DD156219A1

DD156219A1 - Ausbildung des schlammraumes bei zentrifugalseparatoren

Info

Publication number: DD156219A1
Application number: DD22730281A
Authority: DD
Inventors: Kurt Steller
Original assignee: Kurt Steller
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1982-08-11
Also published as: HU184497B; PL234685A1; DE3149800A1; DK35182A; FR2498480A1; IN158736B; SE8200427L

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ausbildung des Schlammraumes bei Zentrifugalseparatoren fuer Fluessigkeiten, die durch Steuerimpulse waehrend des Laufes intervallmaessig geoeffnet und geschlossen werden, wobei der Schlammraum der Trommel als Doppelhohlkegel ausgebildet ist. Ziel der Erfindung liegt in der Verbesserung des Verhaeltnisses von Trennraum zum Schlammraum zugunsten des Trennraumes, wobei die Aussenkontur des Schlammraumes so auszubilden ist, dass bei kleinster projizierter Grundflaeche des Schlammraumes ein sicherer Schlammauswurf gewaehrleistet wird. Dabei ist die Ausbildung des Schlammraumes so zu gestalten, dass ein Kleben des verdichteten und verfestigten Schlammes an der Schlammraumkontur weitgehend verhindert wird und zum Zeitpunkt des periodischen Schlammaustrages ein vollstaendiger Schlammaustrag aus dem Schlammraum erreicht wird. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass die Schlammraumkontur des Doppelhohlkegels im Meridianschnitt keine Gerade ist, sondern als Kurve verlaeuft.

Description

'Λ'

Ausbildung des Schlammraumes bei Zentrifugalseparatoren Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Ausbildung des Schlammraumes bei Zentrifugalseparatoren für Flüssigkeiten, die durch. Steuerimpulse während des Laufes intervallmäßig geöffnet und geschlossen werden, wobei der Schlammraum der Trommel als Doppelhohlkegel ausgebildet ist, 10

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Zentrifugalseparatoren mit periodisch öffnenden und schließenden Trommeln, bei denen die Innenkontur des Doppel-Hohlkegels im Meridianschnitt eine Gerade darstellt· Diese Gestaltung wurde vorher bei geschlossenen Trommeln, also Trommeln, die über keine periodisch zu betätigende öffnungseinrichtung verfügten, nur dann angewendet, wenn diese mit Düsen zur kontinuierliehen Austragung des Schlammes während des Laufes ausgestattet waren· Trommeln geschlossener Bauart, deren Schlammsammlung nach, dem Stillsetzen von Hand ausgeräumt werden muß, haben Schlammräume, deren Außenkontur im wesentlichen zylindrisch ist·

Mit der Einführung des periodischen Schlammauswurfes während des Laufes der Trommel wurde es notwendig, konische Schlammräume anzuwenden, um beim Öffnen der Trommel ein sicheres Abgleiten des Schlammes zu ermöglichen· Dabei soll der zur Drehachse gemessene ¥/inkel des Kegels nicht größer als für die jeweiligen Ablagerungen notwendig sein, da mit steigendem Winkel der Trommel-Außendurchraesser wächst, so daß bei den

begrenzten Festigkeitswerten der anzuwendenden Werkstoffe eine Drehzahlreduzierung der Trommel und damit Verringerung der Trennkräfte notwendig werden kann· Schlamm, der beim Auswerfen teilweise an der Trommelwand haften bleibt, erzeugt Unwuchten, die im Extremfall zur Zerstörung des Separators und benachbarter Ausrüstungen sowie Personenschaden führen können. Aus diesem Grund wird die Oberflächen-Rauhtiefe aller schlammberührten Flächen sehr klein gehalten, um die Haftung der Ablagerungen zu verringern·

Vergleicht man Zentrifugalseparatoren in der Weise, daß man das Volumen des Trennraumes zu dem des Schlammraumes und der gesamten Trommel ins Verhältnis setzt, so stellt man fest, daß diese Relationen bei periodisch selbstentschlammenden Separatoren viel ungünstiger für den Trennraum sind als bei geschlossenen Trommeln mit zylindrischer Wand* Diese Relationen drücken beim periodisch selbstentschlammenden Separator den höheren Aufwand an Material und Energie bei der Fertigung und an Energie beim Betrieb aus, die getrieben werden müssen, um zur Funktion des Trennens auch noch die des Schlammauswerfens hinzuzufügen· Unabhängig von der Rechtfertigung dieses Aufwandes durch die Verringerung von Still-Standszeiten und manueller Arbeit, ist die Verbesserung dieser Verhältnisse zugunsten des Trennraumes anzustreben, um die Effektivität des Aufwandes zu erhöhen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Verhältnis von Trennraum zum Schlammraum zugunsten des Trennraumes zu verbessern und die Außenkontur des Schlammraumes so auszubilden, daß sie bei kleinster projizierter Grundfläche des Schlammraumes einen sicheren Schlammauswurf gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausbildung des Schlammraumes bei Zentrifugalseparatoren so zu gestalten, daß ein Kleben des verdichteten und verfestigten Schlammes an der Schlammraumkontur weitgehend verhindert wird und zum Zeitpunkt des periodischen Schlammaustrages ein vollständiger Schlammaustrag aus dem Schlammraum erreicht wird

