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Die
Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Fest-Flüssig-Trennung
von Medien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
Effektivität der Trennung der verschiedenen Phasen einer
in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge behandelten Suspension ist
stark abhängig von der Differenz der Dichten der einzelnen
Phasen, dem Vielfachen der Erdbeschleunigung durch die radial wirkende
Zentrifugalbeschleunigung, der Vermeidung von Rückvermischungen
der getrennten Phasen und der störungsfreien Zu- und Abfuhr
der Phasen.
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Vollmantel-Schneckenzentrifugen
sind aufgebaut aus einer rotierenden, zylindrischen und konischen
Trommel, einer koaxial zur Trommelachse angeordneten Förderschnecke,
die mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel rotiert und für
den axialen Transport der schwereren Phase dient, einem axialen
Zuführrohr für das zu trennende Aufgabegut und verschiedenen
Auslassöffnungen für die voneinander getrennten
Phasen.
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Ein
besonderes Problem bei Vollmantel-Schneckenzentrifugen ist die Trennung
von Flüssigkeiten mit Komponenten mit einer annähernd
gleichen Dichte, wobei die abgetrennte schwerere Phase eine schlammige
Konsistenz aufweist. Derartige Flüssigkeiten wie z. B.
Abwässer müssen in eine leichtere, flüssige
Phase und eine möglichst trockene, schwerere Phase getrennt
werden. In der Vollmantel-Schneckenzentrifuge trennen sich aber
diese beiden Phasen nicht eindeutig voneinander. Es bildet sich
radial innen eine wässrige Schicht aus, die mit zunehmendem
Radius weiter außen mit immer mehr Feststoffteilchen durchsetzt
ist und nahe der Trommel-Innenwand die höchste Feststoffkonzentration aufweist.
Beispielsweise bei der Schlammentwässerung soll neben der
geklärten Flüssigkeit nur die nahe der Trommel
aufkonzentrierte, möglichst trockene Feststoffphase ausgetragen
werden.
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Dabei
hat es sich für die verschiedensten Anwendungen als vorteilhaft
erwiesen, im Trennraum eine oder mehrere Trennwände vorzusehen,
die den Verfahrensraum axial in einzelne Abschnitte unterteilen.
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Durch
diese trennenden Stauscheiben wird neben der Abschottung der Abschnitte
auch ein Aufstaueffekt der einzelnen Phasen bewirkt. Insbesondere
der axiale Transport der einzelnen Phasen von einem Trennraum in
den nächsten wird durch die Stauscheiben stark beeinflusst.
Solche mit Stauscheiben ausgerüstete Vollmantel-Schneckenzentrifugen
sind nach dem Stand der Technik bekannt.
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In
DE 2344507 wird eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge
mit Stauscheibe beschrieben, die in Verbindung mit der Druckwirkung
aus dem negativen Teich den Austrag auch fließfähiger
Feststoffe ermöglicht. Die Druckwirkung des negativen Teiches wird
in
DE 1 432 837 erstmals
gezeigt.
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In
den Patentschriften
US-A
4 245 777 ,
US-A 3
795 361 ,
US-A
3 934 792 ,
US-A
4 381 849 ,
US-A
4 731 182 und in
WO
02/05966 werden verschiedene Formen der Stauscheiben gezeigt.
Die Stauscheiben werden als zylinderförmige, ebene Kreisscheiben
mit einem gleich bleibenden Spalt zur Trommel-Innenkontur dargestellt.
Auch kegelstumpfförmig ausgebildete Staukörper
mit einem Spalt zur Trommel-Innenkontur werden beschrieben. Anstelle
von Kreisscheiben werden auch Staubleche, die einen Schneckenkanal
mit einem vorgegebenen Spalt zur Trommel-Innenkontur komplett absperren,
gezeigt.
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In
DE 101 25 096 und in
EP 1 949 966 werden in Verbindung
mit kreisförmigen ebenen Stauscheiben mit Spalt zur Trommel-Innenkontur Öffnungen
in den benachbarten Schneckenwendeln gezeigt. Allen Stauscheiben
ist gemeinsam, dass der Druck der beiden Phasen vor und hinter der
Stauscheibe unterschiedlich ist, so dass durch die Druckwirkung
im Spalt zur Trommel-Innenkontur die fließfähige
schwerere Phase hindurchgedrückt und nicht nur durch die
drehende Schneckenwendel in axialer Richtung transportiert wird.
