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Klärzentrifuge für schlammartige Suspensionen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Klärzentrifuge für schlammartige Suspensionen, deren Schleudertrommel
von mindestens einer hohlscheibenfönnigen Absetzkammer gebildet ist, die im Mantel
mindestens eine mittels eines Absperrorgans verschließbare Austrittöffnung aufweist
und die durch eine in der Quermittelebene angeordnete Tauchscheibe in eine von der
Suspension zentrifugal und eine von dieser darauffolgend zentripal durchströmten
Teilkammer unterteilt ist.
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Bei den bekannten Klärzentrifugen dieser Art ist eine einzige Absetzkammer
vorgesehen, deren Mantel gleichmäßig über den Umfang verteilte Austrittöffnungen
für den abgesetzten Gutfeststoff aufweist. Der Mantel ist von einem Ringschieber
spielfrei umgeben, der in eine der dreifachen Anzahl der Austrittöffnungen entsprechende
Anzahl Zellen unterteilt ist, die nach außen und innen offen sind. Der Ringschieber
ist von einem an der Absetzkammer befestigten Mantel umschlossen, der im halben
Umfangabstand der Austrittöffnungen durchbrochen ist. Während des Umlaufs der Absetzkammer
füllen sich die jeweils vor den Austrittöffnungen stehenden Zellen mit dem abgesetzten
Gutfeststoff. Der Ringschieber wird durch ein Getriebe mit einer Differenzdrehzahl
gegenüber der Absetzkammer angetrieben, wobei sich die Zellen entleeren, sobald
sie die Manteldurchbrechungen erreichen. Die zwischen einer sich füllenden und einer
sich entleerenden Zelle liegende Zelle wirkt dabei als Sperre für die Gutflüssigkeit
in der Absetzkammer.
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Es hat sich herausgestellt, daß ein teilweises Füllen der Zellen mit
der Gutflüssigkeit nur dann vermieden werden kann, wenn die jeweilige Absetzmenge
des Gutfeststoffs dem Rauminhalt der Zellen entspricht oder diesen übersteigt, wobei
sich im letzten Fall jedoch die Absetzkammer allmählich mit dem Feststoff füllt
und diese verstopft. Diesem Nachteil kann zwar durch einen regelbaren Antrieb des
Ringschiebers begegnet werden, indessen ist ein solcher Regelantrieb nicht nur aufwendig,
sondern er beansprucht- auch eine ständige überwachung des Absetzvorganges. Weiterhin
hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Absetzkammer nicht immer der gewünschte
Klärungsgrad erreicht werden kann.
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In der Abhilfe dieser Mängel der bekannten Klärzentrifuge ist die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu sehen, deren Lösung gemäß der Erfindung
darin besteht, daß die Schleudertrommel aus mehreren von der Suspension nacheinander
durchflossenen Absetzkammem besteht und die Absperrorgane einer Absetzkammer mit
je einer Hubvorrichtung verbunden sind, die mittels einer Steuereinrichtung
in Abhängigkeit vom Feststoffstand in dieser Kammer gemeinsam beeinflußt werden.
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Durch diese Maßnahmen wird eine weitgehende Klärung der Suspensionsflüssigkeit
erzielt, weil in den nacheinander von der Suspension durchflossenen Absetzkammern
jeweils eine Nachklärung der in den vorhergehenden Absetzkammern vorgeklärten Suspensionsflüssigkeit
erzielt wird, und es wird auch ein verhältnismäßig gut entwässerter Gutfeststoff
erhalten, weil durch die empfindliche Steuereinrichtung das Austreten von noch mit
größeren Mengen Flüssigkeit vermischtem Gutfeststoff verhindert wird. Ein weiterer
Vorteil der Klärzentrifuge nach der Erfindun- ist darin zu sehen, daß diese praktisch
keiner Wartung bedarf.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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Zum Klären einer Schlammsuspension ist eine Zentrifuge vorgesehen,
deren Schleudertrommel aus zwei hohlscheibenförmigen Absetzkammern 1 besteht,
die durch eine gemeinsame Trennwand 2 miteinander verbunden sind und mittels der
an den Außenwänden 3 der Schleudertrommel angeordneten Naben 4 in dem in
der Zeichnung nicht dargestellten Zentrifugengestell waagerecht gelagert sind. Die
Trommelwelle 5 ist durch die eine Nabe 4 und den anschließenden Schleuderraum
6 der Absetzkammer 1 hindurchgeführt und ragt in den Schleuderraum
6 der benachbarten Absetzkammer 1. Durch die an dieser Kammer angeordnete
Nabe 4 ist ein Einlaufrohr 7 hindurchgeführt, das in den Schleuderraum.
