DE2057555C3 - Schneckenzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenzentrifuge zur kontinuierlichen Trennung einer Suspension mit einer fotierenden, konisch-zylindrisch oder konisch ausgebil-

tsten Trommel, an deren sich konisch verengendem nde der Feststoffaustrag, an deren entgegengesetztem Ende der Klarflüssigkeitsablauf und in deren axiafcm Mittelbereich der Suspensionseinlauf vorgesehen lit, und mit einem in der Trommel mit abweichender drehzahl umlaufenden Schneckenkörper mit wenigftens einer bandförmigen, an den Innenmantel der Trommel angepaßt verlaufenden Schneckenwendel, defen radiale Abmessung kleiner ist als die sich im Betriebszustand einstellende Teichtiefe und die zumindest iber einen von dem den Klarflüssigkeitsablauf aufweisenden Trommelende ausgehenden Teilbereich ihrer Förderstrecke an axial verlaufenden vollwandigen Halterungen befestigt ist, die sich im Bereich des Suspensionseinlaufes bis in einen Überlaufraum erstrecken, von dem der Klarflüssigkeitsablauf ausgeht

Eine solche Zentrifuge, wie sie beispielsweise im Rahmen der DT-Gbm 1 976 574 bekanntgeworden ist, läßt nicht nur das freie axisle Abströmen der geklärten Flüssigkeit zu, sondern erlaubt auch die freie axiale Ausbreitung der Suspension im Bereich der Teichoberfläche. Dies hat den Vorteil, daß die einlaufende Suspension nicht gezwungen wird, durch eine in den Teich hineinragende Schwelle zwischen dem Einlauf und der Klärstrecke äußere Bereiche des Teiches, in denen sich Feststoff ansammelt, zu durchströmen und damit aufzuwühlen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Schneckenwendel an axial verlaufenden Streben gehalten ist, die sich in radialen Ebenen von den Wendeln bis zu der Schneckennabe erstrecken. Die Teichtiefe ist mit Hilfe einer Wehrscheibe derart eingestellt, daß sie zum einen größer ist als die radiale Abmessung der Schneckenwendel, zum anderen aber von der Schneckennabe Abstand hält. Durch die sich in radialen Ebenen von dei Schneckenwendel bis zur Schneckeunabe erstreckenden, durchgehenden, wandförmigen Streben wird die Teichflüssigkeit aber nachteilig zu Stauwellen aufgeworfen, die in Umfangsrichtung bewegt werden. Diese Stauwellen führen wiederum dazu, daß die Sedimentation des Feststoffes gestört wird bzw. bereits sedimentierter Feststoff wieder aufgewirbelt wird. Besonders nachteilig ist darüber hinaus die Eingabe der Suspension in den Trennraum durch radiale öffnungen der insoweit hohl ausgebildeten Schneckennabe. Das Eintreten der Suspension in den Flüssigkeitsteich erfolgt dadurch sehr heftig und deshalb unter Wiederaufwirbeln bereits abgesetzten Feststoffes im Eingabebeieich; der als zur Schneckennabe hin gerichteten Schicht des Flüssigkeitsteiches gewonnene Klarflüssigkeitsanteil wird dadurch wieder mit Feststoffen vermischt

Durch die FR-PS 1 449 063 ist eine Zentrifuge bekanntgeworden, bei der ein siebförmig ausgebildeter Außenmantel des Schneckenkörpers die Halterung einer Schneckenwendel übernimmt Diese trommeiförmige Halterung für die Schneckenwendel hat zunächst den Nachteil, daß der Schneckenkörper mit diesem siebförmigen Mantel insgesamt in den Flüssigkeitsteich hineinragt Auf Grund der Differenzdrehzah! zwischen Schneckenkörper und Trommel stellen sich dadurch entlang der gesamten Umfangsfläche des siebförmigen Mantels Wirbel ein. Die Eingabe der Suspension in den Trennraum erfolgt durch radial abstrebende Passagen, die wiederum ein sehr heftiges Eintreten der Suspension in den Flüssigkeitsteich und damit das Wiederaufwirbeln bereits abgesetzten Feststoffes an dieser Stelle bewirken. Die einlaufende Suspension kann sich darüber hinaus nicht ungehindert entlang der Teichoberfläche verteilen, die Suspension ist vielmehr gezwungen, eine radial verlaufende Trennwand im Bereich der äußeren, an die Trommelwand angrenzenden Hälfte der Teichtiefe zu umströmen, um durch die öffnungen des siebartigen Mantels wieder aufzusteigen. Die durch die öffnungen aufsteigende Flüssigkeit ist noch nicht erklärt; es ist ein Filtersieb vorgesehen, um den Feststoffanteil der durch die siebartigen öffnungen aufsteigende Flüssigkeit zurückzuhalten. Die öffnungen des siebartigen Mantels können schließlich nicht beliebig groß gemacht werden, da der siebartige Mantel als Halterung für die Schneckenwendel dient, so daß die

