DE1801426A1

DE1801426A1 - Zentrifugalanreicherer bzw.Zentrifugalabscheider

Info

Publication number: DE1801426A1
Application number: DE19681801426
Authority: DE
Inventors: Arnold Orlan M
Original assignee: Ajem Laboratories Inc
Current assignee: Ajem Laboratories Inc
Priority date: 1967-10-10
Filing date: 1968-10-05
Publication date: 1969-05-22
Also published as: BE722017A; US3417871A; GB1249634A; FR1587437A; AU4462368A; CH501433A

Description

PATENTANWÄLTE DR. Hl/βία WILCKEN · DIPL.-INÖ. TH. WILJCKEN 1801426 D - 24 1,UBKCK. BREITE STRAMB 08-84

3. Oktober 1968

Dr. W./l

Anmelder:

Ajem Laboratories, Inc., Livonis, Michigan, U.S.A.

38899 Schoolcraft Road.

Zentrifugalanreicherer bzw. Zentrifugalabs chöider

Die Erfindung bezieht sich auf Zentrifugalanreicherer bzw. Zentrifugalabscheider und insbesondere auf solche mit tangentialer Einlaßströmung hohen Druckes, um eine Wirbelbewegung inder Trennkammer zu schaffen, durch die schwebende feste Teile aus der Trägerflüssigkeit herausgetrennt werden..

Zentrifugalabscheider oder Zentrifugalanreicherer,'die hohe Einlaßdrücke verwenden, um eine Wirbelbewegung in der Trennkammer zu schaffen, werden heute allgemein und in großer Zahl verwedndet. Anreicherer dieser Art sind allgemein beim Entfernen fester Verunreinigungen aus der Trägerflüssigkeit wirksam, wenn die Festteile ziemlich gleichmäßig sind und verhältnismäßig kleine Größe aufweisen . In Anwendungsfällen jedoch, bei denen die festen Teile unregelmäßige Formen aufweisen oder wenn sich andere unerwartete feste Materialien in der zu klärerüäen Flüssigkeit befinden oder sich in der Flüssigkeit absetzen bevor sie in den Anreicherer eintritt, besteht die Tendenz zu Verstopfungen und zur Bildung eines WiderStandes.Wenn weiter die zu entferMen festen Teilchen organische Zusammen-Setzungen sind, besteht die Tendenz, daß diese Festteile sich zusammenballen und zusammenbacken und damit den Auslaß ver-

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* LObadc (0451) 7 58 88, Privat ι Dr. H. Wllcktn, Curau (04505) 210 · Dlpl.-Inf. Th. Wllckcn, LObtck (0451) 40 81 84 Bank ι Commirzbank A. G., FiI. LObtds, Kto.-Nr. 3» 0117 Poitiditcfci Hamburg 1381 19

OFHOtNAL INSPECTED

stopfen. Dieses Problem einer gedrosselten Strömung im Auslaß verursacht eine Vergrößerung der Flüssigkeitsmenge in . der Trennkammer, die die Klärung der Flüssigkeit Meein-• flußt, welche aus dem Oberteil der Trennkammer abgenommen wird.Da dies die leistung des Zentrifugalabscheiders herabsetzt j kann es erforderlich werden, den Betrieb des Abscheiders zu unterbrechen, ihn zu demontieren bzw, teilweise zu demontieren und die Blockierung zu "belieben.

Di9 Erfindung besteht aus einem Zentrifugalanreicherer, bei . dem Vorsorge getroffen ist, ein Verstopfen durch feste Teilchen am konzentrierten Schlammauslaß au vermeiden oder zu vermindern.

Um die Erfindung verständlicher zu machen, wird sie nun anhand der anliegenden Zeichnung erläutert. Es zeigen: .

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Zentrifugalanreienerers mit den erfindungegemäßen Merkmalen,

Fig. 2 einen teilweiaen vergrößerten Schnitt nach

der linie 2-2 der Fig. 1 mit dem Schlammauslaßbereich,

Fig. 3

6 Seitenansichten mit Teilschnitt ähnlich der Fig. 2, jedoch mit abgeänderten unteren Auslaßbereichen,

Fig. 7 einen Schnitt nach linie 7-7 der Fig. 6

Auf der Zeichnung und insbesondere in Fig. 1 ist ein Zentri-

fugalanreieherer 10 dargestellt, der im allgemeinen eine zy- . ο

to linderische Einlaßschnecke 12, eine zylinderische Trennkammer co

J^ 14 und eine konisch profilierte Trennkammer 16 besitzt. Eine ο untere konisch profilierte Verlängerung 18 ist ebenfalls vorcn· gesehen, die mit dem Auslaß 20 für konzentrierten Schlamm in , Verbindung steht, aus dem die festen Teilchen, die sich kon- ■ zentriert haben, entfernt werden. Die Einlaßschnekce 12 be-

sitet am Unterteil einen Flansch 22, der sich gegen einen Flansch 24 am Oberteil der Zylinderkammer 14 legt. Diese Flansche werden durch Befestigungsbolzen gegeneinander geklemmt.

