DE2104848B - Vollmantel Schneckenzentrifuge - Google Patents

Description

• Die Strecke, längs der diese feinen Schlämme durch die Schnecke aus der Flüssigkeitszone in die Trokkenzone gefördert werden können, hängt von der Viskosität der Schlämme, von der Steigung der
• Schnecke und vom Kegelwinkel der Trommel ab. Bei den bekannten Schneckenzentrifugen ist diese Strecke außerordentlich kurz und beträgt in vielen Fällen nur wenige Millimeter.
• Man muß nämlich dann durch entsprechende Wahl der Wehrscheibe bzw. Einstellung des Schälorgans oder der Hohlschraube die Flüssigkeitshöhe in der Trommel so hoch wählen, daß die Flüssigkeitszone bis an die Austragsöffnungen reicht. Das bedeutet, daß die Trockenzone zu kurz wird, um in der Praxis ein Nachtrocknen der Feststoffe zu erreichen.
• Die ausgetragenen Feststoffe sind deshalb mit verhältnismäßig viel Flüssigkeit behaftet, was im Regelfall unerwünscht ist. Bei Versuchen, sehr feine und schleimige Feststoffe zu trennen, kann man oft beobachten, daß periodisch eine gewisse Zeitlang keine Feststoffe ausgetragen werden und danach kurzzeitig ein stoßweiser Austrag einer gewissen Feststoffmenge erfolgt. Diese Beobachtung läßt unter anderem den Schluß zu, daß die eine gewisse Zeit in der Flüssigkeitszone verbleibenden Feststoffe auch in dieser Zone in gewissem Umfange eingedickt werden, bis ihre Viskosität so hoch ist, daß sie sich fördern lassen. Das stoßweise Arbeiten der Zentrifuge wirkt sich aber in jedem Fall ungünstig auf den Abscheidegrad aus, ein gleichmäßig sauberer Ablauf wird nicht erreicht.
• Neben der Verkürzung der Trockenzone auf wenige Millimeter tritt neben dem ungünstig hohen Feuchtigkeitsgehalt des Feststoffes noch ein weiterer Nachteil auf: Die Sedimentationstiefe, also die Strecke, die ein Feststoffteilchen zurücklegen muß, bis es den Trommelmantel erreicht, wird stark vergrößert. Nur zum Teil wird dieser Nachteil dadurch aufgehoben, daß auch das Flüssigkeitsvolumen der Trommel wächst und damit die Aufenthaltszeit der zu trennenden Suspension in der Trommel ansteigt. Dementsprechend ist man bei kleinen Durchmessern der Wehrscheibe bzw. entsprechender Einstellung des Schälorgans oder der Hohlschraube oft gezwungen, den Durchsatz durch die Zentrifuge zu verringern, um einen sauberen Ablauf zu erzielen. Der Durchsatz muß also verringert werden, weil es nicht gelingt, die abgeschiedenen Feststoffe gleichmäßig auszutragen.
• Aus diesem Grunde kann man die Trommelneigung so flach festlegen, wie es eine technisch sinnvolle Trommellänge erlaubt. Ebenso kann man die Steigung der Schnecke möglichst flach halten, denn in den durch Trommelneigung und Schneckensteigung gebildeten Winkel fließt der aus der Flüssigkeitszone geförderte Feinschlamm wieder zurück. Durch eine möglichst flache Ausbildung der beiden Winkel läßt sich der Feststofftransport verbessern. Eine geringe Trommelneigung bedingt aber - bei gleicher Trommellänge - eine entsprechende Volumenverringerung der Trommel, damit wird die Aufenthaltszeit einer gewissen Flüssigkeitsmenge in der Trommel reduziert, was wiederum eine Verringerung des Durchsatzes nach sich zieht.
• Mit der vorliegenden Erfindung soll demgegenüber eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt werden, mit der Feststoffe aus Suspensionen abgetrennt werden können, deren Feststoffanteil aus sehr feinen oder schleimartigen Teilen oder aus Teilen geringen Wichteunterschiedes gegenüber der Trägerflüssigkeit besteht, ohne daß eine übermäßige Trommellänge er- forderlich wird, mit herabgesetztem Durchlauf gearbeitet werden muß oder ein unerwünscht feuchter Feststoffaustrag auftritt.
