rippen 40 am Um fang dieses Mantels wird aber der Teig voll- ständig durchmengt, so dass er auf dem Sammler 30 bereits vollständig homogen an langt.
Dieser Sammler 30 ist. nicht Gegenstand der Erfindung und ist deshalb hier nicht näher beschrieben und dargestellt. Er kann als ein langsam sieh drehender Hohlzylinder ausgeführt sein, von dem der Teig durch einen Sehaber abgeschabt werden kann, oder es kann auch eine andere geeignete Einrich tung Anwendung finden.
Centrifuge for the continuous thickening of sludge. In various branches of industry, the thickening of suspensions, in particular of sludge, is often required, which so far in different ways and with. manifold means took place, such. B. with. With the help of clarifiers, pressure or vacuum sludge presses, filters that work through centrifugal force and finally also by means of centrifuges. However, these centrifuges are not suitable for continuous operation for thickening ceramic or similar sludge into a viscous, more or less plastic, dough-like mass.
The invention now relates to a centrifugal joint for the continuous thickening of sludge, which is characterized in that a stator part with an axial sludge feed line and a water drainage partially surrounding rotor is designed as a drum with several communicating spaces, one of which is for discharge of the thickened sludge is determined and connected to the outer part of the main room representing the centrifugation room in such a way that
that a siphon seal is formed during operation.
On the drawing is. schematically represents an embodiment of the invention Darge.
FIG. 1 is an axial longitudinal section through the centrifuge, the axis of rotation of which is mounted horizontally, but in a modified design could also be vertical or inclined, the section being taken along the line I-I in FIG. is; FIG. 2 is a cross section through this centrifuge along the broken line II-II in FIG.
The reference characters are arranged so that they denote essentially ver different spaces and channels on the lower half of the drawing, while on the upper half of the drawing they relate to the actual Konstruktionsele elements of the machine.
The centrifuge essentially consists of .ein immovable stator part S, which serves to supply the liquid to be centrifuged, generally referred to as sehlamm, and to discharge the liquid, also referred to as water, and a rotor R, which is used for the actual union Ejecting the sludge, d. H. is used to divide the sludge into water and thickened mass, which is still referred to as dough, which is continuously removed from the centrifuge.
The stator part S consists of a centrally located tube 19, a jacket tube 20, a bearing body 22 and a peeling body 24.
The rotor R is supported at its left end in FIG. 1 with its hollow shaft 21 by means of a double roller bearing 23 in the bearing body 22 and at the opposite end by means of the hollow shaft 38 in the roller bearing 37. Between these two hollow shafts see hollow shells in the form of truncated cones 27, 28, 29, 32 and further hollow connecting cylinders 25, 26 and 38a are arranged. The NYellenende 38 is provided with a pulley 39 for V-belt drive.
The frustoconical outer jacket 27 adjoins the hollow connecting cylinder 25 and the shaft end piece 21 at its smaller base, while the opposite conical outer jacket 32 adjoins the shaft end piece 38 and the cylinder 38a with its smaller base. The conical inner jacket 29 adjoins both hollow connecting cylinders 25, 26 with its smaller base. The conical shell 28 lying between the conical inner shell 29 and the conical outer shell 27 is at its smaller circumference without a base wall, d. H. open, while it is connected on the larger circumference with the larger circumference of the conical outer jacket 32 by a bead 31.
The cone-shaped outer jacket 27 is open at its larger base and adjoins the bead 31 only by ribs 40 (FIG. 2), which in this way. Form connecting struts, between which spaces 11 are located. The conical inner jacket 29 is also without a base surface on its larger circumference, d. H. open. All of these conical jackets, arranged in the aforementioned manner, with the associated connecting cylinders and shaft end pieces rotate as a single piece and form the rotor R mentioned above.
The main parts connected in this way divide the rotor R into three working spaces, namely in a large main space 10, which represents the centrifugation space, between the conical shells 29, 32, the hollow cylinders 26 and 38a and the adjoining small base surfaces of these shells a smaller space 10a between the conical shells 28 and 29 and into a small space 7 between the hollow connecting cylinder 25 and the small base surfaces of both conical shells 27 and 29.
