DE2152839A1

DE2152839A1 - Gleichstrom-vollmantelzentrifuge mit beschleunigungskoerper

Info

Publication number: DE2152839A1
Application number: DE19712152839
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Heckmann
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1971-10-23
Filing date: 1971-10-23
Publication date: 1973-04-26
Also published as: FR2169772B1; DK126569B; GB1403096A; FR2169772A1

Description

Anlage zum Patentgeeuch der H 71/45

Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft ' ig/Kr

Köln, den 15. Okt. 1971

Gleichstrom-Vollmantelzentrifuge mit Beschleunigungskörper

Die Erfindung betrifft eine Gleichstrom-Vollmantelzentrifuge insbesondere für schwer absetzbare Feststoffe enthaltende Trübeflüssigkeiten, die eine Schleudertrommel mit einer Trübeaufgabe an einem Ende und einem Feststoffaustrag am anderen Ende aufweist, in der eine mit anderer Geschwindigkeit rotierende Feststoffaustragsschnecke koaxial angeordnet ist, die über einen Teil ihrer axialen Erstreckung in das Flüssigkeitsbad innerhalb der Schleudertrommel eintaucht.

Aus der deutschen Patentschrift 1 020 575 ist eine Gleichstrom-Vollmantelzentrifuge der eingangs bezeichneten Art zur Klärung von Trüben oder zur Entwässerung von Schlämmen bekannt. Bei Trüben bzw. Schlämmen, deren Teilchen im kolloidalen Bereich liegen, läßt sich mit einer solchen Zentrifuge kein ausreichender Abscheidegrad erreichen, da trotz des relativ langen Weges der Trübe durch die Maschine derartig kleinen Teilchen keine ausreichende Beschleunigung erteilt werden kann.

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Aus der deutschen Patentschrift 1 532 711 ist ferner eine im Gegenstrom arbeitende Vollmantelzentrifuge "bekannt, "bei der im Innenraum der Feststoffaustragsschnecke ein selbständig drehbarer Beschleunigungskörper angeordnet ist, der mit seiner äußeren Mantelfläche noch in das Flüssigkeitsbad innerhalb der Schleudertrommel eintaucht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine nach dem G-leichstromprinzip arbeitende Vollmantelzentrifuge zu schaffen, bei der einerseits die Vorteile des Beschleunigungskörpers voll ausgenutzt werden, andererseits aber die bereits geklärte Flüssigkeit ohne weitere Kontaktmöglichkeiten mit den abgeschiedenen Feststoffteilchen aus der Maschine abgeführt wird. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß koaxial zur Feststoffaustragsschnecke ein an sich bekannter, unabhängig antreibbarer Beschleunigungskörper angeordnet ist, der

* mit radialem freiem Abstand von der Feststoffaustragsschnecke in das Flüssigkeitsbad eintaucht, daß innerhalb des Beschleunigungskörpers eine mit dem Trübezulauf in Verbindung stehende, allseitig geschlossene Aufgabekammer angeordnet ist, die über Öffnungen im Mantel des Beschleunigungskörpers mit dem Innenraum der Schleudertrommel in Verbindung steht, und daß die Aufgab ekammer von wenigstens einem Durchflußkanal durchsetzt ist, der den Durchtritt der geklärten Flüssigkeit

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in axialer Richtung gestattet. Der Vorteil dieser Anordnung bestellt darin, daß einmal der unabhängig antreibbare Beschleunigungskörper mit wesentlich höheren Drehzahlen als die Feststoffaustragsschnecke und die Schleudertrommel betrieben werden kann, so daß er der Trübe im Inneren der Trommel vom Bereich des Flüssigkeitsspiegel ausgehend eine höhere Rotationsgeschwindigkeit erteilt als sie bisher durch Schnecke und Trommel allein erzielt werden konnte. Hierdurch können auch feinere Teilchen als bisher zum Absetzen gebracht werden, so daß das Feststoffausbringen erhöht wird. Dadurch, daß die geklärte Flüssigkeit über den Innenraum des Beschleunigungskörpers und damit gegenüber den Feststoffdurchtrittsöffnungen der Austragsschnecke abgeschirmt aus der Maschine abgeführt wird, ist jede erneute Verunreinigung der bereits geklärten Flüssigkeit vermieden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aufgabekammer mit Abstand vom aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers angeordnet ist und daß der zwischen dem aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers und der Aufgabekammer entstehende Raum als Flüssigkeitsammeikammer ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausbildung wird erreicht, daß die geklärte Flüssigkeit, die infolge der Anordnung eines oder mehrerer Durchflußkanäle im Bereich der Austragskammer in