• Angestrebt wird also eine relativ große Trockenzonenlänge auch für feine Schlämme, es soll eine möglichst geringe Sedimentationstiefe bei möglichst großem Trommelvolumen erreicht werden, die Förderverhältnisse sollen in einem kritischen Bereich verbessert werden, das Durchmesser-Längenverhältnis der Zentrifuge soll im Rahmen der bisher üblichen Werte liegen. Ein Teil dieser Forderungen ist insbesondere für solche Schneckenzentrifugen erwünscht, bei denen die Eingabe der zu trennenden Dispersion nicht in dem den Austragöffnungen abgewandten Endbereich des Trommelinnenraumes, sondern etwa in dessen Mitte erfolgt.
• Ausgehend von einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der konische Wandabschnitt der Trommel durch einen weiteren zylindrischen Wand abschnitt unterbrochen ist.
• Man erreicht dadurch eine Eindickungs- bzw.
• Trockenzone, die sich über den engeren der beiden konischen Teile und den sich daran anschließenden zylindrischen Wandungsabschnitt erstreckt. Vorzugsweise weist dabei der konische Wandabschnitteil mit dem kleineren Durchmesser einen kleineren Kegelwinkel auf als derjenige mit dem größeren Durchmesser. Dadurch wird eine sehr flach ansteigende Trockenzone erreicht. Die Flüssigkeitshöhe in dem zwischen den konusförmigen Wandabschnitteilen befindlichen zylindrischen Wandabschnitt ist klein gehalten; sie kann bis auf Null abgesenkt werden, wodurch sich die Trockenzone über den engeren konischen Wandungsteilabschnitt und den daran anschließenden zylindrischen Wandabschnitt erstreckt.
• Dabei erfolgt die Eingabe der zu trennenden Suspension außerhalb dieses Bereiches.
• Ordnet man die Einlauföffnungen für die zu trennende Suspension etwa im axialen Mittelbereich des Trommelraumes an, so erhält man in jedem Fall eine geringe Sedimentationstiefe an der Stelle des Einlaufes, sei es, daß sich dieser im Bereich des zylindrischen Wandungsabschnitts mit dem kleineren Durchmesser befindet, in welchem dann eine kleine Flüssigkeitshöhe eingestellt wird, sei es im Bereich des konischen Wandabschnitteils mit dem größeren Durchmesserbereich, wobei dann die Flüssigkeitshöhe auch in dem zylindrischen Wandabschnitt mit dem kleineren Durchmesser bis auf Null abgesenkt sein kann. Dadurch wird erreicht, daß in der Einlaufzone nicht nur die größeren Feststoffpartikeln, sondern auch der größte Teil der Feinstoffe sich absetzen. Befindet sich die Einlauföffnung im zylindrischen Wandungsteil mit dem kleineren Durchmesser der Trommel, so wird dort das Wegfließen der in der flachen Sedimentationszone abgesetzten schlammigen Feinteile entgegen der Förderrichtung der Schnecke behindert. Im übrigen trägt der zylindrische Wandabschnitt mit dem kleineren Durchmesser zum erwünschten, möglichst großen Flüssigkeitsvolumen bei.
• In dem konischen Wandabschnitteil mit dem größeren Durchmesser und dem zylindrischen Wandabschnitt mit dem größeren Durchmesser sedimentieren die restlichen Feinstoffe und werden unter dem Flüssigkeitsspiegel hindurchtransportiert, wie das bereits bei den bekannten Zentrifugenausbildungen der Fall ist. Vor dem Austritt dieser Feinstoffe aus dem Flüssigkeitsspiegel erfolgt ein Transport am einlaufenden Gut vorbei durch eine flach mit Flüssigkeit gefüllte zylindrische Strecke, die durch den zylindrischen Wandabschnitt mit dem kleineren Durchmesser gegeben ist, in welcher die Eindickung weiter fortschreitet. Am Ende des zylin-drischen Wandabschnittes mit dem kleineren Durchmesser erfolgt dann der übergang des eingedickten Feststoffes in eine vorzugsweise schwach geneigte Nachtrockenzone, die durch den konischen Wåndabschnitteil mit dem kleineren Durchmesser gebildet ist. Die günstige, im zylindrischen Wandabschnitt mit dem kleineren Durchmesser erreichte Eindickung ermöglicht nun den Durchbruch durch den Flüssigkeitsspiegel ohne Schwierigkeiten.
