DD156219A1 - TRAINING OF THE MUDROOM IN CENTRIFUGAL PARTNERS - Google Patents
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- 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
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- Centrifugal Separators (AREA)
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.The invention relates to the formation of the sludge chamber in Zentrifugalseparatoren for fluids that are intermittently opened and closed by control pulses during the run, the sludge chamber of the drum is designed as a double hollow cone. The aim of the invention is to improve the ratio of separation space to the sludge space in favor of the separation space, wherein the outer contour of the sludge space is to be designed so that at the smallest projected Grundflaeche the sludge chamber safe mud discharge is gewaehrleistet. In this case, the formation of the sludge space is to be designed so that sticking of the compacted and solidified sludge to the sludge space contour is largely prevented and at the time of the periodic sludge discharge a complete sludge discharge from the sludge space is achieved. According to the invention this is achieved in that the mud chamber contour of the double hollow cone in the meridian section is not a straight line, but runs as a curve.
Description
'Λ''Λ'
Ausbildung des Schlammraumes bei Zentrifugalseparatoren Anwendungsgebiet der Erfindung Formation of the sludge space in Zentrifugalseparatoren Field of application of the invention
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, 10The invention relates to the formation of the sludge space in Zentrifugalseparatoren for liquids by. Control pulses are opened and closed at intervals during the run, wherein the sludge space of the drum is formed as a double hollow cone, 10th
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
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·Centrifugal separators are known with periodically opening and closing drums, in which the inner contour of the double hollow cone in the meridian section is a straight line · This design was previously used with closed drums, so drums that did not have periodically operable opening device, only if this equipped with nozzles for the continuous discharge of the sludge during the course of operation · Drums of a closed type whose sludge collection must be cleared by hand after stopping, have sludge spaces whose outer contour is essentially cylindrical
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 denWith the introduction of periodic sludge discharge during the barrel of the drum, it became necessary to use conical sludge chambers to allow safe slipping of the sludge when opening the drum. In this case, the angle of rotation of the cone measured to the axis of rotation should not be greater than for the respective deposits be necessary, since with increasing angle of the drum outer diameter grows, so that in the
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·Sludge, which partly sticks to the drum wall during ejection, generates imbalances which in extreme cases can lead to destruction of the separator and adjacent equipment as well as personal injury. For this reason, the surface roughness of all sludge-contacted surfaces is kept very small in order to reduce the adhesion of the deposits.
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.Comparing centrifugal separators by comparing the volume of the separation space to that of the sludge space and the entire drum, it will be noted that these relations are much less favorable for periodically self-sludge separators for the separation space than for closed cylindrical drums * These relations express in the periodically self-deflagrating separator the higher expenditure of material and energy in the production and energy in the operation, which must be driven to add to the function of the separation of even the sludge ejection · Regardless of the justification of this effort by the Reduction of standstill times and manual work, the improvement of these ratios in favor of the separation space to strive to increase the effectiveness of the effort.
Ziel der ErfindungObject of the invention
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.The aim of the invention is to improve the ratio of separation space to the sludge space in favor of the separation space and the outer contour of the sludge space in such a way that it ensures safe sludge ejection at the smallest projected area of the sludge chamber.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
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 wirdThe object of the invention is to make the formation of the sludge chamber in Zentrifugalseparatoren so that sticking of the compacted and solidified sludge is largely prevented on the sludge space contour and at the time of periodic Schlammaustrages a complete sludge discharge from the sludge space is achieved
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 GleichungenIt has been found according to the invention that the wall contour running between the maximum and minimum sludge volume diameters in the meridian section is not a straight line but that the wall contour runs as a curve which has a direct influence on the design of the drum. The curve corresponds to the equations
r4 max n r - n 1/2 ho1 β -i · + C1 r 4 r max n - n 1/2 h o1 -i · β + C 1
oderor
1/2 ** - f ^ 1.2 **- f ^
h_ , 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 vonwhere B is the height of the mud space at the radius r, c \. the angle to the axis of rotation at the point r of the drum, u? the angular velocity and g the gravitational acceleration of
—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«-2 9 »81 ms means. It is based on the fact that the adhesion of the sludge to the walls of the sludge chamber on a variety of factors depends, such as the wall roughness, the angle of inclination of the wall and the acceleration in the centrifugal field as well as the specific properties of the sludge, its adhesion to Wall, its compactability and its change due to the wall temperatures resulting from the high drum speed · The adhesion of the sludge to the wall due to the influence of centrifugal control
wird durch, einen ideellen Reibungskoeffizienten U0 , dessen Veränderung durch, ein Potenzgesetzis through, an ideational coefficient of friction U 0 , whose change through, a power law
oder ein Exponentialgesetzor an exponential law
A -fb-e*f 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.If the separations-dependent factors are determined, then the equations can be assigned the angles cC to the axis of rotation at the point r of the drum. It is also possible for the meridian curve to correspond to a mathematical combination of both equations If the angle * C is chosen at the greatest inner diameter according to the point of view of a small jet contraction of the liquids exiting at the annular gap, the nozzle outflow coefficient of the annular gap can thereby be selected be improved. Backflows immediately adjacent to the trailing edge, as they occur at high speeds and mean in the present application sludge recycling and deposition in Totwassergebiet, thereby avoided ver. Furthermore, according to the invention, the sluraburra contour lying in the meridian section was arranged symmetrically in the axial direction of the drum from the plane of the closed opening slit. The curve contour can furthermore be wholly or partially replaced by a tangent polygon or completely or partially by circular arc slices.
