DE1532711B1 - Continuously working solid bowl centrifuge - Google Patents
Continuously working solid bowl centrifugeInfo
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- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifuge für Flüssigkeiten, die schwer absetzbare Feststoffe enthalten.The invention relates to a continuously operating solid bowl centrifuge for liquids, which contain solids that are difficult to settle.
Kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifugen bestehen aus einer rotierenden Schleudertrommel, in der eine mit anderer Geschwindigkeit rotierende Feststoffaustragsschnecke koaxial angeordnet ist.Continuously working solid bowl centrifuges consist of a rotating centrifugal drum, in which is arranged coaxially with a solids discharge screw rotating at a different speed.
Derartige Zentrifugen haben bei der Entwässerung von Schlämmen, deren Teilchen im kolloidalen Bereich liegen, keinen guten Abscheidegrad. Dieser Umstand macht sich nachteilig bemerkbar bei Abwasseranlagen, gleichgültig, ob es sich um Industrieoder um Kommunal-Abwasser handelt, denn das von der Zentrifuge abgeschiedene Zentrifugat (flüssige Phase) muß an irgendeiner Stelle wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden. Der Klassiereffekt dieser Vollmantelzentrifugen im Bereich von Viooo mm bewirkt dabei eine derartige Anreicherung von Feinststoffen, daß das Feststoffausbringen in relativ kurzer Zeit sehr niedrige Werte annimmt — zum Beispiel unter 50% — und es deshalb notwendig wird, die Maschine außer Betrieb zu nehmen. In einigen Fällen hat man sich dadurch geholfen, daß man die Vollmantelzentrifuge nur stundenweise in Betrieb nimmt, um eine gewisse Menge an Feststoffen aus dem Abwasser-Kreislauf herauszunehmen. Die während der Betriebsperiode zurückgeführten Feinststoffe werden in der Stillstandszeit der Zentrifuge entweder chemisch oder biologisch ausgeflockt, so daß auf diese Weise der Einfluß des Feinstkorns eliminiert wird.Such centrifuges have in the dewatering of sludge, their particles in the colloidal range are not a good degree of separation. This fact is noticeable disadvantageously in sewage systems, regardless of whether it is industrial or municipal wastewater, because that of The centrifugate (liquid phase) separated from the centrifuge must be returned to the Be returned to the cycle. The classifying effect of these solid bowl centrifuges in the range of Viooo mm causes such an enrichment of fines that the solids discharge in relative very low values for a short time - for example below 50% - and it is therefore necessary is to take the machine out of operation. In some cases you have helped yourself by that you only run the solid bowl centrifuge for hours to remove a certain amount of solids to be removed from the wastewater cycle. The ones returned during the operating period Fines are either chemically or biologically flocculated when the centrifuge is idle, so that in this way the influence of the finest grain is eliminated.
Eine Verbesserung des Abscheidegrades von Vollmantelzentrifugen läßt sich auch durch eine stetige Anwendung von Flockungsmitteln erreichen. Die Kosten für diese Flockungsmittel belasten aber die an sich schon aufwendige Abwasserbehandlung beträchtlich. Es ist daher immer wieder versucht worden, auf konstruktivem Wege den Abscheidegrad der Vollmantelzentrifugen zu verbessern. Man hat zum Beispiel den sogenannten »Gegenstrom« von Feststoffen und Flüssigkeit innerhalb der Zentrifuge durch einen »Gleichstrom« ersetzt. Im letzteren Fall wird also die Aufgabetrübe der Vollmantelzentrifuge nicht im mittleren Bereich der Schleudertrommel aufgegeben, wobei dann die Feststoffe durch die Schneckenwendeln in der einen Richtung und die Flüssigkeit in der anderen Richtung strömen, sondern die Aufgabe erfolgt am Ende der Trommel, wobei dann die Flüssigkeit kurz vor Beginn des konischen Trockendecks abgeschöpft wird (USA.-Patentschrift 1383 313). Die hierbei erzielbare Verbesserung hinsichtlich des Feststoffausbringens ist jedoch nicht immer ausreichend.An improvement in the degree of separation of solid bowl centrifuges can also be achieved through a continuous Achieve application of flocculants. However, the costs for these flocculants are a burden wastewater treatment, which is already complex in itself, is considerable. It has therefore been tried again and again to improve the separation efficiency of solid bowl centrifuges in a constructive way. One has to Example of the so-called "countercurrent" of solids and liquids within the centrifuge replaced by a "direct current". In the latter case, the feed turbidity of the solid bowl centrifuge becomes not abandoned in the middle area of the centrifugal drum, the solids then passing through the Spirals flow in one direction and the liquid in the other direction, but rather the task takes place at the end of the drum, with the liquid then just before the start of the conical dry deck is skimmed off (U.S. Patent 1383 313). The improvement that can be achieved here however, it is not always sufficient with regard to the discharge of solids.
