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Dekantierzentrifuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Dekantierzentrifuge.
Insbesondere bezieht sie sich auf eine Dekantierzentrifuge mit gleicher Strömungsrichtung
verschiedener Strömungen.
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Eine Dekantierzentrifuge enthält ein sich an mindestens einem Ende
verjüngendes festes Gefäß. Die Abtrennung der Feststoffe von der Flüssigkeit beruht
auf Sedimentation oder Absetzungen.
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Dies ist analog zu der Wirkungsweise von Absetztanks. Zum Beschleunigen
des Absetzprozesses wird das Gefäß jedoch gedreht, so daß die bearbeiteten Materialien
einem hohen g-Faktor ausgesetzt werden.
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In üblichen Dekantierzentrifugen bewegen sich die Flüssigkeit und
die Feststoffe in entgegengesetzter Richtung. Die Feststoffe werden mit einer Schnecke
oder dergleichen zu dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Ende des Gefäßes
bewegt, während sich die flüssige Phase in entgegengesetzter Richtung bewegt und
an dem den größeren Durchmesser aufweisenden Ende des Gefäßes austritt. Im Unterschiede
hierzu bewegen sich in einer Dekantierzentrifuge mit gleicher Strömungsrichtung
sowohl der Feststoff wie auch die flüssige Phase in der gleichen Richtung, was zu
einer besseren Trennung führen kann.
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Bei den bekannten Ausführungsformen solcher Dekantierzentrifugen mit
gleicher Strömungsrichtung wird diese gleichsinnige Strömung im allgemeinen mit
einer an dem weiteren Ende des Gefäßes ange ordneten Sperre erzielt. Diese unterbindet
eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Inneren des Gefäßes und dem Flüssigkeitsaustritt.
Zu diesem Flüssigkeitsaustritt kann die in dem Gefäß enthaltene Flüssigkeit nur
über Kanäle gelangen, die sich im allgemeinen axial zum Gefäß zwischen diesem Austritt
und einer Stelle am schmaleren Ende des Gefäßes erstrecken.
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Ein Nachteil dieser letzteren Konstruktion liegt darin, daß Feststoffpartikel
in diese axial verlaufenden Kanäle eintreten können, wo sie durch Fliehkraft mit
den radial am weitesten außen liegenden Abschnitten der Kanalwände in Berührung
gebracht werden. Damit werden die Kanäle schließlich blockiert und verhindern den
weiteren Austritt von Flüssigkeit aus der Zentrifuge.
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Zusätzlich führt die oben erläuterte Anordnung zu einer verhältnismäßig
unübersichtlichen Konstruktion. Unter anderem erschweren die axial verlaufenden
Kanäle die Konstruktion des Schneckenförderers, der die Feststoffe zum schmaleren
Ende des Gefäßes fördert.
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Weiter muß zwischen der Sperre, die normalerweise an einer sich drehenden
und den Schneckenförderer tragenden Nabe befestigt ist, und dem Inneren des Gefäßes,
eine wirkungsvolle rotierende Abdichtung angeordnet werden, um den Transport von
Feststoffen zum Flüssigkeitsaustritt zu verhindern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist damit die Ausbildung einer
Dekantierzentrifuge mit gleicher Strömungsrichtung, die einfacher und damit weniger
aufwendig als die zuvor beschriebene bekannte Anordnung ist.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält eine Dekantierzentrifuge
mit gleichsinniger Strömungsrichtung ein langgestrecktes Gefäß, das sich an mindestens
einem Ende verjüngt, wobei dieses Gefäß um seine Längsachse rotiert und an seinem
weiteren Ende einen Einlaß für die Trübe und an seinem entgegengesetzten schmaleren
Ende Austrittsöffnungen für die Feststoffe aufweist, und wobei mehrere Flüssigkeitsauslaßrohre
an einer von dem weiteren Ende abgelegenen Stelle durch die Gefaäßwand in das Innere
des Gefäßes verlaufen und ein schraubenförmiger Schneckenförderer in dem Gefäß angeordnet
ist und um dessen Achse rotiert, wobei ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen
dem Förderer und dem Gefäß besteht, damit die in dem Inneren des Gefäßes abgesetzten
Feststoffe in Richtung auf die Feststoffaustrittsöffnungen gefördert werden. Im
Gebiet der Flüssigkeitsaustrittsrohre hat
der schraubenförmige Schneckenförderer
einen Ausschnitt, damit die Rohre nicht mit der Drehung des Förderers zusammentreffen.
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Die in dem Gefäß enthaltene Flüssigkeit kann einen Flüssigkeitsauslaß
daher nur dadurch erreichen, daß sie sich zusammen mit den Feststoffen von ihrer
Einführungsstelle am weiteren Ende des Gefäßes durch dieses hindurch zu den Flüssigkeitsaustrittsrohren
bewegt.