• Wie bereits erwähnt, kann bei bestimmten Stoffen äjich so verfahren werden, daß der Durchbruch durch den Flüssigkeítsspiegel bereits am Übergang zwischen dem konischen Wandabschnitteil mit dem größeren Dürchmesser und dem zylindrischen Wandabschnitt mit dem kleineren Durchmesser erfolgt.
• Das Durchmesser-Längenverhältnis der erfindungsgemäßen Zentrifuge, das für die Herstellung, den Platzbedarf und den Betrieb der Zentrifuge von Bedeutung ist, bleibt -durch die erfindungsgemäße Ausbildung im Ralimen der bisher bei solchen Schnèckenzentrifugen üblichen Verhältnisse.
• Bei Schneckenzèntrifugenausbildungen, deren Flüssigkeitseinlauf etwa im axialen Mittelbereich des Tronimelraumes vorgesehen ist, weist in besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Schnecke nahe der Einlauföffnung, in Förderrichtung der Schnecke gesehen vor dieser Einlauföffnung, mindestens einen Abschnitt eines weiteren Schnekkenganges auf. Dadurch wird erreicht, daß der bereits abgesetzte Feinstoff so an der Einlauföffnung vorbeigeführt wird, daß an der Stelle, an der -die zu trennende Suspension auf der Schleudertrommel auftrifft, kein Feinstoff vorhanden ist. Ein Äufwühlen bereits abgesetzten Feinstoffes wird somit verhindert.
• Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Àusführungsbeispieles nachstehend erläutert: Die erfindungsgemäß ausgebildete Trommel besteht aus zwei Trommelteilen 1 und 2, die je einen zylindrischen Teil 1' bzw. 2' und je einen konischen Teil1" bzw.2" aufweisen. In der Trommel ist ein Hohlkörper 3 über Lagerzapfen 4 und 5 gelagert, der eine Schnecke 6 trägt. Im dargestellten Fall weist der Hohlkörper 3 zwei Einlauföffnungen 7 auf, denen über ein zentral angeordnetes Rohr das zu trennende Schleudergut zugeführt wird, wie dies durch Pfeile 9 angedeutet ist. Das zu trennende Schleudergut tritt in -den sogenannten Trennraum 10 ein. Feststoffe, die sofort sedimentieren, werden von der Schnecken erfaßt und in Richtung auf den kleineren Durchmesser des Trommelteils i gefördert. Die Steigung der Schnecke 6 ist im Bereich dieses Übergangs von der Flüssigkeitszone zur Trockenzone bis hin zu den Austragsöffnungen 11 verhäftnismäßig gering.
• Auch die Neigung des konisch-zylindrischen Tromrneiteils 1 ist verhältnisynäßig flach ausgebildet; Die feine Feststoffe enthaltende Flüssigkeit 12 strömt in den Schneckengängen in Richtung auf den größeren Durchmesser der Trommel. Noch während des Strömungsvorganges sedimentiert ein Teil der feinen Feststoffe schon im zylindrischen Teil 1' des Trominelteils 1. Die feinsten Feststoffe sedimentieren dagegen im Bereich des großen Trommeldurchmessers des zylindrischen Wandabschnittes2' des TtommC teils 2. Haben diese feinen Feststoffe die Wandung dieses Trommelteils erreicht, so werden sie von den Schneckenwendeln der Schnecke 6 erfaßt und in Richtung auf die Austragungsöffnungen 11 gefördert.
• Dabei werden sie weiterhin, wie schon im konischen Wandabschnitteil 2" des Trömmelteils 2, eingedickt.
• Ein Fördern des Konzentrats in diesem konischen Trommelteil bereitet keine Schwierigkeiten, da hier nicht aus der Flüssigkeitszone in die Trockenzone gefordert werden muß. Beim Transport durch den zylindrischen Teill' des Trommelteils 1 tritt eine Weitere Eindickung der Feinstoffe infolge des sehr niedrigen oder überhaupt nicht vorhandenen Fliissigkeitspiegels ein.