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Bedingt
durch die engen Spalte zwischen den außen kreisförmigen
Stauscheiben und der Trommel-Innenkontur können durch den
engen Spalt nur gut fließfähige, homogene Stoffe
ohne Grobstoffanteile oder Fremdkörper hindurchtransportiert
werden. Sind auch nur sehr wenige größere Fremdkörper
in der zu trennenden Suspension enthalten, werden diese im Laufe
der Zeit vor dem engen Stauscheibenspalt immer mehr angereichert
und blockieren den Stauscheibenspalt. Die Folge davon sind starke
Unwuchten und Vibrationen der Zentrifuge, verbogene Schneckenwendeln
und Stauscheiben, eine starke Beeinträchtigung der Trennwirkung
bis zum völligen Versagen und eine Beschädigung
der Zentrifuge.
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Nach
dem Stand der Technik werden gröbere Stoffe und gröbere
Fremdkörper vom engen Spalt der Stauscheibe zurückgehalten
und reichern sich vor der Stauscheibe an. Die nicht durchgelassenen Grobstoffe
bilden einen Feststoffkeil, der zwischen der Schneckenwendel und
der Stauscheibe eingezwickt wird und nur noch rotiert, aber axial
nicht weitergefördert wird und deshalb in der Zentrifuge
verbleibt. Die Folge sind die oben beschriebenen Rundläufer
mit allen Nachteilen
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Die
Erfindung hat die Aufgabe, die vorstehend geschilderten Probleme
zu beseitigen und trotz enger Spalten der Stauscheibe auch Grobkörper durch
den Spalt hindurch zu lassen und deren Anreicherung in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge
zu verhindern.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches
1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachfolgenden Figuren und
den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Bei
Vollmantel-Schneckenzentrifugen wird gemäß der
Erfindung nahe der Trommel-Innenwand durch die Zentrifugalbeschleunigung
die abgeschiedene Feststoffphase am stärksten kompaktiert.
Meist ist das Ziel vorgegeben, die Trennung möglichst vollständig
zu erreichen, d. h. einen möglichst weit entwässerten
Feststoffkuchen und eine gute Klärung zu erreichen. Um
nur die trockeneren Teile des Feststoffkuchens aus der Zentrifuge
auszutragen und die noch feuchteren Teile länger dem Zentrifugalfeld
auszusetzen, wird durch die Schnecke an einer eingebauten Stauscheibe
nur die äußerste Lage der Feststoffschicht durch
den äußeren engen Stauscheibenspalt hindurchgedrückt.
Die darüber liegenden, feuchteren Feststoffschichten oder
die abgetrennte Flüssigkeit werden durch die Stauscheibe
abgesperrt.
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Werden
der Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit eingebauter Stauscheibe mit
der Suspension auch einzelne Grobstoffe zugeführt, müssen
diese erfindungsgemäß auch die Stauscheibe passieren können.
Die Grobstoffe werden von der Schneckenwendel bis zur Stauscheibe
transportiert und gegen die Stauscheibe gedrückt. In dem
Bereich, wo die Schneckenwendel und die Stauscheibe zusammentreffen,
baut sich in Förderrichtung im Zwickelbereich ein hoher
Pressdruck auf, der dazu führt, dass sich in diesem Bereich
die äußerste Lage der Feststoffschicht in radialer
Richtung viel dicker aufstaucht als in der übrigen Zentrifugentrommel.
Erfindungsgemäß kann der Spalt der Stauscheibe
in radialer Richtung in diesem Bereich viel größer
gemacht werden, ohne dass die Stauscheibe die abdichtende Wirkung
für die Flüssigkeit verliert.
