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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Fest-Flüssig-Trennung, insbesondere auf einen Schneckenförderer mit Hilfsschaufeln und einen Schneckenaustragsdekanterzentrifuge.
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Technologie im Hintergrund
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Schneckenaustragsdekanterzentrifugen, einschließlich vertikaler und horizontaler Schneckenaustragsdekanterzentrifugen, sind hocheffiziente Zentrifugen für die Fest-Flüssig-Trennung und können in industriellen und zivilen Zentrifugationsprozessen für die Fest-Flüssig-Trennung eingesetzt werden. Horizontale Schneckenaustragsdekanterzentrifugen, auch Dekantierzentrifugen genannt, sind in der Industrie weit verbreitet, da sie im Vergleich zu Band- und Rahmenfilterpressen usw. einen hohen Durchsatz, einen automatischen Betrieb und einen guten Entwässerungseffekt aufweisen. 1 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Dekantierzentrifuge, die Trommel umfasst das kleine Ende des Kegelabschnitts 11 und das große Ende des geraden Abschnitts 7, das kleine Ende und das große Ende sind mit dem kleinen Enddeckel 2 bzw. dem großen Enddeckel 8 fest verbunden, das Zuführrohr 1 führt durch dem kleinen Enddeckel 2 und ist mit der Innenseite des hohlen Innenzylinders 4 des Schneckenförderers verbunden oder tritt vom großen Ende der Trommel aus ein, der äußere Umfang des Innenzylinders 4 ist mit spiralförmigen Schaufeln 6 befestigt, der Innenzylinder 4 in der Nähe des Zuführrohrs 1 hat eine Auslassöffnung 3, der Außenzylinder 5 hat einen Festphasenauslass 12 im unteren Teil des kleinen Endes, der große Enddeckel 8 hat eine Überlauföffnung 9, der große Enddeckel 8 ist fest mit den Außenzylinder 5 verbunden, und die Trommel und der Schneckenförderer werden mit einer Differenzgeschwindigkeit gedreht. Während des Betriebs wird die abzutrennende Suspension durch das Zuführrohr 1 kontinuierlich zum hohlen Innenzylinder 4 des Schneckenförderers befördert und tritt dann durch die Auslassöffnung 3 des Schneckenförderers zwischen die mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Außenzylinder 5 und den Innenzylinder 4 ein. Nach der Zweiwege-Extrusion durch den Schub der Förderschnecke und die Zentrifugalkraft der Schlacke wird die Schlacke weiter extrudiert und entwässert und aus dem Festphasenauslass 12 am kleinen Ende der Trommel ausgetragen, während sich die abgetrennte klare Flüssigkeit zum großen Ende der Trommel bewegt und schließlich aus dem Überlauföffnung 9 am großen Ende der Trommel ausgetragen wird. Der Schneckenförderer transportiert die Schlacke kontinuierlich zum Festphasenauslass 12 und entlädt sie aus der Maschine. Aufbau, Werkstoffe und Parameter stehen nicht nur im Zusammenhang mit der Produktionskapazität und der Lebensdauer der Dekanterzentrifuge, sondern wirken sich auch direkt auf die Effizienz und die Trennwirkung des Schlackenaustrags aus. In der Praxis sind die vorhandenen Dekanterzentrifuge weniger effektiv, wenn es um Suspensionen geht, bei denen die Fest-Flüssig-Trennung schwierig ist, da die kleinen Feststoffpartikel schwer abzutrennen sind und mit der leichten Phase ausgetragen werden, was zu einem hohen Feststoffgehalt in der leichten Phase führt, so dass die präzisere Zentrifugalmaschine in der Nachbearbeitungssequenz wieder installiert werden muss, um die leichte Flüssigkeit erneut zu zentrifugieren.
