DE19527039C5

DE19527039C5 - Auslaßdüse für Zentrifugentrommeln

Info

Publication number: DE19527039C5
Application number: DE1995127039
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Schulz; Bodo Dipl.-Ing. Seydler
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2015-07-26
Also published as: DE19527039C1

Abstract

Auslaßdüse (1) für Zentrifugentrommeln, bestehend aus einem Düsenhalter (2) mit einem kalibrierten Auslaßkanal (12), dessen Symmetrieachse in einem Winkel zu der Symmetrieachse eines vorgeschalteten Einlaufraumes mit erheblich größerem Durchmesser vorgesehen ist, dessen Eintrittsöffnung (10) zur Zuführung eines auszutragenden Substrates dient, wobei der Durchmesser der Eintrittsöffnung (10) erheblich kleiner ist als der Durchmesser des Einlaufraumes (11), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Eintrittsöffnung (10) genau so groß ist wie der Durchmesser des Auslaßkanals (12) oder der Durchmesser der Eintrittsöffnung (10) maximal 50 % größer oder maximal 50 % kleiner ist als der Durchmesser des Auslaßkanals (12) und sich der Einlaufraum (11), ausgehend vom Durchmesser der Eintrittsöffnung (10), zumindest auf einem Teilbereich seiner Erstreckung bis zu seinem größten Durchmesser mit einem Winkel "α' stetig erweitert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslaßdüse für Zentrifugengtrommeln, bestehend aus einem Düsenhalter mit einem kalibrierten Auslaßkanal, dessen Symmetrieachse in einem Winkel zu der Symmetrieachse eines vorgeschalteten Einlaufraumes mit erheblichen größeren Durchmesser vorgesehen ist, dessen Eintrittsöffnung zur Zuführung eines auszutragenden Substrates dient, wobei der Durchmesser der Eintrittsöffnung erheblich kleiner ist als der Durchmesser des Einlaufraumes.
Eine derartige Auslaßdüse ist aus der US 2 060 239 bekannt: Durch den düsenartigen Charakter der Eintrittsöffnung erfolgt ein Zerschneiden von fadenbildenden Mikroorganismen, wie sie beispielsweise in Abwasseranlagen vorkommen. Die dadurch gekürzten Fäden verringern die Verstopfungsgefahr des Auslaßkanals, so daß höhere Feststoffkonzentrationen verstopfungsfrei ausgetragen werden können. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es bei hohen Konzentrationen zu einer Zusammenballung von Feststoffen im Einlaufraum der Auslaßdüse und dadurch zu einer Verstopfung derselben kommen kann.
Aus der DE 39 22 619 C1 ist eine Auslaßdüse bekannt, bei der die Eintrittsöffnung denselben Durchmesser hat wie der Einlaufraum. Bei der Verwendung dieser Düse zur Eindickung von Schlämmen mit fadenbildenden Mikroorganismen können diese fadenbildenden Mikroorganismen zu einer Verstopfung des Auslaßkanals führen. Dadurch kann es bei vielen Dispersionen, die aufkonzentriert werden sollen, durch Unterschreiten der Grenzgeschwindigkeit des Konzentratflusses zu Düsenverstopfungen kommen, auch wenn die Partikelgröße der Feststoffe erheblich kleiner ist als der Durchmesser des Auslaßkanals.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Auslaßdüse so zu verbessern, daß eine Verstopfung der Auslaßdüse durch Zusammenballung von Feststoffen im Einlaufraum vermieden wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 in Kombination mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Durch die stetige Erweiterung des Einlaufraumes, ausgehend vom Durchmesser der Eintrittsöffnung bis zu seinem größten Durchmesser, wird eine sogartige Strömung mit erhöhten Scherkräften und Turbulenzen bewirkt, die einer Zusammenballung von Feststoffpartikeln entgegenwirkt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.
Es zeigt
1 einen Querschnitt durch eine Auslaßdüse mit sich erweiterndem Einlaufbereich,
2 einen Querschnitt durch. eine Auslaßdüse, bei der die Symmetrieachsen der Eintrittsöffnung und des Einlaufraumes einen Winkel bilden,
3 einen Querschnitt durch eine AuslaBdüse, bei der die Symmetrieachsen des Auslaßkanals und der Eintrittsöffnung in zueinander versetzten Ebenen vorgesehen sind.
