DE2063063A1

DE2063063A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Förderung der Flockulierung und der Schlammbewegung in Vollmantelzentrifugen

Info

Publication number: DE2063063A1
Application number: DE19702063063
Authority: DE
Inventors: Helmut Franz Dr. 8452 Hirschau. P Trawinski
Original assignee: Amberger Kaolinwerke GmbH
Current assignee: Amberger Kaolinwerke GmbH
Priority date: 1970-12-22
Filing date: 1970-12-22
Publication date: 1972-07-13
Also published as: NL164762C; BR7108513D0; NL164762B; NL7117545A; GB1369020A; DE2063063B2; CH548797A; BE777088A; IT944207B; SE378767B; DE2063063C3; ZA718562B; US3836070A; AT312534B; FR2119756A5

Description

Din..Ng. BERNHARD RICHTER »⁵ ESf ^U' "

PATENTANWALT S

Fa. Amberger Kaolinwerke GmbH., Hirschau/Oberpfalz

"Verfahren und Vorrichtungen zur Förderung der Flockulierung und der Schlammbewegung in VoI!mantelzentrifugen**

Die Erfindung befaßt sich zunächst mit Verfahrensmaßnahmen zur Förderung der Flockulierung und der Schlammbewegung, einschließlich des Schlammaustritteβ,in Vollmantelzentrifugen, bei denen die Abtrennung der Feststoffe aus einer Suspension durch Zentrifugalkraft erfolgt. Ferner befaßt sich die Erfindung mit dazugehörigen, neuen und rorteilhaften Vorrichtungen und Verbesserungen an derartigen Zentrifugen. Der Begriff der Suspension und damit auch der Anwendungsbereich der Erfindung ist ia allgemeinsten Sinn zu verstehen. Nur als Beispiele seien genannt die Klärung von Abwässern, die Trennung der Feststoffe aus Suspensionen in der chemischen Industrie und dergl. mehr.

Zur Erhöhung des Kläreffektes ist es bei Yollinantelzentrifugen mit kontinuierlichem Überlaufstrom bekannt, hochmolekulare Flockungsmittel

zuzusetzen und zugleich die Botordrehzahl wesentlich zu erniedrigen. Nachteiligerweise sind jedoch aufwendige Vorrichtungen oder lange Ver-

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mischungsstrecken nötig, um die Feststoffpartikel der Suspension und die Kettenmolekülaggregate des Flockungsmittels miteinander in intensiven Kontakt zu bringen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht zunächst darin, diesen Nachteil mit in der Wirkung besseren Verfahrensmaßnahmen zu überwinden, die in baulicher Hinsicht aber nur einfache Mittel erfordern. Weiter besteht die -Aufgabe, die zur Begünstigung der Flockulierung vorgesehenen Maßnahmen und Anordnungen so auszugestalten, daß sie, sofern es gewünscht ist, zugleich die Schlammbewegung innerhalb der Zentrifuge sowie den Austritt des Schlammes aus der Zentrifuge begünstigen bzw. ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung zunächst vorgeschlagen, daß dem mit Nenndrehzahl umlaufenden Rotormantel periodisch Brems- oder Beschleunigungsrucke vermittelt werden. Dies erfolgt während des Umlaufes des Ho tors mit Nenndrehzahl, so daß keine größeren kinetischen Energien aufzubringen oder zu vernichten sind. Da durcii diese Bücke die Suspension starke Scherkräfte und eine flokkungsfordernde Feinturbulenz erhält, wird die Flockulierung begünstigt, und zwar sowohl beim Zusatz von Flockungsmitteln, als auch bei Eigenflockung der Suspension.

Die genannten Scherkräfte nehmen von außen, d. Ii. vom Itotormantel her nach innen, d. h. in Richtung zu dem die Antriebswelle umgebenden Flüssigkeitsspiegel, ab. Um nun die Flockulierung im gesamten

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Bereich der rotierenden Suspension zu verbessern, ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß die Zulaufsuspension dem Zentrifugeninnern vorbeschleunigt mit Über- oder mit Unterdrehzahl zugeführt wird, wobei sie in die mit der Zentrifuge rotierende Flüssigkeit im gleichen Drehsinn eintritt. Durch eine solche Differenzdrehzahl wird eine weitere Steigerung der Flockulierung erreicht und zwar am stärksten in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels. Diese Wirkung nimmt in ltichtung zum Kotormantel hin ab, ergänzt also in vorteilhafter Weise die Flockulierungswirkung der Brems- oder Besclileunigungsrucke.