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Teilströmen anfällt, zunächst wieder als geschlossener, an der Innenwand des Beschleunigungskörpers anliegender Flüssigkeitsring vorliegt, wodurch der Austrag der geklärten Flüssigkeit aus der Zentrifuge wesentlich erleichtert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist für die Abführung der geklärten Flüssigkeit vorgesehen, daß in der aufgabeseitigen

^ Stirnwand des Tragkörpers der Feststoffaustragsschnecke we-

nigstens ein Schöpfrohr angeordnet ist, das mit seinem einen Ende in die Flüssigkeitssammelkammer des Beschleunigungskörpers eintaucht und mit seinem anderen Ende in eine Flüssigkeitsaus tragskammer der Schleudertrommel hineinragt. Durch diese Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise ausgenützt, daß sich der Beschleunigungskörper gegenüber der Feststoffaustragsschnecke mit einer unterschiedlichen, vorzugsweise wesentlich höheren Geschwindigkeit dreht. Durch die relativ hohe Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeitssammelkammer im Be-■ schleunigungskörper gegenüber dem Schöpfrohr wird aus dem in der Flüssigkeitssammelkammer befindlichen Flüssigkeitsring eine entsprechende Flüssigkeitsmenge abgeschält, die durch das Schöpfrohr in die Flüssigkeitsaustragskammer der Schleudertrommel gedrückt wird.

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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, denen weitere LIerkmale der Erfindung zu entnehmen sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Pig. 1 eine Bauart mit zylindrischem Trennraum und einem anschließenden konischen Austragsraum,

Pig. 2 eine Bauart mit Schleudertrommel und zylindrischem Beschleunigungskörper ,

Pig. 3 eine Vollmantelzentrifuge gemäß Pig. 2 mit konischem Beschleunigungskörper.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vollmantelzentrifuge nach Pig. 1 weist in einem Gehäuse 1 eine geschlossene Schleudertrommel 2 auf. Die Schleudertrommel besteht am aufgabeseitigen Ende aus einem zylindrischen Teil, an den sich ein konisch verjüngender Teil anschließt, an dessen Ende Peststoffaustragsöffnungen 3 vorgesehen sind. An beiden Enden ist die Schleudertrommel mit Wellen 4 und 5 versehen, die in Lagern 6 und 7 drehbar gehalten sind. Das Wellenende 5 ist ferner

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mit einer Riemenscheibe 8 versehen, über die die Schleudertrommel mit einem Antriebsmotor verbunden ist.

Im Innern der Schleudertrommel 2 ist eine Peststoffaustragsschnecke angeordnet, die aus einem Tragkörper 9 mit auf der Außenseite aufgesetzten Schneckenstegen 10 besteht. Die äußere Kontur der Feststoffschnecke entspricht in etwa der Kon- ^ tür der Schleudertrommel 2. Im konischen Teil ist der Trag-. körper 9 geschlossen, während er in seinem zylindrischen Teil mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 11 versehen ist. Der Tragkörper 9 ist über eine Stirnscheibe 12 am konischen Ende mit einer"Welle 13 verbunden, die drehbar in der hohl ausgebildeten ViTeIIe 4 der Schleudertrommel gelagert ist. Am zylindrischen Ende ist der Tragkörper mit einer Abschlußscheibe 14 versehen, die ebenfalls in der Mitte ein entsprechendes Lager aufweist. Über ein Getriebe 15, beispielsweise ein Planetengetriebe, sind die Schleudertrommel und die Peststoffaus tr ags schnecke in der Vfeise miteinander gekoppelt, daß sie je nach Einsatzfall sich zwar gleichsinnig aber mit einer Drehzahldifferenz von etwa 20 bis 50 Umdrehungen pro Min. drehen.

