DE1811601B1 - Vollmantelzentrifuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vollmantelzentrifuge ten, wenn die Zentrifuge dicht ist. Dies bedeutet, daß zum periodischen Sedimentieren aus und nachfolgen- zunächst geklärte Flüssigkeit vorhanden sein und den Filtrieren einer kleinste Feststoffteilchen enthal- zum anderen eine zusätzliche Anfahrperiode vorgetenden Suspension mit einem feststehenden und schaltet werden muß, während der keine Trennarbeit einem axial verschiebbaren Trommelteil, die in ge- 5 vorgenommen werden kann.

öffneter Stellung einen großen Ringspalt für den Fest- Um die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und

stoffaustrag und in der geschlossenen Stellung einen beim Anfahrvorgang von der Suspension unabhängig kleinen Ringspalt für die Filtration bilden, dessen zu sein, wird bei einer Zentrifuge der eingangs erkleine Spaltbreite in der Größenordnung der Teilchen wähnten Art, mit der periodisch sedimentiert und der Feststoffe der Suspension liegt, und einer dem 10 periodisch filtriert wird, vorgeschlagen, daß der von kleinen Ringspalt zugeordneten, verformbaren Ring- einer von der Suspension unabhängigen Steuerflüssigdichtung, die in einem mit Flüssigkeit beaufschlag- keit beaufschlagte Ringraum über eine Zuleitung mit baren und eine Ablauföffnung aufweisenden Ring- in der Trommelwelle befindlichen Verteilerbohrungen raum liegt. in Verbindung steht und von der Trommelwelle her

Derartige Maschinen werden zur Trennung von i_S gesehen hinter dem kleinen Ringspalt ein zusätzlicher Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen eingesetzt, wobei die Ablaufquerschnitt vorgesehen ist, dem am größeren Größe der Feststoffteilchen sehr klein sein kann. Sie Radius eine weitere Ringdichtung zugeordnet ist. laufen mit gleichförmiger Drehzahl kontinuierlich Aus verfahrenstechnischen Gründen wird für die

um, arbeiten aber selbsttätig periodisch. Die Arbeits- im Kreislauf geführte Steuerflüssigkeit ein geschlosseperiode besteht aus dem Füllen des Trennraumes mit 20 nes Leitungssystem vorgesehen. Suspension, dem nachfolgenden Ausschleudern der in Mit einer derart ausgebildeten Zentrifuge kann die

den Hohlräumen zwischen den Feststoffen stehenden Steuerflüssigkeit zentral von der hohlen Trommel-Flüssigkeit und dem Austragen des trockenen Fest- _welle aus zugeführt und gesteuert werden, so daß die Stoffes. Da die Feststoffkonzentration von Fall zu Zentrifuge von der Steuerkraft her und auch zeitlich Fall verschieden ist, ist die Zeit der Füllung des 25 unabhängig von allen anderen Vorgängen und Ver-Trennraumes mit Feststoffen unterschiedlich. Die hältnissen in der Maschine ist, wie beispielsweise von anderen Zeiten im Ablauf der Periode sind feste Zei- der Eingabe der Suspension, von den Radiendifferenten, die im automatischen Betrieb nach einem einge- _Zen zwischen Kläre und Steuerflüssigkeit, dem spezistellten Programm ablaufen. fischen Gewicht der Kläre zur Steuerfiüssigkeit usw.

Eine derartige Zentrifuge wurde bereits vorge- 30 Um die Steuerflüssigkeit von unten zuführen zu schlagen (deutsche Auslegeschrift 1285 409), bei der können, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlazur Füllung des Trennraumes zunächst nur mit dem gen, daß in an sich bekannter Weise zwischen einem Sedimentationseffekt gearbeitet wird, d.h.: der Fest- konischen, wellenfesten Trommelmantel und einem stoffraum ist undurchlässig verschlossen. Nach Fül- ebenen oder konischen, wellenfesten Trommelboden, lung dieses Raumes mit Feststoffen wird die weitere 35 der im Bereich des größeren Durchmessers des Zufuhr von Suspension automatisch unterbrochen. Trommelmantels mit Abstand angeordnet ist, ein auf An dem äußersten Umfang der konischen Trommel der Zentrifugenwelle axial verschiebbarer Trommelwird ein kleiner Ringspalt geöffnet, durch den die in teil vorgesehen ist, wobei dieser Teil mit dem Tromden Feststoffzwischenräumen noch eingeschlossene melmantel die Spalte bildet und in dem Trommelteil Flüssigkeit austreten kann. Zum Austragen des Fest- 40 die Dichtung mit Zu- und Ablaufkanälen sowie der stoffes wird die Trommel durch axiales Verschieben Ablaufquerschnitt vorgesehen sind, weit geöffnet. Bei dieser Zentrifuge wird die abge- Das technische Bedürfnis, Suspensionen aus Festtrennte, geklärte Flüssigkeit und der trockene Fest- stoffen und Flüssigkeiten zu trennen, ist vielfältig. stoff in denselben Raum ausgetragen, so daß die ein- Die Lösung solcher Trennprobleme erfährt eine gezelnen Auffangräume getrennt gesteuert werden 45 wisse Ordnung durch die Abstufung der Teilchenmüssen. Diese Maschine ist nur für Suspensionen ge- größe der Feststoffe und ihre spezifischen Gewichte eignet, deren Feststoffteilchen zwar sehr klein, aber gegenüber den Lösungen. Je kleiner die Teilchen kristalliner oder amorpher Struktur und elektrisch sind, desto problematischer wird die Trennung. Sind neutral sind. Diese Suspension bewirkt einen harten die Teilchen, dank der Gewichtsverhältnisse, überAufbau der Feststoffteilchen bis zum Überlauf für 50 haupt absetzbar, so wird die Absetzgeschwindigkeit die abzutrennende Flüssigkeit. Demzufolge kann die mit abnehmender Teilchengröße geringer. Ebenso abgetrennte Flüssigkeit gleichzeitig als Schließkraft wird die Filtrationsgeschwindigkeit geringer, weil mit für die Dichtung des kleinen Ringspaltes benutzt wer- abnehmender Teilchengröße die Kapillaren zwischen den, wobei die abzutrennende und die für die Schließ- den festgepackten Feststoffteilchen kleiner werden, kraft erforderliche Flüssigkeit mit der gleichen 55 Die Drosselung und die Kapillarkräfte werden aber Radiendifferenz und demzufolge mit gleichem Druck größer. Dieser letzte Umstand wirkt sich entscheiarbeiten. Es kann also keine Überschußkraft erzeugt dend auf die zu erzielende Restfeuchte beim Filtriewerden. ren aus. Während des Filtrierens kann die zwischen

