DE2200559A1 - Verfahren und Anordnung fuer ein selbsttaetiges Steuern des Ablassens einer verdichteten Fraktion aus dem Laeufer einer Zentrifuge - Google Patents

Description

Öeskoslovenskä akademie v£d_t Praha (CSSR)

Verfahren und Anordnung für ein selbsttätiges Steuern des.Ablassens einer verdichteten Fraktion aus dem Läufer

einer Zentrifuge

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein selbsttätiges Steuern des Ablassens einer verdichteten Fraktion aus dem Läufer einer Zentrifuge über Ablaßdüsen«, Sie betrifft ferner in Abhängigkeit vom steigenden und sinkenden Niveau der Ablagerung eine Anordnung sum Durchführen dieses Verfahrens, wobei die Ablaßdüsen mittels Ventilstang@n₉ deren Lage durch selbsttätig arbeitende Regler gesteuert wi^d, geöffnet und geschlossen werden»

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Derzeit verwendete Verfahren zum Ablassen einer verdichteten Fraktion von Dispersionen fester Stoffe in Flüssigkeiten mittels selbstttätig arbeitender bzw. gesteuerter Regler im Läufer einer Zentrifuge beruhen meist auf dem Prinzip eines hydraulischen Antriebes des Ventilverschlusses der Ablaßdüsen.

Soweit dieser hydraulische Antrieb programmäßig gesteuert wird, z.B. in Zeitintervallen, ist es unmöglich, eine vollkommene Übereinstimmung der Volumen der abgelassenen und erzeugten verdichteten Fraktion zu erzielen. Um ein Verstopfen des Läufers durch das abgelagerte Material zu verhindern, wird jeweils ein größeres Volumen abgelassen, als erzeugt wird, wobei auch ein Teil der nichtverdichteten Fraktion abgelassen wird, so daß die resultierende Verdichtung geringer ist.

Fortschrittlichere Verfahren beruhen auf der Abhängigkeit des hydrostatischen Druckes von der Verdichtung der geschleuderten Dispersion oder nützen Volumenänderungen der verdichteten Fraktion aus,bei starkem Anstieg oder Sinken der Ablagerung im Läufer der Zentrifuge. Diese\ Ablaßverfahren der verdichteten Fraktion haben einen geringen Verdichtungseffekt und eine kleine Leistung, da ein konstant eingestellter hydraulischer Antrieb der Ventilverscnlüsse nicht nur durch den Druck oder das Volumen der abgelagerten verdichteten Fraktion, sondern auch durch den Druck der geschleuderten Dispersion im Läufer beeinflußt wird, die sich im Raum zentripetal oberhalb der Ablagerung befindet. Dieser Druck achwankt wesentlich bei Betriebsunregelmäßigkeiten, wie z.B. beim Schwanken des Durcnflusses

der Dispersion und des Gegendruckes der entschlammten Fraktion, was auf die Wirkungsweise des Antriebes der Ventilverschlüsse und auf die Gleichmäßigkeit der richte der abgelassenen verdichteten Fraktion ungünstig einwirkt.

Die erwähnten Nachteile beheben das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung für ein selbsttätiges Steuern des Ablassens der verdichteten Fraktion aus dem Läufer einer Zentrifuge über Ablaßdüsen in Abhängigkeit vom steigenden oder sinkenden Niveau ^:der Ablagerung, wo das öffnen und Schließen der Ablaßdüsen von Formänderungen eines elastisch nachgiebigen Körpers abgeleitet wird, der im Bereich der radialen Änderungen eines unteren und oberen Standes der Ablagerung im Läufer angeordnet ist und welcher sich für ein Steuern des Ablassens in radialer Richtung der Zentrifuge verlängert oder verkürzt bei steigendem oder sinkendem Druck der Ablagerung, wobei der Einfluß des Druckes der verarbeiteten Dispersion, die sich zentripetal von der Ablagerung befindet auf den elastisch nachgiebigen Körper durch Anwendung eines elastisch nachgiebigen Körpers aufgehoben wird, dessen Volumenänderung durch Druck der Volumenänderung durch Druck von Flüssigkeiten entspricht.

