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Zentrifugalscheider Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalscheider
mit kontinuierlichem Austrag, insbesondere zum Trennen von Wasser und Feststoffen
bei der Abwasserklärung durch Anwendung der Zentrifugalkraft.
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Neben derartigen Vorrichtungen finden zum Wasserentziehen Vakuum£ilter,
Druckfilter, allgemeine Zentrifugen und dergleichen Anwendung. Dabei werden jedoch
Zentrifugalscheider mit kontinuierlichem Austrag vor allem wegen ihrer gegenüber
anderen Vorrichtungen höheren Austragsleistung und geringeren Betriebskosten bevorzugt.
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Zentrifugalscheider dei genannten Art weisen eine Außentrommel mit
einen waK;gerechten und einem konischen Teil sowie eine lnnentromslel mit an der
Außenseite angebrachter und bis dicht an die Innenfläche der Außentrownel sich erstreckender
Schraube bzw. Schnecke auf, wobei AuBen- und Innentrommel eine Drehbewegung in derselben
Richtung bei in vorbestimmtem Maße unterschiedlichen hohen Geschwindigkeiten au£führen.
Dabei wird Schlamm aus dem lnnenraum der Innentrommel über an der Innentrommel radial
angeordnete Schlamm-Durchtrittsöffnungen in eine von der-Außen- und Innentrommel
begrenzte Ringkammer eingeleitet und unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft so
getrennt, daß entlang der Innenfläche der Außentrommel sich eine Feststoff- und
eine Flüssigkeitsschicht bildet.
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Die getrennte Flüssigkeft wird über eine in einer Abschlußplatte der
Äußentrommel geformte kreisrunde Axialöffnung nach außen befördert, während die
Feststoffschicht von der umlaufenden Schnecke an der Innentrommel vom waagerechten
Teil der Außentrommel abgeschabt und von dort zum koni -schen Teil der Äußentrommel
und unter weiterem Wasserentzug weiter entlang der Innenfläche des konischen Trommelteils
bewegt und schließlich über an einem Ende des konischen Trommelteils vorgesehene
radiale Feststoff-Äustrittsöffnungen ebenfalls nach außen befördert.
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Es ist ein weiteres Merkmal derartiger Zentrifugalscheider, daß die
getrennte Flüssigkeit an den kreisrundenÖffnungen der Abschlußplatte mit einer geringen
Strömungsbreite überfließt und unmittelbar austritt, so daß die Stärke der getrennten
Flüssigkeitsschicht in der fGrommel entsprechend anwächst. Tritt nun die stärkere
Schicht der getrennten Flüssigkeit dürch Überfließen an den kreisrunden Offnungen
aus, wird die Strömungsgeschwindigkeit der klüssigkeit im Bereich dieser Öffnungen
extrem hoch, so daß die so ent'-standene Strömung die an der Innenfläche der Außentrommel
angelagerten
Feststoffe mitreißt. Es kommt also gelegentlich vor, daß an den Öffnungen zusammen
mit der getrennten Flüssigkeit auch Feststoffe ausgetragen werden, weil nämlich
mit dem Ansteigen der Strömungsgeschwindigkeit an jeder der kreisrunden bzw. Rundöffnungen
in der getrennten bzw. abgeschiedenen Flüssigkeitsschicht Turbulenzströme entstehen,
welche das Trennen des Schlammes in Flüssigkeit und Feststoffe stören und dadurch
die Mitnahme von Feststoffen durch' die austretende Flüssigkeit verursachen. Um
die Stärke der ausgeschiedenen Flüssigkeitsschicht in der Trommel und damit die
Strömungsgeschwindigkeit der überfließenden Flüssigkeit zu verringern, genügt es,
die Schlammzufuhr in die zwischen der Außen- und der Innentrommel gelegene Ringkammer
zu drosseln. Dies hat jedoch eine wesentliche Verringerung der Trennleistung des
Scheiders zur Folge.
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Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, die Nachteile der herkömmlichen
Ausführungsformen mit einfachen Mitteln zu vermeiden und in einem Zentrifugalscheider
mit kontinuierlichem Austrag den in der austretenden abgeschiedenen Flüssigkeit
mitgeführten Feststoffanteil auf ein Geringstmaß zu beschränken, wobei eine drastische
Erhöhung der Trennleistung des Schneiders erzielbar sein soll.