Die ältere Zentrifuge hat jedoch den Nachteil, daß den Feststoffteilchen befindliche Flüssigkeit austreten, im Anfahrstadium keine Schließkraft vorhanden ist 60 Besonders schwierig wird das Trennen von Fest- und somit ein großer Teil der Suspension so lange stoffen und Flüssigkeit bei kolloidalen Feinstschlämabfließt und verlorengeht, bis der Trennraum über- men mit Teilchengrößen unter 0,001 mm, wenn die speist ist und damit an der Dichtung eine Schließ- Teilchen nicht nur sehr klein, sondern auch gleichkraft wirksam wird. Während dieser Zeit ist keine wertig elektrisch geladen sind. Die Teilchen stoßen Trennung von Feststoff und Flüssigkeit möglich. Um 65 sich ab und sinken bei einfacher Sedimentation nur das Ausfließen von Suspension zu vermeiden, kann so weit ab, daß sie untereinander im Abstand vom man den Trennraum mit vorhandener, geklärter Flüs- Vielfachen ihrer Größe verharren. In Zentrifugen sigkeit anfahren und auf Suspensionzufuhr umschal- werden durch Beschleunigungen die Massenkräfte

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erheblich vervielfacht; die Massenkräfte gehen mit der Trommelwelle 2 axial verschiebbar angeordnet, den abstoßenden Ladungskräften ins Gleichgewicht. Der Trommelteil 8 ist in F i g. 1 auf der linken Seite Diese abstoßenden Ladungskräfte nehmen aber mit im Halbschnitt I in der geschlossenen und auf der der Verringerung des Teilchenabstandes zu, so daß rechten Seite im Halbschnitt II in der geöffneten theoretisch unendlich große Massenkräfte erforder- 5 Stellung gezeigt. Die F i g. 2 und 3 zeigen diese Stellich wären, um die Feststoffteile auf den Abstand lungen in vergrößerter Darstellung, wobei F i g. 2 Null zu packen, um also optimale Feststoffverdich- Kanäle23 und Fig. 3 Kanäle36, 38, 39, 40 und 41 tung und -schichtung zu erhalten. Befindet sich eine im Schnitt zeigen. Ebenfalls wellenfest ist ein Tromleitende Lösung zwischen solchen geladenen Teil- melboden 11 vorgesehen, der einen halbkreisförmig chen, dann ist die gegenseitige abstoßende Wirkung io geteilten Kolbenring 12 aufnimmt. Die beiden Stoßgrößer als in Luft. Daher kann sich die strukturvis- stellen des Kolbenringes 12 geben zwei definierte kose Masse nicht bis zum Überlauf aufbauen, son- Querschnitte frei, so daß dieser Kolbenring definiert dem es stellt sich im Bereich des Überlaufes für die undicht ist. Die Schleudertrommel, bestehend aus geklärte Flüssigkeit eine mehr oder weniger tiefe dem konischen Trommeldeckel 6, dem verschieb-Turbulenzzone ein, in der während der Sedimenta- 15 baren Trommelteil 8 und dem wellenfesten Trommeltionsphase keine Trennung mehr erfolgt. Würde jetzt boden 11, läuft mit der Trommelwelle 2 mit gleichder kleine Ringspalt geöffnet, dann müßte die ge- förmiger Drehzahl um, öffnet und schließt aber samte Flüssigkeit der Turbulenzzone durch den fest- selbsttätig periodisch.

gepackten Feststoff geführt werden. Das würde eine Im Bereich ihrer größten Durchmesser liegen der

unnötige Verlängerung des Trennvorganges bedeuten. 20 Trommeldeekel 6 mit der Stirnfläche 7 und der be-

Um auch die Flüssigkeit aus der Turbulenzzone wegliche Trommelteil 8 mit der Fläche 10 gegenein- _

• abziehen zu können, schlägt die Erfindung weiterhin ander und werden bei Andruck in später beschriebe-

vor, daß der Trommelteil im kleineren Durchmesser- ner Weise druckdicht. Es entsteht hierdurch eine

bereich einen ringförmigen Kanal aufweist, in dem Vollmanteltrommel mit einem Feststoffraum 9, in

ein ringförmiger axial beweglicher Steuerschieber 25 dem sich die Feststoffteilchen unbeschadet ihrer

eingelassen ist, der in seiner Beweglichkeit mittels Größe absetzen können.