Mit diesem Verfahren wird also ein wesentlicher technisch fortschrittlicher Effekt beim Steuern von Ablaßdüsen dadurch erzielt, daß nur mehr eine Abhängigkeit von Druckunterschieden des oberen und unteren Standes der Ablagerung gegeben ist; der Einfluß jedweder Schwankungen des Druckes der geschleuderten Dispersion, die sich zentripetal oberhalb der Ablagerung befindet wird dabei ausgeschieden, wodurch ein Ablassen eines solchen Volumens der verdichteten Fraktion gesichert wird, welches mit dem erzeugten Volumen

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übereinstimmt, so daß stets die größte Dichte der abgelassenen Fraktion gesichert ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die betreffende Anordnung für ein selbsttätiges Steuern der Ablaßdüsen Regler besitzt, deren wesentlicher Bestandteil lediglich elastisch, deformierbar sein muß, was vom technischen Standpunkt leicht erfüllbar ist.

Jeder Regler besitzt einen elastisch nachgiebigen Körper, der in radialer Richtung der Zentrifuge verlängerbar und verkürzbar ist, dessen Volumenänderung bei Druck der Volumenänderung bei Druck von Flüssigkeiten entspricht und welcher mit seinem von der Läuferachse entfernten Ende mittels eines Trägers im Läufer der Zentrifuge befestigt ist und an seinem der Läuferachse zugekehrten Ende mit einer Auflage versehen ist, an welcher eine, durch die Achse des elastisch nachgiebigen Körpers durchführende Ventilstange eingehängt ist.

Diese Anordnung ist sehr einfach im Aufbau und in der Herstellung; sie erfordert nur geringe Anschaffungskosten, ist leicht instandzuhalten und arbeitet sehr zuverlässig. Der ganze Regelmechanismus besteht im wesentlichen aus einer Ventilstange, die durch einen elastisch nachgiebigen Körper hindurchgeführt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

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Fig. 1 einen Teil eines Zentrifugenläufers im Schnitt senkrecht zur Drehachse,

Fig. 2

und 3 jeweils in vergrößertem Maßstab Regler bei geschlossener und bei offener Düse.

Fig. 1 zeigt vereinfacht einen Teil eines Läufers 1 · einer Zentrifuge in einem durch die Ablaßdüsen senkrecht zur Läuferachse führenden Schnitt. Im mittleren Teil. des Läufers 1 befindet sich der Zentrifugenraum 3 mit einem nicht dargestellten Schleuderabscheider (z.B. einem Tellerabscheider) mit einer Zufuhr der Dispersion und einer Abfuhr der entschlammten Fraktion. Im Umfangsteil des Läufers 1 befindet sich der Verdichtungsraum M, der in Sektorteile A, B, C, D usw. unterteilt ist, in welchem sich die verdichtete Fraktion ablagert, deren oberes Niveau eine Zylinderflache mit dem Halbmesser PL, deren unteres Niveau eine Zylinderfläche mit dem Halbmesser R₂ bildet. Jeder Sektorteil A, B, C, D ... des Verdichtungsraumes 4 geht radial in eine Ablaßdüse 2 über, die durch einen Regler 5 gesteuert wird. Jeder Regler 5 besteht aus einem elastisch nachgiebigen Körper 6, einer steifen Beilage 7, einer Ventilstange 8 und einem Träger 9.

Der elastisch nachgiebige Körper 6 ist mit seinem von der Mitte der Zentrifuge entlegenen Ende an dem im Läufer 1 befestigten Träger 9 verankert« Der Körper 6 muß au3 einem Material hergestellt sein, das für die notwendigen Steuerbewegungen genügend elastisch ist und dessen Volumen nur sehr wenig von Druckänderungen abhängig ist, also ähnlich inkompressibel ist, wie Flüssigkeiten.

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Außerdem ist es zweckmäßig, daß das Material,aus welchem der elastisch nachgiebige Körper 6 gefertigt ist, ein dem spezifischen Gewicht der im Zentrifugenraum 3 verarbeiteten Dispersion nahes spezifisches Gewicht besitzt. Beiden Bedingungen entspricht z.B. Vollgummi, das praktisch unzusammendrückbar und elastisch genug ist und dessen spezifisches Gewicht mittels eines Füllers leicht dem erforderlichen spezifischen Gewicht angepaßt werden kann. Gummi, das aus einer Naturkautschukmischung ohne Füller erzeugt ist, hat z.B. ein spezifisches Gewicht 960 kg m , wobei übliche, verarbeitete Dispersionen selten ein niedrigeres spezifisches Gewicht haben; für höhrere Werte kann die Kautschukmischung durch geeignete Füller angepaßt werden.