Auf Grund theoretischer Überlegungen sind ferner die sogenannten »Langmantelmodelle« entstanden mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis von 1: 3 bis 1:5. Mit diesen Konstruktionen will man ein hohes Feststoffausbringen erzielen dadurch, daß man einerseits den Rotordurchmesser klein hält, um auf Grund der gültigen Festigkeitsregel hohe Drehzahlen zu ermöglichen und damit eine hohe Fliehkraftbeschleunigung, und daß man andererseits durch die Länge des Rotors eine große Klärfläche schafft. Es hat sich erwiesen, daß diese Zentrifugen eine wesentlich höhere Durchsatzleistung haben, daß aber der Klassiereffekt im Feinstkornbereich durch diese Konstruktion nicht unterbunden wird.The so-called "long-coat models" were also created on the basis of theoretical considerations with a diameter-to-length ratio of 1: 3 to 1: 5. With these constructions you want a Achieve high solids output by keeping the rotor diameter small on the one hand in order to Due to the valid strength rule to enable high speeds and thus a high centrifugal force acceleration, and that, on the other hand, the length of the rotor creates a large clarifying surface. It it has been shown that these centrifuges have a much higher throughput, but that the The classification effect in the finest grain area is not prevented by this construction.
Eine andere konstruktive Maßnahme besteht darin, daß man die Strömung der Flüssigkeit nicht innerhalb der Schneckenwendeln verlaufen läßt, sondern oberhalb der Schneckenwendeln in rein axialer Richtung. Konstruktiv bedeutet dies, daß die Schneckenwendein eine geringe Höhe aufweisen, so daß die Schnecke über einen Teil ihrer axialen Erstreckung vollständig in das Flüssigkeitsbad eintaucht (französische Patentschrift 958 825). Obwohl bei dieser reinen Axialströmung die Strömungsgeschwindigkeit ίο um ein Vielfaches kleiner ist als die Strömung zwischen den Schneckenwendeln, reicht die Verweilzeit normalerweise nicht aus, um einen hohen Abscheidegrad zu erzielen.Another constructive measure is that the flow of the liquid is not within the screw helix can run, but above the screw helix in a purely axial direction. In terms of construction, this means that the screw helixes have a low height, so that the The screw is completely immersed in the liquid bath over part of its axial extent (French Patent specification 958 825). Although with this pure axial flow the flow velocity ίο is many times smaller than the flow between the screw coils, the dwell time is usually not sufficient to achieve a high degree of separation to achieve.