eines ringförmigen Anschlages zum Feststoffraum Um der Suspension schlagartig die Umfangsge-

hin begrenzt ist und mit seiner unteren Fläche und schwindigkeit der Trommel mitteilen zu können, sind

dem Boden des Kanals einen mit Flüssigkeit beauf- in der Trommel sehr enggestellte radiale Lamellen 13

schlagbaren Steuerraum bildet, und der Kanal einen 30 vorgesehen. Der Trommelteil 8 trägt diese Lamellen

vom Steuerraum getrennten ringförmigen Abfluß- 13, die in engem Abstand von 2 bis 3 Winkelgraden

querschnitt für die abzuführende Trübe aufweist. Da- stehen. Ferner trägt der Trommelteil 8 einen ring-

mit kann praktisch der Überlauf für die abzutren- förmigen Steuerschieber 14, der über eine verform-

nende Flüssigkeit in einen größeren Durchmesser- bare Weichdichtung 18 und einen verformbaren Ring

bereich gelegt werden, ohne daß die Flüssigkeit den 35 19, die beispielsweise bei Gummiausführung beide

gesamten mit Feststoff gefüllten Feststoffraum durch- einvulkanisiert sein können, axial beweglich ist. Zu

fließen muß. Anfang des Trennprozesses in der Zentrifuge ist der

Weitere Erfindungsmerkmale sind mit dem Aus- Feststoffraum 9 tief, die Feststoffteile sinken in Fliehführungsbeispiel beschrieben. Das Ausführungsbei- kraftrichtung schnell und ungehindert ab. Je mehr spiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es 40 Feststoffteilchen aber gesammelt werden, desto kleizeigt ner wird die Sedimentationstiefe. Schließlich entsteht

Fig. 1 einen Schnitt durch die gesamte Zentrifuge, eine Turbulenzzone zwischen dem dichten Feststoff-

wobei der linke Halbschnitt I die Zentrifuge im ge- kuchen und einem Überlaufkanal 22. Die Trennung

schlossenen und der rechte Halbschnitt II die Zen- bleibt unvollkommen oder erfolgt gar nicht mehr, ob-

trifuge im geöffneten Zustand zeigt, 45 wohl der Trennraum bis zum Überlauf noch nicht mit

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung mit dem klei- Feststoffen gefüllt ist. Wird jetzt die Zuführung weinen Ringspalt und den Kanälen für die abzuschleu- terer Suspensionen unterbrochen, so würde sich die dernde Kläre, Suspension beruhigen und trennen. Das heißt, über

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung mit dem gro- den Feststoffkuchen im Feststoffraum 9 verbliebe eine

ßen Ringspalt und den Kanälen für die Steuerflüssig- 50 verhältnismäßig große klare Flüssigkeitsschicht, die

keit, über den Überlaufkanal 22 nicht mehr abfließen

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie C-D in Fig. 1, kann. Bei Öffnung des äußeren kleinen Ringspaltes

F i g. 5 bis 7 besondere Gestaltungen der Ringdich- 60 müßte diese verhältnismäßig große Flüssigkeits-

tung im Bereich des kleinen Ringspaltes in vergrö- menge durch den gesamten Kuchen hindurchtreten,

ßerter Darstellung, 55 Das würde die Ausschleuderzeit für die Restflüssig-

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 1. keit unnötig und unwirtschaftlich verlängern. Aus

Nach F i g. 1 ist in einem Zentrifugengehäuse 1 diesem Grund ist der ringförmige Steuerschieber 14 eine Trommelwelle 2 in einem Pendellager 3 pendel- vorgesehen, der unterhalb de's Flüssigkeitsringes der beweglich fest gelagert. Weiterhin ist ein Querlager 4 Turbulenzzone geöffnet werden kann und einen einen vorgesehen, das über einen elastischen Ring 5 Quer- 60 konzentrischen Ringspalt bildenden Austrittsquerkräfte in das Gehäuse 1 leiten kann. Der elastische schnitt 44 freigibt, durch den die über dem Kuchen Ring 5 besteht aus einem Werkstoff, der praktisch stehende Flüssigkeit abfließen kann. Dabei wird sie keine Dämpfung hat. Damit bleiben Kreiselstörkräfte etwas von dem festen Kuchen mitreißen. Das ist erausgeschaltet. Die Schleudertrommel kann sich aber wünscht, damit garantiert nur fester Kuchen im Festbei geringen Unwuchten ungehindert verstellen und 65 stoffraum 9 bleibt und nur die in ihm eingeschlossene die Unwuchten kreiseltechnisch ausgleichen. Flüssigkeit ausgeschleudert werden muß.

Ein konsicher Trommeldeekel 6 ist mit der Trom- Der ringförmige Steuerschieber 14 ist in einen

melwelle 2 fest verbunden. Ein Trommelteil 8 ist auf Ringkanal 15 eingelegt, mit dem er einen oder meh-

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rere Steuerräume 17 bildet. Im Ausführungsbeispiel flüssigkeit wird beim Austritt über die Leitringe 53 sind zwei Steuerräume 17 dargestellt, die sich unter- und 54, die am Trommelteil 8 bzw. am Trommelhalb der Weichdichtung 18 bzw. des Ringes 19 befin- boden 11 befestigt sind, dem Auffangraum 55 für die den. Damit der Steuerschieber 14 in axialer Richtung Steuerflüssigkeit zugeführt und fließt über den Abbegrenzt ist, ist er mit einem ringförmigen Anschlag 5 flußstutzen 56 in Pfeilrichtung der Pumpe 25 wie-16 versehen, der gegen den Trommelteil 8 anschlägt. der zu.

