DE10203652B4

DE10203652B4 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem Wehr

Info

Publication number: DE10203652B4
Application number: DE10203652A
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. Brüning; Jürgen Dipl.-Ing. Hermeler; Helmut Dipl.-Ing. Figgener
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: CN1691985A; CA2473640C; KR20040098635A; DE10203652A1; KR100857950B1; US20050164861A1; US7326169B2; WO2003064054A1; CN100337754C; EP1474241A1; CA2473640A1

Abstract

Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einem Wehr (15) zum Ableiten geklärter Flüssigkeit aus einer Trommel (3), das einen Durchlass (17) aufweist, dem eine Drosseleinrichtung (31) zugeordnet ist, deren Abstand zum Durchlass (17) im Betrieb veränderlich ist, und wenigstens eine sich mit der Trommel (3) mitdrehende Düse (21) zum Auslass der geklärten Flüssigkeit, wobei die wenigstens eine Düse (21) dem Durchlass (17) zugeordnet ist und in einer Ebene senkrecht zur Trommelachse einen Abstand zum äußeren Trommelradius von 25 bis 75% des Trommelradius aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge.

Eine derartige Zentrifuge ist aus der DE 43 20 265 A1 bekannt. Die in dieser Schrift offenbarte Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist an der Flüssigkeitsaustrittsseite mit einem Wehr versehen, welches einen Durchlass aufweist, der durch mehrere vom Innendurchmesser des Wehres ausgehende Nuten oder durch in den Wandungen des Wehres vorgesehene Öffnungen gebildet sein kann. Dem Durchlass ist eine während des Drehens der Trommel relativ zu dieser stillstehende Drosselscheibe zugeordnet, die über eine Gewindebuchse axial verschiebbar ist.

Durch Verdrehen der Gewindebuchse kann der Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe verändert werden. Dadurch verändert sich für die aus der Schleudertrommel ablaufende Flüssigkeit der Abflussquerschnitt, welcher sich aus der Gesamtlänge der Übertrittskante des Durchlasses und dem Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe zusammensetzt.

Die Veränderung des Abflussquerschnittes bewirkt eine Änderung des Flüssigkeitsspiegels in der Schleudertrommel, so dass eine stufenlose Einstellung dieses Flüssigkeitsspiegels durch Verschieben der Drosselscheibe möglich ist.

Das Verschieben der Drosselscheibe in axialer Richtung kann auch dadurch realisiert werden, dass die Drosselscheibe an ihrem Außenumfang angelenkt ist und verschwenkt wird, was im Bereich des Wehres quasi zu einer axialen Verschiebung zwischen der Drosselscheibe und dem Wehr führt.

Die Veröffentlichung in „Patent Abstracts of Japan" JP 11179236 A , zeigt, dass man einem Durchlass Leitbleche zuordnen kann, welche der aus der Trommel austretenden Flüssigkeit einen Drall geben, wobei der auftretende Rückstosseffekt zur Energieeinsparung genutzt werden soll.

Die Konstruktion der DE 43 20 265 A1 hat sich an sich bewährt, da sie eine Lösung des bei der Konstruktion des in der DE 41 32 029 A1 auftretenden Problems bietet, dass sich die Einrichtungen zur Verstellung des Übertrittsdurchmessers am Wehr im Betrieb mit der Trommel mitdrehen, was eine relativ aufwendige und umständliche Übertragung von Stellkräfte auf die rotierende Schleudertrommel notwendig macht

Dennoch ist es wünschenswert, für verschiedene Einsatzzwecke mit einfachen Mitteln eine zusätzliche Einstellmöglichkeit des Wehres der Vollmantel-Schneckenzentrifuge auf unterschiedliche Zulaufleistungen zu schaffen. Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Die Erfindung bietet auf diese Weise die Möglichkeit dazu, durch die Düsen aus der Trommel eine im Betrieb feste Grundmenge abzuleiten und mit Hilfe der veränderlichen Drosseleinrichtung, insbesondere einer Drosselscheibe, den Flüssigkeitsstand in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge zusätzlich fein zu regulieren bzw. fein einzustellen.

Neben der guten Einstellbarkeit und Anpassbarkeit der Menge der ablaufenden Flüssigkeit aus der Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist als weiterer Vorteil zu erwähnen, dass bei entsprechender Ausrichtung der Öffnungen der Düsen geneigt zur Symmetrieachse die aus den Düsen austretende Flüssigkeit die aufzubringende Antriebsleistung und -energie der Vollmantel-Schneckenzentrifuge verringert. Diese Energieeinsparung ist nicht unerheblich und kann zu einer spürbaren Senkung des Energieverbrauchs der Vollmantel-Schneckenzentrifuge führen.