Es wurde erfindungsgemäß gefunden, daß die zwischen dem maximalen und minimalen Schlammraumdurchmesser verlaufende Wandkontur im Meridianschnitt keine Gerade ist, sondern daß die Wandkontur als Kurve verläuft, die unmittelbaren Einfluß auf die Gestaltung der Trommel hat· Dabei entspricht die Kurve den Gleichungen

r₄ max ⁿ r - ⁿ 1/2 h_o1 β -i · + C₁

oder

^1/2 ** - f ^

h_ ,

wobei ^B die Höhe des Schlammraumes beim Radius r, c\. der Winkel zur Drehachse an der Stelle r der Trommel, u? die Winkelgeschwindigkeit und g die Erdbeschleunigung von

—2 9»81 ms bedeutet. Dabei geht man von der Tatsache aus, daß die Haftung des Schlammes an den Wandungen des Schlammraumes von einer Vielzahl von Paktoren abhängt, wie die Wandrauhigkeit, den Neigungswinkel der Wand und der Beschleunigung im Zentrifugalfeld sowie auch von den spezifischen Eigenschaften des Schlammes, seine Adhäsion zur Wand, seine Verdichtungsfähigkeit und deren Veränderung durch die als Folge der hohen Trommeldrehzahl entstehenden Wandtemperaturen· Die Haftung des Schlammes an der Wand infolge des Einflusses der Zentrifugalbeschlemaigung r«

wird durch, einen ideellen Reibungskoeffizienten U₀ , dessen Veränderung durch, ein Potenzgesetz

oder ein Exponentialgesetz

A -fb-e*f

ausgedrückt «erden kann, ausreichend repräsentiert· Sind die separiergutabhängigen Faktoren ermittelt, so kann nach, den Gleichungen die Zuordnung der Winkel cC zur Drehachse an der Stelle r der Trommel erfolgen· Dabei ist es auch möglich, daß die Meridiankurve einer mathematischen Kombination beider Gleichungen entspricht, bzw· daß sie aus Teilstücken, die jedes für sich einem der angegebenem Bildungsgesetz folgen, zusammengesetzt ist· Wird der Winkel *C ___ am größten Innendurchmesser nach dem Gesichtspunkt einer geringen Strahlkontraktion der am Ringspalt austretenden Flüssigkeiten gewählt, so kann damit der Düsenausflußkoeffizient des Ringspaltes verbessert werden. Rückströmungen unmittelbar neben der Austrittskante, wie sie bei hohen Geschwindigkeiten auftreten und bei der vorliegenden Anwendung Schlammrückführung und Ablagerung im Totwassergebiet bedeuten, werden dadurch ver mieden. Weiterhin wurde erfindungsgemäß die im Meridianschnitt liegende Schlammraurakontur von der Ebene des geschlossenen Öffnungsspaltes her in Achsrichtung der Trommel symmetrisch angeordnet· Die Kurvenkontur kann weiterhin ganz oder teilweise durch ein Tangentenpolygon bzw· ganz oder teilweise durch Kreisbogenstücke ersetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand der" Zeichnung erläutert werden» Die Zeichnung zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Trommel, der in der vorliegenden Anwendung auch Meridiancchniti; genannt werden kann·