Über ein gehäusefestes Rohr 20 kann durch die Damit die im Feststoffkuchen befindliche Lösung

oben hohle Welle 2 Suspension eingegeben werden. durch den kleinen Ringspalt 60 ausgetragen werden Über Verteilerbohrungen 21 wird die Suspension in kann, muß dieser Ringspalt sehr klein sein, etwa in den Trennraum gedrückt. Die in Fig. 4 dargestellten io der Größenordnung von 0,001mm, weil sonst die Verteilerbohrungen 21 sind entgegengesetzt zur Dreh- sehr feinen Feststoffteilchen in unerwünschtem Umrichtung der Zentrifuge zum radialen Strahl geneigt, fang von der durchtretenden Lösung mitgerissen würum damit die Suspension während des Eintrittes nicht den. Da der kleine Ringspalt 60 nur durch einen mezu beschleunigen. tallischen Anschlag der Trommelstirnfläche 7 und der

Der Trennraum kann sich von außen in Richtung 15 Fläche 10 des Trommelteiles 8 definiert werden kann, auf die Trommelwelle 2 bis zu dem Überlaufkanal 22 müssen die beiden Flächen 7 und 10 dicht aufeinfüllen. Bei kontinuierlicher Eingabe der Suspension anderliegen, d. h., sie müssen sich spaltfrei berühren, fließt nach Füllung des Trennraumes 9 die gleiche Während des Sedimentierens muß der kleine Ring-Flüssigkeitsmenge wie zugeführt ab. Die überlaufende spalt 60 nach außen hin abgedichtet sein. Große me-Flüssigkeit wird über radiale Kanäle 23 in den tangen- 20 tallische Ringflächen abzudichten ist sehr schwierig. tial geöffneten Fangraum 24 des Gehäuses 1 geführt. Aus diesem Grund ist in der Fläche 10 eine ringför-Eine Pumpe 25 führt Steuerflüssigkeit drucklos mige Dichtung aus einem inkompressiblen Material, über Leitungen 26, 28 und 30 mit den Steuerventilen wie Gummi, Polyurethan, Weich-P.V.C, Teflon 27 und 29 durch die axiale Bohrung 32 der unten od. dgl., angeordnet. Auch Naturgummi und andere hohlen Trommelwelle 2 zu. In die axiale Bohrung 32 25 weiche thermoplastische Kunststoffe lassen sich hierist ein Rohr 31 eingesteckt, so daß zwei Steuerkanäle für verwenden. Damit aber die beiden Flächen 7 und 33 und 34 gebildet werden. Am oberen Ende des 10 dicht aufeinanderliegen, muß auch die Oberfläche Steuerkanals 33 sind Verteilerbohrungen 35 und am der Ringdichtung 57 mit der Fläche 10 vollständig oberen Ende des Steuerkanals 34 sind Verteilerboh- plan verlaufen. Eine in der Trommelstirnfläche 7 anrungen 37 vorgesehen. An den Steuerkanal 34 ist die 30 gebrachte Ringwulst 64 drückt sich bei geschlossener Leitung 30 und an den Steuerkanal 33 die Leitung 28 Trommel in die Ringdichtung 57 ein. Damit das an angeschlossen, in denen sich die beiden Steuerventile der Ringwulst herausquellende inkompressible Mate-27 und 29 befinden. Das Ventil 27 kann über den rial der Ringdichtung nicht die Auflage der beiden Kanal 33 und Verteilerbohrungen 35 den Raum zwi- Flächen 7 und 10 beeinträchtigt, ist beidseitig der sehen dem Trommelboden 11 und dem Trommelteil 8 35 Ringwulst 64 jeweils eine ringförmige Vertiefung 65 bis zu einer Überlaufbphrung 46 füllen. Ventil 29 vorgesehen, in denen sich das Dichtungsmaterial auskann über den Kanal 34 und Zuleitung 36 die Steuer- breiten kann. Damit ist eine absolute Auflage der räume 17 des Steuerschiebers 14 und einen weiteren Flächen 7 und 10 bei vollkommener Dichtung ge-Ringraum 43 für eine Steuerdichtung 42 speisen. Der währleistet. Das letztlich beschriebene Dichtungs-Steuerschieber 14 kann mit Hilfe der Weichdichtung 40 system ist nicht nur bei der erfindungsgemäßen Zen-18 den ringförmigen Abflußquerschnitt 44 dicht ver- trifuge zu verwenden, sondern bei jeder gleichartigen schließen. In Höhe der Verteilerbohrungen 37 ist am Zentrifuge mit zwei plan aufeinanderliegenden, abzukleinen Durchmesser des Trommelteiles 8 eine ring- dichtenden Flächen und einer nachgeschalteten Dichförmige Fangkammer 83 vorgesehen, an die sich eine rung.