Mit 1 ist in der 1 die AuslaBdüse bezeichnet, deren Düsenhalter 2 aus einem Halterkopf 3 mit einem Düsenstein 4 und einem Halterschaft 5 mit einem Einsatzstück 6 besteht. Der Halterkopf 3 und der Halterschaft 5 sind über eine lösbare Verbindung 7 und eine Dichtung 8 abdichtend miteinander verbunden. Das Einsatzstück 6 ist auswechselbar und durch eine Dichtung 9 abgedichtet im Halterschaft 5 angeordnet. Im Einsatzstück 6 ist eine Eintrittsöffnung 10 und ein sich davon ausgehend mit einem Winkel "α" stetig erweiternder Einlaufraum 11 vorgesehen, der sich nach Erreichen des größten Durchmessers als zylindrische Bohrung im Halterschaft 5 und im Halterkopf 3 bis zum Düsenstein 4 fortsetzt, der mit einem mit dem Winkel "β" sich konisch zum Austritt erweiternden Auslaßkanal 12 versehen ist. Im Halterkopf 3 ist eine Injektorbohrung 13 vorgesehen, die den Einlaufraum 11 mit der Atmosphäre verbindet. Die Symmetrieachsen des Auslaßkanals 12 und der Injektorbohrung 13 fluchten miteinander. Der Halterschaft 5 beinhaltet Dichtungen 14, die ihre Funktion beim Einbau der AuslaBdüse 1 in eine Schleudertrommel übernehmen.
Der Durchmesse der Eintrittsöffnung 10 kann entsprechend den Eigenschaften des zu verarbeitenden Produktes maximal bis zu 50% größer oder kleiner als der Durchmesser des Auslaßkanals 12 ausgelegt werden. Außerdem kann die Eintrittsöffnung auf einer Länge "S" zylindrisch ausgebildet werden, bevor die konische Erweiterung des Einlaufraumes 11 beginnt.
Das auszutragende Substrat gelangt durch die Eintrittsöffnung 10 in den sich konisch erweiternden Einlaufraum 11, wobei durch den düsenartigen Charakter der Eintrittsöffnung 10 und den damit verbundenen Scherkräften ein Zerschneiden von fadenbildenden Mikroorganismen erfolgt, wie sie beispielsweise in Schlämmen von Abwasseraufbereitungsanlagen vorkommen. Die dadurch gekürzten Fäden verringern schon die Verstopfungsgefahr des Auslaßkanals 12. Durch die konische Erweiterung des Einlaufraumes 11 erfolgt eine sogartige Strömung mit erhöhten Scherkräften und Turbulenzen, die ebenfalls einer Zusammenballung von Feststoffpartikeln entgegenwirkt.
Eine Verstärkung der Turbulenzen wird noch durch die Injektorbohrung 13 bewirkt, durch die Luft in den Einlaufraum 11 eingesogen wird, die eine weitere Verwirbelung erzeugt.
Der Verstopfungsgefahr kann weiterhin entgegengewirkt werden, indem sich der Durchmesser des Auslaßkanals 12 zu seiner Austrittsöffnung hin erweitert. Hierdurch wird ein den Austrag unterstützender Sog erzeugt.
Die Anordnung der Eintrittsöffnung 10 in dem auswechselbaren Einsatzstück 6 ermöglicht eine vielfältige Kombination des Durchmesserverhältnisses zwischen Auslaßkanal 12 und Eintrittsöffnung 10.
Die vorgenannten Effekte ermöglichen einen wesentlich erhöhten Eindickungsgrad des über den Auslaßkanal 12 ausgetragetten Feststoffes, dessen Konsistenz nahezu Stichfestigkeit erreichen kann, wie in umfangreichen Versuchen nachgewiesen werden konnte. So wurde beispielsweise bei der Eindickung von Belebtschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 5,3 g/l eine Feststoffkonzentration von 75,2 g/l bei verstopfungsfreiem Betrieb erzielt, während bei Verwendung bekannter Düsen unter gleichen Bedingungen nur eine Eindickung auf 45 g/l möglich war.
In der 2 ist das Einsatzstück 6 derart im Halterschaft 5 angeordnet, daß die Symmetrieachsen der Eintrittsöffnung 10 und des Einlaufraumes 11 einen Winkel bilden, wobei diese Symmetrieachsen aber in derselben Ebene vorgesehen sind. Die zweifache Richtungsänderung des Substratstromes durch die Eintrittsöffnung 10 und den Auslaßkanal 12 bewirkt eine besonders gute Turbulenz im Einlaufraum 11 und an der Eintrittsöffnung 10.
Die Turbulenzen im Einlaufraum 11 können noch gesteigert werden, wenn, wie in 3 dargestellt, die Symmetrieachsen des Auslaßkanals 12 und der Eintrittsöffnung 10 in zueinander versetzten Ebenen vorgesehen sind, wodurch ein Dralleffekt erzeugt wird. Die Einbaulage der Auslaßdüse 1 in einer Schleudertrommel wird durch eine angedeutete Trommeiwandung 15 erkennbar.