Die Stärke der Brems- und Beschleunigungsrucke, sowie der Drehzahlunterschied zwischen dem Suspensionszulauf und der rotierenden Flüssigkeit können je für sich regelbar verändert werden. -Auch sind diese beiden Größen im Wechselspiel aufeinander einstellbar. Man kann sich also den jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen und damit optimale Flockungswirkungen und Klärerfolge erzielen.

Die Über- oder Unterdrehzahl der zufließenden Suspension kann in verschiedener Weise erreicht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient dazu die ausströmende Klarflüssigkeit, die mit Hilfe einer Schaufelradanordnung auf Über- oder Unterdrehzahl gebracht wird, wobei der Zulaufaufgeber für die Suspension mit dem jeweiligen Turbinenrad gekoppelt ist«

Die zur Verbesserung der Flockulierung vorgesehenen Brems- oder Be-

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sclileunigungsrucke können in veiterer -Ausgestaltung der Erfindung eine solche Größe erhalten, daß sie ein Ablösen der Grenzschicht zwischen Füllsuspension und innerer Rotorwandung bewirken. Dadurch wird die Vandreibung vermindert und, in dessen Folge, das Wandern des Schlammes in Richtung zum Schiammaustritt hin begünstigt. Es ist also nicht wie bei bekannten Zentrifugen notwendig, dem konisch ausgeführten Zentrifugenmantel in Eichtung zum Schlammaustritt hin eine starke Neigung gegenüber der Achse zu geben. Ferner können mit dem Rotormantel fest verbundene Leitschnecken oder -schaufeln, jalousieartige Krähler oder dergl. vorgesehen werden, durch welche der Schlamm beim Auftreten entsprechender Verzögerungs- oder Beschleunigungsrucke schrittweise in Eichtung zu seinem Austritt hin geför-

dert wird. Bei Vorhandensein derartiger Einbauten kann der mit diesen ausgestattete Rotormantel sogar eine zylindrische Form haben, falls die vom Wechselspiel der Bücke ausgelösten Impulse für einen genügenden Schlammtranäport ausreichen.

Die Erfindung betrifft ferner besondere technische Maßnahmen zum Einleiten und periodischen Variieren des Antriebsdrehmomentes mit Hilfe von Übertragungsgliedern in den imtormantel einer Vollmantel-Zentrifuge, die eine kontinuierlich arbeitende Entnahmevorrichtung für die Klarflüssigkeit, vorzugsweise ein rotation8symmetriscb.es Überlaufwehr, sowie düsen- oder schlitzähnliche Öffnungen im Rotormantel zum periodischen Schlammaustrag besitzt. Erfindungsgemäß ist dabei die -Antriebswelle mit Mitteln zur Erzeugung des Brems- oder Beschleunigungsruckes gekoppelt oder versehen. Dies können rasch

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ein- und ausschaltbare Brems- oder Kupplungselemente sein, die auf die Antriebswelle, oder auf damit starr oder elastisch gekoppelte, rotierende Maschinenteile wirken. Als Beispiele solcher Brems- oder Kupplungselemente seien genannt: Kutschkupplungen, die mit nicht rotierenden, oder mit niederer oder höherer Drehzahl rotierenden Maschinenelementen von ausreichendem ggfls» veränderlichem Trägheitsmoment in Eingriff gebracht werden können, ferner mechanische Bremsen, Magnetbremsen, Wirbelstrombremsen, Bremsgeneratoren und dergl.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren vor, wonach solche Bremsoder Beschleunigungsrucke zur periodischen Freigabe von Schlammaustrittsöffnungen im llotormantel dienen. Dieser Gedanke kann in verschiedener Weise verwirklicht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann dazu ein, z. B. Abdeckorgane aufweisender, Triebstern vorgesehen sein, der relativ zum Kotormantel verschwenkbar ist. Je nach seiner Schwenklage, die durch Trägheitskräfte, ausgelöst von den Brems- und Beschleunigungsrucken, bedingt wird, werden die Offnungen im Rotormantel, z. B. mittels der Abdeckorgane, freigegeben oder verschlossen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen, der nachstehenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiel· und den Zeichnungen zu entnehmen« In den Zeichnungen, die im wesentlichen schematisch aufzufassen sind, zeigt:

Fig. 1: Eine nach der Erfindung ausgebildete

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Zentrifuge im Längsschnitt mit zwei verschiedenen Ausführungen zur Erzielung eines Bremsruckes,

Fig» 2? im Längsschnitt eine Ausführungsform des Rotormantels,

Fig. 3» 4: Ausführungsbeispiele von hydraulischen Beschleunigungsvorrichtungen für die ZulaufSuspension, im Längsschnitt,