oder mehrere Speiseleitungen 41 anschließen. Von 45 Bei geöffneter Zentrifuge wird der große Ringspalt dieser geht die Zuleitung 36 zu dem Ringraum 43, in 61 durch die Austragsebene 62 des Trommelteiles 8 dem sich die ringförmige Steuerdichtung 42 befindet. und die Austragsebene 63 des Mantels 6 gebildet. Von der Speiseleitung 41 gehen auch die Zuführungs- Die Austragsebenen 62 und 63 sind durch ringförleitungen 39 und 40 zu den Steuerräumen 17 der mige Trassen der Teile 8 und 6 so gebildet, daß Dichtung 18 bzw. des Ringes 19. Von dem Ringraum 5° weder die Ringdichtung 57 noch die Ringwulst 64 geht ein ringförmiger Ablaufkanal 38 ab, der an von den austretenden Feststoffen berührt werden seinem unteren Ende mit Kaliberbohrungen 45 ver- können. Insbesondere bei einem erosiven Schlamm sehen ist. müssen diese beiden Teile vor einem Verschleiß

Der Trommelboden 11 einerseits und der Trom- durch den austragenden Feststoff geschützt werden, melteil 8 andererseits tragen radial angeordnete Sek- 55 Im Bereich der Verteilerbohrungen 21 für die eintoren 47 und 48, die in Fig. 8 dargestellt sind. Da- zuführende Suspension ist ein konischer, glatter Verdurch werden radiale Kanäle 49 gebildet, in denen teilerraum 66 geschaffen, über den die Suspension in die eingespeiste Steuerflüssigkeit nicht schlüpfen den Feststoffraum 9 eintritt. Der axial bewegliche kann, sondern sofort die Umfangsgeschwindigkeit der Trommelteil 8 besitzt einen hochgezogenen Teller 68, Schleudertrommel annehmen muß und damit eine de- &> der mit dem Trommeldeckel 6 einen Ringspalt 67 finierte Stirnflächenkraft frei macht. bildet. In diesem Ringspalt wird die Suspension schon

Oberhalb des Trommelmantels weist das Zentri- so weit beschleunigt, daß sie nahezu mit Umfangsgefugengehäuse 1 einen Ringraum 50 auf, der tangen- schwindigkeit der Trommel zwischen die radialen tial mit Luft oder Schutzgas gespeist wird. Durch Lamellen 13 einströmt. Angetrieben wird die Trom-Reibung der Außenfläche 51 des Trommeldeckels 6 65 mel über einen Riementrieb, von dem die Riemenwird die Luft beschleunigt und kann krümelige Fest- scheibe 58 und der Antriebsriemen 59 gezeigt sind, stoffe aus dem Fangraum 52 tangential ausblasen. Antriebsmotor, Getriebekupplung u. dgl. sind nicht

Die über die Kanäle 33 und 34 eingespeiste Steuer- dargestellt.

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An Stelle der Steuerdichtung 42 sind in den Fi g. 5 17 für die Dichtung 18 und den Ring 19 mit Steuerbis 7 zwei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt. flüssigkeit gespeist. Die Steuerdichtung 42 erhält zu-Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Flachdichtung und erst Druck, verformt sich, wie in Fig. 2 dargestellt F i g. 7 eine metallische Formdichtung. In F i g. 5 ist ist, und verschließt den kleinen Ringspalt 60 volleine verfonnbare Flachdichtung 71 mit wulstförmiger 5 ständig. Der Druck baut sich weiter auf, bis er Verdickung 72 vorgesehen, die von einem Formring schließlich die Steuerräume 17 erreicht hat und somit 70 gehalten wird. Der Formring 70 ist mit einem auch den ringförmigen Steuerschieber 14 beaufschlagt Ringkanal 73 versehen, an den die Zuleitung 36 für und so weit verschiebt, bis er mit der Anschlagfläche die Steuerflüssigkeit angeschlossen ist. Außerdem 16 am Trommelteil 8 anliegt. Der Druck der Steuergeht von diesem Ringkanal 73 der Ablaufkanal 38 io flüssigkeit verformt auch die Dichtung 18 und den ab. Zu einem von dem Formring 70 gebildeten Ring 19, wovon der innere Ring 19 in den Feststoff-Druckraum 75 ist eine Zuführungsleitung 74 für die raum hinein ausweichen kann. Die Dichtung 18 ver-Steuerflüssigkeit geführt. Zufolge der Massenkräfte schließt aber mit ihrer Verformung den ringförmigen, der Steuerflüssigkeit formt sich die Flachdichtung 71, Abflußquerschnitt 44.

wie in Fig. 1 dargestellt, und sperrt damit den klei- 15 Nunmehr ist der Trennraum bis zum Überlaufnen Ringspalt 60 gegenüber dem Ablaufquerschnitt kanal 22 vollkommen dicht.

69 ab. Ist keine Steuerflüssigkeit vorhanden, dann Der Ringraum 43 und die Steuerräume 17 werden

legt sich die Flachdichtung zufolge ihrer Massen- ebenfalls mit Steuerflüssigkeit überspeist. Über die kräfte in der in Fig. 6 dargestellten Weise in den Kaliberbohrungen45 in dem'Ablaufkanal 38 fließt Druckraum 75 ab. 20 stetig etwas Druckflüssigkeit ab. Die Überspeisung

In Fig. 7 ist die Dichtung als metallischer Form- ist aber größer als dieser Verlust. Die überschüssige körper 76 mit einer dünnen Stirnfläche 77 ausgebil- Steuerflüssigkeit tritt ringförmig an der Stelle 82 über det, auf der sich ein Dichtgrat 80 befindet. Der Form- und gelangt in die Kanäle 49. Damit sind wegen der körper 76 ist mit einem Hohlraum 78 versehen, der konstanten Radiendifferenz für Ein- und Austritt der über eine Zuführungsleitung 79 mit dem Ringkanal 25 Steuerflüssigkeit konstante Drücke auf die Dichtun-73 verbunden ist. gen gewährleistet.