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Das chinesische Erfindungspatent 2018210710072 offenbart einen horizontalen Dreiphasen-Kombinationszentrifugenseparator, der die Mängel sowohl von Scheibenzentrifugen als auch von Dekantierzentrifugen überwindet und die Abtrennung von drei oder zwei Phasen mittels eines an die Außenwand des Spiralschiebers geschweißten spiralförmigen Schrägplattenabscheiders durchführen kann, wodurch die Verlegenheit verringert wird, dass mehrere Zentrifugenvorrichtungen gleichzeitig und in Verbindung für denselben Prozess verwendet werden. Die Klarheit der abgetrennten Flüssigkeit ist fast so gut wie bei einer spezialisierten Scheibenzentrifuge, und die Wirkung auf Feststoffe ist genau dieselbe wie bei einer Dekanterzentrifuge, wobei die Einstellung der Trennwirkung viel einfacher ist. Allerdings erhöht sich bei dieser Konstruktion durch die hohe Anzahl interner Schrägplatten das Gewicht des Rotors erheblich, und da die Schneckenflügel am äußeren Umfang der Spiralschrägplatten angebracht sind, können sie nur am Schnittpunkt punktgeschweißt werden, so dass die Verbindungsfestigkeit der Schaufeln schlecht ist und es schwierig ist, die Zentrifugallast einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Dekanterzentrifuge zu tragen. Darüber hinaus kann das Material in dieser Struktur direkt entlang der Spiralschrägplatten von der Einspeisung durch die Spiralschrägplatten zum Auslass der Leichtflüssigkeit gelangen, wodurch ein Kurzschluss entsteht, der die Trennwirkung des Materials stark beeinträchtigt.
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Inhalt der Erfindung
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In Anbetracht der Nachteile der vorhandenen Ausrüstung in der oben genannten bestehenden Produktion bei der Verarbeitung von Suspensionen, bei denen die Trennung von Feststoff und Flüssigkeit schwierig ist, die Trennleistung schlecht ist, der Feststoffgehalt in der leichten Phase relativ hoch ist und der Feststoff nach dem Nachbehandlungsprozess gefiltert oder abgetrennt werden muss, schlägt der vorliegende Antragsteller eine sinnvolle Konstruktion des Schneckenförderers mit Unterflügel und Schneckenaustragsdekanter vor, die durch Vergrößerung der äquivalenten Sedimentationsfläche, der Sedimentationslänge und der Geschwindigkeit die Kapazität und die Trennleistung der Anlage für schwieriger zu trennende Fest-Flüssig-Suspensionen erhöht, den endgültigen Feststoffgehalt in der Leichtphase niedrig hält, den Platzbedarf der Anlage verringert und die Investitions- und Betriebskosten senkt.
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Die technischen Lösungen und vorteilhaften Wirkungen, die in der vorliegenden Erfindung genutzt werden, sind wie folgt:
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneckenförderer mit Unterschaufeln, wobei ein hohler Innenzylinder mit einem Kegelabschnitt und einem geraden Abschnitt versehen ist, mit einem Zuführrohr in der Wand in der Nähe des Kegelabschnitts, mit einer Schneckenflügel am Außenumfang des Innenzylinders, mit einer Anzahl von Unterschaufeln zwischen den Schneckenflügel, wobei die Breite der genannten Unterschaufeln kleiner ist als die Steigung der Schneckenflügel, und zwei benachbarte Unterschaufeln versetzt sind, um einen zickzackförmigen Strömungsweg in dem Spiralkanalraum zu bilden. Bei der vorliegenden Erfindung wird Hilfsschaufeln, die sich zusammen mit dem Innenzylinder drehen, zwischen den Schneckenflügeln hinzugefügt. Die Feststoffpartikel in die Förderschnecke eintretenden Suspension werden durch das große Zentrifugalkraftfeld von der flüssigen Phase getrennt. Aufgrund des Vorhandenseins der Hilfsschaufeln wird die Suspension von der Auslassöffnung in den Raum zwischen dem inneren und dem Außenzylinder durch die Hilfsschaufeln angetrieben, anstatt wie ursprünglich nur durch die Spiralschaufel, die die Flüssigkeitsrotation antreibt, so dass sofort Zentrifugalkraft und Geschwindigkeit erreicht werden, wodurch die Trennung von festen und flüssigen Phasen beschleunigt und die Trennleistung verbessert wird. Außerdem vergrößert die Hilfsschaufeln die äquivalente Absetzfläche. Gemäß der Gleichung für den Abscheidefaktor Fr = rw2/g kann der Abscheidefaktor Fr durch die oben erwähnte Erhöhung der Geschwindigkeit und die Vergrößerung der Fläche deutlich erhöht und eine bessere Abscheidewirkung erzielt werden. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Modifikation der bestehenden Dekantierzentrifuge zur Verbesserung der Verarbeitungskapazität und der Trennleistung der Anlage für schwieriger zu trennende Fest-Flüssig-Suspensionen, mit den Vorteilen geringer Kosten und Einsparungen bei den Produktions- und Betriebskosten.