siebartige Schneckenkörperinnenwand der Ablagerung durch Feststoff ausgesetzt wird und je nach Feststoffart verstopfen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schneckenzentrifuge der eingangs genannten Art zu schaffen, die ruhigere, vom Suspensionseinlauf möglichst unbeeinflußte Strömungsverhältnisse und damit bessere Sedimentationsbedingungen ermöglicht

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halterungen durch zu der Trommelwandung hin offene, dachförmige Rinnen gebildet sind, die zum Überlaufraum hin stirnseitig offen sind und deren Firstlinien im Abstand zur Schneckennabe oder -welle verlaufen, und daß der Suspensionseinlauf radial einwärts von diesen Rinnen vorgesehen ist

Die sich im Bereich des Suspensionseinlaufes als Halterungen erstreckenden dachförmigen Ringen lassen es zunächst zu, daß die radial einwärts von diesen Rinnen einlaufende Suspension sich auch axial über die Teichoberfläche ausdehnen und damit großflächig in den Teich eindringen kann. Darüber hinaus kann sich unter den Abdachungen bereits im Bereich des Suspensionseinlaufes ein vorgeklärter Flüssigkeitsantei! ansammeln, der durch die einlaufende Suspension nicht mehr verschmutzt wird. Geklärte Flüssigkeit kann über die gesamte Erstreckung der Rinnen in den Raum unter diese eintreten. Hier findet eine ungestörte Nachsedimentation der geklärten Flüssigkeit statt. Im Raum unter den Rinnen herrschen besonders ruhige Strömungsverhältnisse, die einen hohen Reinheitsgrad der geklär- ten Flüssigkeit ermöglichen. Die durch die unvermeidliche Prehzahldifferenz zwischen Schnecke und Trommel auf Grund der Rinnen erzeugten Strömungsstörungen im Flüssigkeitsteich sind verglichen mit denen, die durch einen mantelförmig in den Teich hineinragenden Schneckenkörper oder eine in radialer Ebene verlaufende geschlossene Wand erzeugt werden, gering. Der Umlaufraum, in dem die Rinnen münden, stellt den Übertritt von dem Raum unter den Rinnen zum Flüssigkeitsablauf sicher.