Werden die Massenkräfte der Steuerflüssigkeit im Über das gehäusefeste Rohr 20 wird nun Suspen-

Hohlraum 78 wirksam, dann wölbt sich die dünne sion eingegeben, die über die Verteilerbohrungen 21 Stirnfläche 77 nach außen, so daß der Dichtgrat 80 der Trommelwelle 2 in den schwach konischen Verden kleinen Ringspalt 60 nach außen hin abdichtet. 30 teilerraum 66 eintritt. Die glatte Wand des Verteiler-An den Stellen 81 ist die Stirnfläche 77 mit den kräf- raumes hat eine größere Umfangsgeschwindigkeit als tigen Seitenflächen 84 ringförmig hinterstochen. Da- die eintretende Suspension. Damit tritt Reibungsbedurch ist die Verbindung der Stirnfläche 77 biege- schleunigung bzw. Schlupf der Suspension gegenüber weich bzw. leicht verformbar. Die Wirkungsweise der der Wand auf. Die geringe Konizität des Verteilererfindungsgemäßen Zentrifuge ist wie folgt: 35 raumes läßt nur eine kleine Kraftkomponente in

Zunächst wird die Schleudertrommel über den Richtung auf den Ringspalt 67 wirksam werden. Der nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt. So- Schlupf und die kleine Kraftkomponente bewirken dann fördert die Pumpe 25 drucklos bei geöffnetem eine längere Aufenthaltsdauer im Verteilerraum 66, Steuerventil 27 durch die Leitung 28 und den Steuer- so daß eine gleichmäßige Verteilung der Suspension kanal 33 sowie die Verteilerbohrungen 35 Steuerflüs- 40 am Umfang des Verteilerraumes erfolgt. Die eintresigkeit in die zwischen dem beweglichen Trommel- tende Suspension wird durch den kegelförmigen teil 8 und dem Trommelboden 11 befindlichen radia- Ringspalt 67 in den Trennraum geführt. Dieser Raum len Kanäle 49. Durch die beiden Querschnitte an füllt sich, wie bereits beschrieben, bis zum Uberlaufden Stößen des Kolbenringes 12 fließt etwas Steuer- kanal 22. Die nachtretende Suspension verdrängt Löflüssigkeit ab und wird über den Leitring 54 in den 45 sung, die am Überlaufkanal 22 abfließen kann und Auffangraum 55 geführt und fließt aus dem Abfluß- über radiale Kanäle 23 in den Fangraum 24 des Zenstutzen 56 und über die Leitung 26 der Pumpe 28 trifugengehäuses 1 geschleudert wird. Da die eingewieder zu. Die Kanäle 49 und damit der Raum zwi- führte Suspension zufolge des Tellers 68 tief in den sehen dem Trommelteil 8 und dem Trommelboden 11 Trennraum treten muß, ehe sie zwischen die Lamelwerden mit Steuerflüssigkeit überspeist, d. h._; daß 50 len 13 gelangen kann, wird ihr in den Lamellenzwimehr Steuerflüssigkeit zugeführt wird, als am un- schenräumen schlagartig die Umfangsgeschwindigkeit dichten Kolbenring 12 entweichen kann. Die Kanäle der Lamellen 10 mitgeteilt, die dem Außendurch-49 füllen sich, und die überschüssige Steuerflüssigkeit messer der den kegelförmigen Spalt 67 begrenzenden tritt an den Überlaufbohrungen 46 aus und wird über Teller 48 entspricht. Um zum Uberlaufkanal 22 zu den Leitring 53 und den Leitring 54 in gleicher Weise 55 gelangen, muß die Lösung zur kleineren Umfangsgewie vorher zurückgeführt. Damit wird eine definierte schwindigkeit am Überlaufkanal 22 in den Lamellen Stirnflächenkraft dargestellt, die den Trommelteil 8 10 abgebremst werden. Dadurch erfolgt eine Orienaxial nach oben bis zum Trommelverschluß ver- tierung der Feststoffteilchen zu den Lamellenwandunschiebt. Damit liegen die Trommelstirnfläche 7 und gen, die Reibung hält den Feststoff nicht nur fest, die Fläche 10 des Trommelteiles 8 dicht aufeinander. 60 sondern die Radialkomponente der Massenkräfte In gleicher Weise fördert die Pumpe 25 drucklos auf die Feststoffteilchen befördert diese in Richtung Steuerflüssigkeit über das geöffnete Steuerventil 29 nach außen in den tiefer liegenden Feststoffraum, und die Leitung 30 dem Steuerkanal 34 und damit während die Lösung in Richtung auf die Trommeiden Verteilerbohrungen 37 zu, von wo aus die Steuer- welle 2 zum Überlaufkanal 22 gedrückt wird,
flüssigkeit der Speiseleitung 41 im Trommelteil 8 65 Der Feststoffraum 9 füllt sich mit Feststoffen, die zufließt. Von hier aus werden über die Zuleitung 36 nach Maßgabe der Massenkräfte und abstoßenden der Ringraum 43 für die Steuerdichtung 42 und über Kräfte mehr oder weniger dicht aufeinanderliegen die Zuführungsleitungen 39 und 40 die Steuerräume oder sich gegenseitig versteifen und abstützen.