Die Erfindung geht von einer solchen Konstruktion aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das Feststoffausbringen zu verbessern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in das Flüssigkeitsbad ein koaxial zur Schnecke und zur Trommel für sich drehbar gelagerter, rotationssymmetrisch ausgebildeter Beschleunigungskörper mit radialem Abstand von der Feststoffschnecke eintaucht. Dieser Beschleunigungskörper kann mit wesentlich höheren Drehzahlen betrieben werden als die Schnecke und die Schleudertrommel. Er verleiht daher der Flüssigkeit im Inneren der Trommel vom Bereich der Oberfläche ausgehend eine höhere Rotationsgeschwindigkeit, als sie bisher durch Schnecke und Trommel allein erzielt werden konnte. Es können deshalb feinere Teilchen als bisher zum Absetzen gebracht werden, so daß das Feststoffausbringen erhöht wird.The invention is based on such a construction. It is based on the task of extracting the solids to improve. This object is achieved in that a coaxial in the liquid bath to the screw and to the drum for rotatably mounted, rotationally symmetrical acceleration body immersed at a radial distance from the solids screw. This acceleration body can be operated at significantly higher speeds are called the snail and the centrifugal drum. It therefore gives the liquid inside of the drum starting from the area of the surface has a higher speed of rotation than it has before could be achieved by screw and drum alone. It can therefore use finer particles than before be brought to settle, so that the solids output is increased.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Innenwandung des Beschleunigungskörpers als ein in an sich bekannter Weise in Strömungsrichtung sich erweiternder Flüssigkeitszulaufkegel ausgebildet sein, auf dem die in die Trommel einströmende Flüssigkeit bereits eine erhebliche Vorbeschleunigung erhält.In a particularly advantageous manner, the inner wall of the acceleration body can be used as an in be formed in a known manner widening liquid inlet cone in the flow direction, on which the liquid flowing into the drum already receives a considerable pre-acceleration.
Zweckmäßig ist der Beschleunigungskörper fliegend in der Hohlachse des Zentrifugenmantels gelagert. Er besitzt ferner vorteilhaft einen eigenen Drehantrieb, da eine Verbindung mit dem Drehantrieb der Schleudertrommel oder der Schnecke über ein Getriebe zu einer zu niedrigen Begrenzung der Drehzahl führen würde.The acceleration body is expediently supported in a cantilevered manner in the hollow axis of the centrifuge shell. He also advantageously has its own rotary drive, since it is connected to the rotary drive of the centrifugal drum or the worm via a gear lead to too low a limitation of the speed would.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer kontinuierlich arbeitenden Vollmantelzentrifuge gemäß der Erfindung in einem schematischen Längsschnitt dargestellt.In the drawing, an embodiment of a continuously operating solid bowl centrifuge is shown in FIG the invention shown in a schematic longitudinal section.
Die Zentrifuge besteht aus einer Vollmantelschleudertrommel 1, die von einem Gehäuse 2 umgekleidet ist. Die Trommel weist einen zylindrischen Teil 1 α und einen konisch sich verjüngenden Teil 1 b auf. Am Ende des konischen Teiles sind Feststoffaustragsöffnungen 3 vorgesehen, in der gegenüberliegenden Stirnwand 4 Auslassöffnungen 5 für die geklärte Flüssigkeit. Die Wellen 6 und 7 der Trommel sind außerhalb des Gehäuses 2 in Lagern 8 bzw. 9 drehbar gehalten.The centrifuge consists of a solid bowl centrifugal drum 1 which is encased in a housing 2. The drum has a cylindrical part 1 α and a conically tapering part 1 b . At the end of the conical part solid discharge openings 3 are provided, in the opposite end wall 4 outlet openings 5 for the clarified liquid. The shafts 6 and 7 of the drum are rotatably supported outside the housing 2 in bearings 8 and 9, respectively.
