DE102020114665A1 - Durchlaufzentrifuge - Google Patents

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Abstract

Durchlaufzentrifuge (1) zur Auftrennung einer Trübe (2) in ein Zentrifugat (3) und einen Dickschlamm (4), aufweisend mindestens einen Trübenzulauf (5), mindestens einen ersten Ablauf (6) für den kontinuierlichen Ablauf des Zentrifugats (3), und mindestens einen zweiten Ablauf (7) für den kontinuierlichen Ablauf des Dickschlamms (4), wobei ein Rotor (8) mindestens einen Trübenkanal (9) mit einer radialen Richtungskomponente aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassder mindestens eine Trübenkanal (9) mit der radialen Richtungskomponente in einen konischen und mit dem mindestens einen Rotor mitdrehenden Ringspalt (10) führt, der über die gesamte axiale Länge des mindestens einen Rotors (8) frei von Trennwänden ist.Diese Anordnung ermöglicht die Aufreinigung von Algentrüben oder Trüben mit gelierenden Schwebstoffen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Durchlaufzentrifuge zur Auftrennung einer Trübe in ein Zentrifugat und einen Dickschlamm, aufweisend mindestens einen Trübenzulauf, mindestens einen ersten Ablauf für den kontinuierlichen Ablauf des Zentrifugats, und mindestens einen zweiten Ablauf für den kontinuierlichen Ablauf des Dickschlamms, wobei ein Rotor mindestens einen Trübenkanal mit einer radialen Richtungskomponente aufweist.
  • Zur Grobklärung von Kühlwasser aus natürlichen Fließgewässern, zur Klärung von Brunnenwasser und zur Grobklärung von Schwarzwasser, nämlich fäkalienbeladene Trüben, ist es bekannt, die Trübe durch einem Hydrozyklon oder durch einen Dekanter als Durchlaufzentrifuge als kontinuierliche Zentrifuge zu leiten. Es sind auch Zentrifugen bekannt, die mit hohen Umdrehungszahlen dazu in der Lage sein sollen, Salz aus Wasser zu treiben. Trüben in Form von Erzaufschlämmungen, trübstoffbeladenem natürlichen Wasser zeichnen sich dadurch aus, dass die Trübstoffe im Vergleich zu Wasser einen großen Dichteunterschied aufweisen. Die Klärung dieser Trüben in einer Zentrifuge erlaubt einen großen Durchsatz und eine gute Trennleistung. Neben anorganischen Sedimenten und stückigen Aufschwemmungen sind in natürlichem Wasser auch Mikroorganismen, Algen und organische Schwebstoffe enthalten. Diese organischen Mikrobestandteile neigen außerdem dazu, in Waser Gele zu bilden, so dass die Phasengrenze zwischen Wasser und dem Schwebstoff selbst nicht durch eine scharfe Grenze bestimmbar ist. Die organischen Gelbildner können im Wasser größere Netzstrukturen bilden, die Wasserblasen enthalten. Solche organischen Schwebstoffe sind in einer bekannten Zentrifuge oder in einem Dekanter nicht mit hoher Trennschärfe abtrennbar.
  • Aus der internationalen Patentanmeldung WO2017/030598 A1 aus dem Jahr 2017 ist eine Durchlaufzentrifuge bekannt, in der die Trübe im Rotor der Zentrifuge durch ein Labyrinth geführt wird. Während der alternierenden Strömung zur Achse hin und von der Achse des Rotors fort bilden sich an den Umkehrpunkten Orte mit erhöhter Schwerstoffkonzentration, die über eine Treppekaskade im Labyrinth aus dem Rotor geleitet werden. Das klare Zentrifugat hingegen wird durch eine in der Achse liegenden Abfluss aus der Zentrifuge geführt.
  • Es sind weitere Bauarten von Zentrifugen bekannt, die Zellräder enthalten, also in einzelne Sektionen unterteilte Rotorkammern, in denen die Trübe zentrifugiert wird.
