DE2427718C2

DE2427718C2 - Zentrifuge zum Trennen von Flüssigkeiten und Feststoffpartikeln

Info

Publication number: DE2427718C2
Application number: DE2427718A
Authority: DE
Inventors: Denis J. Minneapolis Minn. Dudrey
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1974-06-08
Publication date: 1983-10-20
Also published as: FR2234043B1; JPS533826B2; JPS5037065A; DE2427718A1; GB1441487A; US3861584A; FR2234043A1; IN142591B

Description

a) die abbremsbare Trommel frei drehbar auf der Welle (16) gelagert ist,

b) der Abstand der Außenkanten der Flügel (20) von der Rotationsachse geringer ist als der Abstand der Innenseite der Feststoffschicht von der Rotationsachse,

c) Ausflußöffnungen (42) auf einem Kreisring im Deckel (12) der Trommel angeordnet sind, wobei der Kreisring von der Trommelwand (10) entfernt konzentrisch zur Rotationsachse liegt,

d) vor der Innenseite jeder Ausflußöffnung (42) ein Ring (50) mit Ausschnitten angeordnet ist, die einen Ausfluß von verunreinigter Flüssigkeit während des Reinigungszyklusses durch diese Ausflußöffnungen (42) verhindern und

e) die öffnung im unteren Bereich einen kleineren Radius als der Kreisring der Ausflußöffnungen (42) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelwand (10) an ihrer unteren Seite einen nach innen vorspringenden, auswechselbaren Ringkörper (62) aufweist.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoffpartikeln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei bekannten Verfahren zur Reinigung von Zentrifugen erfolgt ein Schrappen bzw. Abpflügen der angesammelten Feststoffteilchen. Ein solches Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung wird in der US-PS 34 03 848 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung besteht im wesentlichen kein Freiraum zwischen den Rotorblättern und den Seitenwänden des Tankes. Wenn der Rotor abgebremst wird, schrappt er lediglich die angesammelten Feststoffpartikel von der Seitenwand des Tanks und diese fallen durch ein ringförmiges zu einer öffnung im Boden des Tanks führenden Prallblech.

Bei der bekannten Vorrichtung bestehen verschiedene Probleme:

Wenn Flüssigkeiten mit dichten bzw. dicken Feststoffpartikeln zentrifugiert werden, kann der Rotor dicht in die abgeschiedenen Partikel eingebettet werden, so daß, wenn der Rotor abgebremst wird, die Bremskraft ebenfalls auf den Tank übertragen wird und auf diese Weise kein Kratzeffekt auftritt. Weiterhin müssen Vorrichtungen, die dieses Abkratzverfahren zur Durchführung der Reinigung einsetzen, so ausgebildet sein daß sie relativ großen Stoßkräften widerstehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung, bei der die auszuscheidenden Feststoffpartikel an der Innenseite einer Trommel abgelagert werden, zu schaffen, wobei zum Abführen dieser Feststoffpartikel kein mechanischer Kontakt zwischen Feststoff und irgendeiner Kratzvorrichtung erforderlich ist, so daß die Abführung der Feststoffpartikel durch das zu reinigende Medium selbst erfolgt

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst Die Rotoranordnung erteilt der Schmutzflüssigkeit eine drehende Bewegung, die zu den Wänden der Trommel hin gerichtet ist, wodurch die Trommel ihrerseits in Umdrehung versetzt wird. Dabei baut sich ein Flüssigkeitsring längs der Wand der Trommel auf. Die Zentrifugalkräfte bewirken, daß die Feststoffpartikel der Wand der Trommel anliegen. Der innere Bereich des Flüssigkeitsringes wird aufgrund der Tatsache gereinigt, daß die Feststoffpartikel nach außen gezwungen werden. Diese gereinigte Flüssigkeit wird durch Auslaßöffnungen im Deckel der Trommel abgegeben, wobei die Auslaßöffnungen ringförmig im Deckel angeordnet sind und durch einen weiteren Ring abgedeckt werden, welcher Ausschnitte aufweist. Der mit Ausschnitten versehene Ring verhindert die Abgabe der Flüssigkeit von der Trommel während des Reinigungszyklusses und ist vor der Innenseite der öffnungen angeordnet.

Da zwischen den Rotorblättern und der Wandung der Trommel ein wesentlicher Abstand besteht, wird ein Fördereffekt in dem Flüssigkeitsring erzielt, der innerhalb der Trommel erstellt wird. Wenn die Trommel abgebremst wird, bewirkt dieser Fördereffekt, daß die abgelagerten Partikel in der Flüssigkeit wieder verteilt werden. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die während des Reinigungsverfahrens auftretenden Kräfte relativ gering, wobei eine sowohl relativ hart gepackte, wie auch eine weiche Feststoffpartikelschicht vollständig abgeführt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Unteranspruch angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht und teilweise gebrochen eine Zentrifuge, in

F i g. 2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß der Linie 2-2 in F ig. 1, in

Fi g. 3 eine Teilansicht entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 1, wobei der Bodenbereich der Trommel sichtbar wird und in

F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 in F i g. 1.
In Fig. 1 ist eine Zentrifuge dargestellt mit einer Trommel, die eine zylindrische Wand 10, einen Deckel 12 und einen kegelstumpfförmigen Boden 14 aufweist. Der Umfang des Bodens 14 ist an der Bodenkante der Wand 10 der Trommel befestigt und das Zentrum erstreckt sich in die Trommel hinein.