Claims

Auslaßdüse (1) für Zentrifugentrommeln, bestehend aus einem Düsenhalter (2) mit einem kalibrierten Auslaßkanal (12), dessen Symmetrieachse in einem Winkel zu der Symmetrieachse eines vorgeschalteten Einlaufraumes mit erheblich größerem Durchmesser vorgesehen ist, dessen Eintrittsöffnung (10) zur Zuführung eines auszutragenden Substrates dient, wobei der Durchmesser der Eintrittsöffnung (10) erheblich kleiner ist als der Durchmesser des Einlaufraumes (11), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Eintrittsöffnung (10) genau so groß ist wie der Durchmesser des Auslaßkanals (12) oder der Durchmesser der Eintrittsöffnung (10) maximal 50 % größer oder maximal 50 % kleiner ist als der Durchmesser des Auslaßkanals (12) und sich der Einlaufraum (11), ausgehend vom Durchmesser der Eintrittsöffnung (10), zumindest auf einem Teilbereich seiner Erstreckung bis zu seinem größten Durchmesser mit einem Winkel "α' stetig erweitert.
Auslaßdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel "α" mindestens 5° beträgt.
Auslaßdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachsen der Eintrittsöffnung (10) und des Einlaufraumes (11) miteinander fluchten.
Auslaßdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachsen der Eintrittsöffnung (10) und des Einlaufraumes (11) einen Winkel bilden.
Auslaßdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachsen des Auslaßkanals (12) und der Eintrittsöffnung (10) in derselben Ebene vorgesehen sind.
Auslaßdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachsen des Auslaßkanals (12) und der Eintrittsöffnung (10) in zueinander versetzten Ebenen vorgesehen sind.
Auslaßdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der die Symmetrieachse des Auslaßkanals (12) vorgesehen ist, in einem rechten Winkel zu der Ebene steht, in der die Symmetrieachse der Eintrittsöffnung (10) verläuft.
Auslaßdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser des Auslaßkanals (12) zum Austritt hin mit einem Winkel "β" erweitert.
Auslaßdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel "β" mindestens 5° beträgt.
Auslaßdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (10) und zumindest ein Teilbereich des Einlaufraumes (11) in einem Einsatzstück (6) vorgesehen sind, das auswechselbar im Düsenhalter (2) angeordnet ist.
Auslaßdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenhalter (2) eine Injektorbohrung (13) vorgesehen ist, die den Einlaufraum (11) mit der Atmosphäre verbindet.
Auslaßdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhalter (2) aus einem Halterkopf (3) und einem Halterschaft (5) besteht, die über eine lösbare Verbindung (7) fixiert sind.