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Eine weitere Verbesserung der oben genannten technischen Lösung:
- Die Wurzel der Hilfsschaufeln ist an den Außenumfang des Innenzylinders geschweißt, dessen eine Seite mit der Schneckenflügel auf der einen Seite des Spiralkanals verschweißt ist und dessen andere Seite einen bestimmten Abstand t von der Schneckenflügel auf der anderen Seite des Spiralkanals hat.
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Dieser Abstand t beträgt 20% bis 80% der Spiralsteigung p.
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Die Hilfsschaufel ist eine flache gerade Schaufel oder eine gekrümmte Schaufel.
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Die gekrümmte Hilfsschaufel ist gekrümmt und konvex in der gleichen Richtung wie die Rotation der Trommel. Wenn eine gekrümmte Schaufel verwendet wird, hat die Hilfsschaufel eine bestimmte Krümmung und ihre gekrümmte Oberfläche ist in der gleichen Richtung wie die Rotation der Trommel konvex, d.h. die schwereren Partikel in der Suspension bewegen sich entlang der konvexen Oberfläche der gekrümmten Schaufel nach außen, was die Zentrifugalkraft effektiv erhöhen und die Ablagerung der schwereren Partikel erleichtern kann.
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Der Winkel a zwischen der Hilfsschaufel und der Mittelachse der Trommel beträgt 0 bis 45 Grad; oder der Winkel β zwischen der Hilfsschaufel und der Durchmesserlinien der Trommel beträgt 0 bis 90 Grad.
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Die Hilfsschaufel wird in den spiralförmigen Kanal nach der Auslassöffnung eingesetzt. Dadurch wird der Förderwiderstand in der Trocknungszone des konischen Teils der Trommel verringert und der Austrag des Feststoffs erleichtert.
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Die Hilfsschaufeln sind parallel oder versetzt zwischen den beiden benachbarten Schaufeln angeordnet, wobei die Seiten der beiden Hilfsschaufeln auf beiden Seiten der Schneckenflügeln versetzt verschweißt sind. Die versetzte Anordnung der beiden benachbarten Schaufeln verbessert den Wirkungsgrad der Feststoffförderung und vermeidet Toträume oder Ablagerungen. Die vesetzten Hilfsschaufeln, die in den Spiralkanal eingestellt sind, um einen wellenförmigen Kanal zu bilden. Wenn die Trennflüssigkeit durch den Kanal fließt, wird sie von den Hilfsschaufeln verlangsamt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit verringert und eine ständige Drehung erzwungen wird, wodurch sich die Länge des Trennungsweges der Suspension verlängert, der Absetzweg und die Verweilzeit der zu trennenden Suspension in der Trommel erhöht werden, wobei bei gleichem Trommeldurchmesser, gleicher Drehzahl und gleichem LID-Verhältnis die äquivalente Absetzfläche ebenfalls zunimmt und die Partikelabsetzstrecken verkürzt und die Fließgeschwindigkeit der Suspension erhöht wird, so dass die festen Partikel von der flüssigen Phase getrennt und abgesetzt werden können, was zu einer klaren Flüssigkeit mit höherer Reinheit führt.