  • Die zuvor genannten Zentrifugen haben eine gute Trennleistung bei mit anorganischen Schwebstoffen beladenen Trüben oder bei Sandsuspensionen oder Lehmsuspensionen. Zur Klärung von Trüben mit gelbildenden Algen und organischen Schwebstoffen sind diese Zentrifugen häufig weniger gut geeignet. Ein weiteres Problem ist, dass die gelbildenden Algen oder Schwebstoffe die Labyrinthe allmählich verstopfen so dass der Durchfluss durch die Zentrifugen verringert wird. Um das Verstopfen zu vermeiden, ist es bei Dekantern üblich, die Zentrifugenaußenwand kontinuierlich mit einem Schneckenförderer sauber zu schaben. Dekanter sind mechanisch aufwändige Vorrichtungen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine baulich einfache, also mit wenigen bewegten Teilen arbeitende Durchlaufzentrifuge zur Verfügung zu stellen, die dazu in der Lage ist, Schwebeteilchen und gegebenenfalls gelbildende Algen aus der Trübe abzutrennen, wobei die Zentrifuge nicht zum Zuwachsen neigen soll.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Durchlaufzentrifuge mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben. In Anspruch 10 wird für typische Verwendungen dieser Zentrifuge um Schutz ersucht.
  • Nach dem Gedanken der Erfindung ist es also vorgesehen, dass der mindestens eine Trübenkanal mit der radialen Richtungskomponente in einen konischen und mit dem mindestens einen Rotor mitdrehenden Ringspalt führt, der über die gesamte axiale Länge des mindestens einen Rotors frei von Trennwänden ist. Der Trübenkanal mit radialer Richtungskomponente wirkt wie ein Beschleunigungskanal, in welchem die Trübe in eine rotierende Bewegung überführt wird. In dem konischen Ringspaltkanal rotiert die Trübe, wobei sich die organischen Schwebstoffe und/oder die gelbildenden Algen an der Zentrifugenwand absetzen können und an dieser, getrieben durch die Zentrifugalkraft in axialer Richtung in Richtung des Dickschlammablaufs wandern können.
  • Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist es, dass der konische Ringspalt frei ist von Trennwänden. Durch die konische Bauform des Ringspaltes wandert die Trübe in axialer Richtung durch die Zentrifuge und entfernt sich dabei von der Rotationsachse. Die Trübe wird aber nicht durch eine Trennwand mitgerissen oder gefördert. Weil der Drehimpuls der Trübe zunächst konstant bleibt, fällt die Trübe gegenüber dem Ringspalt zurück. In dem Ringspalt bildet sich eine spiralförmige Strömungsbewegung durch den Ringspalt, der frei ist von Hindernissen und Zonen geringerer Fließgeschwindigkeit in denen sich gegebenenfalls gelbildende Algen einnisten können. Aber selbst wenn sich der Ringspalt durch organische Schwebstoffe oder durch gelbildende Algen zusetzen sollte, so kann die Zentrifuge durch erhöhten Druck leicht freigespült werden.
  • Um die Fließgeschwindigkeit durch die Zentrifuge gleich zu halten, was einer Einnistung von Algengelen entgegenwirkt, kann es vorgesehen sein, dass die Ringspaltbreite des mindestens einen mit dem Rotor mitdrehenden Ringspaltes mit zunehmendem Durchmesser des Konus in axialer Richtung abnimmt, und zwar so dass die Oberfläche des Ringspaltquerschnitts vom Fuß des Konus mit geringerem Durchmesser bis zum Kopf des Konus mit größerem Durchmesser etwa konstant ist. Dabei können Abweichungen von der Konstanz der Querschnittsoberfläche in abknickenden Ableitungen auftreten. Jedoch sollten diese nach Möglichkeit im Bereich von weniger als 10% wenn nicht sogar weniger als 5% gehalten werden, um zu vermeiden, dass sich lokale Strömungswirbel bilden, in deren Zentrum die Fließgeschwindigkeit abnimmt. Diese lokalen Wirbelzentren ermöglichen nämlich anderenfalls den gelbildenden Algen oder organischen Schwebstoffen, sich festzusetzen.