Die Hauptelemente sind das Trommelunterteil 1, auf dem der Trommeldeckel 2 abdichtend aufgesetzt ist und durch den Verschlußring 3 festgespannt wird. Im Unterteil 1 wird durch beispielsweise hydraulische Kräfte der Kolben-Schieber 4 in vertikaler Richtung so bewegt, daß seine Oberkante an der Dichtung 5 zeitweise einen Ringspalt freigibt, durch den der im Schlammraum б angesammelte Schlamm austreten kann. Die Zufuhr der zu trennenden Flüssigkeit erfolgt in der Mitte der Trommel, beispielsweise von oben durch ein nicht dargestelltes Rohr, welches stillstehend in die zentrale Bohrung des Verteilers 7 hineinragt, Da die zentrale Bohrung des Trommelunterteils 1 durch die nach unten herausragende nicht dargestellte Antriebsspindel der Trommel verschlossen ist, strömt die Flüssigkeit durch die Steiglöcher 8 in den aus einem Stapel von Blechkegeln, den Tellern, geBildeten Trennraum 9, wo sie unter dem Einfluß des Zentrifugalfeldes zerlegt wird» Die flüssigen Komponenten strömen Je nach ihrer Dichte entweder direkt oder durch den Kegelspalt 10 nach innen, wo sie durch besondere nicht dargestellte Greiforgane aufgenommen werden. Der gegenüber den Flüssigkeitskomponenten spezifisch schwerere Schlamm sammelt sich zwischen den einzelnen Öffnungszeiten des Ringspaltes im Schlammraum 6, dessen Innenbegrenzung durch den Tellerstapel des Trennraumes 9 und dessen Außenbegrenzung am Trommeldeckel 2 und Kolbenschieber die erfindungsgeraäße Kontur 11 hat. Die Kontur 11 des Schlammraumes 6 weist die Form einer Kurve aus, die nach der Gleichung

r. max η 1 - ή

^taQoCmax ¹-^Q

oder

1/2 h₂ - ♦ exp (- J-gi r) + C₂

bestimmt wird.

Dabei werden die Abhängigkeiten des reibungslosen Schlammaustrages von der Gestaltung der Schlammraumwand, ä, h·, von der Beziehung des jeweiligen Radiusses r zum dazugehörigen Winkel oC an der Höhe h unter Berücksichtigung der Haftreibung des Schlammes auf Grund der Zentrifugalkraft, berücksichtigt. Durch diese Gestaltung der Kontur des Schlammraumes 6 wurde eine vollständige Schlammaustragung aus dem Separator ermöglicht, ohne einen höheren Aufwand an Material und Energie, sowohl bei der Fertigung als auch beim Bau, zu erhalten· Da nach den bekannten Konstruktionsprinzipien eine Verbesserung des Schlammaustrages nur mit einer Vergrößerung des Winkels °C erreicht werden kann, was sowohl ein großer Aufwand an Material und Energie bedeutet und vor allem das Verhältnis von Trennraum 9 zum Schlammraum 6 verschlechtert, liegt der große Vorteil der erfinderischen Lösung sowohl in der Einsparung an Material und Energie bei der Fertigung und beim Betreiben des Separators, als auch in der Verbesserung des Verhältnisses von Trennraum 9 zum Schlammraum б zugunsten des Trennraumes 9, da die Ausbildung der Kontur 11 des Schlammraumes б einen sicheren Schlammauswurf bei kleinster projizierter Grundfläche gewährleistet. Die Gewährleistung des sicheren Schlammauswurfes verhindert gleichzeitig eine Unwucht des Separators und damit im Extremfall, eine Zerstörung des Separators und der benachbarten Ausrüstungen sowie Personenschaden·

Claims

ErfindungsanSprüche

1, Ausbildung des Schlammraumes bei Zentrifugalseparatoren für Flüssigkeiten, die durch Steuerimpulse während des Laufes intervallmäßig geöffnet und geschlossen werden, wobei der Schlammraum der Trommel als Doppelhohlkegel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammraumkontur (11) im Meridianschnitt keine Gerade ist,

2, Ausbildung des Schlammraumes nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen maximalen und minimalen Schlammraumdurchmesser im Meridianschnitt eine Kurve verläuft, die den Gleichungen

3, Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 und 2, -* dadurch gekennzeichnet, daß die Meridiankurve einer mathematischen Kombination beider Gleichungen entspricht,

4· Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meridiankurve aus Teilstücken, die jedes für sich einem der angegebenen Bildungsgesetze folgen, zusammengesetzt ist,

5, Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ^ _ __ am größten

шал

Trommel-Innendurchmesser nach dem Gesichtspunkt einer geringen Strahlkontraktion der am Ringspalt (12) austretenden Flüssigkeit gewählt wird.

6. Ausbildung des Schlammraumes nach, den Punkten 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Meridianschnitt liegende Schlammraumkontur (11) von der Ebene des geschlossenen
Öffnungsspaltes (12) tier in Achsrichtung der Trommel
symmetrisch verläuft,

7· Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 bis 6, dadurch, gekennzeichnet, daß seine Kurvenkontur (11) ganz oder teilweise durch ein Tangentenpolygon ersetzt ist·
10

8· Ausbildung des Schlammraumes nach, den Punkten 1 bis 6, dadurch, gekennzeichnet, daß seine Kurvenkontur (11) ganz oder teilweise durch Kreisbogenstücke ersetzt ist.

/| Seite Zeichnung