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Die Höhe der Hilfsschaufeln ist nicht höher als die Höhe der Schneckenflügel, sie ist gleich oder nimmt vom Ende der festen Phase zum Ende der flüssigen Phase hin in zunehmender Reihenfolge an Höhe zu. Wenn die Höhe der Hilfsschaufel mit der Höhe der Schneckenflügel bündig ist, unterstützt die Hilfsschaufel das Abstreifen von Feststoffpartikeln von der Innenwand der Außentrommel und unterstützt den Schneckenflügel beim Schieben von Feststoffpartikeln in Richtung der Trocknungszone am kleinen Ende der Trommel. Die Hilfsschaufeln unterstützen die Schneckenflügel dabei, Partikel der festen Phase zum Ende der festen Phase zu schieben, da die Höhe der Hilfsschaufeln nacheinander vom Ende der festen Phase zum Ende der flüssigen Phase zunimmt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Schneckenaustragsdekanterzentrifuge mit einem Schneckenförderer mit Hilfsschaufeln, wie oben beschrieben, im Inneren des Außenzylinders.
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Skizzen Auflistung
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer bestehenden Dekantierzentrifuge.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Dekantierzentrifuge nach der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Schneckenförderers.
- 4 zeigt eine Ansicht A-A der Förderschnecke in 2.
- 5 ist identisch mit 4 und zeigt das Layout der Hilfsschaufeln des Schneckenförderers in der Ausführungsform II.
- 6 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Schneckenförderers von Ausführungsform III der vorliegenden Erfindung.
- 7 zeigt eine Hauptansicht von 6.
- 8 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Schneckenförderers von Ausführungsform IV der vorliegenden Erfindung.
- 9 zeigt eine Hauptansicht von 6.
- 10 entspricht 4 und zeigt das Layout der Hilfsschaufeln des Schneckenförderers von Ausführungsform IV.
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Legende: 1. Zuführrohr, 2. kleiner Enddeckel; 3. Auslassöffnung; 4. Innenzylinder; 5. Außenzylinder; 6. Schneckenflügel; 7. gerader Abschnitt; 8. großer Enddeckel; 9. Überlauföffnung; 10. Hilfsschaufel; 11. Kegelabschnitt; 12. Festphasenauslass; 13. erste Kerbe; 14. zweite Kerbe; 15. Strömungskanal.
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Spezifische Ausführungen
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Die konkrete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform I:
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist der in der vorliegenden Erfindung beschriebene Schneckenförderer mit Hilfsschaufeln ein herkömmlicher Schneckenförderer mit einer Anzahl zusätzlicher Hilfsschaufeln 10 zwischen den Schneckenflügeln 6. Die Breite der Hilfsschaufel 10 ist kleiner als die Steigung der Spiralschaufel 6, und zwei benachbarte Hilfsschaufeln 10 sind versetzt, wodurch der ursprünglich kontinuierliche und vollständige Spiralkanalraum zwischen den Spiralschaufeln 6 weiter in einen Serpentinenströmungskanal 15 unterteilt und die Länge des Trennungsweges der Suspension verlängert sowie die Trennungswirkung effektiv verbessert wird.
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Die zusätzliche Hilfsschaufeln 10 in dieser Ausführungsform ist eine flache, gerade Schaufel, die entlang der radialen Richtung des Schneckenförderers angeordnet ist, wobei die Unterseite ihrer Wurzel mit dem äußeren Umfang des Innenzylinders 4 und eine ihrer Seiten mit der Schneckenflügel 6 verschweißt ist, d.h. die linke Kante eines Teils der Hilfsschaufeln 10 in jedem Spiralraum ist an der Schneckenflügel 6 nahe der linken Seite befestigt, wobei eine erste Kerbe 13 auf der rechten Seite mit einer Breite t, die 20% - 80% der Spiralsteigung p beträgt, und die rechte Kante des anderen Teils der Hilfsschaufel 10 ist an der rechten Schneckenflügel 6 vom Zuführrohr 1 weg befestigt, wodurch eine zweite Kerbe 14 auf der linken Seite verbleibt, d.h. zwei benachbarte Hilfsschaufeln 10 in jedem Umfangsraum sind versetzt und an der linken Schneckenflügel 6 bzw. der rechten Schneckenflügel 6 befestigt, wodurch ein zickzackförmiger Wellen- oder Serpentinenweg-Strömungskanal 15 in jedem Spiralraum gebildet wird. Wenn die zu trennende Flüssigkeit durch diesen Kanal strömt, wird sie durch den Hilfsschaufeln 10 verlangsamt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit verringert und ihn ständig zum Drehen zwingt, sich die Verweilzeit der zu trennenden Flüssigkeit in der Trommel während des Zentrifugaltrennprozesses verlängert. Bei dieser Ausführungsform ist eine Reihe von Hilfsschaufeln 10 in gleichen Winkeln in radialer Richtung innerhalb einer Reihe von Steigungsabschnitten des Schneckenförderers vorgesehen.