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In
diesem zwickelförmigen Endbereich mit dem aufgestauchten
Dickstoff kann im äußeren Bereich der Stauscheibe
die Spaltweite nicht nur viel größer gemacht werden,
es kann dort in der Stauscheibe sogar ein größeres
Loch vorgesehen werden, wodurch auch Grobstoffe die Stauscheibe
passieren können und nicht in der Zentrifuge hängen bleiben
und sich dort anreichern, wie Versuche gezeigt haben. Durch die Öffnung
in der Stauscheibe oder den örtlich begrenzten, vergrößerten
Spalt können Grobstoffe und der aufgestauchte Dickstoff
zusammen hindurchfließen, ohne dass die Stauscheibe die
Dichtung für die weiter innen liegende Flüssigkeit verliert.
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Die
Erfindung mit mindestens einer größeren Öffnung
in der Stauscheibe hat gegenüber dem
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Stand
der Technik folgende Vorteile:
Die eingetragenen Grobstoffe
werden von der Stauscheibe nicht zurückgehalten, sie werden
aus der Zentrifuge wieder ausgetragen;
Die Grobstoffe oder
Fremdkörper werden in der Zentrifuge nicht angereichert;
Es
bilden sich keine Rundläufer und Verstopfungen;
Unwuchten
werden vermieden;
Das Schneckendrehmoment wird geringer;
Kleinere
Schneckenantriebe sind möglich;
Die drehmomentabhängige
automatische Regelung der Differenzdrehzahl wird verbessert;
Es
wird Antriebsleistung eingespart;
Der Verschleiß von
Schnecke, Trommel und Stauscheibe wird verringert;
Beschädigungen
an der Zentrifuge werden verhindert;
Die Maßnahme
kann nachgerüstet werden;
Die Maßnahme ist
sehr kostengünstig;
Die optimale Spaltweite der Stauscheibe
ist selbst regulierend;
Die verfahrenstechnische Trennleistung
wird verbessert;
Es können auch grobstoffhaltige Suspensionen
getrennt werden;
Fremdkörper werden auch aus der Zentrifuge
wieder ausgeschieden
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In
EP 1 949 966 befindet sich
im Gegensatz zu dieser Erfindung eine Öffnung nicht in
der Stauscheibe, sondern in der Schneckenwendel. Durch diese Öffnung
können zwar auch die eingekeilten Grobstoffe hindurchtreten
und in den Trennraum zurückfließen, sie passieren
jedoch nicht die Stauscheibe, verlassen nicht die Zentrifuge und
reichern sich deshalb immer mehr vor der Stauscheibe an. Es entstehen
große Unwuchten, welche den Trennprozess stören
und die Zentrifuge zerstören.
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Die
Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch eine Vollmantelschneckenzentrifuge
mit einer Stauscheibe,
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2 einen
Teil der Schnecke mit Stauscheibe nach dem bisherigen Stand der
Technik,
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3 den
Spurplan zu 2 der in die Ebene abgewickelten
Schneckenwendel nach dem Stand der Technik,
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4 einen
Teil der erfindungsgemäß ausgebildeten Schnecke
mit spiralförmig gewendelter Stauscheibe mit größerer
Durchtrittsöffnung an der hinteren Querwand,
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5 den
Spurplan zu 4 der in die Ebene abgewickelten
Schneckenwendeln mit spiralförmiger Stauscheibe,
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6 einen
Querschnitt durch Trommel und Schnecke mit Blick auf die Stauscheibe
nach 4,
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7 einen
Teil-Längsschnitt durch Trommel, Schnecke und Stauscheibe
nach 4,
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8 einen
Querschnitt durch Trommel, Schnecke und Stauscheibe mit seitlicher Öffnung
am Ende der Stauscheibe im Zwickelbereich,
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9 den
Spurplan zu 8 der in die Ebene abgewickelten
Schneckenwendeln und der ebenen Stauscheibe,
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10 einen
Teil-Querschnitt durch Trommel und Schnecke mit Blick auf die hintere
Querwand der Stauscheibe mit sehr großer Entlastungsöffnung, die
mit einem elastischen Deckel abgedeckt ist,
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11 ein
Teil-Querschnitt durch Trommel und Schnecke mit Blick auf das hintere
Ende der ebenen Stauscheibe mit seitlicher Spalterweiterung und Grobstoff-Notausgang
in der Querwand, abgedeckt mit federnden Lamellen,
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12 ein
Teil-Querschnitt durch Trommel und Schnecke mit Blick auf das hintere
Ende der ebenen Stauscheibe mit seitlicher Spalterweiterung und Grobstoff-Notausgang,
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13 einen
Teil-Querschnitt mit in der Spaltweite verstellbarer Stauscheibe,
bei der die radiale Vergrößerung der Spaltweite
am Zwickel der Stauscheibe erfolgt,
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14 einen
Teil der Schnecke mit steil wendelförmiger Spiral-Stauscheibe über
zwei Steigungen und mit kleiner werdendem Stauscheibenradius am
hinteren Ende,
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15 den
Spurplan zu 14 der in die Ebene abgewickelten
Schneckenwendeln mit spiralförmiger Stauscheibe,
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16 einen
Teil der Schnecke mit einem schräg gestellten, den Wendelgang
absperrenden Staublech und mit äußerem Spalt und
größerer Durchtrittsöffnung in der hinteren
Staublechwand nahe der aktiven Schneckenwendel und
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17 den
Spurplan zu 16 der in die Ebene abgewickelten
Schneckenwendeln mit schräg gestellten Staublechen.