  • Es ist prinzipiell möglich, dass die Trübe die Durchlaufzentrifuge in zwei Richtungen durchläuft. Zum Einen ist es prinzipiell möglich, die Trübe an dem Ort des Ringspaltes einzuleiten, der einen größeren Durchmesser hat. Bei der Strömung durch den Ringspalt in axialer Richtung fließt die sich trennende Trübe auf die Rotationsachse zu. Bei gleichbleibendem Drehimpuls der Trübe wird die Winkelgeschwindigkeit der Trübe mit geringer werdendem Radius größer, wodurch die Trübe gegenüber dem Rotor bei der axialen Strömung eine Beschleunigung erfährt. Zum Anderen ist es prinzipiell auch möglich, die Trübe an dem Ort des Ringspaltes einzuleiten, der einen geringeren Durchmesser hat. Bei der Strömung durch den Ringspalt in axialer Richtung fließt die sich trennende Trübe von der Rotationsachse fort. Bei gleichbleibendem Drehimpuls der Trübe wird die Winkelgeschwindigkeit der Trübe mit geringer werdendem Radius geringer, wodurch die Trübe gegenüber dem Rotor bei der axialen Strömung eine Abbremsung erfährt. Im Einsatz hat sich gezeigt, dass der Druckverlust beim Strömen durch die Zentrifuge dann geringer ist, wenn die Trübe bei der Strömung in axiale Richtung eine Abbremsung erfährt. Das ist gleichbedeutend mit der Einleitung der Trübe in die Durchlaufzentrifuge, und zwar in den Fuß des konischen Ringspaltes, wo der Konusdurchmesser geringer ist. Wird die Durchlaufzentrifuge anders herum betrieben, so erhöht sich die Fließgeschwindigkeit bei der Strömung in axialer Richtung, was aufgrund der Wandreibung der Flüssigkeit zu einem größeren Geschwindigkeitsgradienten führt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der Trübenkanal mit der radialen Richtungskomponente am Fuß des mindestens einen mit dem Rotor mitdrehenden konischen Ringspaltes mit geringerem Durchmesser angeordnet ist, wo der Durchmesser des Ringspaltes geringer ist.
  • Nachdem das Zentrifugat den Ringspalt durchströmt hat, hat sich ein deutlicher Gradient zwischen Dickschlamm und Zentrifugat gebildet. Um den Gradienten zu teilen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Zentrifugatkanal mit einer radialen Richtungskomponente von dem mindestens einen mit dem Rotor mitdrehenden konischen Ringspalt zu einem innerhalb des Konus angeordneten Auslass für das Zentrifugat aus dem Ringspalt führt. Das Zentrifugat wird also zur Rotationsachse hingeführt. Dabei wird die absolute Geschwindigkeit des Zentrifugats stark herabgesetzt. Diese Abbremsung fördert die Beschleunigung der Trübe am Eingang der Zentrifuge, da derselbe Rotor gleichzeitig Trübe beschleunigt als auch das Zentrifugat wieder abbremst.
  • Das Zentrifugat verlässt die Zentrifuge in vorteilhafter Weise über einen achsnahen Kanal. Hingegen ist es vorteilhaft, wenn der Dickschlamm die Zentrifuge über einen am Rand des Rotors angeordneten Kanal verlässt. Dazu ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein Dickschlammkanal stromabwärts des Zentrifugatkanals am Rand des mindestens einen mit dem Rotor mitdrehenden konischen Ringspalts angeordnet ist.