Koaxial zur Schleudertrommel 2 und zur Feststoffaustragsschnecke befindet sich im Bereich des zylindrischen Trommelteiles ein '

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Beschleunigungskörper 16, der mit Hilfe einer hohlen Antriebswelle 17 fliegend und mit einem gesonderten Antrieb versehen in der hohlen Welle 5 drehbar gelagert ist. Der Außenmantel des hohl ausgebildeten Beschleunigungskörpers ist rotationssymmetrisch und zwar im Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildet. Er ist im Durchmesser so bemessen, daß er in das Flüssigkeitsbad eintaucht, jedoch einen freien radialen Abstand von der Feststoffaustragsschnecke einhält, so daß zwischen dem Tragkörper und der Außenwand des Beschleunigungskörpers ein ausreichender ringförmiger Raum für die zu klärende Flüssigkeit frei bleibt.

Durch die hohl ausgebildete Antriebswelle 17 des Beschleunigungskörpers ragt ein Flüssigkeitszulaufrohr 18 in das Innere des Beschleunigungskörpers hinein. Durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete Trennwände 19 und 20 im Inneren des Beschleunigungskörpers wird eine Aufgabekammer 21 gebildet, in die in Achsrichtung das Flüssigkeitszulaufrohr 18 ausmündet. Die Aufgabekammer ist so angeordnet, daß sie sich möglichst dicht am aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers befindet. Über Öffnungen 22 im Mantel des Beschleunigungskörpers steht die Aufgabekammer mit dem Flüssigkeitsraum innerhalb des Tragkörpers 9 und damit auch mit dem Schleudertrommelinnenraum in Verbindung. Gegenüber dem Innen-

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raum des Beschleunigungskörpers ist die Aufgabekammer 21 vollständig abgeschlossen.

Die Aufgabekammer ist mit Vorteil mit kurzem Abstand vom aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers angeordnet, wobei der entstehende Raum zwischen dem aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers und der Wand 19 der Aufgabekammer mit Hilfe eines auf die Höhe des Flüssigkeitsbades in der Maschine abgestimmten Wehres 23 als Flüssigkeitssammelkammer 24 ausgebildet ist.

Die Aufgabekammer weist in Wandnähe des Beschleunigungskörpers wenigstens einen vorzugsweise axial gerichteten Durchflußkanal 25 auf, der den Durchtritt der geklärten Flüssigkeit aus dem Trommelinnern in die Flüssigkeitssammelkammer gestattet. Dieser Kanal ist jedoch gegenüber der Aufgabekammer vollständig abgeschlossen. Je nach Art der zu klärenden Flüssigkeit kann es vorteilhaft sein, die Durchtrittskanäle über nahezu die gesamte Länge des Beschleunigungskörpers bis in dessen Einlaufbereich zu führen.

Am aufgabeseitigen Ende ist die Schleudertrommel 2 gemäß der Erfindung mit einer radial nach innen gerichteten Wand 26 versehen, die eine zentrale Öffnung 27 aufweist, so daß von dem

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Schlammraum der Schleudertrommel eine Flüssigkeitsaustragskammer 28 abgetrennt ist. Der Durchmesser der zentralen Öffnung 27 ist so bemessen, daß er geringer ist als der innere Durchmesser des Flüssigkeitsbades in der Schleudertrommel. Hierdurch ist eine sichere Trennung von Schlammraum und Flüssigkeitsaus tragskammer ohne zusätzliche Dichtungselemente erreicht. In der Abschlußscheibe 14 des Tragkörpers 9 sind ein oder mehrere Schöpfrohre 29 befestigt, die mit ihrem einen Ende in die Flüssigkeitssammelkammer 24 im Beschleunigungskörper eintauchen und mit ihrem anderen Ende in die Flüssigkeit saustragskammer 28 durch die zentrale Öffnung 27 hindurchragen.