Der Rotor umfaßt eine Welle 16, eine Flügelanordnung 18, die mit der Welle 16 verbolzt ist und einen Satz flacher, plattenartiger Flügel 20, die mit der Flügelanordnung 18 verbolzt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier Flügel 20, die in einem Abstand von 90° zueinander angeordnet sind, vorgese-

hen. Die Trommel und der Rotor sind innerhalb eines Gehäuses 22 angeordnet, das einen Deckel 24 und ein Bodenteil 26 besitzt Die Trommel und der Rotor sind konzentrisch gelagert und drehen sich unabhängig voneinander um eine vertikale Achse. Die Trommel 5 läuft in Lagern 28 und 30, die im Deckel 24 und im Boden 14 angeordnet sind und der Rotor in Lagern 32 und 34, die in dem Deckel 12 und dem Bodenteil 26 vorgesehen sind. Ein nicht dargestellter Motor treibt den Rotor über Treibriemen 36 und eine Riemenscheibe 38, die auf der Welle 16 gelagert ist.

Zu reinigende Flüssigkeit tritt in die Zentrifuge durch ein Zuführungsrohr 40 ein und wird in die sich drehende Rotoranordnung eingeführt. Diese verschmutzte Flüssigkeit wird nach außen durch die Flügelanordnung 18 und die Flügel 20 geführt, und zwar zur Wand 10 der Trommel. Die Trommel wird durch den Schereffekt angetrieben, den die nach außen und in Umfangsrichtung gerichtete Flüssigkeit der Trommel erteilt Während des ständigen Betriebes der Anordnung ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommei niedriger als die der Rotoranordnung, und zwar in der Größenordnung von 50—300 U/min, wenn der Rotor mit einer Geschwindigkeit von 3000 U/min umläuft. Während der Umlaufbewegung der Trommel und des Rotors baut sich ein Flüssigkeitsring an der Wand 10 der Trommel auf. Die Zentrifugalkraft bewirkt, daß die Partikel in der Flüssigkeit radial nach außen gezogen werden und sich in dem Bereich des Flüssigkeitsringes längs der Wand 10 der Trommeln sammeln.

Die gereinigte Flüssigkeit wird durch gleichen Abstand voneinander aufweisende Ausflußöffnungen 42 abgegeben, die in einem Kreis konzentrisch zur Welle 16 in dem Deckel 12 der Trommel angeordnet sind und die Flüssigkeit wird dann in einer Ringkammer 44 in dem Gehäuse, das die Trommel umgibt, gesammelt. Die äußere Wand der Ringkammer 44 wird durch das Gehäuse 22 gebildet und die innere und Bodenwandung werden durch Wandteile 46 und 48 geschaffen. Ein Ring 50 weist Ausschnitte auf, die vor der Innenseite der Ausflußöffnungen 42 angeordnet sind, um einen Ausfluß von verunreinigter Flüssigkeit während des Reinigungszyklus durch die Ausflußöffnungen 42 zu verhindern.

Ein ringartiges Leitblech 52 ist über der Außenseite der Ausflußöffnungen 42 vorgesehen, um ein Spritzen zu vermeiden, wenn die gereinigte Flüssigkeit abgegeben wird. Das Leitblech 52 ist im Abstand oberhalb der Öffnungen 42 angeordnet und an dem Deckel 12 mit seiner inneren Kante festgelegt, um eine freie Durchflußöffnung nach außen zu einem gekrümmten Spritzkonus 54 zu schaffen, welcher den nach außen gerichteten Flüssigkeitsstrom nach unten in die Kammer 44 lenkt.

Eine Druckluftbremse 56 wird zum Verlangsamen und zum Stoppen der Trommel benutzt. Wenn die Bremse 56 betätigt wird, wird ein Bremsschuh 58 nach oben geführt und gegen einen Vorsprung 60 angelegt. Dieser Vorsprung 60 ist eine Verlängerung der Trommel.

Ein ringförmiger Körper 62 von im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt ist im Bereich des Bodens der Trommel an der Trommelwand 10 derart angeordnet, daß eine Seitenwandung des Körpers 62 mit der Trommelwand 10 verbunden ist und der gegenüberliegende Scheitel des Körpers 62 eine kreisförmige Kante 64 bildet, über welche die Flüssigkeit und die wiederverteilten Feststoffpartikel während des Reini-Eunsszvklus fließen. Die Käme 64 des Körners 62 erstreckt sich nach innsn über das Zentrum der Ausflußöffnungen 42. Weiterhin ist festzustellen, daß die äußeren Kanten der Flügel 20 sich über die äußersten Kanten der Ausflußöffnungen 42 erstrecken. Die Feststoffpurtikel werden an der Waid 10 zwischen dem Deckel 12 und dem ringförmigen Körper 62 gesammelt

Wenn die Trommel gestoppt oder in ihrem Umlauf verlangsamt wird, unterbrechen die Flügel 20 den Flüssigkeitsstrom und die angesammelten Feststoffpartikel werden in der Flüssigkeit wieder verteilt Wird der Reinigungszyklus fortgesetzt, fließt die Flüssigkeit und die wiederverteilten Feststoffpartikel nach innen und nach unten längs der oberen Fläche 72 des Ringkörpers 62, nach unten über die Kante 64, nach außen durch Öffnungen in der Trommelwand 10, dann nach unten durch die Öffnungen 27 und schließlich durch einen Auslaß 66, der in der unteren Wand 23 des Gehäuses 22 vorgesehen ist.