Fig. 5 - 9i in einem Querschnitt, etwa gemäß der Linie A-A in Fig. 2, verschiedene Ausführungsmöglichkeiten für das Abdecken und Freigeben der Schlammaustrittsöffnungen.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Vollmantelzentrifuge nach der Erfindung besitzt u. a. eine Antriebswelle 1 und den im Prinzip aus dem mittleren Schlammsamiuelraum 2 und den Sedimentiertöpfen 3 bestehenden Botormantel, wobei die Schlammaustrittsöffnungen mit 4 und die Überläufe für die Klarflüssigkeit (hier in Form rotationasymmetrischer Überlaufwehre) mit 5 bezeichnet sind. Die Suspension wird gemäß dem Pfeil 6 durch das Innere der Welle 1 zugeführt, gelangt von dort durch deren Öffnungen 7 in die Zulaufvorrichtung, hier ein· Vorbeschleunigungshülse 8a, und schließlich

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durch deren Austrittsöffnungen 8b in die rotierende Flüssigkeit, deren Spiegel und iiaumer füllung strichpunktiert angedeutet sind.

Das Drehmoment der Welle 1 wird über Mitnehmer, hier einen Triebstern 9, an den liotormantel 2, 3 weitergegeben. Eine Kupplung»- oder Bremsvorrichtung 10 dient zur kurzzeitigen Abbremsung der Welle 1. Die zusätzliche Einleitung einer Drehmomentstörung kann gemäß der Darstellung in Fig. 1 rechts unten auch in der Weise verwirklicht werden, daß eine mit der Welle 1 auf Drehmitnahme verbundene und um- Ir."*<£-■}*. Tf'ipplunj kl kurzzeitig mit einem rotierenden Element 42 in Eingriff bringbar ist. Dieses Element besitzt ein Trägheitsmoment (Schwungmoment), das im Vergleich zum Trägheitsmoment des rotierenden Systems, d. h. der eigentlichen Zentrifuge, einen nennenswerten Teilbetrag von z. B. 5 — 10 j6 ausmacht. Die Drehzahl des Elemente« 42 ist geringer als die des rotierenden Systems. Sobald die Kupplung mit ihm in Eingriif gebracht ist, muß das Trägheitsmoment des Elementes 42 ruckartig auf die volle Drehzahl· des rotierenden Systems gebracht werden. Da keine zusätzliche Antriebsenergie eingeleitet wird, stellt sich auf kürzestem Wege eine Drehzahl ein, die zwischen der ursprünglichen Drehzahl des rotierenden Systeme und der des rotierenden Bremselementes 42 liegt. Ferner liegt es im Bereich der Erfindung, das Trägheitsmoment dieses Bremselementes 42 dadurch zu erhöhen, dai- man es mit einem bekannten Zentrifugalregler auerüstet, der im Augenblick der Kupplung und damit Drehzahlerhöhung eine ruckartige Vergrößerung des Trägheitsmomentes des Bremselementes 42 bewirkt (im einzelnen nicht dargestellt). Dadurch wird ohne allzu große ro—

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tierende Massen im verstärkten Maß der angestrebte Zweck eines ruck~ artigen Drehzahlabfalles des rotierenden Systems bei konstantem Drehimpuls erzielt» Das rotierende Bremselement 42 ist über Kugella- ^: ger 43 auf der Welle 1 gelagert und kann durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten, gesonderten Antrieb auf seiner verringerten Drehzahl gehalten werden. Dieser Antrieb, z„ B_e ein Reibradantrieb, wird bei Eingriff der Kupplung automatisch getrennt» Ferner ist in diesem Beispiel ein Vorgelege 11 vorgesehen, das von der Welle 1 ein

Drehmoment ableitet und mit dem gegenüber veränderter Drehzahl der ; Hülse 8a zuführt, ' j

Die Anwendung der Erfindung, insbesondere der Verfahren zur Erzeugung einer größeren Feinturbulenz und zur Herbeiführung eines periodischen öchlammaustrittes, sind nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, insbesondere nicht auf die dargestellte Form des Botormantels, beschränkt« Nachfolgend wird Aufbau und Wirkung der Erfindung näher anhand von Einzeldarstellungen erläutert« ;

Eine plötzliche Änderung der Geschwindigkeit des umlaufenden Eotormantels, sei es durch ein kurzzeitiges Betätigen der Bremse 10 oder ein kurzzeitiges Erhöhen des Antriebsdrehmomentes, bewirkt einen Ruck mit der schon geschilderten Folge der Feinturbulenz und, bei entsprechender Euckstärke, auch die Erzeugung einer Axialbewegung des Schlammes. Aufgrund der Ausnutzung dieser axialen Zwangsbewegung kann der Itotormantel, wie in den Fig. 1, 2 dargestellt, ausgebildet werden, nämlich mit einem Schlammsammelraum 2 größeren Durchmessers