Die erfindungsgemäße Vollmantelzentrifuge arbeitet wie folgt: Durch das Flüssigkeitszulaufrohr 18 gelangt die zu klärende Flüssigkeit in die Aufgabekammer 21 und tritt über die Öffnungen 22 nahezu am Ende des zylindrischen Teils der Schleudertrommel ein. Infolge des Zentrifugalfeldes werden die Feststoffteilchen nach außen an die Wandung der Schleudertrommel 2 bewegt. Durch die zusätzliche, höhere Drehzahl des Beschleunigungskörpers 16 werden auch die zur Drehachse hin liegenden Bereiche des ringförmigen Flüssigkeitsbades so stark in Drehung versetzt, daß auch in diesen Bereichen sehr hohe Beschleunigungskräfte auf die Feststoffteilchen wirken, so daß selbst Teilchen im kolloidalen Bereich mit Hilfe einer

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derartigen Zentrifuge abgetrennt werden.

Infolge der Relativdrehung der Schnecke gegenüber der Schleudertrommel werden die an der Wand befindlichen Teilchen in Form eines Schlammes in Richtung auf die Austragsöffnungen 3 am konischen Ende der Schleudertrommel gefördert. Die geklärte Flüssigkeit bewegt sich entlang der Außenwandung des Beschleunigungskörpers 16 zunächst in der gleichen Richtung bis zu seiner vorderen Kante 30, die vorzugsweise zur Erzeugung besserer Strömungsverhältnisse angeschärft ist. Erst an dieser Stelle kehrt sich die Strömungsrichtung der abgeklärten Flüssigkeit um, so daß diese nunmehr im Inneren des Beschleunigungskörpers und abgeschirmt gegenüber dem Schlammraum in Richtung auf das aufgabeseitige Ende des Beschleunigungskörpers zurückfließen kann.

Nach Passieren der Durchtrittskanäle 25 gelangt die Flüssigkeit in die Flüssigkeitssammelkammer 24 am aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers und wird dort von den Schöpfrohren 29 infolge der relativ hohen Differenzdrehzahl zwischen Beschleunigungskörper und Feststoffaustragsschnecke herausgeschält. Über Öffnungen 31 in der Flüssigkeitsaustragskammer gelangt die geklärte Flüssigkeit in einen Auslaufteil 32 des Gehäuses 1.

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In Pig. 2 ist eine andere Ausfuhrungsform dargestellt. Der Aufbau und die Wirkungsweise entsprechen der in Pig. 1 dargestellten Bauform. Der Unterschied besteht darin, daß die Schleudertrommel 2' und die Feststoffaustragsschnecke 9' über ihre gesamte Länge konisch ausgebildet sind, während der Beschleunigungskörper 16' zylindrisch ausgebildet ist. Bei dieser Maschine ist der Weg der Flüssigkeit entlang der Außenseite des Beschleunigungskörpers gegenüber der Bauart gemäß Pig. 1 etwas kurzer. Der konische Verlauf der Schleudertrommel ergibt jedoch im Aufgabebereich ein großes Flüssigkeitsvolumen, so daß insbesondere Flüssigkeiten mit einem hohen Anteil an Peststoffen mit einer derartigen Zentrifuge geklärt werden können. Trotz der kurzen spezifischen Klärfläche lassen sich wegen der zusätzlichen Wirkung des Beschleunigungskörpers noch relativ feine Teilchen abtrennen.