In der DT-PS 906 798 ist eine Schneckenzentrifuge offenbart, deren Schneckenkörper ebenfalls eine bandförmige Schneckenwendel aufweist, die über den fraglichen Teilbereich hinweg von Halterungen getragen wird, die aus in Umfangsrichtung gesehen dicht aufeinander folgend angeordneten, axial verlaufenden, dicht gepackten Lamellenbündeln bestehen. Die einzelnen Lamellen können dachförmig ausgebildet sein, so daß sie den erfindungsgemäß ausgebildeten Rinnen ähneln. Die Lehre dieser DT-PS besteht darin, daß in de.i FIüssigkeitsweg der Schleudertrommel mehr oder weniger schräg angeordnete Bleche oder Lamellen in geringem Abstand eingesetzt werden, durch die die Flüssigkeit hindurchströmt. Die durch die Schleuderkraft radial auf den Trommelmantel zu bewegten Feststoffteilchen sollen nach kurzem Sinkweg auf die schräg gestellten Lamellen auftreffen und an diesen entlang nach außen gleiten, sie sollen damit dem Flüssigkeitsstrom nach kurzem Sinkweg entzogen werden und am äußeren Ende der Lamellen in die Gänge der Ausräumschnecke abgleiten. Zu diesem Zwecke sind zwischen den einzelnen Lamellenbündeln Längszonen angeordnet, die sowohl am Eingangs- als auch am Ausgangsende des Lamellenbündels abgeschlossen und in der Längsrichtung weiterhin durch Querstege unterteilt sind, so daß die in diesen Zwischenräumen befindliche Flüssigkeit zwar an der Umdrehung der Trommel teilnimmt, sich aber in axialer Richtung nicht verschieben kann. Diese Zwischenräume bilden also in bezug auf den axialen Weg der durchlaufenden Flüssigkeit ruhende Zonen, während die eingegebene Suspension axial in den Raum unter die Lamellen eintreten muß. Bei den erfindungsgemäß vorgesehenen Rinnen soll dagegen die Suspension gerade nicht in die Räume unter den Rinnen eindringen können, sie soll dagegen in den Räumen zwischen den umfangsmäßig aufeinander folgenden Rinnen sich frei ausbreiten können.

In bevorzugter Ausbildung sind die Rinnen derart angeordnet, daß sie wenigstens im Bereich des Suspensionseinlaufes unterhalb der sich im Betriebszustand ausbildenden Teichoberfläche liegen. Damit steht die gesamte Teichoberfläche in diesem Bereich für das Einströmen der Suspension zur Verfügung, die damit insbesondere eine gute, wirbelarme Beschleunigung in Umfangsrichtung erfährt

Vorzugsweise werden die Rinnen von einer vollwandigen Stützscheibe mit Aussparungen für dieselben getragen, die den Einlaufraum vom Überlaufraum abtrennt Eine solche Stützscheibe übernimmt damit eine Doppelfunktion.

In weiterhin bevorzugter Ausfühmng können die Rinnen durch einen oder mehrere koaxial zur Drehachse angeordnete Ringe gegeneinander gehalten sein.

Schließlich können in bevorzugter Ausführung die Wände der Rinnen an ihren dem Feststoffaustrag zugewandten Enden stirnseitig geschlossen sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel an der Stelle der Stützscheibe,

F i g. 3 eine vergrößerte Teilansicht des Längsschnitts gemäß F i g. 1,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine Rinne an ihrem im Überlaufraum gelegenen Endbereich,

F i g. 5 eine vergrößerte Teildarstellung im Bereich des Suspensionseinlaufes des Ausführungsbeispieles.

Wie F i g. 1 erkennen läßt, weist das Ausführungsbeispiel eine Vollwandtrommel 1, einen Austragkegel 2, einen Überlaufflansch 3 mit Überlaufkante 4 und ein Endstück 5 mit der Austragöffnung 6 für den Feststoff auf.

Der innere Rotor kann aus einzelnen Bauelementen zusammengesetzt werden und weist folgende Teile auf: eine mit Differenzdrehzahl zur Trommel angetriebene Schneckenwelle 7, die eine Stützscheibe 8 trägt, auf der die nach außen offenen Rinnen 9, beispielsweise in Form von Winkeleisen, befestigt sind. Diese Winkeleisen bilden axial verlaufende Abströmwege für die KlarflUssigkeit. Sie enden in Richtung der Austragöffnung 6 gesehen an einem Stützring 10, der eine kraftschlüssige Verbindung zur kegeligen Austragschnecke 11 herstellt und gleichzeitig einen Beschleunigungskegel 12 mit einer Verteilerscheibe 13 aufnimmt. Alle Beschleunigungsrippen 14 des Beschleunigungskegels enden am Flüssigkeitsspiegel, der durch einen Ring 15 axial begrenzt sein kann.

F i g. 2 zeigt die Stützscheibe 8 im Querschnitt mit den durchlaufenden Rinnen '* und den Durchbrüchen 16, durch welche die Klarflüssigkeit in einen Überlaufraum 17 gelangt.