The main work space 10 is with. the smaller space 10a by means of an annular transition 13 and with the small working space 7 through cavities of the blades 33 described later and through longitudinal channels 9 of the hollow connecting cylinder 26 connected.
The by means of the bead 31 a double cone representing cone shells 28, 32 be bounded by a drum space, which is divided by the conical inner shell 29 as a retaining wall in the large work space 10 and the smaller work space 10a, where the latter on the outer part of the former connects in such a way that a siphon seal is formed during operation.
In the middle of the main working space 10 is the impeller 41 between the hollow cylinders 38a and 26. the above-mentioned blades 33 with cavities 15 seen before, to which in this main working space 10 a circular ring-cylinder-near zone 16 closes, which is inside by the outer circumferences of annular lamellas 35 attached to both sides of the impeller 41 and on the outside by the inner circumferences of in the the same planes as the lamellae 35 is limited circular ringför shaped lamellae 34,
both the zone 16 and the Zwisehenrä.ume 17 between the lamellae 35 and the intermediate spaces 14 between the lamellae 34 are divided by radial blades 36 into radially extending channels which see widening in the direction of the rotor axis.
The annular cylindrical zone 16 is in Rieh. device against the rotor center through the spaces 17 mentioned th with. Hollow spaces 18 having the shape of hollow cylinders on both sides of the impeller 41, which are connected to one another by the hollow spaces 15 of the blades 33. In the direction of the rotor center, the zone 7.6 is connected to the peripheral part of the main working space 10 through the spaces 14, which is delimited by the two conical shells 29, 32 and the stepped outer peripheries of the lamellae 34, as illustrated in FIG .
The parts described, which form the rotor R, rotate as a rigid unit with the impeller 41; So no part of this rotor rotates independently with a different speed, as is the case with known centrifuges with revolving cone shells.
The centrifuge described works as follows: Not by one. Drawn pipeline is at the beginning of the commissioning of the Zen trifuge of the sludge slowly in the direction of arrow a in the axial cavity 1 of the telrohres 19 introduced, at the end of which he is sucked between the rotating blades 33 of the impeller 41 by centrifugal action and in the direction of the arrow b (Fug. 2) is thrown into the divided main working space 10 between the cones 29, 32.
The rotor R fills inwards to the fleas h-h. (Cylinder surface) and one should believe that the sludge would now flow over the circumferential edge of the conical casing 28 and squirt out of the rotor through the exit gaps 11 between the ribs 40 in the direction of arrow c (FIG. 2).
In reality, however, with its high speed of rotation in the direction of arrow d (FIG. 2), the rotor gives the sludge such a large angular velocity that the specifically heavier sludge divides on the inside of the bead 31 and on the conical shells 29, 32 apply. With the constant influx of more sludge into the centrifuge, the centrifugation creates an ever-growing dough layer at the mentioned points, which slips outward along the cone shells 29, 32 and fills the transition 13 due to the effect of centrifugal force.
The liquid surface rises here in the main working space 10 above the level h-li, inward; the liquid speed fills the circular cylindrical zone 16 and penetrates through the narrow spaces 1.7 between the lamellae 35 until it fills the space 18 and the cavities 15 of the blades 33 and flows through the channels 9 into the small working space 7, in which the peeling body 24 described later is still located.
At the same time, the centrifugal pressure on the constantly bil Denden dough and pushes it through the transition 13 in the smaller working space 10a to the overflow edge of the cone shell 28 at the level h-h. The dough flows in this space 10a in the direction of arrow e (FIG. 1). As soon as the dough in the smaller space 10a has reached the level h-h and begins to fall over the peripheral edge of the conical shell 28,
the level equilibrium occurs in the entire centrifuge, so that continuous operation now begins.
During this operation, the sludge to be flowing fills the central tube 19 completely. Since the rotor is completely filled, the sludge slowly flows through the impeller 41, where it is given a high angular velocity by the blades 33, up to the circular-ring cylindrical zone 16, since the main working space 10 is already filled with dough and water (between the lamellae 34 the sludge has thickened in the interstices 14), the sludge to flow into the zone 16 must change its original radial direction and flow to the right and left in the direction of the arrows f.