Die Flansche 26 und 28 am Unterteil der Zylinderkammer H und am Obertail der konischen Kammer 16 und die Flansche 30,32,34 und 36 sind in gleicher Weise vorgesehen zur Ver-

bindung der konisch profilierten Trennkammer 16 der unteren Yerlängerungskammer 18 und dem Schlammauslaß 20. Der Zentrifugalabscheider kann somit leicht auseinandergebaut werden um ihn zu warten und/oder verschiedene Abschnitte wahlweise zu ersetzen.

Die Einlaßschnecke 12 ist mit einem tangentialen Flüssigkeitseinlaß 38 versehen, durch den die feste Bestandteile enthaltende Flüssigkeit vorteilhaft unter Druck nifctels einer geeigneten Pumpe zugeführt wird. Infolge ihres hohen Druckes und der tangentialen Einströmung in die Einlaßschnekke 12 beginnt die Flüssigkeit , einen Wirbel in dem Anreicherer zu biifen. Die festen Teilchen in der Flüssigkeit werden somit einer Zentrifugalkraft unterworfen, die verursacht, daß sie nach außen zur Wandung des Abscheiders wandern. Die festen Teilchen sinken dann entlang der nach innen geneigten Wandungen der konischen Abschnitte 16 und 18 ab und werden · durch den Schlammauslaß 20 abgenommen. Die Flüssigkeit zur

^ Mitte des Abscheiders ist verhältnismäßig klar und wird durch

-» das Auslaßrohr 4-0 für geklärte Flüssigkeit abgenommen und wei- ° tergeleitet oder in einem geeigneten Kessel bzw. Behälter ge- _ζ£> sammelt.

Es ist v'ichti-g, im Schlaminauslaß 20 auch für eine kurze Zeit

ein Verstopfen zu vermeiden, da jede Flüssigkeitsvergrößerung im Abscheider infolge einer gedrosselten Strömung am Auslaß die Klärung der Flüssigkeit beeinflußt, die durch das Abnahmerohr 40 für geklärte Flüssigkeit abgezogen wird. Um somit die leistung der Einheit aufzuerhalten muß das Verhältnis der durch den Einlaß 38 eintretenden, festteile enthaltenden Flüssigkeit zu der geklärten'durch das Rohr 40 austretenden Flüssigkeit und zu dem konzentrierten aus dem Auslaß 20 abzunehmenden Schlamm beibehalten werden. Wenn infolge der Art der zu entfernenden Festteile oder nicht erwarteter Festteile in der Flüssigkeit eine Konzentration oder Ballung von Festteilen im Schlammauslaß eintritt, kann es erforderlich sein, eine solche Verstopfung abzubauen, um eine konstante Strömung am Schlammauslaß 20 zu erhalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine Kolbenstange 42 in der Mittelachse des Auslasses 20 angeordnet und in der lage vertikal hin und her zu gehen, sobald es erforderlich ist, Festteile abzubauen, die sich im Unterteil des. Halses des Schlammauslasses gesammelt und verkeilt haben. Die Stange 42 ist am Unterende in einem Stützlager 46 gleitend geführt, welches durch Speichen 48 im Verlängerungsrohr 50 des Schlammauslasses montiert ist. Die Stange 42 besitzt entlang ihres Mittelteiles einen ferromagnetischen Anker oder Körper 52. Eine Magnetspule 54 ', die in einem Ringgehäuse 55 gelagert und durch eine geeignete elektrische' Stromquelle gespeist wird, umgibt das untere Verlängerungsrohr 5o und den ferromagnetischen Körper 52. Eine Stromquelle wird intermittierend an die Spule 54 angeschlossen, um &le intermittierend an Spannung zu legen,und dadurch ein

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magnetisches Feld aufzubauen und abzubauen, welches auf den Kprper 52 einwirkt, und ihn als Hubmotor arbeiten läßt, d.h. der Körper hebt sich an und fällt, sobald sich das Feld aufbaut und abbaut.