  • Zwischen dem Trübeneinlauf und den Abläufen für Dickschlamm und Zentrifugat befindet sich im Weg der Trüber durch die Zentrifuge kein Dickschlammablauf und auch kein Ablauf für Zentrifugat. In Verbindung mit der Geometrie des Ringspaltes, der eine gleichmäßig große Querschnittsoberfläche über seine gesamte Erstreckung aufweist, entsteht dadurch kein Ort im Trübenstrom mit einem geringeren Strömungswiderstand und auch kein Ort mit einem plötzlichen Druckabfall. Ohne eine nicht vernachlässigbare Änderung des Strömungswiderstandes und ohne Änderung des Druckabfalls im Weg der Trübe durch die Zentrifuge können so keine Orte für eine unerwünschte Kavitation entstehen. Durch den hohen Druckgradienten bei Zentrifugen kann eine unerwünschte Kavitation in der Flüssigkeit problematisch für die Lebensdauer der Zentrifuge werden.
  • Als zusätzliche Sicherheit, damit kein vagabundierendes Trübenteilchen oder keine vagabundierende und gelbildende Alge dennoch mit dem Zentrifugat die Zentrifuge verlässt, kann vorgesehen sein, dass ein kartuschenförmiges Sieb konzentrisch zur Konusachse des mindestens einen mit dem Rotor mitdrehenden konischen Ringspaltes angeordnet ist, dass in dem Weg des Zentrifugats zum ersten Ablauf liegt. Ein besonderer Effekt des im inneren liegenden kartuschenförmigen Siebs ist, dass diese durch den Ablauf des Zentrifugats mit einem hohen tangentialen Richtungsanteil angeströmt wird. Das führt zu einer steten Reinigung des kartuschenförmigen Siebes. Sollte das kartuschenförmige Sieb im Einsatz dennoch verstopfen oder zumindest gefüllt sein, so ist es möglich, durch Abdrehen des Zentrifugatablaufes eine Strömung zu erzeugen, die mit dem einzigen Dickschlammablauf abläuft. Die tangentiale Strömung um das auch als Skimmer-Kartusche bezeichenbare Sieb führt dazu, dass sich eine Rückströmung des Zentrifugats zum Dickschlammablauf einstellt. Dieser Rücklauf des Zentrifugats reinigt die Skimmer-Kartusche.
  • Je nach Trübenart und Belastung der Trübe mit anorganischen Teilchen, organischen Schwebstoffen oder gelbildenden Algen erhöht sich oder verringert sich der relative Anteil des Dickschlamms zum Anteil des Zentrifugats aus der Trübe. Um zu vermeiden, dass wertvolles Zentrifugat mit dem Dickschlamm die Zentrifuge verlässt, kann es vorgesehen sein, dass ein Drosselventil in den Weg des ersten Ablaufs für das Zentrifugat und/oder in den Weg des zweiten Ablaufs des Dickschlamms angeordnet ist. Mit Hilfe des Drosselventils ist es möglich, den Ablaufdruck zu verringern oder zu erhöhen, wodurch die Trennleistung der Zentrifuge eingestellt werden kann. Bei Trüben mit geringerer Teilchenzahl kann der notwendige Ablaufdruck durch die Drossel erhöht werden, wodurch weniger Dickschlamm abfließt. Ist hingegen die Teilchenzahl in der eingehenden Trüber größer, so kann der notwendige Ablaufdruck für den Dickschlamm verringert werden. Es ist möglich, die Drossel entweder in den Dickschlammablauf zu schalten, in den Zentrifugatablauf oder aber je eine Drossel in beide Abläufe zu schalten, um die relativen Ablaufdrücke einzustellen.
  • Um zu vermeiden, dass das Zentrifugat nach Verlassen der Zentrifuge einen hohen Drehimpuls hat, der beim Durchströmen einer folgenden Schlauchleitung zu hohen Wandreibungseffekten führt, kann ein Strömungsgleichrichter im Ablauf des Zentrifugats abgeordnet werden. Der Strömungsgleichrichter vermeidet starke Ablaufgeräusche, die Ausbildung von Wirbeln in Schlauchkupplungen und je nach Durchflussleistung auch die Ausbildung von Kavitationseffekten. In vorteilhafter Weise kann daher vorgesehen sein, dass ein Strömungsgleichrichter in den ersten Weg des ersten Ablaufs für das Zentrifugat angeordnet ist.