The sludge loses its specifically heavier particles in this way due to the effect of centrifugal force, which are separated from it and fall through in the radial direction in the spaces 14 between the lamellae 34.
These heavier particles falling through get into a larger orbit and lose angular speed at their constant orbital speed, so that they slow down compared to the corresponding rotor part and cling to the front of the straight longitudinal blades 36, which they take with them again and give them the original angular speed , but on a larger scale. give speed.
In the lower left quarter of FIG. 2, arrows schematically indicate the heavier particles falling through and nestling against the front of the straight blades 36. The heavier particles push the lighter particles back against the annular zone 16 as they fall through into the spaces 14.
These upward-floating lighter particles reach a smaller orbit and, with constant peripheral speed, achieve a greater angular speed, so that they are accelerated compared to the corresponding rotor parts and look at the rear of the blades 36, which hold them back and stick to the original Brake angular speed, but lower peripheral speed.
In Figure 2 is by arrows u: this Einporschwimmen the lighter particles and their nestling against the back of the straight blades 36 is shown schematically.
The arrangement of the straight blades 36 running in the longitudinal direction of the rotor has the effect that the lighter particles floating upwards avoid the heavier falling particles because they have an angular lead over them.
In this way, the centrifugation of the sludge as it flows in the direction of arrows f in the ring zone 16. The constant flow of sludge into the rotor requires the sludge freed from the already specifically heavier particles through the narrow spaces 17 between the lamellae 35 and the blades 36 to flow in the direction of the center of the rotor into the space 18. All intermediate spaces 17 form a type of communicating vessel, so that only the specifically lightest liquid can rise in the direction of the rotor center, i.e. water in the given case.
From the annular space 18, the water flows through the cavities 15 of the blades 33 into the channels 9 of the hollow connecting cylinder 26 and then flows at its left end due to the effect of centrifugal force into the small working space 7. In this space, the water is at high angular velocity into the peeling body driven along its forwardly curved blades 24a and passed through the annular cylindrical channel 5 in the fixed tube 20 in the direction of arrow g from the centrifuge into a pipeline shown in the figure.
The walls of the small working space 7 and the hemispherical body 34 form a machine that is similar to a centrifugal pump, but with the opposite effect. The part 24 corresponding to the impeller does not turn here, but stands still and serves. as a neck body. To do this, see the housing of the centrifugal pump. corresponding connecting cylinder 25 at high speed and here fulfills the effect of the impeller.
Since the tube body 24 is immersed in the running water on both sides of the circumference, the entire rotor is hermetically sealed without the need for a special seal, because the circulating water forms an excellent hydraulic seal here.
Furthermore, this arrangement of the waterproofing device is also advantageous from a structural point of view because the sealing parts are built directly into the rotor without taking any special space.
At the intended high rotor speeds, the pressure head of this pump is rather high. Should the pressure of the outflowing water exceed the desired value, the water surface in the space 7 would rise towards the inside over the beloved width of the hollow shaft 21, and the water would flow through the space 4 and splash out of this into the space 3 and through the then flow out of the tube in the direction of arrow i.
From your peeling body 24 a small part of the water in the ringzylindrisehen, in the hollow cylinder 26 around the axial tube l.9 lying cavity 8 is passed through a narrow nozzle 6 to prevent the penetration of mud into this cream and any erosion of mud between the un movable tube 19 and the see rotating hollow cylinder 26 to prevent. By arranging this nozzle 6, the sludge feed line into the rotor R is sealed in a hydraulically safe manner.
The centrifuging of the sludge is carried out under level equilibrium, with the sludge being continuously fed into the rotor. As already described above, in detail on the following journey The heavy particles falling through the spaces 14 between the lamellae 34 and the Schaiüeln 36 and light particles rising up cause a thickening of the sludge, which increases until the density of dough is reached on the bead 31 and on both Kegelmän items 29 and 32 attaches.
