DE1171823B

DE1171823B - Mixing and separating centrifuge

Info

Publication number: DE1171823B
Application number: DEA41208A
Authority: DE
Inventors: Fredrik Teodor Emanu Palmqvist; Stig Beskow
Original assignee: Separator AB
Current assignee: Alfa Laval Holdings Amsterdam AB
Priority date: 1960-04-28
Filing date: 1960-04-28
Publication date: 1964-06-04

Description

Misch- und Trennzentrifuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Misch- und Trennzentrifuge, innerhalb deren Vollmanteltrommel zur Trommelachse konzentrische zylindrische oder annähernd zylindrische Einsätze angeordnet sind, wobei die durch die Einsätze gebildeten ringförmigen Zwischenräume miteinander in Verbindung stehen und sich in den Zwischenräumen Kanäle schraubenförmig in Richtung von der einen Stirnseite der Trommel zur anderen erstrecken.Mixing and separating centrifuge The invention relates to a mixing and separating centrifuge, inside whose solid bowl drum concentric to the drum axis cylindrical or approximately cylindrical inserts are arranged, the through the annular spaces formed by the inserts are in communication with one another and in the interstices channels helically in the direction of one Extend the front of the drum to the other.

Es hat sich gezeigt, daß in einer derartigen Zentrifuge eine verbesserte Berührung zwischen den Medien und dadurch eine verstärkte Extraktionswirkung erreicht werden kann, wenn die Kanalwände, die zur Trommelachse in der Hauptsache senkrecht liegen, mit Stauelementen versehen werden, die in den durch die Kanäle fließenden Medien Wirbel erzeugen. Dies kann dadurch erfolgen, daß die schraubenförmigen Kanalwände mit Öffnungen versehen werden, welche zweckmäßigerweise in der Mitte der Wände liegen. Durch diese Öffnungen treten die Medien unter Wirbelbildung hindurch. Die Öffnungen bewirken aber auch »Kurzschlußwege« für die Medien, so daß der wirksame Kanalweg verkürzt wird. Diesem Nachteil kann aber dadurch begegnet werden, daß die Steigung der schraubenförmigen Kanäle niedrig gewählt wird.It has been shown that in such a centrifuge an improved Contact between the media and thereby an increased extraction effect achieved can be if the channel walls that are mainly perpendicular to the drum axis are provided with damming elements in the flowing through the channels Media create a vortex. This can be done in that the helical channel walls be provided with openings, which are conveniently in the middle of the walls. The media pass through these openings with the formation of eddies. The openings but also cause "short-circuit paths" for the media, so that the effective channel path is shortened. This disadvantage can be countered by the fact that the slope of the helical channels is chosen to be low.

Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Vermischung der Medien besteht darin, daß die Kanalwände mit Vorsprüngen versehen werden, welche die Querschnittfläche der Kanäle verkleinern. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß an den Kanalwänden Blechstücke festgeschweißt werden, welche von den Wänden hervorstehen. Eine Verbesserung der Mischwirkung kann noch dadurch bewirkt werden, daß diese Vorsprünge in bezug auf die radiale Richtung schräg angeordnet werden.Another measure to improve the mixing of the media is that the channel walls are provided with projections which the cross-sectional area of the channels. This can e.g. B. be done in that on the channel walls Sheet metal pieces are welded, which protrude from the walls. An improvement the mixing effect can still be caused by the fact that these projections in relation be arranged obliquely to the radial direction.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung die rechte Hälfte eines axialen Schnittes durch die Zentrifuge mit schraubenförmigen Kanälen und F i g. 2 bis 4 zeigen zwei verschiedene Ausführungen der wirbelerzeugenden Organe.The following is an embodiment of the invention in conjunction explained in more detail with the drawing, namely FIG. 1 in a schematic representation the right half of an axial section through the centrifuge with helical Channels and f i g. 2 to 4 show two different versions of the vortex generating Organs.