6 mündet. Weiterhin ist in der Quermittelebene jeder Absetzkammer
1 eine auf der Trommelwelle 5
sitzende Tauchscheibe
8 angeordnet. Jede Absetzkammer 1 ist im Bereich ihres Umfanges doppelkegelförmig
verjüngt, und zwischen den kegelförmigen Seitenwänden ist ein verhältnismäßig schmaler
Trommelmante19 angeordnet, der gleichmäßig über dessen Umfang verteilte Austrittsöffnungen10
aufweist. Diese öffnungen sind durch Tellerventile 11
verschließbar.
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Die durch das Einlaufrohr 7 in die Teilkammer 12 der Absetzkammer
1 eingetragene Suspension bildet bei umlaufender Schleudertrommel im Bereich
des Kammerumfanges einen Gutring, in den die Tauchscheibe 8 eintaucht. Die
Suspension durchfließt daher die Teilkammer 12 der Absetzkammer 1 in zentrifugaler
Richtung und die folgende Teilkammer 13 in zentripetaler Richtung, um sie
durch mehrere im Bereich der Trommelwelle in der Trennwand 2 angeordnete überlauföffnungen
14 zu verlassen. Die in die folgende Absetzkammer übertretende Gutflüssigkeit durchfließt
deren Teilkammern 12 und 13 in der gleichen Weise wie die vorhergehende Absetzkammer
1 und verläßt diese durch Ablauföffnungen bzw. Rohrkrümmer 15. Der
unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft von der Gutflüssigkeit getrennte Gutfeststoff
setzt sich auf dem, Trommelmantel beider Absetzkammern 1 ab und wird beim
öffnen der Tellerventile 11 aus diesen ausgetragen. Durch die zentrifugal
und zentripetal verlaufenden Strömungswege der Gutflüssigkeit wird nicht nur der
Absetzweg verlängert und hierdurch das Absetzen des Gutfeststoffes begünstigt, sondern
auch die Suspension beim Umfließen der Tauchscheibe 8 in den Bereich der
größten Zentrifugalwirkung gebracht.
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Zum öffnen der Tellerventile 11 sind Hubvorrichtungen mit elektrisch
erregbaren Hubmagneten 16
vorgesehen, deren flüssigkeitsdicht ausgebildete
Gehäuse 17 auf der Trommelwelle 5 befestigt und mit den Tellerventilen
11 durch je einen in der Tauchscheibe geführten Stößel 18 verbunden
sind. Eine zwischen einem Bund 19 des Stößels 18 und dem Gehäuseboden
20 angeordnete Schraubenfeder 21 hält den Ventilteller in der Schließlage. Durch
Erregen der Spule 22 des Hubmagnets 16 wird ein am freien Ende des Stößels
18 befestigter zylinderförmiger Anker 23 entgegen der Kraft der Schraubenfeder
21 in die Spule 22 gezogen und das Tellerventil 11 geöffnet.
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Zur Erregung der Hubmagnete 16 ist eine Steuereinrichtung vorgesehen,
die von einer elektrischen Meßbrücke 24 gebildet ist. Diese besteht aus vier zu
einem geschlossenen Stromkreis vereinigten Brückenzweigen 25. In zwei benachbarten
Brückenzweigen sind je ein Vergleichswiderstand 26 und in den anderen
Brückenzweigen je ein Meßwiderstand 27
angeordnet. An der Verbindungsstelle
der Brückenzweige 25 zwischen den Vergleichswiderständen 26
und der
zwischen den Meßwiderständen 27 ist ein Diagonalstromkreis 28 angeschlossen,
in dem die Hubmagnete 16 in Parallelschaltung angeordnet sind. Schließlich
ist an die Verbindungsstellen der einen Vergleichswiderstand 26 und einen
Meßwiderstand enthaltenden Brückenzweige 25 eine Stromquelle 29 angeschlossen.