As the amount of thickened sludge (dough) increases, the weight of the filling of the large rotor space 10 increases, and with it the centrifugal force, which must overcome the centrifugally acting dough pressure in the small space 1.0a, and the dough in the direction of arrow e over the over Falling edge of the conical shell 28 at the level h -h presses. From here the dough slides along the outer conical shell 27 of the rotor and splatters. in the direction of arrow c towards collector 30, where it accumulates in layers at 1.2 (FIG. 1).
In the lower half of Fig.1 and in the lower left quarter of Fig.2, the levels of the with an increasingly dense mass thickening and turning into a tough dough are indicated by hatching, the through the transition 13 and the Room 10a goes off.
Both work spaces, the large space 10 and the smaller space 10a, form communicating vessels and are filled with mass, the smaller space 10a being filled with the heaviest centrifuged mass (dough) of even density, while the main work space 10 is filled with a relatively moderately lighter mass is filled, the density of which is different at different points, namely smaller in the direction of the center of the rotor and larger in the direction of the rotor circumference.
The heavier filling of the smaller working space 10a closes the rotor of the Zen trifuge by the centrifugal pressure in the opposite direction to arrow direction e and holds back the lighter filling in the large rotor space 10. However, as soon as the level of the dough and the sludge rises as a result of the centrifuging of the sludge flowing through the rotor, the weight of the filling in the main room 10 also increases,
and by the larger centrifugal pressure, dough is pressed through the transition 13 into the smaller space 10a. The excess dough from this smaller space squirts out of the rotor, and the dough shrinkage in the large space is constantly replaced by the incoming sludge.
All this takes place continuously with uninterrupted discharge of the dough, which has a homogeneous consistency, as can be seen from the following considerations: Due to the water leaving through the spaces 17, the amount of sludge decreases as it moves forward in space 16 to the right and left Direction of the arrows f, and since the cross-section of the annular space 16 is the same over its entire length, the velocity of the sludge flowing through falls, so that it is smallest at the ends of arrows f and largest at the beginning.
This has the consequence that in the longitudinal center of the ring rail 16 the coarser and heavier particles are centrifuged and fall through into the central spaces 14 at a higher flow velocity, while the lighter, finer parts are preferably centrifuged further to the right or left with decreasing sludge flow velocity and fall through to the right and left in the more distant spaces 14, so that they are centrifuged at the ends of the arrows f and fall directly onto the oblique walls of the cone shells 29, 32.
In this way, the coarse, fine and finest particles are sorted. The coarse particles falling through the central spaces -14 form a kind of porous wedge 7n, which is pressed radially by strong centrifugal pressure and constrained on both sides by finer dough sliding down the walls of the cone shells 29, 32, also under high pressure, such as it is indicated on the lower half of Fig.1 by appropriate shading.
This porous wedge acts as a natural filter through which the water that is pressed out of the sliding dough under high pressure seeps through and thickened even more as it progresses. The seeping water rises and flows towards the center of the rotor in the direction of the arrows 1c, as already described earlier and as can be seen from the lower left quarter of FIG.
The finest particles falling at the ends of the arrows f onto the inclined walls of the conical shells 29, 32 cover themselves with dough consisting of coarse particles during their outward sliding movement, so that they constantly remain on the wall during the movement of the dough, ent long which they slide easily, because these finest parts, which resisted being thrown out of the mud for the longest, are the most viscous.
The through the smaller working space 10a: in the direction of arrow e rising dough is therefore not homogeneous and consists on the walls of the cone shells 28, 29 from the finest parts. Due to the overflow over the circumferential edge of the conical jacket 28 at the level 7t-7t, by sliding along the inner surface of the conical jacket 27 and by the scattering by the ribs 40 at the periphery of this jacket, the dough is completely mixed so that it on the collector 30 is already completely homogeneous.
This collector is 30. not the subject of the invention and is therefore not described and illustrated in more detail here. It can be designed as a slowly rotating hollow cylinder from which the dough can be scraped off by a scraper, or another suitable device can be used.