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Die 1 zeigt
einen schematischen Längsschnitt durch eine Vollmantelschneckenzentrifuge
mit einer Trommel 1, die um die horizontale Drehachse rotiert.
Die Trommel 1 im Gehäuse ist in zwei Lagern 2 gelagert,
welche auf einem Grundrahmen befestigt sind. Durch einen Riementrieb 3 wird
die Trommel 1 gleichmäßig angetrieben.
Innerhalb der Trommel 1 befindet sich eine zu ihr koaxiale
Transportschnecke 4 mit spiralförmigen Schneckenwendeln 5 und
einer Aufgabekammer 6 im zylindrischen Bereich. Über
einen Hydromotor 7 oder über ein Getriebe wird
die in der Trommel 1 gelagerte Schnecke 4 mit
einer Differenzgeschwindigkeit zur Trommel 1 mit einer
veränderbaren Differenzdrehzahl angetrieben.
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Die
zu behandelnde, feststoffhaltige Suspension 9 gelagert
durch ein Einlaufrohr 10 in die Einlaufkammer 6 und
von dort durch Öffnungen in den rasch rotierenden Trennraum 11 zwischen
der Transportschnecke 4 und der Trommel 1. Die
abgetrennte, geklärte Flüssigkeit 12 fließt
durch Öffnungen mit einstellbaren Wehrplatten 13,
die den Überlaufradius für die Flüssigkeit 12 bestimmen,
aus der linken Stirnwand der Trommel 1. An der rechten
Seite der zylindrisch-konischen Trommel 1 wird der sedimentierte und
kompaktierte Feststoff 14 durch die Schneckenwendeln 5 zu
den Auswurföffnungen 15 transportiert und dort
in das Feststoffgehäuse abgeworfen. Aus der durch die Einlaufkammer 6 aufgegebenen
Suspension 9 setzen sich die Feststoffe 14 an
der Innenwand der Trommel 1 ab und werden von der Schnecke 4 wegen
deren Differenzdrehzahl relativ zur Trommel 1 kontinuierlich
nach rechts zur eingebauten Stauscheibe 16 geschoben. Die
Stauscheibe 16 dichtet die innere Flüssigkeit 12 im
linken Trennbereich nach rechts ab und lässt nur außen
an der Stauscheibe 16 nahe der Trommel 1 durch
einen engen Spalt 17 den sedimentierten und am stärksten
verdichteten Feststoff 14 hindurch zum rechten Teil, dem Austragsbereich
des Feststoffaustrages 15.