Mit 1 ist die Vollmantel-Schleudertrommel bezeichnet, die mit einem Deckel 2 versehen ist, welcher durch einen Ring 3 gehalten wird. Die Schleudertrommel ist auf einer vertikalen Trommelwelle 4 angeordnet. Die Trommelwelle kann jedoch auch horizontal angeordnet sein. Im Trommelinnern sind zylindrische Einsätze 5 zwischen den Stirnwänden 6 und 7 mit Abständen voneinander angeordnet, die zum Trommelumfang hin abnehmen. Die durch die Einsätze gebildeten Zwischenräume 8 stehen durch an deren Enden vorgesehene Öffnungen 9 miteinander in Verbindung.The solid-jacket centrifugal drum is designated by 1, which is provided with a cover 2 which is held by a ring 3. The centrifugal drum is arranged on a vertical drum shaft 4. However, the drum shaft can also be arranged horizontally. In the interior of the drum, cylindrical inserts 5 are arranged between the end walls 6 and 7 at distances from one another, which decrease towards the drum circumference. The spaces 8 formed by the inserts are in communication with one another through openings 9 provided at their ends.

Das leichte Medium wird durch einen Kanal 10 eingeleitet, der durch das Innere eines Rohres 11 gebildet wird, das in der hohlen Trommelwelle 4 konzentrisch eingesetzt ist. Aus dem Kanal 10 tritt das leichte Medium in einen Zwischenraum 12 zwischen der Stirnwand 6 und einer Platte 13 ein und wird in diesem durch radiale Flügel nach außen zu den Bohrungen 14 in der Stirnwand 6 gefördert. Die Bohrungen 14 führen in den zweitäußersten Zwischenraum B. Das schwere Medium wird durch einen Kanal 15 eingeleitet, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist und durch den Deckel 2 und die Stirnwand 7 gebildet wird und in den zweitinnersten Zwischenraum 8 über Bohrungen 16 in der Stirnwand 7 führt. Die Medien treten durch die verschiedenen Zwischenräume 8 im Gegenstrom hindurch, wobei das leichte Medium in jedem Zwischenraum eine innere zylindrische Schicht und die schwere Flüssigkeit eine äußere zylindrische Schicht bildet. Durch die Öffnungen 9 strömen die Medien in zueinander entgegengesetzten Richtungen, so daß das leichte Medium von Zwischenraum zu Zwischenraum radial nach innen wandert, während das schwere Medium durch die verschiedenen Zwischenräume in der entgegengesetzten Richtung hindurchtritt. Schließlich wird das leichte Medium in einem Raum 17 gesammelt, der durch den innersten zylindrischen Einsatz gebildet wird, und über einen Kanal 19 mit Hilfe von Flügeln 18 ausgetragen, die im Raum 17 vorgesehen sind. Im innersten Zwischenraum 8 sowie im Raum 17 findet eine Reintrennung des leichten Mediums statt.The light medium is introduced through a channel 10 which is formed by the interior of a tube 11 which is inserted concentrically in the hollow drum shaft 4. From the channel 10 , the light medium enters an intermediate space 12 between the end wall 6 and a plate 13 and is conveyed in this space by radial vanes outward to the bores 14 in the end wall 6. The bores 14 lead into the second outermost interspace B. The heavy medium is introduced through a channel 15 , which has an annular cross-section and is formed by the cover 2 and the end wall 7 and leads into the second innermost interspace 8 via bores 16 in the end wall 7 . The media pass through the various interspaces 8 in countercurrent, the light medium in each interspace forming an inner cylindrical layer and the heavy liquid an outer cylindrical layer. The media flow through the openings 9 in mutually opposite directions, so that the light medium migrates radially inward from space to space, while the heavy medium passes through the various spaces in the opposite direction. Finally, the light medium is collected in a space 17 formed by the innermost cylindrical insert and discharged through a channel 19 with the aid of vanes 18 provided in space 17. In the innermost intermediate space 8 and in space 17, the light medium is separated.

Die Trennwirkung kann verbessert werden, wenn die Flügel 18 durch einen Satz konischer Teller ersetzt werden.The separation effect can be improved if the wings 18 are replaced by a set of conical plates.