• Sehr günstig ist es nun, wenn diese Stoffe an der Einlauföffnung 7 vorbeigeführt werden, z. B. dadurch, daß nahè der Einlauföffnung 7 in Förderrichtung der Schnecke 6 gesehen vor dieser Einlauföffnung - mindestens ein Abschnitt 13 eines weiteneu Schneckenganges beginnt. Dadurch wird der bereits abgesetzte Feinstoff so an der Einlauföffnung 7 vorbeigeführt, daß an der Stelle, an der das aus der Einlauföffnung 7 ausströmende Schleudergut auf den Trommelmantel auftrifft, kein eingedickter Feinstoff vorhanden ist. Der durch diesen zusätzlichen Abschnitt 13 eines weiteren Schneckenganges oder durch einen weiteren Schneekengang an der Einlauföffnung 7 vorbeigeführte feine Feststoff kann sich im zylindrischen Wandübschnftt 1' des Trommelteils 1 absetzen bzw; weiter eindicken und wird zusammen mit den gröberen Bestandteilen des Trenngutes, die sich spontan beim Einlauf abgesetzt haben, ausgetragen.
• Haben die so geförderten Feinstoffe den konischen Teil 1" der Trommel 1 erreicht, so sind sie durch den verhäknisniäßig langen Weg durch eine seichte oder überhaupt keine Flüssigkeitsschicht so weit voreingedickt, -daß sie sich nun auf dem relativ flach geneigten Trommelmantel durch die vérhältnismäßig flach steigende Schneckenwendel gut und gleichmäßig fördern und austragen lassen.
• Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles ist eine Wehrscheibe 14 auswechselbar am Ende des zylindrischen Teils 2' des Trommelteils 2 vorgesehen.
• Diese Wehrscheibe bestimmt die Höhe der Flüssigkeit 12 so, daß im zylindrischen Teil 1' des Ttom*ieiteils 1 noch eine gewisse oder überhaupt keine Flüssigkeitshöhe vorhanden lsl, was das Fördern der feinen Feststoffe erleichtert.
• Je nach Art der ze trennenden Schlämme muß die Hòhe des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der beiden Trommelteile geändert werden, was durch Auswechseln oder Regulieren der die Flüssigkeitshöhe in den Tronhítelteilen besn.ininenden Einrichtung zu erfolgen hat.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge zum Abtrennen von Feststoffen aus einer Suspension, deren Feststoffanteil aus sehr feinen oder schleimartigen Teilen oder aus Teilen geringen Wichteunterschiedes gegenüber der Trägerflüssigkeit besteht, mit einer umlaufenden Trommel, die einen zylindrischen Wandabschnitt und einen sich axial daran anschließenden konischen, sich in Richtung des Feststoffaustrages verengenden Wand abschnitt aufweist, mit einer koaxial zur Trommel angeordneten, mit gegenüber der Trommel verschiedener Drehzahl umlaufenden Schnecke, deren Schneckenwendeldurchmesser der Innenwandung der Trommel angepaßt ist und deren Schneckenkörper einen Hohlraum umschließt, durch den über wenigstens eine Einlauföffnung in der Schneckenkörperwand das zu trennende Gut zugeführt wird, und mit einer die Flüssigkeitshöhe der Trommel bestimmenden Einrichtung, wie Wehrscheibe, Schälorgan od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der konische Wandabschnitt (1", 2") der Trommel durch einen weiteren zylindrischen Wandabschnitt (1') unterbrochen ist.
2. 2. Zentrifuge nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung (7) in der Schneckenkörperwand (3) etwa im Bereich des weiteren zylindrischen Wandabschnittes (1') mündet.
3. 3. Zentrifuge nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung in der Schneckenwand etwa im Bereich des engeren, an den weiteren zylindrischen Wandabschnitt angrenzenden konischen Wandabschnittes mündet.
4. 4. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (6) nahe der Einlauföffnung (7), in Förderrichtung der Schnecke gesehen vor dieser Einlauföffnung, einen Abschnitt eines weiteren Schneckenganges (13) aufweist.