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Die Erfindung sieht einen Zentrifugalscheider mit kontinuierlichem
Austrag mit einer Innen- und einer Außentrommel vor, welche zueinander konzentrisch
so angeordnet sind, daß sie zwischen sich eine Ringkammer bilden, und welche im
selben Drehsinn mit hoher Drehzahl bei vorbestimmtem Geschwindigkeits-Unterschied
umlaufen, wobei die Außentrommel einen waagerechten, zur Drehachse parallelen und
einen konischen, zur Drehachse geneigten Teil, die Innentrommel eine an der Außenseite
angeordnete und bis nahe an die Innenfläche der
Außentrommel reichende
Schraube bzw. Schnecke sowie radial angeordnete Schlamm-Diircltrittsöffnungen zum
Zufuhren des in die Innentrommel geförderten Schlamms in die Ringkammer ureter Ausnutzung
der Zentrifugalkraft aufweist und wobei die Außentrommel an einem Ende des waagerechten
Trommelteils eine diesen abschließende Abschlußplatte besitzt, in welcher zum Austragen
der an der Innenfläche der Außentrommel unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft
sich bildenden Schicht abgeschiedener Flüssigkeit eine Anzahl axial angtordneter
Flüssigkeits-Austrittsöffnungen vorgesehen sind, während zum Austrag der aus dem
Schlamm abgeschiedenen Feststoffe mittels der Schnecke an einem Ende des konischen
Trommelteils radial angeordnete Feststoff-Austrittsöffnungen ausgebildet sind, und
mit einer ringförmigen Uberlauf-Stirnplatte, die im Innern entlang der Innenfläche
der Außentrommel in einem kleinen Abstand von der Abschlußplatte angeordnet ist.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Darin zeigt: Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Zentrifugalscheiders mit kontinuierlichem Austrag, Fig.
2 einen Längsschnitt durch die Außentrommel des Zentrifugalschidçrs gemäß Fig. 1
und Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2.
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Entsprechend Fig. z weist ein esfindungsgemäßer Zentrifugalscheider
mit kontinuierlichem Austrag eine waagerecht angeordnete äußere Drehtrommel 1 und
eine innere Drehtrommel 2 auf, welche unter Beibehaltung eines vorbestinunten Zwischenraumes
konzentrisch zueinander ineinandergefügt sind. Die äuRere rehtrommel bzw. Außentromnel
1 liegt an beiden Enden an hohlen Tragwellen 3a und 3b auf,, welche ihrerseits mittels
Drehzapfen in Lagern 4 und 5 aufgenommen sind. Die innere Trommel bzw. Innentroinirel
2 ruht ebenfalls an beiden Enden an Tragwellen 6a und 6b auf, welche sich durch
die hohlen Tragwellen 3a bzw. 3b hindurcherstrecken. An einem Ende der'hohlen Tragwelle
3a ist drehfest eine Antriebariemenscheibe 7 befestigt, welche die Antriebskraft
eines Antriebes auf die Außentromniell überträgt, die daher mit hoher Drehzahl antreibbar
ist.
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Die Tragwelle 6b der Innentrommel 2 und die Tragwelle 3b der Außentrommel
sind über Differentialräder 8 betriebsmäßig miteinander verbindbar. Diese Differentiälräder
stellen jedoch kein wesentliches Teil der Erfindung dar und sind daher nur entsprechend
ihrem äußeren Erscheinungsbild gezeichnet. Die Innentrommel 2 ist mit hoher Geschwindigkeit
und in derselben Richtung wie die Äußentrommel 1 drehbar, jedoch bewirken die Differentialräder
8 einen vorbestimmten Unterschied zwischen den Drehgeschwindigkeiten der beiden
Trommeln. Die Tragwelle 6a der Innentrommel 2 ist hohl ausgeführt und umschließt
eine Schlammleitung 9, über welche der Schlamm aus einem nicht gezeichneten Bereich
in die Innentrommel 2 und von dort über an der Innentrommel 2 vorgesehene Schlamm-Durchtrittsöffnungen
16 in eine von der Außentrommel 1 und der Innentrommel 2 begrenzte Ringkammer 15
einfließt. Die Schlammleitung 9 ist in einer Halterung 10 aufgenommen.
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Die Außentrommel 1 weist einen zur Drehachse parallelen waagerechten
Troiraielteil la und einen zur Drehachse geneigten konischen Trommelteil Ib auf.
Ein Ende des waagerechten Trommelteils
la ist LittCs einer Abschlußplatte
1c abgeschlossenS welche an ihren Umgang, in einem der Innenfläche dieses Tromm.elteils
benachbarten Bereichseine Anzahl in einem Abstand voneinander angeordnete kreisrunde
Flüssigke ta-Austrittsöffnungen 11 aufweist. Im waagerechten Trommelteil 1a ist
in einem Abstand von der Abschlußplatte 1c eine über lauf-Stirnplatte 2 vorgesehen,
welche mit der Abschlußplatte somit einen mit den Austrittsöffnungen 11 in Verbindung
stehenden Zwischenraum 12c begrenzt. Der konische Troemelteil 1b schließt sich an
ein Ende des waagerechten Trommelteils an ,und besitzt eine Anzahl radial angeordneter
Feststoff-Austrittsöffnungen 13.