Das Steuern der selbsttätigen Regler für den Abfluß durch die Ablaßdüsen gemäß vorliegender Erfindung geht folgendermaßen vor sich:

Im Zentrifugenraum 3 wird aus der verarbeiteten Dispersion die verdichtete Fraktion abgeteilt, die sich durch Fliehkraft bei fortschreitendem Verdichten in den einzelnen Sektoren A, B ...usw. des Verdichtungsraumes ^ sammelt und diesen bis zu' einem Niveau im Bereich zwischen dem oberen und unteren Stand der Ablagerung mit den zylindrischen Oberflächen der Halbmesser R„ und K. füllt.

Soweit der Stand der abgelagerten verdichteten Fraktion die untere, durch die?zylindrische Oberfläche des Kalbmessers Rp bestimmte Grenze nicht nach oben überschreitet, wie dies in Fig. 1 und 2 für den Sektor B der Fall ist,

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wirkt auf die Oberfläche des Reglers 5 die Fliehkraft der verarbeiteten Dispersion, die diesen Regler 5 umgibt und den Zentrifugen Raum 3 in Richtung von der Ablagerung gegen die Mitte des Läufers füllt.

Dank der gleichen Volumenzusammendrückbarkeit des elastisch nachgiebigen Körpers 6 mit der der Flüssigkeiten, ist hier dieser elastisch nachgiebige Körper 6 in dieser Hinsicht ein adequater Teil des durch die verarbeitete Dispersion vorgestellten hydraulischen Inhaltes. Die. Fliehkraft der verarbeiteten Dispersion bewirkt somit keine Deformation des elastisch nachgiebigen Körpers nicht einmal, falls durch Betriebsunregelmäßigkeiten, wie z.B. Änderungen der Drehzahl, sich die Fliehkraft ändert.

Während des beschriebenen Vorganges, bei .dem die Ablagerung den unteren, durch die zylindrische Oberfläche des Halbmessers R_ gegebenen Stand nicht überschreitet, wie im Sektor B in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, bleibt die Ablaßdüse 2 durch die Ventilstange 8 des Reglers 5 verschlossen. Sobald jedoch die gegen die Läufermitte steigende Ablagerung die zylindrische Oberfläche mit dem Halbmesser R_? übersteigt, hüllt sie den elastisch nachgiebigen Körper 6 des Reglers 5 zunehmend ein. Da die verdichtete Fraktion ein höheres spezifisches Gewicht als die verarbeitete Dispersion besitzt, die aus diesem Raum verdrängt wurde, wirkt sie an den Kontaktstellen mit dem elastisch nachgiebigen Körper 6 auf diesen mit erhöhtem Druck ein, und trachtet ihn in senkrechter Richtung gegen die Ventilstange 8 zu deformieren, unter gleichzeitigem Verlängern im Zentrifugenraum 3, gegen

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die Läufermitte zu, wo sich die verarbeitete Dispersion mit kleinerem spezifischen Gewicht und somit auch mit kleinerer Fliehkraftwirkung befindet. Im Sektor C des Verdichtungsraumes 4 ist in Fig. 1 und 3 angedeutet, wie die Ablagerung der verdichteten Fraktion den oberen Stand mit der zylindrischen Oberfläche des Halbmessers R. erreicht hat, und dabei den elastisch nachgiebigen Körper 6 deformiert hat.

In diesem Falle ist der elastisch nachgiebige Körper 6 mit niedrigerem spezifischen Gewicht von der abgelagerten verdichteten Fraktion mit höherem spezifischem Gewicht umgeben. Der elastisch nachgiebige Körper 6 ist senkrecht zur Achse des Reglers 5 zusammengedrückt und durch hydrostatischen Auftrieb in die Länge gezogen, wodurch gleichzeitig die starre Beilage 7 mit der eingehängten Ventilstange 8 gehoben wurde .und so die Ablaßdüse 2 geöffnet wurde.