Im Innern der Schleudertrommel 1 ist eine Feststoffaustragsschnecke 10 angeordnet, deren Form derjenigen der Trommel 1 etwa entspricht. Im konischen Teil sind die Schneckenwindungen auf einer konisch verlaufenden Schneckentrommel 11 befestigt, während sie im zylindrischen Teil frei gehalten oder, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, durch Stäbe od. dgl. versteift sind, so daß ein ungehindertes Absetzen der Feststoffe gewährleistet ist. Die Schneckentrommel 11 ist über eine Stirnscheibe 12 mit der Antriebswelle 13 der Schnecke verbunden, die ihrerseitsInside the centrifugal drum 1 is a solids discharge screw 10 arranged, the shape of which corresponds to that of the drum 1 approximately. In the conical Part of the screw windings are attached to a conical screw barrel 11, while they are kept free in the cylindrical part or, which is not shown in the drawing, by rods Od. Like. Are stiffened, so that an unhindered settling of the solids is guaranteed. The snail drum 11 is connected via a face plate 12 to the drive shaft 13 of the worm, which in turn
in der Hohlwelle 6 der Schleudertrommel drehbar gelagert ist. Die Höhe der Schneckenwindungen im Verhältnis zum Flüssigkeitsüberlauf 5 ist so gewählt, daß die Windungen des zylindrischen Schneckenteiles vollständig unterhalb des sich im Inneren der Trommel einstellenden zylindrischen Flüssigkeitsspiegels 14 liegen.is rotatably mounted in the hollow shaft 6 of the centrifugal drum. The height of the screw turns in the The relationship to the liquid overflow 5 is chosen so that the turns of the cylindrical screw part completely below the inside of the drum adjusting cylindrical liquid level 14 lie.
Koaxial zur Trommel 1 und zur Feststoffaustragsschnecke 10 ist im Bereich des zylindrischen Trommelteiles ein Beschleunigungskörper 15 angeordnet, der mit Hilfe der Welle 16 in der Hohlwelle 7 der Trommel 1 fliegend und für sich drehbar gelagert ist. Der Außenmantel 17 des Beschleunigungskörpers ist rotationssymmetrisch, und zwar im Ausführungsbeispiel zylindrisch, ausgebildet, er kann aber auch eine kegelige oder eine andere rotationssymmetrische Form besitzen. Der Durchmesser dieses Teiles ist so gewählt, daß der Beschleunigungskörper in das Flüssigkeitsbad eintaucht, jedoch einen freien radialen Abstand von der Feststoffaustragsschnecke 10 einhält, so daß zwischen Schnecke 10 und Beschleunigungskörper ein ringförmiger Strömungskanal 18 für die Flüssigkeit frei bleibt.Coaxial to drum 1 and to the solids discharge screw 10 an acceleration body 15 is arranged in the area of the cylindrical drum part, which with the help of the shaft 16 in the hollow shaft 7 of the drum 1 is overhung and rotatably supported by itself. The outer jacket 17 of the acceleration body is rotationally symmetrical, specifically in the exemplary embodiment cylindrical, but it can also be conical or other rotationally symmetrical Own shape. The diameter of this part is chosen so that the acceleration body in the The liquid bath is immersed, but maintains a free radial distance from the solids discharge screw 10, so that between the screw 10 and the acceleration body an annular flow channel 18 for the liquid remains free.
Durch die hohle Antriebswelle 16 ragt ein Flüssigkeitszulaufrohr 19 in das Innere des doppelwandigen Beschleunigungskörpers 15. Die Innenwandung 20 des Beschleunigungskörpers stellt einen Flüsigkeitszulaufkegel, der sich in der Strömungsrichtung der zulaufenden Flüssigkeit erweitert, dar.A liquid feed pipe protrudes through the hollow drive shaft 16 19 into the interior of the double-walled acceleration body 15. The inner wall 20 of the accelerator body creates a liquid inlet cone, which is in the direction of flow of the the inflowing liquid.