Die Kolbenstange 42 ist bei dieser Ausführung starr mit dem Körper 52 verbunden, so daß sie sich mit dem Körper 52 auf und ab bewegt und dadurch das obere Ende 56 der Stange als Stößel arbeitet, um irgendwelche Ansammlungen oder Ballungen von Festteilen abzubauen, die den Auslaß 20 verstopfen können. Da die Stange 42 durch das lager 46 aufrecht gehalten wird, und das lager in Nähe des Unterendes der Stange 42 liegt, erzeugt die vertikale hin- und hergehende Bewegung der Stange und des Körpers eine begrenzte Drehbewegung, die die Eignung der Stange zum Abbauen der Festteile und zum Reinigen des Auslasses 20 verstärkt, " --

Bei der abgeänderten Ausführung nach Fig. 5 erhält die Kolbenstange 42a, die im lager 46a gleitet, wie bei der Ausführung nach Fig. 2, ihre vertikale hin- und hergehende Bewegung durch ein Gestänge 58 und einen Motor 60. Das Gestänge 58 enthält einen Hebel 62, der bei 64 an der Verlängerung 50a schwenkbar gelagert ist. Ein Ende des Hebels 62 ist gelenkig bei 70 mit der Kolbenstange 42a verbunden, während ein Rad 72, welches drehbar auf dem anderen Ende gelagert ist, sich gegen einen Exzenter 74 abstützt. Das Eszenterrad 74 sitzt auf der Welle des Motors 60, und gegen diesen Exzenter kommt das Stützrad 72 zur Anlage. Sobald somit der Exzenter 74 umläuft, macht das Stützrad 72 und dessen Hebel 62 eine auf- und abgehende Bewegung um die Drehachse 64. Diese hin- und hergehende Bewegung

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wird durch den Hebel 62 auf dia Kolbenstange 42a übertragen, ί die ebenso wie die Stange bei der Ausführung nach Fig. 2 je- " de Ansammlung oder Ballung von Festteilen im Auslaß 20a abbaut.

Eine flexible Manschette 78 umgibt den äußeren Teil des Hebels 62, um Flüssigkeitsverluste aus dem Auslaß 20a zu verhindern während sie es andererseits 'zuläßt, daß sich der Hebel 62 frei um seine Achse 64 verschwenken kann.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der im unteren Auslaßteil 20b mehrere umlaufende Flügel 80 mit einer solchen Steigung angeordnet sind, daß sie die Flüssigkeit abwärts drücken. Diese Ausführung besitzt ein weiteres optimales Merkmal darin, daß die Auslaßverlängerung 20b einen Krümmeränschluß 84 und ein seitliches Auslaßrohr· 86 aufweist. Die Flügel 80 sind auf einer Welle 88 montiert, die durch den Krümmer 84 verläuft und drehbar gelagert ist. Ein Motor 90, der mit der Welle 88 in irgendeiner geeigneten Weise verbunden ist, z.B. über ein Riementrieb, verdreht die WeIlQ 88 und die Flügel 80. : Eine Dichtung 92 am Durchgang der Welle 88 durch den Krümmer 84 verhindert leckverluste·«) Sobald somit die Flügelblätter im Schlammauslaß 20b in Kndrehung versetzt werden, durchschneiden sie zusammengeballte Festteile und drücken auch vorteilhaft durch ihre Steigung den konzentrierten Schlamm nach unten, so

daß er schneller und' kontinuierlich durch das seitliche Abnahme™ · *° * ■

^ rohr 86 abgeführt werden kann.

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JJ Bei der weiteren Ausführung nach Fig. 5 wird eine Düse mit ho~ ο her Flüssigkeitsenergie verwendet, um Zusammenballungen von Fest-

cn teilen abzubauen. Ein Rohr 94, welches eine Flüssigkeit unter to

Druck zuführt,verläuft durch den Krümmer 84 c in die untere Aus-

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laßverlängerung 50 c. Der Düsenkopf 102 dichtet das obere Rohr ende 94 ab, aber es sind Flüssigkeitsauslaßkanäle 100 auf dem Um-

$ fang des oberen Rohrendes so vorgesehen, daß sie die Flüssigkeit aus den Auslaßkanälen 100 zu auf dem Umfang angeordneten Spritz-f " düsen 104 und abwärts in den Schlammauslaß 20c richten. Die sich ergebenden Spritzstrahlen befinden sich unter genügend hohem Druck, um zusammengeballte Festteile abzubauen und sie auch nach unten durch die Auslaßverlängerung 50c in das seitliche Abnahmerohr 106 zu treiben.