F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt des Überlaufraumes 14 mit dem Überlaufflansch 3, dessen Überlaufkante 4 den verbleibenden Stegen im Überlaufdruchtritt 18 vorgelagert ist, um Verwirbelungen zu vermeiden. In diesem Raum enden die Seitenwände der Rinnen 9, wobei die

Möglichkeit besteht, eine Seite gemäß F i g. 4 zu kürzen.

Fig.5 zeigt als Ausschnitt den Einlaufkegel 12 mit den Beschleunigungsrippen 14 und den Stützring 10, dessen innere Begrenzung als Schanze 19 für die einströmende Suspension dient.

Die Förderschnecke ist geteilt, wobei die eine Hälfte als Zubringerschnecke 20 die Rinnen 9 umschlingt, während die als Treiberschnecke 21 arbeitende an dem konischen Teil des inneren Rotors 11 befestigt ist.

Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles wird dadurch eingeleitet, daß die Suspension, die durch ein Zuführungsrohr 22 herangeführt wird, auf eine Verteilerscheibe prallt und von dieser in den Beschleunigungskegel umgeleitet wird. Die Rippen beschleunigen die Suspension, die über die Schanze flach in das Oberwasser des in der Trommel sich ausbildenden Flüssigkeitsteiches gelangt. Hier an der Oberfläche erfolgt die Restbeschleunigung der Suspension, die dann in den Teich eintaucht. Dabei strömt die Suspension nach außen in die Sedimentierzone, in der sich der Feststoff von der Flüssigkeit trennt. Der Feststoff treibt nach außen weiter und lagert sich in den Schneckengängen ab, während die Klarflüssigkeit unter die Rinnen gelangt. Diese Rinnen wirken als Abströmwege und führen die Klarflüssigkeit in den Überlaufraum, aus der sie durch den Überlaufdurchtritt abfließen kann. Der Feststoff wird durch die Förderschnecke, die mit Differenz zur äußeren Trommel rotiert, axial zu den Austragöffnungen gefördert, durch welche er die Trommel verläßt.

Die Rinnen bilden nach unten offene Überdachungen, die die dort befindliche Klarflüssigkeit von der in den Teich eintretenden, noch zu beschleunigenden Suspension abschirmen. Die Querschnittsform dieser Rinnen kann beliebig sein, es muß nur sichergestellt werden, daß Verstopfungen nicht auftreten können. Die durch die Rinnen gebildeten Abströmwege für die Klarflüssigkeit, die die Schnecke abgewinkelt kreuzen, bilden einen kurzen Ablaufweg mit großem Querschnitt, dies insbesondere im Verhältnis zu solchen herkömmlichen Schnecken gesehen, bei welchen die Klarflüssigkeit durch Schneckengänge abgeführt wird. Unterhalb der Rinnen entstehen geringere und gleichmä ßige Strömungsgeschwindigkeiten, in denen eine Nachsedimentation stattfinden kann. Die größte Strömung, der die ablaufende Klarflüssigkeit unterliegt, ist am Durchbruch zum Überlaufraum zu erwarten und somit außerhalb der kritischen Sedimentierzone.

Auf diese Weise ist es möglich, in jeder Funktionsebene den richtigen Strömungswiderstand sicherzustellen, der in der Förderschnecke aus mehreren Gründen hoch sein muß. Eine relativ geringe Schneckensteigung erfüllt alle Forderungen. Sie sorgt für den gewünschten hohen Strömungswiderstand, fördert auch schlammige Feststoffe und wirkt stabilisierend für die Umfangsgeschwindigkeit der Füllung.

Um optimal arbeiten zu können, müssen auch die Strömungsrichtungen Beachtung finden. Die Suspension prallt zuerst auf einen Verteilerschirm, von wo sie als Flüssigkeitsglocke in den Beschleunigungskegel gelangt. Hier wird die Suspension von den Rippen beschleunigt, um dann über die Schanze flach in das Oberwasser des Teiches zu gleiten. In diesem Bereich sollte der Flüssigkeitsspiegel möglichst wenig bzw. nicht unterbrochen sein, damit Stauwellen, die die Flüssigkeitsebenen mischen, möglichst völlig unterbunden werden. Aus diesem Grunde enden die Beschleunigungsrippen an der Teichoberfläche. Dieser Bereich, wo die Suspension noch aufschwimmt, kann durch einen Ring, der gleichzeitig noch tragende Funktion übernimmt, axial begrenzt werden. Die Innenkanten der Rinnen, die die Klarflüssigkeit überdachen, liegt so weit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, daß sie die Lagenverschiebung im Oberflächenbereich des Teiches nicht behindert.