Zwar sind Düsen an Vollmantelschneckenzentrifugen und ihr Effekt der Energieeinsparung bei entsprechender Ausrichtung geneigt zur Trommelachse an sich bekannt, so z.B. aus der DE 39 04 151 A1 . Nicht bekannt ist dagegen die vorteilhafte Wirkung, welche sich daraus ergibt, dass sie mit einer im Betrieb regelbaren Drosseleinrichtung am Flüssigkeitsaustrag kombiniert werden. Weitere Vorteile ergeben sich außerdem durch die im Anspruch 1 beschriebene räumliche Anordnung der Düsen.

Besonders vorteilhaft sind die Düsen wechselbar ausgebildet, um auf einfache Weise eine Voreinstellung der ablaufenden Flüssigkeitsmenge vornehmen zu können, z.B. bei stark variierenden Durchsatzmengen.

Wird beispielsweise ein schlammiger Brei in die Zentrifuge geleitet, setzen sich an der Trommelwandung gröbere Feststoffpartikel ab. Weiter nach innen hin bildet sich eine Flüssigkeitsphase aus.

Die Schnecke 5 rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die Trommel 3 und fördert den ausgeschleuderten Feststoff zum konischen Abschnitt hin aus der Trommel 3 zum Feststoffaustrag 13. Die Flüssigkeit strömt dagegen zum größeren Trommeldurchmesser am hinteren Ende des zylindrischen Abschnittes der Trommel 3 und wird dort durch ein Wehr 15 abgeleitet.

Wie ein derartiges Wehr 15 im Rahmen erfindungsgemäß ausgestaltet werden kann, zeigt 1.

Nach 1 weist das Wehr 15 einen Durchlass 17 in einem axialen Deckel 19 der Trommel 3 auf, dem eine Kombination aus wenigstens einer oder mehreren Düsen 21 sowie eine verstellbare Drosseleinrichtung zugeordnet ist.

Die Düsen 21 sind als in radial oder geneigt zur Trommelachse ausgestaltete gerichtete Bohrungen 23 eines gestuften Ringansatzes 25 eingesetzte Schraubkörper ausgebildet, deren Öffnungen 27 senkrecht oder winklig zur Trommelachse S der Trommel ausgerichtet sind.

Der Ringansatz 25 bildet an seinem vom Durchlass 21 abgewandten Ende einen axialen Auslass 29 aus, dem die Drosselscheibe 31 nachgeschaltet ist, deren Abstand zum Auslass 29 beispielsweise auf die in der DE 43 20 265 A1 beschriebenen Art und Weise mit verschiedensten Antriebseinrichtungen (hier nicht dargestellt) veränderlich ist.

Vorzugsweise wird der Abstand der Drosselscheibe 31 zum Auslaß 29 durch axiales Bewegen, insbesondere durch ein axiales Verschieben (auch realisierbar durch ein Verschwenken) der relativ zur drehenden Trommel 3 stillstehenden Drosselscheibe 31 verändert. Alternativ ist es auch denkbar, daß sich die Drosselscheibe 31 mit der Trommel 3 im Betrieb mitdreht (nicht dargestellt). Diese Lösung ist jedoch konstruktiv aufwendig.

Der Begriff Düse 21 ist hier derart zu verstehen, dass die Öffnung 27 einen über die axiale Erstreckung der Öffnung konstanten oder sich veränderlichen Durchmesser aufweisen kann. Die Düse 21 kann ferner auch als Bohrung 23 im Ringansatz 25 ausgebildet sein, allerdings bieten die Schraubkörper der Vorteil der Wechselbarkeit und damit der Voreinstellung der Ablaufmenge.

In der inneren Düsenkammer 33 können (hier nicht dargestellte) Rippen die Förderung verbessern.

Durch die Düsen 21 wird eine je nach Auslegung und Durchmesser der Öffnungen 27 der wechselbaren Schraubkörper voreingestellte Grundmenge an Flüssigkeit aus der Trommel 3 abgeleitet. Die optimale Ausrichtung der Düsen 21 zur maximalen Energieersparnis lässt sich mit einfachen Versuchen ermitteln.

Bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Eindickung eines Schlammes im Verhältnis 1:10 mit einer Zulaufleistung von 300 m³/h und einer Feststoffabfuhr von 30 m³/h ist beispielsweise eine Düsenauslegung für 200 m³/h sowie eine Ableitung von 70 m³/h zur Regulierung des Spiegels über die Drosselscheibe 31 empfehlenswert.