  • In besonderer Ausführungsform der Durchlaufzentrifuge kann vorgesehen sein, dass eine Regelvorrichtung die Umdrehungszahl eines Rotorantriebs regelt, wobei als Regeleingangsgröße in die Regelvorrichtung die Trübezahl des Zentrifugats eingeht, und wobei die Regelvorrichtung mit zunehmender Trübezahl die Umdrehungszahl des Rotorantriebs erhöht und mit abnehmender Trübezahl die Umdrehungszahl des Rotorantriebs verringert. Durch die Umdrehungszahl wird die Trennleistung der Zentrifuge eingestellt. Die Trüben mit geringer Teilchenzahl kann die Zentrifuge mit geringerer Drehzahl betrieben werden, so dass weniger Druckverlust entsteht. Unter Trübezahl wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Maß für die Belastung der Trübe mit Teilchen verstanden. Das Maß kann gewonnen werden durch eine Lichtextinktionsmessung nach dem Lambert-Beerschen Gesetz oder durch Lichtstreuung nach dem Tyndall-Effekt. Es ist auch möglich, Teilchenzähler einzusetzen, welche Lichtreflektionen eines Laserstrahls in der Trübezuführung zählen. Das Zählen findet dabei über eine Pulsfrequenzmessung statt. Auch andere qualitativ/quantitativ messende Verfahren können zum Einsatz kommen, wie Messen der spezifischen Leitfähigkeit oder Messen eines Durchflussparameters, wie Ultraschall-Doppler oder auch das Messen einer Corioliskraft, wobei die Trübezahl die Durchflussparameter beeinflusst.
  • Die hier vorgestellte Durchlaufzentrifuge hat einen besonders einfachen Aufbau und eignet sich zum Einsatz im Garten- und Landschaftsbau als Filter vor einer Teichpumpe zur Bewässerung. Diese Durchlaufzentrifuge eignet sich auch zum Einsatz im landwirtschaftlichen Bereich, nämlich zum Filtern von Brunnenwasser zur Bewässerung von Feldern. Im industriellen Bereich eignet sich die Durchlaufzentrifuge zum Einsatz in Umlaufsuspensionsmühlen, wo Feststoffe in einer Flüssigkeit suspendiert werden, eine Kugelmühle durchlaufen und im Umlauf gehalten werden. Dabei wird der Dickschlamm zurück zur Kugelmühle geführt, hingegen wird das Zentrifugat zu einer weiteren Filterung geführt, wobei das Zentrifugat besonders feine Teilchen enthält, die nicht mehr gemahlen werden müssen. Durch eine Einstellung der zuvor erwähnten Drosselventile in dem einen oder anderen Ablauf kann die Feinheit des im Zentrifugat enthaltendem Feingut eingestellt werden.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 den Rotor einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchlaufzentrifuge,
    • 2 eine Explosionszeichnung einer Ausführungsform der Durchlaufzentrifuge,
    • 3 eine Skizze zur Verdeutlichung des Ringspaltdurchmessers,
  • In 1 ist ein Rotor 8 einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchlaufzentrifuge 1 in perspektivischer und teilweise durchbrochener Ansicht skizziert. In den Rotor 8 strömt von links, am Fuß F des Rotors 8 eine Trübe 2 ein, die teilchenbelastet ist, organische Schwebstoffe enthält und/oder gelbildende Algen. Der sich um die Konusachse KA mit etwa 1.000 bis 3.000 U min-1 drehende Rotor 8 weist einen Trübenkanal 9 im Bereich des Fußes F des Rotors 8 auf, der eine radiale Richtungskomponente