In diesem Oberwasserbereich der Sedimentierzone wird die Suspension bis zum synchronen Umlauf nachbeschleunigt. Hier wird die am Anfang große, aber doch relativ harmlose Lagenverschiebung immer kleiner, die Flüssigkeit sinkt ab und mit ihr die Feststoffteilchen in der gleichen Richtung, in der auch die Zentrifugalkraft wirkt Durch das Zusammenwirken beider Kräfte wird die Sedimentierfähigkeit erhöht, so daß auch kleinste Feststoffteilchen erfaßt werden. Begünstigt durch den großen Strömungsquerschnitt, der Verwirbelungen weitgehend unterbindet, gelangen die Feststoffteilchen in die Austragschnecke, wo sie sich absetzen, und die Klarflüssigkeit taucht unter die Rinnen. Aus diesen strömt die Klarflüssigkeit vorzugsweise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Teiches durch die Durchbrüche des Tragflansches in den Überlaufraum, wo sie aufsteigt und über den Überlaufflansch abfließt oder durch ein Schälrohr entnommen wird.

Die Förderschnecke, die den Feststoff austrägt, reicht bis in den Überlaufraum, in der eine Nachsedimentation erfolgt

Die Stützscheibe kann sowohl durchbrochen als auch geschlossen als Trennwand ausgebildet werden, wenn Druckunterschiede oder Schutzgasabsicherung nui einer Seite erforderlich sind.

Die freitragende Bauweise aus einzelnen Bauelemen ten gestattet ein leichtes Auswechseln dieser Bauele mente und ermöglicht es, eine solche Schneckenzentri fuge variabel zu gestalten.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schneckenzentrifuge zur kontinuierlichen Trennung einer Suspension mit einer rotierenden, konisch-zylindrisch oder konisch ausgebildeten Trommel, an deren sich konisch verengendem Ende der Feststoffaustrag, an deren entgegengesetztem Ende der Klarflüssigkeitsablauf und in deren axialem Mittelbereich der Suspensionseinlauf vorgesehen ist, und mit einem in der Trommel mit abweichender Drehzahl umlaufenden Schneckenkörper mit wenigstens einer bandförmigen, an den Innenmantel der Trommel angepaßt verlaufenden Schneckenwendel, deren radiale Abmessung kleiner ist als die sich im Betriebszustand einstellende Teichtiefe und die zumindest über einen von dem den Klarflüssigkeitsablauf aufweisenden Trommelende ausgehenden Teilbereich ihrer Förderstrecke an axial verlaufenden vollwandigen Halterungen befestigt ist, die sich im Bereich des Suspensionseinlaufes bis in einen Überlaufraum erstrecken, von dem der Klarflüssigkeitsablauf ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen durch zu der Trommelwandung hin offene, dachförmige Rinnen (9) gebildet sind, die zum Überlauf raum (17) hin stirnseitig offen sind und deren Firstlinien im Abstand zur Schneckennabe oder -welle (7) verlaufen, und daß der Suspensionseinlauf radial einwärts von diesen Rinnen vorgesehen ist.

2. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnen (9) wenigstens im Bereich des Suspensionseinlaufes unterhalb der sich im Betriebszustand ausbildenden Teichoberfläche liegen.

3. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnen (9) von einet* vollwandigen Stützscheibe (8) mit Aussparungen (16) für dieselben getragen werden, die den Einlaufraum vom Überlaufraum (17) abtrennt.

4. Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnen (9) durch einen oder mehrere koaxial zur Drehachse angeordnete Ringe (15) gegeneinander gehalten sind.

5. Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Rinnen (9) an ihren dem Feststoffaustrag zugewandten Enden stirnseitig geschlossen sind.