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In 2 ist
ein Teil der Schnecke 4 mit einer Stauscheibe 16 nach
dem Stand der Technik dargestellt. Der linke Trennbereich ist vom
rechten Austragsbereich 15 für die Flüssigkeit 12 nahe
dem Schneckenrohr 8 hermetisch abgedichtet. Die Stauscheibe 16 dichtet
im Innenbereich der Teichtiefe des Trennraumes 11 den spiralförmigen
Gang zwischen zwei Wendeln 5 ab. Es bleibt für
den Weitertransport und Durchtritt des Feststoffes 14 nur
ein enger Spalt 17 zwischen der Außenkontur der
Stauscheibe 16 und der Innenseite der Trommel 1,
durch den der auszutragende Feststoff 14 hindurchgequetscht
wird. Die Kräfte für das Hindurchquetschen des
Feststoffes 14 erzeugt einerseits die durchgehende Transportwendel 5 an
ihrer Außenkontur, andererseits ist durch den kleiner einstellbaren
Radius des Flüssigkeitsstandes 12 im Trennraum
links von der Stauscheibe 16 gegenüber dem größeren
Radius des Feststoffabwurfes 15 rechts von der Stauscheibe 16 ein
Druckunterschied vorhanden, der das Hindurchquetschen durch den
engen Spalt 17 stark unterstützt. Es genügen
wenige Millimeter Höhenunterschied der beiden Teichtiefen,
um bei einer Zentrifugalfeldstärke von mehreren Tausend
x g einen wirksamen Förderdruck von einigen bar zu erzeugen.
Die an den Schneckenwendeln 5 und am Schneckenrohr 8 angeschweißte
Stauscheibe 16 lässt nur einen engen Spalt 17 zur
Trommel 1 hin offen und lässt eine höhere
Feststoffschicht oder größere Grobstoffe nicht
durch.
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In 3 ist
der Spurplan 19 der in die Ebene abgewickelten Schneckenwendel 5 nach
dem Stand der Technik zu 2 gezeigt.
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Die
herantransportierten Grobstoffe 20 werden vor der Stauscheibe 16 angereichert
und bilden in Förderrichtung 21 insbesondere im
keilförmigen Zwickel 22 zwischen Stauscheibe 16 und
schiebender Wendel 5 einen sehr nachteiligen, eingequetschten
Feststoffkeil 23. Der Spalt 17 außen
an der Stauscheibe 16 soll zum einen möglichst
eng sein, um nur trockenen und kompaktierten Feststoff 14 durchzulassen,
zum anderen soll der enge Spalt 17 trotzdem eine große
Durchtrittsfläche besitzen, um die Kapazität der
Zentrifuge nicht zu beeinträchtigen und auch Grobstoffe 20 durchzulassen.
Diese drei Forderungen sind bei Stauscheiben nach dem Stand der
Technik nicht hinreichend erfüllt.
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Die 4 zeigt
einen Teil der Schnecke 4 mit einer erfindungsgemäßen,
spiralförmig gewendelten Stauscheibe 16 mit größerer
Durchtrittsöffnung 25 an der hinteren Querwand 26.
Die Stauscheibe 16 mit engem Spalt 17 erstreckt
sich fast über die gesamte Umfangslänge der Schnecke 4.
Um trotz des engen Spaltes 17 eine noch größere
Durchtrittsöffnung zu erreichen, könnte die Stauscheibe 16 auch
mehr als einen vollen Wendelgang herumgeführt werden. Am Ende
der absperrenden Stauscheibe 16 ist diese zur Schneckenwendel 5 hin
abgewinkelt und dort angeschweißt.
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Die 5 zeigt
zum besseren Verständnis den Spurplan zu 4 der
in die Ebene abgewickelten Schneckenwendeln 5 und der leicht
spiralförmigen Stauscheibe 16. Um aufgestaute
Grobstoffe 20 und den in der enger werdenden Keilzone 22 in
der Höhe aufgestauten Feststoff 14 zur Austragszone 15 durchzulassen,
ist in dem abgewinkelten Endstück 26 der Stauscheibe 16 die
Spaltweite 17 vergrößert. Die höhere
Feststoffschicht 14 in der engsten keilförmigen
Zwickelzone 22 dichtet auch die größere Öffnung 25 gegen
die innen liegende Flüssigkeit 12 ab.
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In 6 ist
ein Querschnitt durch Trommel 1 und Schnecke 4 mit
Blick auf die Stauscheibe 16 nach 4 dargestellt.