In F i g. 3 sind Ständer 68 erkennbar. Diese Ständer 68 sind so geformt, daß ihre Wandungen im wesentlichen in Richtung der Strömung der Flüssigkeit, wenn diese vom Boden der Trommel während des Reinigungszyklus abgegeben wird, ausgerichtet sind. Diese Ständer 68 behindern die ausfließende Flüssigkeit nicht, die um die innere Oberfläche des ringförmigen Körpers 62 fließt. Hierdurch wird verhindert, daß Flüssigkeit während des Reinigungszyklus die Lager 30 und 34 erreicht.

Eine Montageöffnung 69 in dem Gehäuse 22 liegt radial außerhalb der Abgabeöffnungen der Trommel. Die Montageöffnung 69 schafft einen entsprechenden Zugang für Werkzeuge od. dgl., um damit die Schrauben des ringförmigen Körpers 62 zu betätigen. Auf diese Weise ist es möglich, den Körper 62 zu ersetzen, ohne daß die Zentrifuge auseinandergebaut werden muß. Die Öffnung 69 schafft ebenfalls einen Zugang, um Feststoffe, die sich im Bereich der Basis des Rotors angesetzt haben, zu entfernen.

Bei der dargestellten Ausführungsform weist der ringförmige Körper 62 eine obere Fläche 72 aut, die nach unten geneigt ist, aber diese obere Fläche 72 kann auch relativ eben, z. B. horizontal, ausgerichtet sein.

Während des Reinigungszyklusses wird die Trommel gebremst, aber die Rotoranordnung führt ihre Umlaufbewegung weiter fort. Die Turbulenz, die in Nähe der Flügel 20 in der Flüssigkeit erzeugt wird, löst die bereits angesammelten Feststoffpartikel von der Wand.

Obgleich dies nicht erforderlich ist, wird aber während der Durchführung des Reinigungszyklus die ankommende verschmutzte Flüssigkeit abgestellt oder hinsichtlich ihrer Menge reduziert. Der Reinigungszyklus kann entweder periodisch oder über Fühler eingeleitet werden. Auf jeden Fall erfolgt die Reinigung, bevor die Feststoffpartikelschicht die Flügel 20 erreichen. Sobald die Partikel gelöst sind, werden sie schnell von der sich bewegenden Flüssigkeit aufgenommen.

Die Öffnung im Boden der Trommel, die durch den ringförmigen Körper 62 gebildet wird, ist so groß gewählt, daß eine kontrollierte Flüssigkeitsmenge aus der Trommel ausfließen kann. Nachdem einige Flüssigkeit ausgeflossen ist, steigert sich die Wirkung der Flügel 20 und gibt die Möglichkeit, daß Flüssigkeit schneller ausfließt, bis alle Flüssigkeit aus der Bodenöffnung ausgeschleudert ist.

Uni zu verhindern, daß verunreinigte Flüssigkeit in den Reinbereich der Zentrifuge übertritt, ist der Ring 50 über den Öffnungen 42 vorgesehen. Die Ringöffnungen sind so ausgerichtet, daß, wenn die Trommel abgebremst wird, die Flüssigkeit, die noch mit hoher

Geschwindigkeit umfließt, doppelt umkehren muß, um durch die öffnungen 42 austreten zu können. Aufgrund der hohen Relativgeschwindigkeit, die während des Reinigungsvorganges erzielt wird, ist die Flüssigkeit nicht in der Lage, durch die öffnungen 42 auszufließen. Es ist möglich, daß der Ring 50 aus Einzelbauteilen geformt wird, die an der Innenseite des Deckels 12 befestigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zentrifuge zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoffpartikeln mit einer um eine vertikale Achse drehbaren, im unteren Bereich eine öffnung ^ aufweisenden, sich im Durchmesser verjüngenden, mit einem Deckel versehenen Trommel, die einen mit Flügeln versehenen, um seine Rotationsachse umlaufend antreibbaren Rotor aufnimmt, einer Bremsvorrichtung, durch die die Relativgeschwindigkeit zwischen Rotor und Trommel änderbar ist, einem im oberen Bereich der Trommel angeordneten Zulauf für die zu reinigende Flüssigkeit, Ablauföffnungen für die gereinigte Flüssigkeit und Ablauföffnungen für die periodisch abzuführenden _]5 Feststoffpartikel, dadurch gekennzeichnet, daß