Wenn kleinere Leistungen von z.B. 200 m³/h Zulauf gefahren werden, ergibt sich eines Feststoffmenge von z.B. 20 m³/h. Bei dieser Menge wäre eine Düsenausle gung für 110 m³/h sowie wiederum eine Ableitung von 70 m³/h zur Regulierung des Spiegels über die Drosselscheibe 31 empfehlenswert.

Zur Anpassung an verschiedene Leistungen werden die Düsen 21 also einfach gegen solche mit einem anderem Durchmesser ausgetauscht. Ein aufwendiger Austausch teuerer und komplizierter Bauelemente ist nicht erforderlich.

Wie in der DE 43 20 265 A1 bewirkt eine Veränderung des Abflussquerschnittes durch Verstellen des Abstandes zwischen der Drosselscheibe 31 und dem Auslass 29 eine Veränderung des Flüssigkeitsspiegels in der Trommel 3. Mit Hilfe der Drosselscheibe 31 wird dabei insbesondere der Flüssigkeitsstand FS in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge fein eingestellt.

Bei der Vollmantel-Schneckenzentrifuge der 2 gilt für den ablaufenden Teilchenstrom Q_W über das Wehr 15 mit einem Durchmesser d_W, wobei die Umfangsgeschwindigkeit U_W am Wehrdurchmesser d_W beträgt: P(QW) = ρ × QW × U2 W.

Im Gegensatz dazu gilt bei der Erfindung, daß der größte Teil des Volumenstroms am Durchmesser d_W durch die Düsen 21 abgeleitet wird (Volumenstrom Q_D), und daß ein weiterer Teilstrom durch den Auslaß 29 einer Drosselscheibe 31 abgeleitet wird.

1: Schneckenzentrifuge
3: Trommel
5: Schnecke
7: Einlaufrohr
9: Verteiler
11: Schleuderraum
13: Feststoffaustrag
15: Wehr
17: Durchlass
19: Deckel
21: Düsen
23: Bohrungen
25: Ringansatz
27: Öffnungen
29: Auslass
31: Drosselscheibe
33: Düsenkammer
S: Symmetrie- und Drehachse
FS: Flüssigkeitsspiegel

Claims

Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einem Wehr (15) zum Ableiten geklärter Flüssigkeit aus einer Trommel (3), das einen Durchlass (17) aufweist, dem eine Drosseleinrichtung (31) zugeordnet ist, deren Abstand zum Durchlass (17) im Betrieb veränderlich ist, und wenigstens eine sich mit der Trommel (3) mitdrehende Düse (21) zum Auslass der geklärten Flüssigkeit, wobei die wenigstens eine Düse (21) dem Durchlass (17) zugeordnet ist und in einer Ebene senkrecht zur Trommelachse einen Abstand zum äußeren Trommelradius von 25 bis 75% des Trommelradius aufweist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Düsen (21) am Trommeldeckel (19) oder einem an den Trommeldeckel (19) angesetzten Bauteil (25) verteilt sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung eine Drosselscheibe (31) ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (21) einen Durchmesser von mehr als zwei Millimeter aufweisen.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (21) wechselbar ausgebildet sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (21) als Schraubkörper ausgebildet sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubkörper (21) in Bohrungen (23) eines Ringansatzes (25) an dem Trommeldeckel (19) der Trommel (3) eingeschraubt sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (27) der Düsen (21) winklig zur Drehachse (S) der Trommel (3) ausgerichtet sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (27) der Düsen (21) bezogen auf die Drehrichtung der Trommel rückwärts ausgerichtet sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (27) der Düsen (21) – bezogen auf eine Tangente zur Trommeloberfläche in einer Ebene senkrecht zur Trommeldrehachse – eine Neigung zwischen Null und 30° aufweisen.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (27) der Düsen (21) – bezogen auf die äußere Wandung der Trommel (3) – radial nach außen gerichtet sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringansatz (25) an seinem vom Durchlass (21) abgewandten Ende einen axialen Auslass (29) aufweist oder ausbildet, dem die Drosselscheibe (31) nachgeschaltet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Drosselscheibe (31) zum Auslass (29) durch axiales Bewegen, insbesondere durch ein axiales Verschieben, der Drosselscheibe (31) veränderlich ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auslegung derart, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel (3) am äußeren Durchmesser der Trommel (3) im Betrieb mehr als 70 m/s beträgt.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselscheibe (31) als im Betrieb der Zentrifuge relativ zur Trommel (3) stillstehendes Teil ausgebildet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselscheibe (31) als sich im Betrieb der Zentrifuge mit der Trommel mitdrehendes Teil ausgebildet ist.