Die an der Wendel 5 angeschweißte, abschließende
Querwand 26 kann in radialer Richtung bei 31 abgewinkelt
oder abgerundet sein, um den aufgestauten Dickstoff 14 oder
die Grobstoffe 20 in Förderrichtung 21 durch
die vergrößerte Spaltöffnung 25 leichter
durchzuquetschen. Die Querwand 26 kann auch schräg
eingeschweißt sein, so dass sie in Förderrichtung 21 den
aufgestauten Feststoff 14 radial zur Trommel 1 hin
drückt. Die weiter innen anstehende Flüssigkeit 12 kann
trotz vergrößerter Öffnung 25 nicht
den beispielsweise konzentrischen Stauscheibenspalt 17 unterspülen.
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Die 7 zeigt
den dazu gehörenden Teil-Längsschnitt durch Trommel 1,
Schnecke 4 und Stauscheibe 16. Die Stauscheibe 16 besitzt
auf der gesamten Umfangslänge einen engen Spalt 17 zur Trommel 1,
am Ende können trotzdem größere Grobstoffe 20 und
aufgestauter Dickstoff 14 die abschließende Querwand 26 der
Stauscheibe 16 durch die vergrößerte
Spaltöffnung 25 passieren.
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Wie
in 8 dargestellt, die einen Querschnitt durch Trommel 1 und
Schnecke 4 mit Blick auf die Stauscheibe 16 zeigt,
kann die Entlastung für den Aufstau der Feststoffschicht 14 in
der keilförmig sich verengenden Zone 22 vor der
Stauscheibe 16 auch durch eine seitliche Öffnung 25 am
Ende der Stauscheibe 16 erfolgen. Die Verschneidungslinie
der angeschweißten Stauscheibe 16 mit der Schneckenwendel 5 kann
wie gezeigt durch eine kurze Querwand 26 erfolgen, die
geknickt ausgeführt ist oder tangential zum Schneckenrohr 8 in
gerader Linie oder in gekrümmter Linie 31 verläuft.
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Die 9 zeigt
den dazu gehörigen Spurplan 19 der in die Ebene
abgewickelten Schneckenwendeln 5 mit der ebenen Stauscheibe 16 und
der vergrößerten Öffnung 25 am
Ende. Durch die radiale Vergrößerung der Spaltweite 17 im
engsten keilförmigen Förderbereich 22 wird
eine Druckentlastung bewirkt. Der Inhalt des aufgestauten Feststoffkeils 14 oder
Grobstoffe 20 im Zwickel 22 können durch
die vergrößerte Öffnung 25 in
der Stauscheibe 16 abströmen.
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Die 10 zeigt
einen Teil-Querschnitt durch Trommel 1 und Schnecke 4 mit
Blick auf die hintere Querwand 26 der Stauscheibe 16 mit
sehr großer Entlastungsöffnung 27, die
mit einem elastischen Deckel 28 abgedeckt ist. Bei normalem
Betrieb wird der im Zwickelbereich 22 am Ende der Stauscheibe 16 radial
höher aufgestaute Feststoff 14 durch die vergrößerte
Spaltweite 25 in der Querwand 26 abfließen.
Bei ankommenden Grobkörpern 20, deren radiale
Höhe ein Mehrfaches der Spaltweite 17 beträgt,
wird der elastische Deckel 28 so weit wie nötig
aufgedrückt und schließt sich nach Passieren der Grobkörper 20 durch
sein großes Eigengewicht im Zentrifugalfeld wieder von
selbst. Der Deckel 28 kann als starre Klappe mit Scharnierbefestigung
oder aus biegsamem elastischen Material ausgeführt sein,
das auf seiner Innenseite an der Stauscheibe 16 befestigt ist.
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In 11 ist
ein Teil-Querschnitt durch Trommel 1 und Schnecke 4 mit
Blick auf das hintere Ende der Stauscheibe 16 dargestellt.
Die Stauscheibe 16 besitzt an ihrem seitlichen Ende 22 eine
vergrößerte Spaltweite 25, wie auch in 8 und 9 gezeigt wurde.