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und den sich daran beiderseitig anschließenden leicht konischen Sedimentiertöpfen 3 kleineren Durchmessers. An sich ist eine solche Neigung der Iiotormante Iwandung gegenüber der Längsachse der Zentrifuge zu gering, um den Schlamm von sich aus in Axialrichtung fließen zu lassen. Die Brems- oder Beschleunigungsrucke genügen aber, um über ein tangentiales Verschieben des Schlammes an der Innenseite des Kotormantels die Haftkräfte aufzuheben und damit die angestrebte Axialbewegung durch Nutzung der Axialkomponente der Zentrifugalkraft zu erreichen. Dieser Effekt kann noch durch ein- oder mehrgängige Leitschnecken oder -schaufeln 12 oder jalousieartige Krähler 13 verstärkt werden, die fest mit dem Mantel des jeweiligen Topfes 3 verbunden, z. B. verschweißt sind. Während der Bremsphasen gleitet der Schlamm schrittweise an den Schneckenflanken in einer schraubenförmigen Bewegung in Richtung zum Schlammsainmelraum, Bei Verwendung derartiger Schnecken oder Krähler kann man die Mantelflächen der Topf· 3 ggfls. sogar zylindrisch ausbilden. Diese zylindrische oder leicht konische Gestaltung hat den Vorzug, daß der Außendurchmesser 14 der Töpfe im Verhältnis zum Durchmesser 15 des Flüssigkeitsspiegels nicht zu groß gestaltet werden muß und damit, bei determiniertem Zentrifugaleffekt im Bereich des Flüssigkeitagpiegels, am Außendurchmesser nicht zu hohe Zentrifugalkräfte bewältigt werden müssen. Umgekehrt ausgedrückt, kann dadurch die effektiv wirksame Klärfläch·, also das Produkt aus zylindrischer Spiegelfläche und Beschleunigungsfaktor, gesteigert werden.

Der Schlammsammelraum 2 besitzt mittig eine zylindrische Wandung 16

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mit den Schlammaustrittsöfinungen 4 und seitlich zwei steile Konusflanken 17, an denen der Schlamm ohne Transporthilfe nach außen gleiten kann. Die Sedimentiertöpfe 3 können im übrigen lösbar mit den Stirnseiten des Schiammsammelräumes 2 verschraubt sein (Ziffer 18 in Fig. l) und sind daher leicht gegen andere Sedimentiertöpfe von z. B. anderer Neigung oder Größe austauschbar.

Bei dieser Ausbildung des iiotors kann man seine sich auf Lagern der Welle abstützenden Speichen 191 20 relativ nahe der Zentriiugenmitte, nämlich beidseitig des noch näher zu erläuternden Triebsternes, vorsehen. Damit können sich auch die Austrittsöffnungen der Zulaufvorrichtung 8a nahezu in der Mitte des Rotors befinden. Bevorzugt ergibt sich so für die Zulaufsuspension eine zur steilen konischen Wandung 17 hin gerichtete .Austrittsströmung, so dall festere Schlammteile schnellstmöglich an den Boden des Schlammsammeiraumes 2 gelangen.

Die Vorrichtung für die Zuführung der Suspension in das itotorinnere kann verschieden ausgestaltet sein, z. B. in Art eines Sprengers, Im Prinzip wurden für· die Zuführung der Suspension bereits die Öffnungen 7 in der Welle 1 genügen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zuführvorrichtung als Vorbeschleunigun^shülse ausgebildet, wobei die "Beschleunigung" sowohl positiv, als auch negativ sein kann. Die Suspension tritt also aus den tüllenartigen Beschleunigungskammern 8b der Hülse 8a mit Über- oder Unterdrehzahl in den zylinderförmigen Spiegel der rotierenden Füllsuspen-

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sion ein, dessen Durchmesser nur wenig größer als derjenige des Umianges der Vorbeschleunigungehülse im Bereich der Tüllen ist. Die Diiferenzdrehzahl kann durch Antrieb der Vorbesclileunigungshülse 8a von einer gesonderten, unabhängigen Antriebsquelle, z. B, über Zahnrad-, Kiemen- oder Kettentrieb, erreicht werden. Auch ist die in Fig. 1 dargestellte Ableitung eines zusätzlichen Drehmomentes unter Drehzahlveränderung von der Welle 1 durch ein Vorgelege 11 oder durch ein Planetengetriebe und dergl, mehr möglich.

Ferner ist die Drehzahländerung der Vorbesclileunigungshülse gegenüber der Drehzahl der llauptantriebswelle 1 mit Hilfe einer hydraulischen Vorrichtung erreichbar, und zwar unter Nutzung des Überlaufstromes der Zentrifuge.