Das schwere Medium wird andererseits, nachdem es durch alle Zwischenräume 8 hindurchgetreten ist, im äußersten Zwischenraum und im Raum 20 zwischen dem äußersten zylindrischen Einsatz und der Innenwand der Schleudertrommel reingetrennt. Hierauf nimmt das schwere Medium seinen Weg an der Außenkante 21 der Platte 13 vorbei und strömt durch den Zwischenraum 22, der durch die Platte 13 und den Trommelboden gebildet wird, sowie durch einen Kanal 23 nach außen, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist und durch die Trommelwelle 4 sowie durch das Rohr 11 gebildet wird. Der Zwischenraum 22 kann mit radialen Flügeln versehen sein, welche das Medium nach innen zur Trommelwelle 4 fördern.The heavy medium, on the other hand, after it has passed through all the spaces 8, is separated into the outermost space and in the space 20 between the outermost cylindrical insert and the inner wall of the centrifugal drum. The heavy medium then takes its way past the outer edge 21 of the plate 13 and flows through the space 22 formed by the plate 13 and the drum base, as well as through a channel 23, which has an annular cross section, and through the drum shaft 4 and is formed by the tube 11 . The intermediate space 22 can be provided with radial vanes which convey the medium inward to the drum shaft 4.

Die Kanäle 10 und 15 sowie 19 und 23 können dadurch hermetisch abgeschlossen werden, daß sie mit Hilfe an sich bekannter Dichtungen mit festen Rohrleitungen verbunden werden. Bei einer solchen Ausführungsform können die Medien mit Hilfe von Pumpen in die Schleudertrommel eingeleitet werden, die den gewünschten Druck in den Speiseleitungen erzeugen.The channels 10 and 15 as well as 19 and 23 can be hermetically sealed in that they are connected to fixed pipelines with the aid of seals known per se. In such an embodiment, the media can be introduced into the centrifugal drum with the aid of pumps which generate the desired pressure in the feed lines.

Wenn in den Zylinderwänden lediglich einfache Öffnungen 9 vorgesehen sind, können die Zwischenräume 8 praktisch nur mit dem einen oder mit dem anderen Medium gefüllt werden. Hinsichtlich des Wirkungsgrades einer in der Schleudertrommel durchgeführten Extraktion kann dies weniger wünschenswert sein. Aus diesem Grund können überlauföffnungen für das eine oder für beide Medien in der Nähe der Öffnungen 9 vorgesehen werden, so daß eine bestimmte Schichtdicke für das eine oder für beide Medien in jedem Zwischenraum 8 sichergestellt ist.If only simple openings 9 are provided in the cylinder walls are, the spaces 8 can practically only with one or the other Medium to be filled. Regarding the efficiency of one in the centrifugal drum extraction performed this may be less desirable. For this reason can have overflow openings for one or both media in the vicinity of the openings 9 can be provided so that a certain layer thickness for one or both Media in each intermediate space 8 is ensured.

Für diesen Zweck können ringförmige Bänder 24 vorgesehen werden, welche an der Innenseite und! oder an der Außenseite der zylindrischen Einsätze angeordnet werden und sich längs deren Umfang erstrecken.For this purpose, annular bands 24 can be provided, which on the inside and! or on the outside of the cylindrical inserts and extending along their circumference.

Um die Extraktion zu intensivieren, wird ein langer Kontaktweg zwischen den Medien durch Bänder 25 gebildet, die in die Zwischenräume 8 eingesetzt werden, und sich schraubenförmig längs des Umfangs der zylindrischen Einsätze von der einen Stirnwand der Schleudertrommel zur anderen erstrecken. Da die durch die Fliehkraft auf die Medien ausgeübte Trennwirkung zum Umfang des Rotors zunimmt, muß die Querschnittfläche der schraubenförmigen, durch die Bänder gebildeten Kanäle 26 in den äußeren Zwischenräumen 8 kleiner und damit die Strömungsgeschwindigkeit der Medien größer sein, wenn eine gleich intensive Vermischung der Medien und damit eine gleich gute Extraktion in allen Zwischenräumen erzielt werden soll, da die im Sinn einer Vermischung wirkenden Kräfte infolge der auf diese Weise erhöhten Geschwindigkeitsgefälle zwischen den Medien zunehmen, wodurch ein Gegengewicht für die erhöhte Trennwirkung erzielt wird. Die verringerten Abstände der zylindrischen Einsätze allein machen den Kanalquerschnitt kleiner, jedoch kann zusätzlich hierzu der Kanalquerschnitt durch eine verringerte Steigung der schraubenförmigen Bänder weiter herabgesetzt werden. Im Raum 20 können Bänder in der gleichen Weise wie die Bänder 25 in den Zwischenräumen 8 eingesetzt werden.In order to intensify the extraction, a long contact path between the media is formed by bands 25 which are inserted into the spaces 8 and extend helically along the circumference of the cylindrical inserts from one end wall of the centrifugal drum to the other. Since the separating effect exerted on the media by the centrifugal force increases towards the circumference of the rotor, the cross-sectional area of the helical channels 26 formed by the bands in the outer spaces 8 must be smaller and thus the flow speed of the media must be greater if the media are mixed with the same intensity and thus an equally good extraction is to be achieved in all interspaces, since the forces acting in the sense of mixing increase as a result of the increased speed gradient between the media, whereby a counterweight for the increased separation effect is achieved. The reduced distances between the cylindrical inserts alone make the channel cross-section smaller, but in addition to this, the channel cross-section can be further reduced by a reduced pitch of the helical bands. In the space 20, tapes can be used in the same way as the tapes 25 in the spaces 8.