Die seitliche Vergrößerung 25 der Spaltweite 17 am
Zwickel 22 kann in die Stauscheibe 16 selbst eingearbeitet
sein. Die Vergrößerung 25 kann sich aber
auch zusätzlich in einem ähnlich wie in 10 dargestellten
Deckel 28 für den Durchlass von noch größeren
Grobkörpern 20 befinden. Reicht die Spaltweitenvergrößerung 25 am
Ende 22 der Stauscheibe 16 für den Durchlass
von angestautem Material 14, 20 nicht mehr aus, öffnet
sich der in der hinteren Querwand 26 angebrachte Deckel 29 so
weit wie nötig, um den Durchlass zu gewährleisten.
Der federnde Deckel 29 ist wie in 10 eine
selbsttätig steuernde Stauscheibenöffnung. Der
beispielsweise aus einzelnen Blattfederelementen bestehende Deckel 29 hat
die Funktion einer selbst steuernden, variablen Spaltweite 30 der
Stauscheibe 16. Eine so ausgerüstete Stauscheibe 16 passt
sich den Erfordernissen in der Zentrifuge und den wechselnden Verhältnissen
im Zulauf 9 selbst an.
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In 12 ist
ein Teil-Querschnitt durch Trommel 1 und Schnecke 4 mit
Blick auf das hintere Ende der ebenen Stauscheibe 16 dargestellt.
Die Stauscheibe 16 besitzt im Zwickel 22 an ihrem
Ende seitlich eine vergrößerte Spaltweite 25,
wie auch in den 8 und 9 gezeigt
wurde. Die Vergrößerung 25 der Spaltweite 17 kann
in die Stauscheibe 16 selbst eingearbeitet sein, sie kann
sich aber auch in einem seitlich angebrachten, federnden Deckel 28 für
den Durchlass von größeren Grobkörpern 20 befinden.
Reicht die Spaltweitenvergrößerung 25 am Ende
der Stauscheibe 16 für den Durchlass nicht mehr
aus, öffnet sich der seitlich angebrachte, federnde Deckel 28 so
weit wie nötig, um den Durchlass von angestautem Material 14, 20 zu
ermöglichen. Der seitliche Deckel 28 kann beispielsweise
ein an einem Scharnier aufgehängter, starrer Deckel sein,
er kann aber auch aus elastischem Material bestehen, das an zwei
Seiten an der Stauscheibe befestigt ist. Der elastische Deckel 28 öffnet
nur an seinem äußeren Rand so viel, dass angestautes
Material 14, 20 den Zwickel 22 verlassen
kann. Die weiter innen befindliche Flüssigkeit 12 kann
nicht durchströmen. Bei richtiger Dimensionierung ist das
Prinzip selbststeuernd.
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In 13 ist
eine in der Spaltweite 17, 25 verstellbare Stauscheibe 16 dargestellt.
Die radiale Vergrößerung 25 der Spaltweite 17 am
Zwickel 22 der Stauscheibe 16 kann verstellt werden,
ohne dass die Schnecke 4 mit Stauscheibe 16 demontiert
werden muss. Ein Deckel 24 in der Zentrifugentrommel 1 ermöglicht
den Zugang und die Verstellung zu kleinerer oder größerer Öffnung 25 am
Zwickel 22. Die Verstellmöglichkeit der Stauscheibenöffnung 25 kann seitlich
an der Stauscheibe 16 oder an deren hinterer Querwand 26 vorgesehen
sein. Um die Fliehkräfte auszugleichen, ist an der Verstellblende 30 ein
Gegengewicht angebracht. Es können auch Kombinationen aus
verstellbarer Blende 30 und elastischem Deckel 28, 29 an
der Stauscheibe 6 angebaut sein.
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Die 14 zeigt
einen Teil der Schnecke 4 mit sehr steil gewendelter Spiral-Stauscheibe 16 über
zwei Steigungen der Wendeln 5 hinweg. Die Stauscheibe 16 ist
nicht, wie in den 2 bis 9 gezeigt,
in Förderrichtung 21 gesehen, am rechten Wendel 5 beginnend
und in der Spuransicht 15 hinten am linken Wendel endend,
sondern die Stauscheibe 16 ist spiegelbildlich an der linken
Wendel 5 beginnend, ausgeführt. Dies bewirkt,
dass die Stauscheibe 16 bei Schneckendrehung den ankommenden
Feststoff 14 direkt gegen einen langen Querspalt 17 drückt.