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Während des Betriebs tritt das abzutrennende suspendierte Material vom Zuführrohr 1 in den Innenzylinder 4 des Schneckenförderers ein und tritt dann durch die Auslassöffnung 3 des Schneckenförderers zwischen den mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Außenzylinder 5 und den Innenzylinder 4 ein, und die Partikel der festen Phase setzen sich an der Innenwand des Außenzylinders ab. Nach der weiteren Extrusion und Entwässerung wird die Schlacke aus dem Festphasenauslass 12 am kleinen Ende der Trommel ausgetragen, während sich die leichtere abgeschiedene klare Flüssigkeit entlang der Innenzylinder 4 in Richtung des Flüssigphasenendes auf der anderen Seite bewegt, sich absetzt und schließlich aus dem Überlauföffnung 9 austritt.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird Hilfsschaufel 10, die sich zusammen mit dem Innenzylinder 4 drehen, zwischen den Schneckenflügeln 6 hinzugefügt. Die Feststoffpartikel in die Schneckenförderer eintretenden Suspension werden durch das große Zentrifugalkraftfeld von der flüssigen Phase getrennt. Aufgrund des Vorhandenseins der Hilfsschaufel 10 wird die Suspension von der Auslassöffnung 3 in den Raum zwischen dem inneren und dem Außenzylinder durch die Hilfsschaufeln 10 angetrieben, anstatt wie ursprünglich nur durch die Schneckenflügel 6, die die Flüssigkeitsrotation antreibt, so dass sofort Zentrifugalkraft und Geschwindigkeit erreicht werden, wodurch die Trennung von festen und flüssigen Phasen beschleunigt und die Trennleistung verbessert wird. Auch die Hilfsschaufel 10 vergrößert die äquivalente Abscheidefläche. Nach der Formel für den Abscheidegrad Fr=r ω2 /g kann durch die o.g. Geschwindigkeitserhöhung und Oberflächenvergrößerung der Abscheidegrad Fr deutlich verbessert und eine bessere Abscheideleistung erzielt werden.
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Die im erfindungsgemäßen Spiralkanal versetzt angeordneten Hilfsschaufel 10 bilden einen wellenförmigen Kanal, der die Absetzstrecke und die Verweilzeit der abzuscheidenden Suspension in der Trommel erhöht und auch die äquivalente Absetzfläche vergrößert. Bei gleichem Trommeldurchmesser, gleicher Drehzahl und gleichem LID-Verhältnis vergrößert sich die äquivalente Absetzfläche, verkürzt sich die Absetzstrecke der Partikel und erhöht sich der Durchsatz der Suspension, so dass die Feststoffpartikel vollständig von der flüssigen Phase getrennt und abgesetzt werden können, was zu einer höheren Reinheit führt. Dadurch können die Feststoffe von der flüssigen Phase abgetrennt und abgesetzt werden, wodurch eine klare Flüssigkeit mit höherer Reinheit gewonnen wird, ohne dass die Feststoffe im nachfolgenden Prozess gefiltert werden müssen. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Modifikation der bestehenden Dekantierzentrifuge zur Verbesserung der Verarbeitungskapazität und der Trennleistung der Anlage für schwieriger zu trennende Fest-Flüssig-Suspensionen, mit den Vorteilen geringer Kosten und Einsparungen bei den Produktions- und Betriebskosten.