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Schließlich hat die SuspensionsfuIhiHg die Höhe des gesteuerten Schiebers 14 erreicht. Die Verringerung der Sedimentationstiefe verhindert unter Umstanden die restlose Beruhigung der Suspension iß den LamellenzwischenräufneH. Durch die verbleibende Turbulenz werden Feststoffteilchen mitgerissen, und die Zentrifuge »läuft trüb«.

Von. der aus dem Fangr'aurn 24 tangential abströmenden Lösung wird stetig ein Teil abgezweigt und durch ein nicht dargestelltes Glasrohr od. dgl. ge- ίό führt. Der Trüblauf wird über eine bekannte nicht dargestellte Lichtsehranke angezeigt und in einen Steuerimpuls umgewandelt, der die Weitere Zufuhr von Suspension unterbricht und das Ventil 29 schließt. Über die Kaliberbohrungen 45 schleudern der Ringraum 43 und die Steuefräurne 11 leer; Dabei wird der gesteuerte Schieber 14 zuerst drucklos.- Die Rückstellkraft- der elastischen Dichtung 18 Und des Verformbaren Ringes 19 ürid der Gegendruck der Lösung im Feststoffraürn drücken den Schieber 14 zu- 2ö rück. Damit wird der ringförmige Abflüßqüersehnitt 44 geöffnet und eiü kegelförmiger Ringkanal 85 gebildet.- Die im Feststoffraum 9 verbleibende Lösung kann nun hinter dem Schlammkuehen schlagartig durch die Kanäle 85 Und 44 in die Kanäle 23 bzw. in ag den Fangraum 24 gelangen.

In der Trommel befindet sieh nur noch verdichteter Feststoff mit Flüssigkeit in den Kapillaren.

Inzwischen ist aber auch die Steuerdichturlg 42 drucklos geworden. Ihre Rückstellkraft läßt sie zurücktreten. Damit wird der kleine Ringspält 60 freigegeben, der, bezogen auf die radiale Kraftwirkung} an der tiefsten Stelle des Feststoffraumes liegt. Damit kann die zwischen den dichtgepäckten Feststöffteiicheü eingeschlossene Flüssigkeit den Feststoffraum SS Verlassen und wird Vor der äußeren Dichtung 57 über einen Überlaufqüersermitt 69 und die Kanäle 23 in den Fangraum 24 für die abgeschleuderte Lösung geführt.

Nach dem TröckeHschleudern des FeststöffkuchenS wird das Steuerventil 27 geschlossen. Die Steuerflüssigkeit aus den Kanälen 49 schleudert über die undichten Stellen des Kolbenringes 12 äös.- Die Schließ kraft des Trommelteiles 8 schwindet, bis der Gegendruck vom Feststöffkuchen auf den Trömmelteil 8 4§ überwiegt und diesen axial nach unten verschiebt, so daß sich der große Riflgspält 61 bildet, durch den der Feststöffkuchen ausgeworfen wird.

Automatisch wird das Steuerventil 27 wieder geöffnet, so daß sich die Schleudertrommel schließt.- 5<s Steuerventil 29 wird ebenfalls geöffnet, und die Tforffc me] wird dicht. Die Zuführung Von Suspensien wird wiederaufgenommen, üöd def gesamte" Vorgang Wiederholt sich.

Die erfindttfigsgemäße Zentrifuge kombiniert zwei & Tfenneffekte, Zuerst wird der Feststoff nur durch reine Sedimentation in einem völlig geschlossenen Raum gesammelt und verdichtet und danach durch Filtration weitgehend von döf im Fiststofffeüchen Stehende!! Flüssigkeit- befreit,· Wobei die Sehließferäft βο der Trommel von einer gesonderten Steüefflüssigkeit und die Öffnun'gskfaft von dem ausgeschleüddrten Feststoff erzeugt wird.

Claims (20)

1. Patentansprüche; _6j?

   1, Vollmantelzentrifuge zurö periodischen Sedifnentiefen aus und nächfolgenden Filtrieren einer kleinste Feststoffteilchen enthältenden

   pension mit einem feststehenden und einem axial verschiebbaren Trommelteil, die in geöffneter Stellung einen großen Ringspalt für den Feststoffausträg und in der geschlossenen Stellung einen kleinen Ringspalt für die Filtration bilden, dessen kleine Spaltbreite in der Größenordnung der Teilchen der Feststoffe der Suspension liegt, und einer dem kleinen Ringspalt zugeordneten, verformbaren Ringdichtung, die in einem mit Flüssigkeit beaufschlagbaren und eine Ablauföffnung aufweisenden Ringraum liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer von der Suspension unabhängigen Steuerflüssigkeit beauf^j schiägte Riflgräurh (43) Über eine Zuleitung (36) mit In der Tiörflirielwelle (2) befindlichen Vef*· teilerbohrungen (37) in Verbindung steht und voü der Tf ommelwelle her gesehen hinter dem kleinen Ringspalt (60) ein zusätzlicher Ablaufquerschnitt (69) vorgesehen ist* dem am größeren Radius eine weitere Ringdichtung (57) zugeordnet ist.
2. 2. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die im Kreislauf geführte Steuerflüssigkeit ein geschlossenes Leitungssystem vorgesehen ist.
3. 3. Vollmantelzentrifuge nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwischen einem konischen, Wellenfesten Trommeldeckel (6) und einem ebenen öder konischen, wellenfesten Trommelböden (ll)i der im Bereich des größeren Durchmessers des Trommeldeckels (6) mit Abstand angeordnet ist, ein auf der Trommelwelle (2) axial verschiebbarer Trömmelteil (8) vorgesehen ist, wobei dieser Teil mit dem Trommeldeckel (6) die Spalte (61, 60) bildet und in dem Trommelteil (8) die Dichtung (42) mit Züführkänälön (36) und Ablaufkanälen (38) sowie der Ablaufquerschnitt (69) vorgesehen sind.
4. 4. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 big 3, dadurch geketiflzeifchäetj daß der Tfömmeiteil (S) im kleineren Durchrhesserbereich einen ringförmigen Kanal (iS) aufweist, in dem ein ringförmiger, axial beweglicher Steuerschieber (14) eingelassen ist, der in seiner Beweglichkeit mittels eines ringförmigen Anschlages (16) zum Feststoffräüffl (9) hin begrenzt ist und mit seiner unteren Fläche und dem Boden des Kanals (15) einen mit Flüssigkeit beaufschlagbären Steuerraum (17) bildet, und der Kanal (15) einen vom Steuerraum (17) getrennten ringförmigen Abfiußquerschnitt (44) für die" abzuführende Trübe aufweist.
5. 5. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (14) im belasteten Zustand mit der den FeStstöffraum (9) bildenden Fläche des Tromrnelteiles (8) flüchtet und im unbelasteten Zustand zurückspringt.
6. 6. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der AbflußqüerSehnitt (44) mittels einer elastisch verformbaren Weichdichtung (18) verschließbar ist.
7. 7. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der kleihöfen Ringfläche des Kanals (15) und derri Steuerschieber (14) ein elastisch Verfofmbarer Ring (19) eingelassen ist, der sowohl mit dem Steuerschieber