aufweist. Es ist möglich, dass der Trübenkanal 9 senkrecht zur Konusachse KA geführt ist, es ist aber auch möglich, diesen Kanal in einem Schneckengang zumindest teilweise um die Konusachse KA zu führen. Bei der Strömung der Trübe 2 durch den Trübenkanal 9 erfährt die Trübe 2 eine Winkelbeschleunigung und strömt schließlich in den Ringspalt 10. Dieser Ringspalt 10 ist nach innen begrenzt durch den Rotor 8 und nach außen durch eine Außenwand W, die mit dem Rotor 8 mitrotiert. Der Ringspalt 10 weist am Fuß F des konischen Rotors 8 eine Ringspaltbreite d' auf. Dabei ist die Ringspaltbreite d' an dieser Stelle so gewählt, dass die Querschnittsoberfläche des Ringspalts 10 der Querschnittsoberfläche des Trübenkanals 9 entspricht. Da sich der Ringspalt 10 durch die konische Form des Rotors 8 im Durchmesser aufweitet, verringert sich das Maß des Ringspaltes 10 entsprechend und zwar so, dass der freie Querschnitt des Ringspaltes 10 etwa konstant bleibt. Unter „etwa“ wird im Rahmen dieser Anmeldung eine Variation verstanden, die weniger als 10%, bevorzugt weniger als 5% aufweist. Durch die etwa konstant gehaltene Querschnittsfläche des Ringspaltes 10 wird erreicht, dass die Fließgeschwindigkeit durch die Kanäle im Rotor 8 an jeder Stelle stets gleichbleibt. Die gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit vermeidet, dass sich Wirbel bilden, die im Zentrum eine geringe Strömungsgeschwindigkeit der Trübe 2 aufweisen.
  • Beim Durchströmen des Ringspaltes 10 weitet sich der Durchmesser des Ringspaltes 10 auf. Bei gleichem Drehimpuls, den die Trübe im Trübenkanal 9 erhalten hat, verringert sich die absolute Umdrehungsgeschwindigkeit der Trübe 2, so dass diese gegenüber der Rotationsrichtung des Rotors 8 zurückfällt. Die Winkelgeschwindigkeit der Trübe 2 wird also gegenüber der Winkelgeschwindigkeit des Rotors 8 bei etwa gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit im Ringspalt 10 gebremst. Dadurch bildet sich eine spiralförmige Strömung der Trübe 2 durch den Ringspalt 10, wie sie durch die Pfeile auf dem Rotor 8 angezeigt ist.
  • Innerhalb des Ringspaltes 10 bildet sich ein Gradient der Trübe 2, wobei sich an der Außenwand W der Dickschlamm 4 anreichert und am Rotor 8 das Zentrifugat 3 konzentriert, gleichbedeutend mit einer Abreicherung des Dickschlamms 4. Ist die getrennte Trübe am Kopf K des konusförmigen Ringspaltes 10 angelangt, so erfolgt dort eine Trennung zwischen Dickschlamm 4 und Zentrifugat 3. Das Zentrifugat 3 strömt durch den Zentrifugatkanal 11 zum Zentrum des Rotors 8 und dort zu einem ersten Ablauf 6 für Zentrifugat 3. Dabei wird das Zentrifugat 3 stark abgebremst. Die kinetische Energie des Zentrifugats 3 wird auf den Rotor 8 übertragen, der seine Beschleunigung an die einströmende Trübe 2 abgibt. Der Dickschlamm 4 hingegen strömt durch einen zweiten Ablauf 7 für Dickschlamm 4. Im Weg des Dickschlamms 4 ist in dieser Ausführungsform der Durchlaufzentrifuge 1 eine manuell einstzellbare Drossel 15 angeordnet, durch welche der notwendige Ablaufdruck des Dickschlamms 4 eingestellt werden kann. Je höher der Ablaufdruck, desto weniger Dickschlamm 4 fließt ab.
  • In 2 ist eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Elemente der in dieser Darstellung gezeigten Durchlaufzentrifuge 1 gezeigt. Die Der Rotor 8 der Durchlaufzentrifuge 1 wird durch einen Rotorantrieb 18 in Form eines Elektromotors in Rotation versetzt. Es ist alternativ aber auch möglich, eine Flüssigkeitsturbine in den Trübenzulauf 5 als Antrieb zu schalten. Auf der dem Rotoranrieb 18 gegenüberliegenden Seite der Durchlaufzentrifuge 1 ist ein beispielhafter Strömungsgleichrichter 16 geschaltet, der dem ablaufenden Zentrifugat 3 den Drehimpuls nimmt, so dass es in folgenden Schlauch- und Rohrverbindungen nicht zu unerwünschten Kavitationserscheinungen kommt. In dieser Skizze ist gezeigt, wie eine Regelvorrichtung 17 als Eingangsparameter einen Parameter des Zentrifugats 3 entnimmt, beispielsweise die Trübe, die Lichtschwächung oder eine Maßzahl für den Durchfluss. Aufgrund dieses Parameters regelt die Regelvorrichtung 17 die Umdrehungszahl des Rotorantriebes 18, wobei mit steigender Trübe oder Lichtschwächung oder mit steigender Teilchenzahl die Umdrehungszahl erhöht wird und umgekehrt.
  • In 3 ist verdeutlicht, wie sich die Ringspaltbreite d', d'' des an sich über die Rotorlänge trennwandfreien Ringspaltes 10 verhält. Die Oberfläche des hier dargestellten Ringspaltquerschnitts im Bereich des Fußes F des Rotors 8 ist genauso groß wie die Oberfläche des Querschnitts des Trübenzulauf 5. Mit sich vergrößerndem, mittleren Durchmesser des Ringspaltes 10 wird Ringspaltbreite d'' geringer als die Ringspaltbreite d' am Fuß F des Rotors 8. Schließlich ist die Oberfläche des Querschnitts des Ablaufs 6 für Zentrifugat 3 genauso groß wie die Oberfläche des Querschnitts des Ringspaltes 10. Durch die Konstanz der Querschnittsoberfläche wird eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit erreicht, die vermeidet, dass sich Wirbel bilden. Wirbel können unter gegebenen Umständen gelbildenden Algen eine Möglichkeit errichten, sich festzusetzen.
  • In 4 ist schließlich eine Schnittzeichnung einer konkreten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchlaufzentrifuge 1 gezeigt. Trübe 2 strömt link oben durch einen Zulauf in die Durchlaufzentrifuge 1. Über einen Ringspalt RS strömt die Trübe in den Trübenkanal 5, innerhalb des Rotors 8. Dort erfährt die Trübe eine Winkelbeschleunigung und strömt in den Ringspalt 10, wo sich ein Gradient zwischen Dickschlamm 4 und Zentrifugat 3 ausbildet. Das Zentrifugat 3 durchströmt am Kopf des Rotors 8 einen Zentrifugatkanal 11. Hingegen strömt der Dickschlamm 4 durch einen Ablauf 7 am Ende des Ringspaltes 10.
  • Das Zentrifugat 3 strömt sodann durch ein kartuschenförmiges Sieb S, bevor es durch den ersten Ablauf 6 aus der Zentrifuge 1 herausläuft. Der Dickschlamm 4 hingegen läuft aus dem zweiten Ablauf 7 für Dickschlamm 7 ab.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Durchlaufzentrifuge
    2
    Trübe
    3
    Zentrifugat
    4
    Dickschlamm
    5
    Trübenzulauf
    6
    Ablauf
    7
    Ablauf
    8
    Rotor
    9
    Trübenkanal
    10
    Ringspalt
    11
    Zentrifugatkanal
    14
    Sieb
    15
    Drosselventil
    16
    Strömungsgleichrichter
    17
    Regelvorrichtung
    18
    Rotorantrieb
    d'
    Ringspaltbreite
    d''
    Ringspaltbreite
    F
    Fuß
    K
    Kopf
    KA
    Konusachse
    R
    Rand
    RS
    Ringspalt
    S
    Sieb
    W
    Außenwand
    P
    Pfeil
    U
    Umlaufrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/030598 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Durchlaufzentrifuge (1) zur Auftrennung einer Trübe (2) in ein Zentrifugat (3) und einen Dickschlamm (4), aufweisend - mindestens einen Trübenzulauf (5), - mindestens einen ersten Ablauf (6) für den kontinuierlichen Ablauf des Zentrifugats (3), und - mindestens einen zweiten Ablauf (7) für den kontinuierlichen Ablauf des Dickschlamms (4), - wobei ein Rotor (8) mindestens einen Trübenkanal (9) mit einer radialen Richtungskomponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trübenkanal (9) mit der radialen Richtungskomponente in einen konischen und mit dem mindestens einen Rotor mitdrehenden Ringspalt (10) führt, der über die gesamte axiale Länge des mindestens einen Rotors (8) frei von Trennwänden ist.
  2. Durchlaufzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringspaltbreite (d', d'') des mindestens einen mit dem Rotor (8) mitdrehenden Ringspaltes (10) mit zunehmendem Durchmesser des Konus in axialer Richtung abnimmt, so dass die Oberfläche des Ringspaltquerschnitts vom Fuß (F) des Konus mit geringerem Durchmesser bis zum Kopf (K) des Konus mit größerem Durchmesser etwa konstant ist.
  3. Durchlaufzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Trübenkanal (9) mit der radialen Richtungskomponente am Fuß (F) des mindestens einen mit dem Rotor (8) mitdrehenden konischen Ringspaltes (10) mit geringerem Durchmesser angeordnet ist, wo der Durchmesser des Ringspaltes (10) geringer ist.
  4. Durchlaufzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentrifugatkanal (11) mit einer radialen Richtungskomponente von dem mindestens einen mit dem Rotor (8) mitdrehenden konischen Ringspalt (10) zu dem innerhalb des Konus angeordneten Ablauf (6) für das Zentrifugat aus dem Ringspalt (8) führt.
  5. Durchlaufzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ablaufkanal (7) für Dickschlamm am Außenrand (R) des mindestens einen mit dem Rotor (8) mitdrehenden konischen Ringspalt (10) angeordnet ist.
  6. Durchlaufzentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein kartuschenförmiges Sieb (14) konzentrisch zur Konusachse (KA) des mindestens einen mit dem Rotor (8) mitdrehenden konischen Ringspaltes (10) angeordnet ist, dass in dem Weg des Zentrifugats (3) zum ersten Ablauf (6) liegt.
  7. Durchlaufzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drosselventil (15) in den Weg des ersten Ablaufs (6) für das Zentrifugat (3) und/oder in den Weg des zweiten Ablaufs (7) des Dickschlamms (4) angeordnet ist.
  8. Durchlaufzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsgleichrichter (16) in den ersten Weg des ersten Ablaufs (6) für das Zentrifugat (3) angeordnet ist.
  9. Durchlaufzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung (17) die Umdrehungszahl eines Rotorantriebs (18) regelt, wobei als Regeleingangsgröße in die Regelvorrichtung (17) die Trübezahl des Zentrifugats (3) eingeht, wobei Regelvorrichtung (17) mit zunehmender Trübezahl die Umdrehungszahl des Rotorantriebs (18) erhöht und mitabnehmender Trübezahl die Umdrehungszahl des Rotorantriebs (18) verringert.
  10. Verwendung einer Durchlaufzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Aufbereitung von Uferfiltrat als Kühlwasser, als garten- oder landwirtschaftliches Bewässerungswasser oder zum Einsatz in einer Umlaufsuspensionsmühle.
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