DE1532711C - Kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifuge - Google Patents
Kontinuierlich arbeitende VollmantelzentrifugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifuge für Flüssigkeiten,
die schwer absetzbare Feststoffe enthalten.
Kontinuierlich arbeitende Vullinantclzcutrifugeii
bestehen aus einer rotierenden Schleudertrommel, in der eine mit anderer Geschwindigkeit rotierende Feststoffaustragsschnecke
koaxial angeordnet ist.
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 Koinmunal-Abwasser handelt, denn das von
der Zentrifuge abgeschiedene Zentrifugal (flüssige Phase) muß an irgendeiner Stelle wieder in den
Kreislauf zurückgeführt werden. Der Klassiereffekt dieser Vollmantelzentrifugen im Bereich von Viouo 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
Fernststotfe werden in der Stillstandszeit der Zentri-Jiige
entweder chemisch oder biologisch ausgeflockt, __ so daß auf diese Weise der Einfluß des Feinstkorns
" eliminiert wird.
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.
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 Feinstkombereich durch diese Konstruktion nicht unterbunden wird.
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 Schncckenwendeln 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.
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 Beschleunigiingskörper
kann mit wesentlich höheren Drehzahlen betrieben werden als die Schnecke un.d_die Schleudertrommel.
Er verleiht daher der Flüssigkeit im Inneren der TrommetJaom Bereich der Oberfläche ausgehend
eine höhere Rotationsgeschwindigkeit, als sie bisher durch Schnecke und Trommel allein erzielt werden
konnte. Es ..können deshalb feinere Teilchen als bis-
/ her zum Absetzen gebracht werden, so daß das Festätöffausbringen
erhöht wird.
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.
Zweckmäßig ist der Beschleunigungskörper (liegend
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.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer kontinuierlicjr;_arbeitenden Vollmantelzentrifuge gemäß
der Epiindung-in einem schematischen Längsschnitt
dargestellt.
Die Zentrifuge""ßesteht aus einer Vollmantelschleudertrommel
1, die von einem Gehäuse 2 unigekleidetust:-
Die Trommel weist einen ^zylindrischen Teil la und einen konisch sich verjüngenden Teil Ib
auf. Am Ende des konischen Teiles sind Feststoffaustragsöffnungen 3 vorgesehen, in der gegenüberliegenden
Stirnwand 4 Austragsöffnungen 5 für die geklärte Flüssigkeit. Die Wellen 6 und 7 der Trommel
sind außerhalb des Gehäuses 2 in Lagern 8 bzw. 9 drehbar gehalten.
Im Innern der Schleudertrommel 1 ist eine Feststoff austragsschnecke 10 angeordnet, deren Form derjenigen
der Trommel 1 etwa entspricht. Im konischen Teil sind die Schneckenwindungen auf einer konisch
verlaufenden Schneckentrommel Il 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 Il ist über eine Stirnscheibe 12 mit der Antriebswelle
13 der Schnecke verbunden, die ihrerseits
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.
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 I 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 Feststoifaustragsschnecke 10 einhält, so daß zwischen Schnecke 10 und Beschleunigungskörper
ein ringförmiger Strömungskanal 18 für die Flüssigkeit frei bleibt.
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 Strönningsrichtung der
zulaufenden "Flüssigkeit erweitert, dar.
.. Während des Betriebes rotiert die Schleudertrommel 1 mit einer Drehzahl H1 im Uhrzeigersinn vom Flüssigkeitszulauf aus gesehen, während die Feststoflaustragsschnecke 10 mit einer etwas geringeren Drehzahl /i,, 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 nn, die höher ist als nt und /I2. 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 Feststoffaustragssctinecke 10 und die Trommel i. 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 Fest-Stoffteilchen vollständig zum Trommelmantel absetzen. Die von der Oberfläche des Trübebades schließlich abgezogene Flüssigkeit ist praktisch frei von Feststoffen.
.. Während des Betriebes rotiert die Schleudertrommel 1 mit einer Drehzahl H1 im Uhrzeigersinn vom Flüssigkeitszulauf aus gesehen, während die Feststoflaustragsschnecke 10 mit einer etwas geringeren Drehzahl /i,, 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 nn, die höher ist als nt und /I2. 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 Feststoffaustragssctinecke 10 und die Trommel i. 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 Fest-Stoffteilchen vollständig zum Trommelmantel absetzen. Die von der Oberfläche des Trübebades schließlich abgezogene Flüssigkeit ist praktisch frei von Feststoffen.
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.
Claims (4)
1. Kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifuge für Flüssigkeiten, die schwer absetzbare
Feststoffe-enthalten, bestehend aus einer Schleu-
/. dertrommel, in der eine mit anderer Geschwin-""*
"digkeit rotierende Feststoffaustragsschnecke koaxial angeordnet ist, die über einen Teil ihrer
axialen Erstreckung in das Flüssigkeitsbad eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß
in das Flüssigkeitsbad ein koaxial zur Schnecke (10) und zur Trommel (1) für sich drehbar gelagerter,
rotationssymmetrisch ausgebildeter Beschleunigungskörper (15) mit radialem freiem
Abstand von der Feststoffschnecke eintaucht.
2. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung
(20) des Beschleunigungskörpers (15) als ein in an sich bekannter Weise in Strömungsrichtung
erweiternder Flüssigkeitszulaufkegel ausgebildet ist. ' ' .._ - _ _
3. VoUtnantelzentrifuge nach Anspruch 1
oder 2, dadurc-h^ gekennzeichnet, daß der Beschleunigungskörper
(15) fliegend in der Hohlachse der. Schleudertrommel (1)'gelagert ist.
4. Vpllmantelzentrifuge nach einem der vor-
hergeh'endeiTÄnsprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Beschleunigungskörper (15) mit einem Drehantrieb in Verbindung steht, der ihm eine
Rotationsgeschwindigkeit verleiht, die höher ist als die Rotationsgeschwindigkeit der Schleudertrommel
und der Feststoffaustragsschnecke.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
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