Während des Betriebes' rotiert die Schleudertrommel 1 mit einer Drehzahl nt im Uhrzeigersinn vom Flüssigkeitszulauf aus gesehen, während die Feststoffaustragsschnecke 10 mit einer etwas geringeren Drehzahl no im gleichen Drehsinn umläuft. Hierbei ist die relative Drehzahl zwischen Trommel und Förderschnecke, von der Seite der Flüssigkeitsaufgabe her betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet. Der Beschleunigungskörper, der getrennt angetrieben wird, läuft dagegen in der gleichen Drehrichtung wie die Schnecke und die Trommel um, jedoch mit einer Drehzahl n», die höher ist als nt und π». Die durch das Rohr 19 zugeführte Flüssigkeit trifft auf den rotierenden Flüssigkeitszulaufkegel 20 auf und wird durch diesen bereits vorbeschleunigt. Sie gelangt in das Flüssigkeitsbad und strömt im wesentlichen durch den ringförmigen Kanal 18 zum Flüssigkeitsüberlauf 5. Auf diesem Wege wird sie durch den Beschleunigungskörper 15 weiter beschleunigt, so daß sie zumindest im Bereich der Oberfläche mit einer höheren Geschwindigkeit rotiert als die Feststoffaustragsschnecke 10 und die Trommel 1. Auf die in der Flüssigkeit enthaltenen feinen Feststoffe wirken daher sehr große Zentrifugalkräfte ein, so daß auch sehr feine Teilchen nach außen in den Bereich der Feststoffaustragsschnecke getrieben werden. Noch während des Absetzvorganges werden diese Teilchen durch die Windungen der Förderschnecke zum Feststoffaustrag hin transportiert. Während dieses Transportes können sich die Feststoffteilchen vollständig zum Trommelmantel absetzen. Die von der Oberfläche des Trübebades schließlich abgezogene Flüssigkeit ist praktisch frei von Feststoffen.During operation, the centrifugal drum 1 rotates at a speed n t clockwise as seen from the liquid inlet, while the solids discharge screw 10 rotates at a slightly lower speed n o in the same direction of rotation. Here, the relative speed between the drum and the screw conveyor, viewed from the side of the liquid feed, is directed counter-clockwise. The acceleration body, which is driven separately, on the other hand, rotates in the same direction of rotation as the worm and the drum, but at a speed n » which is higher than n t and π». The liquid supplied through the pipe 19 hits the rotating liquid inflow cone 20 and is already pre-accelerated by it. It enters the liquid bath and flows essentially through the annular channel 18 to the liquid overflow 5. In this way, it is further accelerated by the acceleration body 15 so that it rotates at a higher speed than the solids discharge screw 10 and the drum, at least in the area of the surface 1. Very large centrifugal forces therefore act on the fine solids contained in the liquid, so that even very fine particles are driven outwards into the area of the solids discharge screw. Even during the settling process, these particles are transported through the windings of the screw conveyor to the solids discharge. During this transport, the solid particles can completely settle on the drum shell. The liquid finally withdrawn from the surface of the turbid bath is practically free of solids.
Von besonderem Vorteil ist der Beschleunigungskörper der Zentrifuge gemäß der Erfindung auch beim Anfahren der Zentrifuge. Der Beschleuniger kann hierbei im Sinne einer Flüssigkeitskupplung verwendet werden. Hierzu gibt man der Maschine zu Beginn des Startes zunächst Wasser auf. Ist der Wasserspiegel im Inneren der Trommel bis zum Überlauf 5 gestiegen, läßt man zunächst den Motor für den Beschleunigungskörper 15 anlaufen. Über die Flüssigkeitsreibung wird dann das gesamte System in langsame Rotation versetzt, so daß man anschließend den Hauptmotor für die Zentrifuge einschalten kann, ohne daß es zu unzulässigen Belastungsstößen kommt.The acceleration body of the centrifuge according to the invention is also of particular advantage when starting up the centrifuge. The accelerator can act as a fluid coupling be used. To do this, you first give the machine water at the beginning of the start. Is the If the water level inside the drum has risen to overflow 5, the motor is left on first for the acceleration body 15 start up. The entire system is then controlled by the fluid friction set in slow rotation, so that you can then switch on the main motor for the centrifuge can without inadmissible load surges.
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