Es ist verständlich, daß anstelle eines einzelnen Düsenkopfes mehrere Düsenköpfe entlang des Rohres 94 verwendet werden können. Es ist weiter verständlih, daß bei jeder der bisher beschriebenen Ausführungen der Flüssigkeitsschlamm durch einen Ringraum, der die sich durch den Schlammauslaß erstreckende Weile umgibt, abgeführt wird. Die Abmessung dieses Ringraumes soll groß genug sein, um das Verhältnis des Schlammauslasses au der durch den Einlaß 38 in den Zentrifugalabscheider sugeführten Flüssigkeit aufrecht zu erhalten.

Da der Flüssigkeitsschlamm, der aus dem Auslaßrohr austritt, sich in schneller Wirbelbewegung befindet, und zwar infolge der Wirkung des Zentrifugalabscheiders, besitzt er häufig in Abhängigkeit von der Art der zu entfernenden Festteile eine ausreichende Energie, um zusammengeballte Festteile, die sich im Schlammauslaß ansam-. «mein, abzubauen. Jede Drosselung der Strömung in diesem Bereich jedoch, wie vorstehend bemerkt ist, die Klärung der abzuneh-

^ Flüssigkeit beeinflussen.

In den Fig. 6 und 7 ist daher als weitere Ausführung eine Vor-

^richtung dargestellt, die die Energie der wirbelnden Flüssigheit verwendet, um eine Verstopfung zu vermeiden. Eine Auslaß-

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Sammelmanschette 110, deren Innendurchmesser erheblich größer ist als der des Auslaßrohr#fl, ist so angeordnet, daß sie den unteren konisch profilierten Sphlammauslaß 2Od umgibt. Die Sammelmanschette 110 ist mit dem unteren Teil des Abscheiders durch Speichen 112 verbunden und läßt es zu, daß der konzentrierte Schlamm aus dem Auslaßteil 2Od frei auetreten kann. Der konzentrierte Schlamm, der sich in schneller Wirbelbewegung befindet, verläßt den Bereich 2Od als konischer Strahl, der weiter wird als die Mündung des Auslaßteiles des. Schlammauslasses 2Od. Somit verhindert das größere in der Sammelmanschette verfügbare Sammelvolumen die Verengung, die üblicherweise mit einer Rohrverlängerung des gleichen Durohmessers wie der des Auslasses verbunden ist, der normal verwendet wird, um den Schlamm aus dem Zentrifugalabscheider zu entfernen. Da die Strömung auf diese Weise nicht eingeschnürt wird, verhindert die wirbelnde Flüssigkeit im Abscheider selbst eine Verstopfung und setzt somit die Flüseigkeitsvergrößerung im Abscheider herab oder vermeidet diese, die die Klärung der zu entfernenden Flüssigkeit beeinflußt. Da somit sich der Schlamm in der Manschette 110 sammelt, wird er' durch den unteren Auslaß 114 zu einem geeigneten Sammelbehälter abgezogen. .

Es 1st somit ersichtlich, daß ein Zentrifugalabscheider in Nähe des Auslasses für konzentrierten Schlamm mit Mitteln versehen wird, um jede unerwünschte Verstopfung oder Ansammlung von zu entfernenden Festteilen auszuschalten. Somit wird das Verhältnis der in den Einlaß eintretenden»Festteile enthaltenden Flüssigkeit zu der abgezogenen geklärten Flüssigkeit und zu dem konzentrierten Schlamm, der aus Eem Unterteil"abgezogen wird, konstant

• gehalten. Wenn dieses Verhältnis konstant gehalten wird, kann

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die Leistung des Abscheiders zum Entfernen fester Teilchen aus der Trägerfltlssigkeit gehalten werden und die Klarheit der abgezogenen Flüssigkeit durch das Fltissigkeitsabnahmerohr kann beibehalten werden. ·

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Patentansprüche _ .:" >.■

1. Zentrifugalabscheider zum Heraustrennen fester Teilchen ; aus einer Flüssigkeit, bestehend aus einer Einlaßkamraer mit _;, tangentialer Zufuhr einer Festteile enthaltenden Flüssigkeit unter Druck in den Oberteil der Einlaßkammer, aus einer im allgemeinen konus stumpf förmigen Trennkammer,, deren weitere» Ende mit dem Unterteil der Einlaßkammer kommuniziert, aus I einer Auslaßlditung für geklärte Flüssigkeit, die durch die^: Einlaßkammer ^ocial in die Trennkammer verläuft und -die geklärte Flüssigkeit abnimmt, aus einer Ausl'aßleitung in Nähe des engeren Endes!der Trennkammer zur Abnahme konzentrierter Fest-