Fig. j zeigt eine solche an einer der beiden Sedimentiertöpfe anzubringenden Anordnung, die der Vorbesclileunigungshülse 8a gegenüber uem liotorsystem eine erhöhte Umlaufgeschwindigkeit gibt. Die Klarflüssigkeit wird über das Wehr 5 dem Innern 21 eines Schaufelrades £2 zugeführt, das drehfest mit dem Mantel des umlaufenden Topfes 2, 3 verbunden ist. Die Klarflüssigkeit wird durch das Schaufelrad 22 zum größten Durchmesser hin geleitet und damit auf eine im Vergleich zum Überlaufwehr erhöhte Umlaufgeschwindigkeit beschleunigt. Die dazu notwendige .Energie liefert der Antrieb über die Welle 1 und das rotierende System. Aus dem beiderseitig geschlossenen Schaufelrad tritt die Klarflüssigkeit im Außenbereich in den jenseits der Trennwand 23 liegenden schaufelfreien Hingraum 24, in dem sie nach innen

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zurückgeleitet wird. Hierbei ergibt sich infolge der zwangsläufigen Ausbildung eines Helmholtz-Strömungswirbels eine Erhöhung der Drehzahl und damit erneut eine Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit« Schließlich verläßt die so beschleunigte Klarflüssigkeit das rotorfeste System und wird in das Innere eines Turbinenrade8 25 eingeleitet, das init der Vorbeschleunigungshülse 8a fest auf Drehmitnahme verbunden ist und seine, von der durchschießenden Klarflüssigkeit bewirkte, erhöhte Drehzahl auf die Hülse 8a überträgt,. Die am Außenumfang des Turbinenrades 25 austretende Flüssigkeit wird durch hier nicht dargestellte Mittel abgeleitet.

Soll die Vorbeschleunigungshülse eine gegenüber der Drehzahl des Rotorsysteme verringerte Drehzahl erhalten, eo kann dazu die schematisch in Fig« 4 dargestellt·, einfachere Anordnung verwendet werden, bei der die Überlaufflüssigkeit gemäß Pfeil unmittelbar über ein starr mit der Vorbeschleunigungshülse 8a verbundenes Turbinenrad 26 nach außen abgeleitet wird und dabei, infolge der Zunahme des Radius bei unveränderter Umlaufgeschwindigkeit, eine gegenüber dem Rotorsy-•tem verminderte Drehzahl erhält, die sich auf die Vorbeschleunigungshüls· überträgt.

Eine konstruktiv besonders einfache und sehr wirksame Vorrichtung zur Übertragung des Brem«- oder Beschleunigungsruckee auf den Hotorman-> tel besteht nach einem weiteren Gedanken der Erfindung darin, daß der Triebstern 9 nicht fest mit dem Rotormantel 2, 3 verbunden, sondern um einen begrenzten Winkelbetrag relativ zu diesem verdrehbar

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ist und - zum Zwecke der Mitnahme - am Kotormantel, z. B. an daran angebrachten Nocken, in beiden Drehrichtungen unmittelbar oder mittelbar zur Anlage kommt. Wird die mit Normaldrehzahl angetriebene Well· und der mit ihr starr gekuppelte Triebstern plötzlich abgebremst, so bewegt sich der Triebstern um den genannten Winkelbetrag relativ zur Drehrichtung nach rückwärts, da sich ja der Rotor aufgrund der Trägheit mit seiner bisherigen Winkelgeschwindigkeit weiterbewegt. Je größer dieser Winkelbetrag ist, desto stärker ist der Bremsruck. Wird die Bremse losgelassen, so schnellt der Triebstern aufgrund der ihm von der Welle erneut vermittelten vollen Antriebskraft wieder in die Ausgangslage zurück und gelangt wieder in Kraftschluß mit dem Eotormantel. Wie erwähnt, sind im Prinzip die Hucke aber auch durch plötzliche Beschleunigungen oder Verzögerungen des Antriebes selbst erreichbar.

Die Verdrehung des Triebsternee um einen gewissen Winkelbetrag kann ferner nach der Erfindung zum periodischen Schlammaustrag benutzt werden. Dabei besitzen die Triebsternarm· Abdeckorgane, die, zugleich mit der Veränderung bzw. Steuerung des Eraftflusses, die Öffnungen ia Rotormantel freigeben oder schließen» Ausführungebeispiel· dieses Erfindungsgedankens sind in den Fig. 5-9 dargestellt.