5. 5. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des von dem weiteren zylindrischen Wandabschnitt (1') ausgehenden konischen Wandabschnittes (1") kleiner ist als der des größeren, sich zwischen den beiden zylindrischen Wandabschnitten (1', 2') befindenden konischen Wandabschnittes (2").
6. 6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flüssigkeitshöhe der Trommel bestimmende Einrichtung in Form einer Wehrscheibe (14) an dem dem Feststoffauftrag(11) abgewandten Trommelende gegen weitere Wehrscheiben unterschiedlichen Öffnungsdurchmessers wahlweise austauschbar angeordnet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zum Abtrennen von Feststoffen aus einer Suspension, deren Feststoffanteil aus sehr feinen oder schleimartigen Teilen oder aus Teilchen geringen Wichteunterschiedes gegenüber der Trägerflüssigkeit besteht, mit einer umlaufenden Trommel, die einen zylindrischen Wandabschnitt und einen sich axial daran anschließenden konischen, sich in Richtung des Feststoffaustrages verengenden Wandabschnitt aufweist, mit einer koaxial zur Trommel angeordneten, mit gegenüber der Trommel verschiedener Drehzahl umlaufenden Schnecke, deren Schneckenwendeldurchmesser der Innenwandung der Trommel angepaßt ist und deren Schneckenkörper einen Hohlraum umschließt, durch den über wenigstens eine Einlauföffnung in der Schneckenkörperwand das zu trennende Gut zugeführt wird, und mit einer die Flüssigkeitshöhe der Trommel bestimmenden Einrichtung, wie Wehrscheibe, Schälorgan od. dgl. Bei bekannten Vollmantel-Schneckenzentrifugen dieser Art wird das Schleudergut durch die Einlauföffnung bzw. -öffnungen hindurch in den Trennraum der Zentrifuge eingeleitet. Die abgeschiedenen Feststoffe werden durch die Förderschnecke, die je nach Steigungsrichtung der Schnecke mit einer etwas höheren oder geringeren Drehzahl angetrieben wird als die Trommel, zu einem Ende der Trommel hin bewegt und dort ausgetragen. Das Abführen der Flüssigkeit kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. So ist bei einer bekanntgewordenen Schneckenzentrifuge der eingangs genannten Art (schweizerische Patentschrift 496478) ein Schälorgan vorgesehen, das eine radial verstellbare Einlauföffnung aufweist, womit die Flüssigkeitshöhe innerhalb der Trommel in bestimmten Grenzen einstellbar ist. Im Zusammenhang mit Vollmantel-Schneckenzentrifugen sind dem Fachmann darüber hinaus weitere Einrichtungen zur Einstellung der Flüssigkeitshöhe innerhalb der Trommel, wie eine radial verstellbare Hohlschraube (deutsche Patentschrift 1011362) und austauschbare Wehrscheiben mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern für den Durchtritt der Flüssigkeit, bekannt.

   Durch Ändern des Durchmessers der Wehrscheibe oder entsprechende Einstellung des Schälorgans oder der Hohlschraube ändert sich in der Schleudertrommel unter anderem auch die Größe der Flüssigkeits- und der Trockenzone. Als Trockenzone bezeichnet man den Teil der Trommel, der vom Flüssigkeitsspiegel bis zu den Austragsöffnungen im Bereich des kleineren Durchmessers der Trommel reicht. Die Feststoffe, die sich in der Flüssigkeitszone der Trommel absetzen, werden entlang dem Trommelmantel zum kleineren Durchmesser der Trommel gefördert. Dabei werden sie aus der Flüssigkeitszone herausgeschoben, durch die Trockenzone, in der ein Nachtrocknen der Feststoffe eintritt, gefördert und dann durch die Austragsöffnungen ausgeworfen.

   Sind die in der Flüssigkeitszone abgetrennten Feststoffe verhältnismäßig fein bzw. ist der spezifische Gewichtsunterschied zwischen der Flüssigkeit und diesen Feststoffen sehr gering, so verhalten sich die eingedickten Feststoffe ähnlich einer Flüssigkeit mit höherer Viskosität. Sollen diese Feststoffe von der Schnecke über die Flüssigkeitszone hinaus in die Trockenzone transportiert werden, so fließen sie in den Schneckengängen in die Flüssigkeitszone zurück.