   (14) als auch mit der Ringflache des Ringkanäls

   (15) fest verbunden ist.
8. 8. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennraum in an sich bekannter Weise am kleinen Durchmesser einen ringförmigen Uberlaufkanal (22) aufweist, der in radiale Kanäle (23) mündet, die mit dem Abflußquerschnitt (44) des Steuerschiebers (14) verbunden sind.
9. 9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufquerschnitt (69) in die radialen Kanäle (23) mündet.
10. 10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (42, 18, 19) mit ihren Zuführungsleitungen (36, 39, 40) für die Steuerflüssigkeit an gemeinsame Speiseleitungen (41) im Trommelteil (8) angeschlossen sind, denen in der Trommelwelle (2) befindliche, mit einer axialen Bohrung (32) der Welle verbundene Verteilerbohrungen (37) für die Steuerflüssigkeit zugeordnet sind.
11. 11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Suspension durch die als Hohlwelle ausgebildete Zentrifugenwelle über Verteilerbohrungen dem mit Lamellen versehenen Trennraum zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerbohrungen (21) entgegengesetzt zur Drehrichtung der Schleudertrommel zum radialen Strahl geneigt sind und die Lamellen (13) mit engem Abstand in Umfangsrichtung radial angeordnet sind.
12. 12. Zentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (13) mit dem Trommelteil (8) verbunden sind, der einen die Lamellen-Oberkante im kleinen Durchmesserbereich teilweise abdeckenden Teller (68) aufweist.
13. 13. Zentrifuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante des Tellers (68) mit der Innenfläche des Trommelmantels (6) einen Ringkanal (67) bildet.
14. 14. Zentrifuge nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommeldeckel (6) oberhalb des Tellers (68) zu einem sich nach oben konisch verengenden Verteilerraum (66) ausgebildet ist, in den die Verteilerbohrungen (21) für die Suspension münden.
15. 15. Zentrifuge nach Anspruch 1, bei der die

    Trommelstirnfläche und die obere Fläche des; Trommelteiles im Bereich des Außendurchmessers von der Trommelwelle her gesehen hinter dem Ringspalt metallisch aufeinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Dichtung (57) fest in den Trommelteil (8) eingelegt ist, wobei die Oberfläche der Dichtung mit der Fläche (10) des Trommelteiles (8) eine ringförmige Planfläche bildet und die Deckelstirnfläche (7) im Bereich der Dichtung eine vorstehende Ringwulst (64) aufweist, der beidseitig ringförmige Vertiefungen (65) zugeordnet sind.
16. 16. Zentrifuge nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden metallisch aufeinanderliegenden Flächen (7,10) so weit außerhalb der Austragsebenen (62, 63) von Trommeldeckel (6) und Trommelteil (8) liegen, daß auch die Oberkante der Ringwulst (64) in Achsrichtung außerhalb der Austragsebene (63) liegt.
17. 17. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (42) aus einer Flachdichtung (71) mit am kleineren Durchmesser vorgesehener wulstförmiger Verdickung (72) besteht und mittels eines Fonnringes (70) in beiden Durchmesserbereichen gehalten ist, wobei der einen Druckraum (75) bildende Formring (70) Zuführungsöffnungen (74) für die Steuerflüssigkeit aufweist.
18. 18. Zentrifuge nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (75) eine die unbelastete Flachdichtung (71) vollständig aufnehmende Größe aufweist.
19. 19. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (42) aus einem hohlen metallischen Formkörper (76) mit biegeweicher oberer Stirnfläche (77) besteht, wobei diese Stirnfläche (77) einen ringförmigen Dichtgrad (80) aufweist und der Hohlraum (78) mit Zuführungsöffnungen (79) für die Steuerflüssigkeit versehen ist.
20. 20. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Flächen des Trommelbodens (11) und des Trommelteiles (8) radiale Kanäle (49) bildende Sektoren (47, 48) aufweisen, die zahnartig ineinandergreifen.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen