DE2229809C3 - Gleichstrom-Vollmantelschneckenzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine GI(-.chstrom-Vollmantelschneckenzentrifuge mit oicer teils konisch teils zylindrisch ausgebildeten Schleude trommel und einer darin koaxial mit unterschiedlicher Drehzahl rotierenden Feststoffaustragsschnecke, deren entsprechend konisch-zylindrischer hohler Schneckentragkörper an dem Ende mit dem größeren Durchmesser eine Aufgabekammer für die Trübeflüssigkeit aufweist, die über Öffnungen im Mantel des Schneckentragkörpers mit dem Trennraum der Schleudertrommel am Anfang der Klärzone in Verbindung steht und die von wenigstens einem vom Ende der Klärzone ausgehenden, an der zylindrischen Innenwand des Schneckentragkörpers entlanggeführten Abzugskanal für die Klarflüssigkeit durchstoßen ist.

Bei einer bekannten Gleichstrom-Vollmantelschnekkenzentrifuge dieser Art (FR-Zusatz PS 66 793 zur FR-PS 10 67 028,2* Addition können sich stoßartige Zulaufmengenschwankungen bzw. Druckschwankungen der Trübe mangels Druckausgleichs bis in den Bereich des Trennraums am Ende der Klärzone fortsetzen, wo die Klarflüssigkeit aus dem Trennraum in die axialen Abzugskanäle abgezogen und der ausgeschleuderte Feststoff von der Schnecke zu den Feststoffaustragsöffnungen der Schleudertrommel transportiert werden, so daß die Gefahr nicht ausgeschlossen ist, daß bei DruckstöBen in diesem kritischen Bereich des Trennraums der Sedimentationsvorgang durch Aufwirbeln abgesetzter Trübeteilchen gestört wird, besonders dann, wenn die zu behandelnde Trübeflüssigkeit schwer absei/bare Teilchen enthält, wie zum Beispiel bei Kommunalabwässern. Bei einer anderen bekannten Schneckenzentrifuge (CH-PS 4 15 471) wird die Triibeflüssigkeit über im Aniricbsflansch der Schleudertrommel angeordnete radiale Kanäle zugeführt. Bei dieser Zentrifuge ist der Innenraum des Schneckentragkörpers überhaupt nicht ausgenutzt und beim Auftreten von Trübedruckstößen ist die obengenannte Gefahr ebenfalls nicht ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge sg auszubilden, daß stoßartige Schwankungen im Zulauf der Trübeflüssigkeit ohne wesentlichen störenden Einfluß auf den Trennvorgang im Trennraum zwischen SchleuüJrtrommel und Schnecke bleiben.

Diese Aufgabe wird bei einer Gleichstrom-Vollmantelschneckenzentrifuge der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der verbleibende Innenraum des Schneckentragkörpers zwischen Aufgahekammer und Abzugskanal-Einmündung über mehrere weitere Öffnungen mit dem Trennraum der Schleudertrommel in Verbindung steht

Bei der erfindungsgemäßen Schneckenzentrifuge wird der gesamte Innenraum des Schneckentragkörpers zur Pufferung ausgenutzt Der Schneckentragkörper hat im Inneren zwei Kammern. Die eine Kammer ist die Aufgabekammer für die Trübeflüssigkeit mit Öffnungen, durch welche die Flüssigkeit aus der Aufgabekammer in den Trennraum eintritt Die Aufgabekammer dient zur Vorbeschleunigung der zulaufenden Trübeflüssigkeit und zum Ausgleichen von geringfügigen Flüssigkeitsstößen. Der verbleibende, von der Aufgabekammer abgetrennte Innenraum des Schneckentragkörpers bildet eine Pufferkammer, die über weitere Öffnungen des Schneckentragkörpers mit dem Trennraum der Schleudertrommel in Verbindung steht. Durch diese weiteren Öffnungen kann die Klarflüssigkeit bei einem stärkeren Trübezulaufstoß, wenn also der rotierende Flüssigkeitsring durch Verkleinerung seines Innendurchmessers plötzlich größer wird, in die Pufferkammer eindringen bzw. einfließen und beim Nachlassen des Trübezulaufstoßes wieder aus der Pufferkammer ausfließen. Das heißt also, daß in dem verbleibenden Innenraum des Schneckenkörpers — in Trübezulaufrichtung gesehen hinter der Aufgabekammer — in der so gebildeten Pufferkammer bei stärkeren Trübezulaufstößen eine vorübergehende Speicherung von Klarflüssigkeit stattfindet, nicht jedoch ein Abfluß oder Durchfluß von Klarflüssigkeit durch das Innere des hohlen Schneckentragkörpers nach außen.

Während geringfügige Flüssigkeitsstöße der Trübezulaufmenge in der relativ großvolumigen Aufgabekammer ausgeglichen werden, setzen sich stärkere Flüssigkeitsstöße durch die Öffnungen der Aufgabekammer hindurch in den Trennraum fort und werden dann durch die weiteren Öffnungen des Schneckentragkörpers, die einen Flüssigkeitsdurchtritt in den Innenraum des Schneckentragkörpers gestatten, in dieser Pufferkammer abgefangen. Dies geschieht im Bereich der ersten Windungen der Transportschnecke, also im Aufgabebereich des Trennraiims der Schleudertrommel, so daß sich die Druckstöße nicht durch den von den Stegen der Transportschnecke gebildeten Spiralkanal bis in den hinteren Bereich der Trommel bzw. der Schnecke fortsetzen können, in welchem die Klarflüssigkeit aus dem Trennraum in die axialen Kanäle abgezogen und der ausgeschleuderte Feststoff von der Schnecke zu den Feststoffaustragsöffnungen transportiert werden. Der Sedimentationsvorgang in dem für die Trenngüte

^ wichtigen hinteren Trommelbereich wird somit nicht gestört sowie ein Aufwirbeln ah gesetzter Trübeteilchen vermieden.

Aus der FK-PS 12 7699! ist zwar eine Vollmantel-

Schneckenzentrifuge bekannt, deren Schneckentragkörper Öffnungen aufweist. Bei dieser Zentrifuge handelt es sich aber um eine Gegenstrom-Zentrifuge, wobei die Trübeflüssigkeit über das konische Ende in den Innenraum des Schneckentragkörpers eingeführt wird.

Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Maschine wird sehr hoch eingestellt, so daß der Trennvorgang im wesentlichen im Innenraum des Schneckentragkörpers erfolgt und somit die auf der gesamten Fläche des zylindrischen Teils des Schneckentragkörpers angeordneten öffnungen lediglich als Feststoffdurchtrittsöffnungen dienen. Neben dem unbefriedigenden Trenneffekt einer Gegenstrom-Zentrifuge bei der Behandlung kolloidaler Trüben und Kommunalabwässer besteht ein wesentlicher Nachteil dieser Maschine darin, daß eventuell schon nach relativ kurzer Betriebszeit der Innenraum durch sich absetzende Feststoffe so weit »zuwächst«, daß die Maschine stillgesetzt und gereinigt werden muß.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Fsststoff-Austragsschnecke in Bezug auf die Drehzahl der Schleudertrommel voreilend das heißt schneller rotierend, angetrieben sein. Der Vorteil liegt darin, daß die Strömungsgeschwindigkeit der sich schraubenförmig durch die Schleudertrommel bewegenden Flüssigkeit einerseits und die Drehgeschwindigkeit des Strömungskanals, der an drei Seiten durch die Stege und den Schneckentragkörper selbst gebildet wird, praktisch gleich ist und somit Reibungsverluste ^o und Verwirbelungen weitgehend vermieden werden, wobei in vorteilhafter Weise jeweils die im Schneckentragkörper angebrachten Öffnungen mit Mitnehmer für den der Drehachse am nächsten liegenden Teil der Flüssigkeit wirken, ohne daß hierdurch der Strömungs- ^ querschnitt des Kanals beeinträchtigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf seine sehematische Darstellung in der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt eine Gleichstrom-Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem nur andeutungsweise dargestellten Gehäuse 1, in dem eine geschlossene Schleudertrommel 2 angeordnet ist. Die Schleudertrommel besteht am aufgabeseitigen Ende aus einem zylindrischen Teil, an den sich ein konisch zulaufender Teil anschließt, an dessen Ende Feststoffaustragsö/fnungen 3 vorgesehen sird. An beiden Enden ist die Schleudertrommel 2 mit Wellen 4 und 5 versehen, die in nicht näher dargestellten Lagern drehbar gehalten sind. Das Wellenende 5 steht hierbei mit einem nicht dargestellten Antrieb in Verbindung, über den die Schleudertrommel angetrieben wird.

Im Innern der Schleudertrommel 2 ist eine Feststoffaustragsschnecke angeordnet, die aus einem Tragkörper 6 mit auf der Außenseite aufgesetzten Schnecken-Stegen 7 besteht. Die äußere Kontur der Feststoffaustragsschnecke entspricht in etwa der Kontur der Schleudertrommel 2. Über eine Stirnscheibe 8 am konischen Ende ist der Tragkörper mit einer Welle 9 verbunden, die drehbar in der hohl ausgebildeten Welle 4 der Schleudertrommel gelagert ist. Am zylindrischen E'.nde ist der Tragkörper 6 mit einer Anschlüßwänd 10 versehen, die sich in einer Welle 11 durch das hohle Wellenende 5 der Schleudertrommel fortsetzt und in dieser gelagert ist. Über ein nicht dargestelltes Getriebe ⁶^ sind die Schleudertrommel 2 und die Feststoffaustragsschnecke 6, 7 über das Wellenende 9 so miteinander gekoppelt, daß sie ^r(oh je nach Einsatzfall zwar gleichsinnig aber mit einer Differenzdrehzahl von etwa

20 bis 50 Umdrehungen/min, drehen.

Durch die hohl ausgebildete Welle 11 der Feststoffaustragsachnecke ragt ein Flüssigkeitszulaufrohr 12 in das Innere des Schneckentragkörpers hinein. Durch eine mit Abstand von der Abschlußwand 10 angeordnete Trennwand 13 im Innern des Schneckentragkörpers 6 wird eine Aufgabekammer 19 gebildet, in die in Achsrichtung das Flüssigkeitszulaufrohr 12 ausmündet. Über öffnungen 14 im Mantel des Schneckentragkörpers steht die Aufgabekammer mit dem Trennraum 15 der Schleudertrommel in Verbindung.

Der verbleibende Mantelteil des Schneckentragkörpers 6 hinter der Aufgabekammer 19 ist mit mehreren weiteren öffnungen 16 versehen, über die der Innenraum des Schneckentragkörpers mit dem Trennraum 15 der Schleudertrommel 2 in Verbindung steht.

Etwa an der Übergangsstelle vom zylindrischen zum konischen Teil des Schneckentragkörpers 6 sind ferner wenigstens zwei sich gegenüber liegende öffnungen 17 angeordnet, an die axial geführt, beispielsweise rohrförmige Kanäle 18 für den Klarflüssigiaitsabzug angeordnet sind, die durch die Trennwand 13 d«;r Aufgabekammer und durch die Abschlußwand 10 hindurch geführt sind.

Am aufgabeseitigen Ende ist der Mantel des Schneckentragkörpers 6 über seine Abschlußwand 10 hinaus in Form einer ringförmigen Schürze 20 hinausgeführt, die gegen eine an der Stirnwand 21 der Schleudertrommel angeordnete Dichtung 22 läuft. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Stirnwand

21 der Schleudertrommel ergbit sich so ein Sammelraum 23 für die durch die Kanäle 18 abgezogene Klarflüssigkeit, der gegenüber dem Trennraum 15 dicht abgeschlossen ist In der von der Schleudertrommel gebildeten Stirnwand der Sammelkammer 23 sind öffnungen 24 vorgesehen, deren Querschnitt über Wehrscheiben 25 einstellbar ist und die in den Flüssigkeitsabzugsraum 26 des Gehäuses 1 ausmünden.

Die Vollmantelzentrifuge arbeitet wie folgt: Durch das Flüssigkeitszulaufrohr 12 gelangt die zu klärende Trübeflüssigkeit in die am Ende des Schneckentragkörpers 6 befindliche Aufgabekammer 19 und tritt über die öffnungen 14 nahezu am Ende des zylindrischen Teiles der Schleudertrommel 2 in den frennraum 15 ein. Infolge des Zentrifugalfeldes werden die Feststoffteilchen nach außen an die Wandung der Schleudertrommel 2 bewegt. Infolge der Relativbewegung der Schnecke gegenüber der Schleudertrommel werden die sich an der Wand ablagernden Feststoffteilchen in Form eines Schlammes in Richtung auf die Austragsöffnungen 3 am konischen Ende der Schleudertrommel gefördert. Die fortschreitend klarer werdende Flüssigkeit bewegt sich durch den von den Stegen 7 der Schnecke, der Auuer.wandung des Schneckentragkörpers 6 und der Innenwandung der Schleudertrommel 2 gebildeten, axialer Richtung schraubenförmig verlaufenden Kanal zunächst ebenfalls in Richtung auf das konische Ende der Zentrifuge, also im Gleichstrom mit den Feststoffen. Hierbei sind irn Normalfal! praktisch alle in der Trübeflüssigkeit ursprünglich befindlichen Teilchen noch vor dem Bereich des Überganges vom zylindrischen zum konischen Teil an die Wendung der Schleudei 'rommel 2 ausgeschleudert. Im anschließenden konischen Teil wird der abgesetzte Schlamm von den Schneckenste^en aus dem Flüssigkeitsbad herausgehoben, weitgehend entwässert und verläßt schließlich durch die Fcststoffaustragsöffnungen 3 die Schleuder-

trommel.

Die Klarflüssigkeit tritt über die Öffnungen 17 in die rohrförmigen Kanäle 18 ein und wird so durch den Innenraum des Schneckentragkörpers durch die Aufgabekammer 19 hindurch bis in den Sammelraum 23 geführt, wo sie über die Austragsöffnungen 24 in den Flüssigkeitsabzugsraum 26 des Gehäuses gelangt.

Eine geringfügige Vergrößerung der Aufgabemenge wird im Normalfall durch die relativ großvolumige Aufgabekammer 19 aufgefangen. Bei stärkeren Flüssigkeitsstößen, die sich durch die öffnungen 14 hindurch in den Trennraum 15 fortsetzen, werden diese dann durch die öffnungen 16. die einen Flüssigkeitsdurchtritt in den Innenraum des Schneckentragkörpers 6 gestatten, abgefangen, und zwar weitgehend noch in den ersten Windungen der Transportschnecke. Der Trennvorgang in dem für die Güte der Trennung wichtigen hinteren Trommelbereich wird somit nicht gestört.

Rpj srhu/iprJCT vij klärenden Flüssigkeiten wird kcäxis!

durch das Flüssigkeitszulaufrohr 12 ein Rohr 27 bis in den Innenraum des Schneckentragkörpers 6 hindurchgeführt. Durch dieses Rohr wird dann ein Flockungsmittel aufgegeben, das duich die Öffnungen 16 gleichmäßig in den Trennraum 15 gelangt. Die weiteren öffnungen des Schneckentragkörpers können also gleichzeitig zwei Funktionen haben: Sie bilden erstens den Zugang

Ί zur Pufferkammer im inneren des Schneckentragkörpers und sie lassen zweitens eine gezielte und gleichmäßige Verteilung von Flockungsmittel in einem bestimmten Bereich des Trennraums zu. Das Flockungs mittel soll bei schwierig zu klärenden Flüssigkeiten die feinsten, oft kolloidalen Feststoffteilchen agglomerieren, damit sie sich leichter von der Triibeflüssigkeit abtrennen. Das Flockungsnr ;el wird durch öffnungen des Schneckentragkörpers (in Richtung des Triibeflusses gesehen) nur in den vorderen Bereich des Trennraums eingeführt, so daß mit Sicherheit noch vor dem Eintritt der geklärten Flüssigkeit in den axialen Abzugskanal praktisch der gesamte Feststoff unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte sich auf der Innenwand a" OCMlCüGCrirGiTirnCi S&e<-ii-!/.i και unu uuii.ll UlC Feststoffaustragsschnecke über da>- konische Ende der Schleudertrommel ausgetragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Gleichstrom-Vollmantelschneckenzentrifuge mit einer teils konisch teils zylindrisch ausgebildeten Schleudertrommel und einer darin koaxial mit unterschiedlicher Drehzahl rotierenden Festsioffaustragsschnecke, deren entsprechend konisch-zylindrischer hohler Schneckentragkörper an dem Ende mit dem größeren Durchmesser eine Aufgabekarnmer für die Trübeflüssigkeit aufweist, die über Öffnungen im Mantel des Schneckentragkörpers mit dem Trennraum der Schleudertrommel am Anfang der Klärzone in Verbindung steht und die von wenigstens einem vom Ende der Klärzone ausgehenden, an der zylindrischen Innenwand des Schneckentragkörpers entlanggeführten Abzugskanal für die Klarflüssigkeit durchstoßen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Innenraum des Schneckentragkörpers (6) zwischen Aufgsbekammer (19) und Abzugskanal-Einmündung (<7) über mehrere weitere Öffnungen (16) mit dem Trennraum (15) der Schleudertrommel (2) in Verbindung steht.
2. 2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffaustragsschnecke (6, 7) in Bezug auf die Drehzahl der Schleudertrommel (2) voreilend, das heißt schneller rotierend, angetrieben ist