In Pig. 3 ist eine andere Ausführungsform einer konischen Maschine dargestellt. In ihrem Aufbau ist diese Bauform mit der Bauform gemäß Pig. 2 identisch. Der Unterschied besteht in einer anderen Ausbildung des Beschleunigungskörpers 16" und der Zulaufkammer 21". Bei dieser Bauart ist der Beschleunigungskörper konisch ausgebildet. Im Bereich der Aufgabekammer 21" sind einmal Durchtrittskanäle 25" vorgesehen, die etwa in der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 33 in der Maschine liegen. Die Schöpfkammer 24" weist infolge des konischen

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Verlaufs eine wesentlich größere Badtiefe auf, wobei das Schöpfrohr 29" nur um ein geringes Haß in die Schöpfkammer eintaucht.

Entlang der Innenwandung des Beschleunigungskörpers ist in der Aufgabekammer wenigstens ein weiterer Durchgangskanal 34 vorgesehen, dem in seiner Verlängerung eine Durchtrittsöffnung im V/ehr 23" der Schöpfkammer zugeordnet ist. Mit Hilfe eines derart ausgebildeten Beschleunigungskörpers ist es möglich, die in den Innenraum des Beschleunigungskörpers eingeleitete geklärte Flüssigkeit einer weiteren Nachklärung zu unterziehen. Die abgeschiedenen Feststoffteilchen bewegen sich entlang der Innenwandung des Beschleunigungskörpers durch die Kanäle 34 und gelangen über die Durchtrittsöffnung 35 wieder in den Schlammraum zurück, während die geklärte Flüssigkeit im Bereich des Flüssigkeitsspiegels abgeschöpft wird.

Patentansprüche

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Claims

- 13 - H 71/45

Lg/Kr

Pat entansprüclie

G-leichstrom-Vollmantelzentrifuge insbesondere für schwer absetzbare Feststoffe enthaltende Trübeflüssigkeiten, die eine Schleudertrommel mit einer Trübeaufgabe an einem Ende und einem Peststoffaustrag aufweist, in der eine mit anderer Geschwindigkeit rotierende Feotstoffaustragsschnecke koaxial angeordnet ist, die über einen Teil ihrer axialen Erstreckung in das Flüssigkeitsbad innerhalb der Schleudertrommel eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Feststoffaustragsschnecke (9, 10) ein an sich bekannter, unabhängig antreibbarer Beschleunigungskörper (16) angeordnet ist, der mit radialem freiem Abstand von der Feststoffaustragsschnecke in das Flüssigkeitsbad eintaucht, daß innerhalb des Beschleunigungskörpers eine mit dem Trübezulauf (18) in Verbindung stehende, allseitig geschlossene Aufgabekammer (21) angeordnet ist, die über Öffnungen (22) im Mantel des Beschleunigungskörpers (16) mit dem Innenraum der Schleudertrommel (2) in Verbindung steht, und daß die Aufgabekammer (21) von wenigstens einem Durchflußkanal (25) durchsetzt ist, der den Durchtritt der geklärten Flüssigkeit in axialer Richtung gestattet.

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2. Gleichstrom-Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabekammer (21) mit Abstand vom aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers (16) angeordnet ist und daß der zwischen dem aufgabeseitigen Ende des Beschleunigungskörpers und der Aufgabekammer entstehende Raum als Flüssigkeitssammelkammer (24) ausgebildet ist.
3. Gleichstrom-Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der aufgabeseitigen Abschlußscheibe (14) der Feststoffaustrageschnecke (9, 10) wenigstens ein Schöpfrohr (29) angeordnet ist, daß mit seinem einen Ende in die Flüssigkeitssammelkammer (24) des Beschleunigungskörpers (16) eintaucht und mit seinem anderen Ende in eine Flüssigkeitsaustragskammer (28)- der Schleudertrommel (2) hineinragt. ·
4. Gleichstrom-Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 3, da-" durch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsaustragskammer (28) durch eine mit der Schleudertrommel (2) verbundene radial nach innen gerichtete Wand (26) mit einer zentralen Öffnung (27) gegenüber dem Schlammraum der Schleudertrommel abgetrennt ist und daß das mit der Feststoffaustragsschnecke (9, 10) verbundene Schöpfrohr (29) durch die zentrale Öffnung (27) hindurchragt.

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