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Ausführungsform II:
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In dieser Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, wird die flache, gerade Schaufel aus Ausführungsform I durch eine gekrümmte Schaufel ersetzt, wobei die Hilfsschaufel 10 eine gewisse Krümmung aufweist und ihre gekrümmte, konvexe Richtung mit der Drehrichtung der Trommel übereinstimmt, d. h., die Partikel der schweren Phase in der Suspension bewegen sich entlang der konvexen Oberfläche der gekrümmten Schaufel nach außen, so dass die Einrichtung die Zentrifugalkraft effektiv erhöhen und die Ablagerung der Partikel der schweren Phase erleichtern kann.
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Ausführungsform III:
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In dieser Ausführungsform, wie in den 6 und 7 gezeigt, lenkt die entlang der axialen Richtung der Trommel in der Ausführungsform I angeordnete Hilfsschaufel 10 um einen bestimmten Winkel aus, wobei der Winkel a zwischen der Hilfsschaufeln 10 und der Mittelachse der Trommel in 7 innerhalb von 45 Grad, vorzugsweise 5 bis 30 Grad, liegt, wobei benachbarte Schaufeln parallel und in der gleichen Auslenkungsrichtung angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Hilfsschaufel 10 in den hinteren Spiralkanal nach der Auslassöffnung 3 eingesetzt, wodurch der Förderwiderstand in der Trocknungszone des Kegelabschnitts 11 verringert und der Austrag des Feststoffs erleichtert wird.
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Ausführungsform IV:
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In dieser Ausführungsform, wie in den 9 und 10 gezeigt, ist die Auslenkungsrichtung der Hilfsschaufel 10 in Ausführungsform IV versetzt, d. h. die Auslenkungsrichtung der auf der Druckseite der Schneckenflügel 6 angeschweißten Hilfsschaufel 10 ist entgegengesetzt zur Drehrichtung, und die Auslenkungsrichtung der auf der Rückseite angeschweißten Hilfsschaufeln 1 ist dieselbe wie die Drehrichtung. Bei dieser Ausführungsform kann die Effizienz des Feststoffschiebens verbessert und der Totraum oder die Ansammlungen vermeidet werden.
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Ausführungsform V:
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In diese Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, lenkt die Hilfsschaufel 10, die entlang der radialen Richtung der Trommel in der Ausführungsform I eingestellt ist, um einen bestimmten Winkel ab, wobei der Winkel ß zwischen der Hilfsschaufeln 10 und der radialen Richtung der Trommel in 10 innerhalb von 90 Grad, vorzugsweise 5 ~ 45 Grad liegt. In dieser Ausführungsform sind vier Hilfsschaufeln 10 in einer Spiralsteigung vorgesehen.
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Ausführungsform VI:
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Die Höhe der Hilfsschaufeln 10 ist bei allen obigen Ausführungsform bündig mit der Höhe der Schneckenflügeln 6. Die Hilfsschaufeln 10 hilft beim Abstreifen der Feststoffpartikel von der Innenwand des Außenzylinders und unterstützt den Schneckenflügel 6 beim Schieben der Feststoffpartikel in Richtung des Trocknungsbereichs am kleinen Ende der Trommel. Die Höhe der Hilfsschaufeln 10 kann natürlich geringer sein als die der Schneckenflügel 6, oder sie kann vom Ende der festen Phase zum Ende der flüssigen Phase hin an Höhe zunehmen und so die Schneckenflügel dabei unterstützen, die Partikel der festen Phase zum Ende der festen Phase hin zu schieben.
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Die obige Beschreibung ist eine Erläuterung der vorliegenden Erfindung und stellt keine Einschränkung der Erfindung dar, die in jeder Form geändert werden kann, ohne dem Geist der Erfindung zu widersprechen. Eine Suspension ist z.B. ein Fest-Flüssig-Gemisch, kann aber auch eine Fermentationslösung, ein Kolloid, ein Tensid oder eine Emulsion sein. Die Hilfsschaufeln 10 kann z.B. auch eine kreisförmige, konische, gekrümmte oder anderweitig geformte Platte bis zur Höhe der Schneckenflügel 6 sein, die lediglich dafür sorgt, dass in dem Raum um jeden Spiralumfang ein Strömungsweg 15 gebildet wird.