F i g. 2 zeigt ein Band 25, in Richtung einer Trommelstirnwand gesehen. In diesem Band sind radiale Schlitze 27 vorgesehen, welche Kurzschlüsse der Medien zum benachbarten Kanal ermöglichen. Der Zweck dieser Schlitze besteht darin, den Extraktionsvorgang durch die Vermischung der Medien, die hierdurch erzielt wird, zu intensivieren. Die Verringerung des Kontaktweges, welches die Folge dieser Schlitze ist, kann eine Gegenwirkung durch eine entsprechende Verringerung der Bandsteigung erfahren.F i g. 2 shows a band 25, seen in the direction of a drum end wall. Radial slots 27 are provided in this band, which short-circuits the media to the neighboring channel. The purpose of these slots is to Extraction process through the mixing of the media, which is achieved by this, to intensify. The reduction in the contact path that results from these slots can counteract this by reducing the pitch of the belt accordingly Experienced.

F i g. 3 zeigt Bänder 25, vom Trommelumfang aus gesehen. An diesen Bändern sind Vorsprünge 28 angeordnet, die sich über die volle oder über einen Teil der Bandbreite erstrecken und die mit Hilfe von Flanschen 29 am Band 25 befestigt sind. Die Vorsprünge verkleinern den Kanalquerschnitt in Richtung der Trommelachse und haben die Aufgabe, eine verstärkte Vermischung der Medien zu bewirken.F i g. 3 shows belts 25 as seen from the drum circumference. Projections 28 are arranged on these belts, which extend over the full or over part of the belt width and which are fastened to belt 25 with the aid of flanges 29. The projections reduce the cross-section of the channel in the direction of the drum axis and have the task of increasing the mixing of the media.

Bei F i g. 3 wurde angenommen, daß sich die Vorsprünge 28 in der radialen Richtung der Schleudertrommel erstrecken. Eine gewünschte verbesserte Vermischung der Medien kann jedoch auch erzielt werden, wenn die Vorsprünge 28, wie in F i g. 4 gezeigt, so angeordnet sind, daß sie in bezug auf die radiale Richtung schräg verlaufen. In F i g. 4 gibt eine strichpunktierte Linie 30 die Grenzfläche zwischen den beiden Medien an, während die Pfeile zeigen, wie das eine oder das andere Medium durch die Vorsprünge 28 umgelenkt wird.At F i g. 3 it was assumed that the projections 28 extend in the radial direction of the centrifugal drum. A desired, improved mixing of the media can, however, also be achieved if the projections 28, as in FIG. 4, are arranged to be inclined with respect to the radial direction. In Fig. 4, a dot-dash line 30 indicates the interface between the two media, while the arrows show how one or the other medium is deflected by the projections 28.

Claims

Claims: I. Mixing and separating centrifuge, inside its solid bowl drum Cylindrical or nearly cylindrical inserts concentric to the drum axis are arranged with the annular spaces formed by the inserts are in communication with each other and in the interstices channels are helical extend in the direction from one end face of the drum to the other, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that on the arranged perpendicular to the drum axis (4) Channel walls (25), damming elements (27, 28) are provided, which in the through the Channels (26) flowing media create eddies.

2. Centrifuge according to claim 1, characterized characterized in that the channel walls (25) are provided with openings (27).

3. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the channel walls (25) have projections (28) are provided.

4. Centrifuge according to claim 3, characterized in that the projections (28) extend obliquely with respect to the radial direction. Documents considered: French Patent No. 1065609; British Patent No. 382 895.