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,teile, wobei j das Konzentrieren der Festteile in der Flüssigkeit durch Wirbelung der die Festteile enthaltenden Flüssigkeit in der Einlaßkammer und in der KonusStumpfkammer bewirkt wird, wobei die Festteile durch Zentrifugalkraft gegen die Begrerizungswandung der Kammer wandern, sich abwärts entlang der geneigten Wandung bewegen und sich in der Nähe des Auslas« see sammeln, so daß verhältnismäßig geklärte Flüssigkeit in Nähe d#r Auslaßieitunjg nahe der Mittelachse der Kammer zurück-; bleibt, gtkenmseichnet durch Vorrichtungen am oder in Nähe des

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Sohlanmauslasseß, die ein Verstopfen des Auslasses verhindern

.ünÄ die eine größere Gleichmäßigkeit der zentral durch die Ab naJuneleitung abgenommenen geklärten Flüssigkeit gewährleisten.

2. Zentfifugalabscheider nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Kolbenstange (42) im Schlamm-ÄUSlaß (18,20) besteht, die sich vertikal hin- und herbewegt Und daduroh jede Konzentration von Festteilen im Auslaß abbaut. , /

3. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (42) gleitend im Schlammauslaß gelagert 1st und mindestens einen Teil (52) mit induzierten magnetischen Eigenschaften aufweist, wobei das Magnetfeld erregende Mittel die Kolbenstange in Nähe des magnetischen Teiles umgeben, wodurch, sobald die das Magnetfeld erregenden Mittel intermittierend erregt werden, die Kolbenstange hin- und her bewegt wird, um Konzentrationen von Festteilen abzubauen.

4. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (42a) gleitend im Schlammauslaß gelagert ist und ein Hf bei (62) mit einem Ende gelenkig mit der Kolbenstange verbunden ist, wobei dieser Hebel in Nähe des Auslasses (5Oa) schwenkbar gelagert ist und Betätigungsmittel ₍ an den Hebel angreifen, so daß er um seine Drehachse (64) hin- und her schwingt und dadurch die Kolbenstange in hin- und hergehende Bewegungen versetzt, um Konzentrationen von Festteilen abzubauen.

5. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel für den Hebel (62) aus einem

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auf der Welle eines Motors befestigten und mit der Welle umlaufenden Exzenter (74) besteht, gegen den ein Stützrad (72) anliegt, welches drehbar auf dem anderen Ende des Hebels (62) gelagert ist, so daß der Umlauf des Exzenters das andere Ende dieses Hebels anhebt und fallen läßt und dadurch dem Hebel eine hin- und her schwingende Bewegung erteilt.

6. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer hohlen, süä Flüssigkeit zuführenden Welle (94) besteht, die durch den Schlammauslaß verläuft und einen oder mehrere Sprühköpfe (102) besitzt, die . mit dem Hohlraum der Welle kommunizieren und Flüssigkeit unter Druck in den Schlammauslaß (20c) richten, wodurch eine Konzentration von Festteilen, abgebaut und ein Wegspülen dieser Festteile unterstützt wird.

7. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer,im Schlammauslaß (20b) drehbar gelagerten' Welle (88) besteht und mehrere Flügelblätter (80) aufweist, deren ,Steigung so ist, daß sie die Flüssigkeit zum Schlammaußlaß drücken, und daß Mittel zum Drehantrieb der Welle vorgesehen sind, ßo daß bei Umlauf der Welle mit den Flügelblättern diese Blätter Kontentrationen .von Festteilen durchschneiden, sie .abbauen und die Festteile aus dem Schlammauslaß herausdrücken,

8. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torrichtung aus einer Sammelmanschette (110) außerhalb und konzentrisch zum Auslaß (2Od) besteht, und einen

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Innendurchmesser aufweist, der größer ist, als der Durchmesser des Schlammauslasses, und daß sich die drehende Wirbelbewegung der Flüssigkeit innerhalb und außerhalb des Auslasses fortsetzt, um Konzentrationen von Festteilen abzubauen und sie aus dem Auslaß in die Sammelmanschette au spülen.

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