Von den Meßwiderständen 27 ist der eine in dem Flüssigkeitsraum
30 und der andere in dem Feststoffraum 31 der Absetzkammer
1
vorgesehen. Da die Meßwiderstände 27 und die Hubmagnete
16 mit der Schleudertrommel umlaufen, die Vergleichswiderstände
26 und die Stromquelle 29
dagegen außerhalb der Zentrifuge angeordnet
sind, müssen die diese Widerstände enthaltenden Brückenzweige 25 und der
die Hubmagnete 16 enthaltende Diagonalstromkreis 28 durch die hohl ausgebildete
Trommelwelle 5 und über auf der Nahe 4 isoliert angeordneten Schleifringe
32 sowie auf diesen schleifenden Bürsten 33 geführt werden. Die Vergleichswiderstände
26 sind so bemessen, daß bei keiner oder nur geringer Feststoffablagerung
in der Absetzkammer 1 kein Strom über den Diagonalstromkreis 28
fließt.
Somit sind die Hubmagnete 16 stromlos und die Tellerventile 11 geschlossen.
Sobald jedoch die Feststoffansammlung in der Absetzkammer 1 eine vorbestimmte
Höhe überschritten und der zugeordnete Meßwiderstand 27 vom Feststoff weniger
als der in der Flüssigkeit befindliche Meßwiderstand gekühlt wird und deren Widerstandswerte
sich dementsprechend ändern, fließt ein Ausgleichstrom über den Diagonalstromkreis
28, der die Hubmagnete 16 erregt und ein öffnen der Tellerventile
11 bewirkt. Tatsächlich ist jedoch die Stromstärke des Ausgleichstromes hierzu
zu gering, weshalb Verstärkerrelais zwischengeschaltet sind, die jedoch in der Zeichnung
nicht dargestellt sind. Beim Absinken des Feststoffstandes beim Austragen des Gutfeststoffs
gerät der im Feststoffraum 31 angeordnete Meßwiderstand 27
in die Flüssigkeit,
wodurch das elektrische Brückengleichgewicht wiederhergestellt wird und die Tellerventile
11 geschlossen werden. Diese Vorgänge spielen sich infolge der Empfindlichkeit
der Meßbrücke 24 in schneller Folge ab, so daß wohl der Feststoff aus der Absetzkammer
1 austreten, jedoch keine Flüssigkeit nachströmen kann.
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Zum getrennten Auffangen des aus der Absetzkammer 1 ausgetragenen
Gutfeststoffs und der -flüssigkeit sind übliche Ringauffangrinnen 34 vorgesehen.
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Zum Erhöhen des Klärungsgrades können folgende Maßnahmen durchgeführt
werden: Es kann die von der Gutflüssigkeit zentripetal durchströmte Teilkammer
13 der Absetzkammer 1 in Strömungsrichtung erweitert sein, wodurch
eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit und annähernd ein dynamisches Gleichgewicht
zwischen der vorgeklärten aufsteigenden Gutflüssigkeit und den sedimentierenden
Feststoffteilchen eintritt. Weiterhin ist es möglich, jede nachfolgende Absetzkammer
1 mit einem größeren Durchmesser als die vorhergehende Absetzkammer auszubilden,
um hierdurch die Zentrifugalwirkung mit zunehmendem Klärungsgrad zu erhöhen. Schließlich
kann die Anzahl der Absetzkammern 1
erhöht werden.
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An Stelle der Tellerventile 11 können auch Klappenventile oder
als Ventile torpedoartige Verschlußkörper am Ende der Stößel angeordnet werden,
die bei ihrer radialen Verschiebung nach außen in eine Erweiterung der kanalartig
ausgebildeten Austrittöffnung eintreten und hierdurch defi Abflußweg für den Gutfeststoff
freigeben.