Das öffnen der Ablaßdüse 2 verursacht ein zentrifugales Abscheiden der verdichteten Fraktion aus dem Sektor C des Läufers 1 bis zu einem Augenblick, wo der Inhalt der verdichteten Fraktion im Verdichtungsraum 4 auf den unteren Stand mit dem Halbmesser R_ der zylindrischen Fläche sinkt, also wieder der in Sektor B angedeutete Fall eintritt wo der durch die noch nicht verdichtete verarbeitete Dispersion umgebene Regler 5» deren Fliehkraft keine Deformation des elastisch nachgiebigen Körpers 6 verursacht, in die ursprüngliche Lage zurückkehrt, mit der Folge des Sinkens der starren Beilage 7 mit der eingehängten Ventilstange 8, die wieder die Ablaßdüse 2 sperrt. Dabei wird ein weiteres zentrifugales Ablassen unterbrochen und die Ablagerung der verdichteten Fraktion beginnt von neuem. Der beschriebene Zyklus wiederholt sich selbsttätig.

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Bei der beschriebenen Wirkungsweise des Reglers 5 kommt es zu Achsiaiverschiebungen der Ventilstange 8, die durch den elastisch nachgiebigen Körper 6 hindurchgyführt, wie in Fig. 2 und 3 näher gezeigt ist, wobei beide diese Teile gegenseitig eng angeschmiegt bleiben. Das wird durch eine Schubdeformation des elastisch nachgiebigen Körpers 6 ermöglicht. Dadurch wird eine vollkommene Dichtheit des Mechanismus des Reglers 5 in allen Deformationsphasen erzielt, so daß die verarbeitete Dispersion in diesen nicht eindringen kann, womit eine störungsfreie Wirkungsweise gesichert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Anordnung zu seiner Durchführung können zum Entschlammen und Verdichten feinkörniger Dispersionen fester Stoffe in Flüssigkeiten Verwendung finden, also aller Suspensionen, und zum Abscheiden schwererer Komponenten aus Kombinationen von Flüssigkeiten. Der weite Anwendungsbereich wird durch die besondere Einfachheit unterstützt, die durch das Ausführungsberspiel gegeben ist.

Es ist augenscheinlich, daß derselbe Effekt mit einer anderen konstruktiven Lösung erzielt werden kann, z.B. durch Einhängen des elastisch nachgiebigen Körpers 6 anstatt dessen Unterstützen am Träger 9· Ähnlich könnte für den elastisch nachgiebigen Körper 6 auch ein anderes Material als Gummi verwendet werden, ss«B. eine nachgiebige Hülle mit /flüssiger Füllung.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren für selbsttätiges Steuern des Ablassens einer verdichteten Fraktion aus dem Läufer einer Zentrifuge über Ablaßdüsen in Abhängigkeit vom steigenden und sinkenden Niveau der Ablagerung, dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen und Schließen der Adlaßdüsen von Formänderungen eines elastisch nachgiebigen Körpers abgeleitet wird, der im Bereich der radialen Änderungen eines unteren und oberen Standes der Ablagerung im Läufer angeordnet ist und welcher sich bei steigendem oder sinkendem Druck der Ablagerung für ein Steuern des Ablassens in radialer Richtung der Zentrifuge verlängert oder verkürzt, wobei, der Einfluß des Druckes der verarbeiteten Dispersion die sich zentripetal von der Ablagerung befindet, auf den elastisch nachgiebigen Körper durch Anwendung eines elastisch nachgiebigen Körpers aufgehoben wird, dessen Volumenänderung durch Druck der Volumenänderung durch Druck von Flüssigkeiten entspricht.

   2. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, unter Anwendung von Ablaßdüsen die' durch Ventilstangen geöffnet und geschlossen werden, deren Lage durch selbsttätig arbeitende Regler gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regler (5) einen elastisch nachgiebigen Körper (6) besitzt, der in radialer Richtung des Läufers der Zentrifuge verlängerbar und verkürzbar ist, der sich im radialen Bereich (R₃-R₁) zwischen oberem und

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   unterem Stand der Ablagerung erstreckt und dessen VolumenzusammendrUckbarkeit der Volumenzusammendrückbarkeit von Flüssigkeiten entspricht.

   Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch nachgiebige Körper (6) mit seinem von der Mitte des Läufers der Zentrifuge entlegenen Ende mittels eines Trägers (9) im Läufer (1) der Zentrifuge verankert ist und an seinem der Mitte des Läufers zugekehrten Ende mit einer Beilage (7) versehen ist, an welcher eine Ventilstange (8) eingehängt ist, die durch die Achse des elastisch nachgiebigen Körpers (6) führt.

   Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des .elastisch nachgiebigen Körpers (6) dem der verarbeiteten Dispersion angepaßt, z.B. gleich, ist»

   5. Januar .1972/646

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