Fig. 5 zeigt im Querschnitt den zylindrischen Mantel 16 des Schlamm-Bammelraumes mit den Schlammaustrittsöffnungen 4, die entgegen der mit Pfeil angedeuteten Antriebsdrehrichtung gerichtet und zugleich als Anschlagnocken aasgebildet sind. Im Fall des Normalantriebes

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legt sich der Triebstern 9 mit seiner Fläche 9¹ gegen die Fläche 4' der Öffnung 4 und verschließt diese. Wird die Welle 1 abgebremst, bleibt der Triebstern zurück und gelangt mit seiner Fläche 9" zur Anlage an die Gegenfläche 4" des Nockens, der die nächste Öffnung trägt. Während dieser Freigabe der Öffnungen 4 kann Schlamm aastreten. Wird die Abbremsung 1 der Welle 1 aufgehoben, so eilt der Triebstern 9 wieder vor und gelangt in die dargestellte Position zurück. Der dabei von den Triebsternarmen durchlaufene Winkel «C kann beliebig groß gewählt werden, sofern nur ein Schlammaustritt gewährleistet ist. Die Flächen 4· und 4" der die Öffnungen umgebenden Nocken bilden also Mitnehmer- und Stoppanschläge für den Triebstern.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind die Triebsternarme 27 an einem Bund 28 der Welle 1 in Drehrichtung um einen begrenzten Winkel (i kippbar gelagert« Bei Normalantrieb, d. h. Mitnahme in Drehrichtung, verschließen sie die Öffnungen 29 (Darstellung mit ausgezogenen Linien)* Bei Äbbremsung kippen sie um den Winkel (i und geben die schlitzartigen Öffnungen 29 infolge Änderung des Durchdringungswinkels teilweise frei (Darstellung mit gestrichelten Linien). Die Oberfläche des Bundes 28 ist so ausgebildet, daß sie das Kippen der Arme zwar begrenzt, aber zugleich den benötigten Winkel ρ freigibt.

Zur Erzielung einer besseren Dichtwirkung und auch zur Dämpfung der Beschleunigungs- und Bremsrucke können sich an den Mitnehmer- oder Stoppanschlägen, bzw. den entsprechenden Flächen des Botormantels oder an den dazugehörigen Anlageflächen der Triebsternarme elasti-

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sch· oder federnde Dämpfungsmittel befinden. Eine Ausführungsmög- - ι lichkeit dieser Dämpfung ist in Fig. 7 dargestellt. Die Triebsternarme 9 besitzen Dichtelemente 30, die während der Antriebsphase zur Anlage an die Gegenfläche 31 des llotormantels kommen. Die gegenüberliegende Seite der Schlammaus trittsöi'fnung ist durch eine elastische, verformbare Dichtung 32 abgeschlossen. Bei einem Bremsruck werden diese Dichtungen j2 zusammengequetscht und geben zwischen dem Teil 30 und der Fläche 31 einen Durchtrittsschlitz für den Schlamm frei.

Im Beispiel der Fig. 8 sind die Triebsternarme 9 mit Gleitschuhen 33 versehen, die von einem Dichtmaterial 34 umhüllt sind und während der Antriebsphase den Schlitz 35 abdecken, wobei sie zur Anlage an die Mitnehmerkante 36 kommen. Vährend der Bremsphase dagegen liegen sie an der rückwärtigen Stoppkante 37 an und geben den Schlitz 35 frei.

Im Beispiel der Fig. 9 besitzt der Triebstern 9 winkelig ausgebildete Hebel 38, die gelenkig an ihm angebracht sind und im Innenbereich als Gegengewichtsarme 38' ausgebildet sind. Während der Antriebsphase bleiben die Gegengewichtsarme infolge ihrer Trägheit zurück, so daß die äußeren Hebelarme die Schlitze 39 verschließen, Vährend der Bremsphase bewirkt aber die Trägheit das Umkippen dieser Hebel und damit das Öffnen der Schlitze 39 für den Schlammauetrag. Durch einen erneuten Antriebsruck wird die dargestellte Lage wieder hergestellt.

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Der Querschnitt der SchlaiiuBaustrittsöf fnungen kann relativ groß gewählt werden, da die Erfindung einerseits relativ kurze Öffnungszeiten, z. B. von Bruchteilen einer Sekunde, andererseits längere Intervall dauern zwischen zwei Öffnungephasen, z„ B« Bruchteile einer Minute , ermöglicht. Große Querschnittsöffnungen der Schlammaustrittsdüsen oder -schlitze sind aber erwünscht-, da sie sich wesentlich einfacher herstellen lassen als die Busen oder Schlitze kleineren Durchmessers, Auch ist die Gefahr einer Verstopfung geringer«, Hinzu kommt_t daß der beim Schlammauetritt sich zwangsläufig ergebende Verschleiß durch Abtragen des die Düse umgebenden Materials bei kleinerem Öff— nungsdurchmesser im Verhältnis eine wesentlich größere Querschnittserweiterung bedingt als bei Düsen größeren Durchmessers»