Es muss also nicht die aktiv schiebende Schneckenwendel 32 den
Feststoff 14 unter dem Spalt 17 hindurchquetschen,
sondern der Spalt 17 kommt der Feststoffschicht 14 direkt
entgegen. Die Stauscheibe 16 mit den äußeren
Spalt 17 trifft noch vor der Schneckenwendel 32 auf
die ankommende Feststoffschicht 14, die dadurch von der
Außenkontur der Stauscheibe 16 in der Höhe
der Spaltweite 17 abrasiert wird. Der zurückgewiesene
Teil der Feststoffschicht 14 schiebt sich an der spiralförmigen Stauscheibe 16 entlang.
Dieser Umstand führt auch bei ungleichmäßig
ankommender, in der Trommel 1 liegender Sedimenthöhe 14 zu
einer gleichmäßigen Füllung des Stauscheibenspaltes 17.
Die Gefahr eines Durchbruches der Flüssigkeit 12 im
Spalt 17 ist geringer. Die Zentrifuge trennt stabiler,
auch bei ungleichmäßiger Schlammaufgabe 9.
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Wie
in 15 gezeigt, ist die Keilwirkung für den
Feststoff 14 geringer, der ankommende Grobstoff 20 wird
entlang der spiralig verlaufenden Stauscheibe 16 auf die
passive Rückseite 33 der Wendel 5 geschoben.
Die Bildung eines keilförmigen Zwickels 22 mit
seiner Presswirkung wird dadurch vermieden. Der Grobstoff 20 kann
am Ende der Stauscheibe 16 durch die Öffnung 25 der
vergrößerten Spaltweite 17 die Stauscheibe 16 passieren.
Wie in allen vorher gezeigten Figuren auch kann die Spaltweite 17 der
Stauscheibe 16 in Förderrichtung 21 des Feststoffes 14 gesehen
eine konstante Höhe aufweisen; die Höhe der Spaltweite 17 kann
sich aber auch vom Beginn bis zum Ende der Stauscheibe 16 allmählich
etwas vergrößern und mit einer größten Öffnung 25 als
Grobstoffdurchlass enden. Hierzu wird der Außenradius der
Stauscheibe 16 allmählich verkleinert, wodurch
sich der Spalt 17 vergrößert. Wenn es
bei der Vollmantel-Schneckenzentrifuge für die Flüssigkeit 12 auf
eine große Klärlänge ankommt, ist die
Ausführung in 14 jedoch von Nachteil, da sich
die Stauscheibe 16 axial über zwei Steigungen der
Wendeln 5 hin erstreckt.
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In 16 ist
ein Teil der Schnecke 4 mit einem schräg gestellten,
den Kanal zwischen zwei Wendeln 5 absperrenden Staublech 34 dargestellt. Das
Staublech 34 kann sich bis in den Konusbereich der Trommel 1 hinein
erstrecken. Das Staublech 34 besitzt beispielsweise einen äußeren,
gleich bleibenden Spalt 17 und eine größere
Durchtrittsöffnung 25 an der hinteren Staublechwand
neben der aktiven Schneckenwendel 32.
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Wie
in 17, dem Spurplan zu 16, besser
gezeigt ist, kann das Staublech 34 als ebene Blechbarriere
oder als geknicktes oder als gekrümmtes Blech 35 mit äußerem
Spalt 17 und Entlastungsöffnung 25 ausgeführt
sein. Zur Verlängerung des Spaltes 17 für
den Durchlass des Feststoffes 14 oder zur Vergrößerung
der gesamten Durchlassfläche trotz engster Spaltweite 17 kann
das Staublech 36 auch mehrfach geknickt oder gekrümmt
sein, wie in 17 links dargestellt ist. In
Bewegungsrichtung 37 gesehen kann am hintersten Punkt die
entlastende Spalterweiterung durch eine Öffnung 25 für
den durchzuschleusenden Grobstoff 20 erfolgen, um Störungen
zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4731182 A [0008]
- - WO 02/05966 [0008]
- - DE 10125096 [0009]
- - EP 1949966 [0009, 0020]