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Eine an der außenseite der Innentrommel 2 axial gerichtete Schraube
bzw. Schnecke 14 ist mit der trommel 2 aus einem Stück gefertigt, wobei die Außenkante
des Schraubengewindes in einem Bereich nahe an der Innenfläche der Außentrommel
1 liegt.
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Ein die Außentrommel 1 umschließendes Gehäuse 17 weist Trennwände
18 auf, welche ein ZusammenflieBen der über die Austrittsöffnungen 11 bzw. 13 an
der Außentrommel austretenden Feststoffe und Flüssigkeitsmengen verhindern. An einem
unteren Teil weist das Gehäuse 17 weiterhin eine Flüssigkeits-Ablaßöffnung 19 und
eine Feststoff-Entleerungsöffnung 20 auf.
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Sobald der Innentrommel 2 über die Zuleitung 9 Schlamm zugeführt wird,
werden Innentrommel 2 und Äußentrommel 1 unter hoher Geschwindigkeit in Drehung
versetzt, wodurch der Schlamm unter der Einwirkung der durch die Drehung der Tromb
verursachten Zentrifugalkraft in radialer Richtung über die Öffnungen 16 aus der
Innentrommel 2 austritt und sich der Innenfläche der Äüßentrommel 1 anlagert, wo
infolge des Wichteunterschieds eine Trennung und die Bildung einer Feststoff- und.
einer FlüSsigkeitsschicht bewirkt wird. Dabei
bilden die eine verhältnismäßig
größere Wichte besitzenden lestatoffe eine an der innenfläche der Trommel liegende
Schicht, der die flüssigkeit mit ihrer verhaltnismäßig kleinen Wichte überlagert
ist. Die abgeschiedene Flüssig keit fließt am gesamten Unfe/ngsbereich der t,berlauf-Sti.rnplatte
12 in den Zwischenraum 12c über und strömt an den Austrittsöflnungen 11 aus der
Vorrichtung hinaus. Durch die Anordnung der Austrittsöffnungen 11 in einem der Innen
-fläche der Außtentrommel benaciibarten Bereich der Abschlußplatte 1c-, wird das
Volumen der an diesen Austrittsöffnungen ausfließtenden Flbssigkeit merklich erhöht.
Die am waagerechten Trommelteil la angelagerten reststoffe werden mittels der mit
der Innentrommel 2 umlaufenden Schnecke 14 abgeschabt und in Richtung auf den konischen
Trommelte ii Ib geschoben. Den in Schichtform am waagerechten Trommelteil 12.
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angelagerten 1'eststoffen wird während des Abschabens durch die Schnecke
14 und während des Transportes entlang der II1-nenfläche des konischen Trommelteils
1b Wasser in ausreichendem LiaRe entzcgen, so daß sie genügend trocken durch die
Austrittsöffnungen 13 nach außen gelangen.
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Erfindungsgemäß ist die ringförmige Überlauf-Stirnplatte 12, wie bereits
beschrieben, in einem der Abschlußplatte 1c der AuBentromm:el 1 benachbarten Bereich
angeordnet. Dadurch kann die abgeschiedene Flüssigkeit an der Überlauf-Stirnplatte
in deren gesamten Umfangsbereich überströmen, so daß, bezogen auf eine Längeneinheit
an der Überlauf-Stirnplatte, das Austrittsvolumen äußerst klein und damit die Strömungsgeschwindigkeit
der dort austretenden Flüssigkeit verringert wird. Dank der verringerten Strömungsgeschwindigkeit
wird ein hiitführen von teststoffen in der austretenden Flüssig -keit vollständig
verhindert und dementsprechend die Trennleistung der Vorrichtung erheblich verbessert.
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Mit besonderem Vorteil wird ein erfindungsgemäßer Zentrifugalscheider
daher dann angewendet, wenn die Wichtewerte der festen und flüssigen Bestandteile
des zu trennenden Schlammes nahe beieinanderliegen. Dies war mit herkömm -lichen
Zentrifugalscheidern bisher nicht möglich Ein weiterer wisch er Vorteil eines erfindungsgemäßen
Zentrifugalscheiders liegt darin, daß durch die Vergröße rung des Überlaufbereiches
das in der Zeiteinheit zuführbare Schlammvolumen gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen
erheblich erhöht und die Trennleistung des Scheiders in gleichem Maße verstärkt
werden kann.
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Sämtliche aus den ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehend.en
Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten,
räumli -cher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch
in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.