Die Erfindung gewährleistet einen einwandfreien Austrag sowohl kleiner Schlammengen, da hier nicht kontinuierlich, sondern periodisch abgeschieden wird, als auch großer Schlammengen, da im Querschnitt große Aastrittsöffnungen vorgesehen sind. Die Begelung des Schlammaustrages kann durch eine Fotozelle 40 erfolgen, di® sich gem«, Fig» 2 an einer Stelle kurz unterhalb des eigentlichen Überlaufes - 5 oder eines Sekundärüberlaufes 5' befindet und die Freigabe der Schlammaustrittsöffnungen bewirkt, sobald dort eine gewisse Trübung eingetreten ist. Damit ist gewährleistet, daß nur Klarflüssigkeit überläuft. Der Zweck des o.g, sekundären Überlaufes 5" ist der, daß durch diese Bohrung, bzw. Bohrungen, die sich am Umfang unterhalb des Flue-' sigkeitsspiegels befinden, ständig ein kleiner Anteil des Überlaufstromes abläuft» Sobald an dieser Stelle eine Trübung entsteht, be-

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deutet das, daß der üehlammpegel über den eigentlichen Schlammraum 2 hinausgewachsen ist. is wird dann die it-egelung eingeschaltet, lange bevor der Hauptüberlauf trüb läuft.

Alle dargestellten und beschriebenen Merkmale sind erfindungswe8entlich.

- Ansprüche -

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Claims

Patent- und Schutzanspriiche

1.) Verfahren zur Förderung der Flockulierung in Vollmantelzentrifugen, bei denen, die Abtrennung der Feststoffe aus einer Suspension durch Zentrifugalkraft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit Nenndrehzahl umlaufenden Ilotorinantel (2, 3) periodisch Brems- oder Beschleunigungsrucke vermittelt werden.

2.) Verfahren nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch eine solche Größe der Brems- oder Beschleunigungsrucke, daß zur Förderung des Schlammtransportes eine Reibungsverminderung durch Ablösung der •Grenzschicht zwischen Füllsuspension und innerer Rotorwandung erfolgt.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brems- oder Beschleunigungsrucke zur periodischen Freigabe von im Rotormantel vorgesehenen Schlammaustrittsöffnungen (4, 29, 31, 35, 39) dienen

4.) Verfahren nach einem oder mehreren der -Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Förderung der Flockulierung die Zulaufsuspension dem Zentrifugeninnern vorbeschleunigt mit Über- oder mit Unterdrehzahl zugeführt wird, wobei sie in die mit der Zentrifuge rotierende Flüssigkeit im gleichen Drehsinn eintritt.

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5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daii zur hydraulischen Erzeugung einer Über- oder Unterdreiizahl der zufließenden Suspension in bezug auf die Drehzahl der mit dem rotierenden System umlaufenden Suspension die ausströmende Klarflüssigkeit auf Über- oder Unterdrehzahl gebracht wird und ein mit der Zulaufvorrichtung (8a) für die Suspension gekoppeltes Turbinenrad (25, bzw. 26) antreibt.

6.) Vollmantelzentrifuge zur Durchführung des Verfahrens nach An-Oj)XUUIi i uuex ixen Ansprüchen 1 und 2, bei der das Antriebsdrehmoment mit Hilfe von Übertragungsgliedern in den Rotormantel der Zentriiuge eingeleitet wird und ferner eine kontinuierlich arbeitende Entnahmevorrichtung für die Klarflüssigkeit, vorzugsweise ein rotationssymmetrisches Überlaufwehr, sowie düsen- oder schlitzähnliche Öffnungen im ilotormantel zum periodischen Schiaiiimaustrag vorgesenen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (l) mit Mitteln zur Erzeugung eines Brems- oder Beschleunigungsruckes gekoppelt oder versehen ist.

7.) Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsglied ein um einen begrenzten Vinkelbetrag ( (L /0) relativ zum ilotormantel (2, 3) verdrehbarer Triebstern (9» 27) dient, der am Hotormantel auf Mitnahme in beiden Drehrichtungen unmittelbar oder mittelbar zur Anlage kommt.

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8.) Vollmantelzentrifuge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 und nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß

i das Übertragungsglied Abdeckorgane für die Schlammaustrittsöffnungen (4, 29, 31, 35, 39) trägt und daß Mittel für die Verände- : rung, bzw. Steuerung des Krafti'lasses der Art vorgesehen sind, daß die Abdeckorgane die Öffnungen wahlweise schließen oder freigeben.