Ausführungsbeispielembodiment
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·The invention is to be explained with reference to the "drawing" The drawing shows a vertical section through a drum, which in the present application can also be called meridianchnology.
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 GleichungThe main elements are the drum base 1, on which the drum cover 2 is placed sealingly and is tightened by the locking ring 3. In the lower part 1 is moved by hydraulic forces, for example, the piston slide 4 in the vertical direction so that its upper edge on the seal 5 temporarily releases an annular gap through which the sludge accumulated in the sludge б sludge can escape. The supply of the liquid to be separated takes place in the middle of the drum, for example from above through a pipe, not shown, which protrudes into the central bore of the distributor 7, since the central bore of the drum base 1 by the downwardly projecting drive spindle, not shown, of the drum is closed, the liquid flows through the riser holes 8 in the formed from a stack of sheet metal cones, the plates, separating space 9, where it is decomposed under the influence of the centrifugal field "The liquid components flow either directly or through the cone gap 10 depending on their density to the inside, where they are absorbed by special gripping members, not shown. The relative to the liquid components specifically heavier sludge accumulates between the individual opening times of the annular gap in the sludge chamber 6, the inner boundary by the stack of plates of the separation chamber 9 and the outer boundary on the drum cover 2 and spool the erfindungsgeraäße contour 11 has. The contour 11 of the mud chamber 6 has the shape of a curve, which according to the equation
r. max η 1 - ήr. max η 1 - ή
taQoCmax 1-Q taQoC max 1 - Q
oderor
1/2 h2 - ♦ exp (- J-gi r) + C2 1/2 h2 - ♦ exp (-J-gir) + C2
bestimmt wird.is determined.
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·The dependencies of the smooth discharge of sludge from the design of the mud chamber wall , ä, h ·, of the relationship of the respective radius r to the corresponding angle oC at the height h are taken into account taking into account the static friction of the sludge due to the centrifugal force. Through this design of the contour of the sludge chamber 6 a complete sludge discharge from the separator was made possible, without a higher expenditure of material and energy, both in the production as well as in the construction, to receive · According to the known design principles, an improvement of Schlammaustrages only with a Increasing the angle ° C can be achieved, which means both a large amount of material and energy and especially the ratio of separation space 9 to the mud room deteriorated 6, the great advantage of the inventive solution is both in the saving of material and energy during manufacture and in the operation of the separator, as well as in the improvement of the ratio of separation space 9 to the mud room б in favor of the separation space 9, since the formation of the contour 11 of the mud chamber б ensures a safe sludge ejection at the smallest projected footprint. The guarantee of safe sludge ejection simultaneously prevents an imbalance of the separator and thus in extreme cases, destruction of the separator and the adjacent equipment and personal injury ·
Claims (8)
Öffnungsspaltes (12) tier in Achsrichtung der Trommel
symmetrisch verläuft,6. formation of the mud chamber according to the points 1 to 5, characterized in that the lying in the meridian section mud chamber contour (11) from the plane of the closed
Opening gap (12) animal in the axial direction of the drum
runs symmetrically,
107 · formation of the mud chamber according to points 1 to 6, characterized in that its curve contour (11) is completely or partially replaced by a tangent polygon ·
10
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