9.) Vollmantelzentrifuge nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekenn-j zeichnet, daß der die Abdeckorgane tragende Triebstern (9) entgegen der Triebrichtung relativ zum Eotormantel (2_$ 3) um einen mindestens so großen Winkel verdrehbar ist, daß bei !Reduzierung des Antriebsdrehinomentes der Welle durch Zurückbleiben der Abdeckorgane, bzw. der Arme des Triebsternes die Freigabe der Schlammaustrittsöffnungen (4, 29, 31, 35, 39) erfolgt.

10.) Vollmantelzentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotormantel (2, 3) Mitnehmer- und Stoppanschläge (4'₉ 4"; J6_S 37) für den Triebstern besitzt, wobei der Abstand zwischen den zueinander gehörenden Mitnehmer- und Stoppanschlägen so gewählt ist, daß bei Anlage des Triebsternes an den Mitnehmeranschlägen (4·, 35) die Schlammaustrittsöffnungen abgedeckt, bei Anlage an den Stoppan- ' schlagen (4", 37) jedoch freigegeben sind.

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11.) Vollmantelzentrifuge nach -Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Mitnehmer- oder Stoppanschlägen, oder an den Anlageflächen des Triebsternes elastische oder federnde Dämpfungsmittel befinden.

12») Vollmantelzentrifuge nach einem oder mehreren der -Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß in den als Sedimentiertöpfe (3) ausgebildeten Teilen des Itotormantels Leitschnecken (12) oder —schaufeln, jalousieartige Krähler (l3) oder dergl, vorgesehen und fest mit dem Mantel des jeweiligen Topfes verbunden sind.

13.) Vollmantelzentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlainmsammelraum (2) als Teil des Üotors beidseitig des Triebsternee (9) mit Speichenkreuzen zentrisch auf Lagern der Antriebswelle (l) abgestützt ist und daß nahe der Außenseite einer der Abstützungen (20) sich der Vorbeschleuniger für den Zulauf der Suspension befindet, der bevorzugt als hülsenartig die Welle umgebende Vorrichtung (8a) ausgebildet ist.

14.) Vollmantelzentrifug· nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ZuIaufvorrichtung für die Suspension eine auf die steile konische Wandung (l7) des Schlammsammeiraumes gerichtet· Austrittsströmung bewirkt.

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15.) Vollmantelzentrifuge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, sowie nach einem oder mehreren der -Ansprüche 6-14, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorbeschleunigungshülse (8a) ein gesonderter, unabhängiger Antrieb, oder ein Antrieb durch ürehmomentableitung vom Hauptantrieb und Zwischenschaltang eines Getriebes (ll) vorgesehen ist, um der Hülse eine im Verhältnis zur Wellendrehzahl erhöhte oder verringerte drehzahl zu geben»

l6.) Vollmantelzentrifuge zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 4 und 5, sowie nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer von der Hauptwellendrehzahl abweichenden Drehzahl der Vorbeschleuni— gungshülse (8a) eine hydraulisch betätigte Vorrichtung vorgesehen ist«

17.) Vollmantelzentrifuge nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zum Betrieb der hydraulischen Vorrichtung als zu deren Energieversorgung der Überlaufstrom der Zentrifuge genützt wird,

18.) Vollmantelzentrifuge nach den Ansprüchen l6 und I7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Überdrehzahl der Vorbeschleunigungshülse ein mit dem Hotoriuantel (3) auf Drehmitnahme verbundenes Schaufelrad (22) vorgesehen ist, das in Kadialrichtung betrachtet innen (2l) einen Zufluß und außen einen Abfluß für den Überlaufstrom der Klarflüssigkeit besitzt, daß der Abfluß mit einem schaufelfreien Itingratim (24) verbunden ist, der

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die Klarflüssigkeit nach innen zurückleitet und daß dem Kingraum benachbart ein Turbinenrad (25) vorgesehen ist, das von der aus dem liingraum abfließenden Klarflüssigkeit von innen nach außen durchströmt wird und mit der Vorbe sclileunigungshül se (8a) auf Dreiimitnahme verbunden ist.

19.) Vollmantelzentrifuge nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer verringerten Drehzahl der Vorbeschleunigungshülse (8a) die Klarflüssigkeit unmittelbar durch ein mit der Vorbeschleunigungshülse (8a) auf Drehmitnahme verbundenes Turbinenrad (s6) von innen nach außen geleitet wird.

20.) Vollmantelzentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stelle kurz unterhalb des Priinär-Überlaufes (5) oder Sekundär-Überlaufes (5') Fotozellen (40) zur Trübungsmessung vorgesehen sind, welche die Steuerung des Schlamuiaustrittee veranlassen.

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