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Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dekantierzentrifuge mit
gleichsinniger Strömung enthält ein langgestrecktes Gefäß mit einem zylindrischen
Abschnitt und einem sich verjüngenden Abschnitt, die beide einen ungelochten Mantel
aufweisen, wobei das Gefäß um seine Längsachse gedreht werden kann, an seinem sich
verjüngenden Ende Austrittsöffnungen für Feststoffe aufweist und in dem zylindrischen
Abschnitt des Gefäßes am Ausgangspunkt des sich verjüngenden Abschnittes Austrittsrohre
für Flüssigkeit befestigt sind. Im Gefäß befindet sich ein schraubenförmiger Schnekkenförderer,
der sich mit einer von der Gefäßgeschwindigkeit abweichenden Geschwindigkeit dreht
und damit im Inneren des Gefäßes abgesetzte Feststoffe in Richtung auf die Feststoffaustrittsöffnungen
fördert. Die Austrittsrohre für die Flüssigkeit sind so in dem Gefäß befestigt,
daß sie radial in dieses hineinragen. Die Flüssigkeit strömt durch Rohre aus dem
Gefäß heraus. Die Tiefe einer sich in der Maschine ansammelnden Flüssigkeitsmasse
wird durch die Länge bestimmt, um die die Rohre in das Gefäß hineinragen. Jedes
Rohr wird so eingerichtet, daß es um einen gemeinsamen Betrag in das Gefäß hineinragt.
Für die Größe dieses Hineinragens ist Vorsorge getroffen. Die Tiefe der sich ansammelnden
Wassermasse läßt sich damit verändern. Der schraubenförmige Schnekkenförderer ist
mit einem Spalt von genügender Breite und Tiefe konstruiert, so daß die vorspringenden
Austrittsrohre für die Flüssigkeit an den zylindrischen Abschnitt des Gefäßes angepaßt
werden können und sich über dem gesamten Bereich ihrer radialen Stellungen so befestigen
lassen, daß sie die Rotation des schraubenförmigen Schneckenförderers nicht behindern.
Das Material wird
in die Maschine durch Öffnungen in der Fördernabe
eingeführt, die an oder in der Nähe desjenigen Endes des zylinderförmigen Abschnittes
des Gefäßes angeordnet ist, das von den Austrittsrohren für die Flüssigkeit abgelegen
ist.
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Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird
die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 ein teilweiser
Längsschnitt durch eine übliche mit Gegenstrom arbeitende Dekantierzentrifuge, Fig.
2 ein teilweiser Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform
einer mit gleichgerichteten Strömungen arbeitenden Dekantierzentrifuge, Fig. 3 ein
Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in Figur 2, Fig. 4 ein teilweiser Längsschnitt
durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer mit gleichgerichteten Strömungen
arbeitenden Dekantierzentrifuge und Fig. 5 ein Schnitt entlang der Schnittlinie
B-B in Figur 4.
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Die in Figur 1 dargestellte nach dem Stand der Technik aufgebaute
Zentrifuge enthält ein Gefäß 10. Dieses läßt sich in seinen Lagern 12 mit einer
Geschwindigkeit drehen, die zum Erzielen der gewünschten Zentrifugalwirkung ausreicht.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Gefäß 10 einen zylindrischen Abschnitt
14, einen sich verjüngenden Abschnitt 16 und zwei Gefäßköpfe 18 und 20 auf.
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Im Gefäß 10 befindet sich der Schneckenförderer 22 mit einer zylindrischen
hohlen Nabe 24 und einem an diese angeschweißten Schraubenförderer 26. In der Nabe
24 des Förderers 22 befindet sich eine Beschickungskammer 28, die mit dem Inneren
des Gefäßes über eine Vielzahl von Öffnungen 30 in Verbindung steht. Ein ortsfest
angeordnetes Beschickungsrohr 32 steht mit der Beschickungskammer 28 in Verbindung.
Das Beschickungsrohr ist in einer Hohlwelle des Förderers 22 angeordnet. Auch die
Fördereinrichtung dreht
sich mit hoher Geschwindigkeit. Ihre Drehgeschwindigkeit
weicht jedoch von der des Gefäßes 10 ab. Dieser Geschwindigkeitsunterschied wird
durch äußere nicht dargestellte Einrichtungen, wie zum Beispiel ein Getriebe, erreicht.
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Die bis hierhin beschriebene Zentrifuge entspricht dem Stand der Technik
und arbeitet in der folgenden Weise. Das zu trennende Flüssigkeits-Feststoffgemisch
wird über das Beschickungsrohr 32 in die Maschine gegeben. Aus dem Beschickungsrohr
tritt das Gemisch in die Beschickungskammer 28 ein und wird dann durch die Öffnungen
30 in den Ringraum zwischen dem Gefäß 10 und der Nabe des Förderers 22 geworfen.
Infolge der durch das sich drehende Gefäß 10 erzeugten Znetrifugalwirkung bildet
das Gemisch auf der Innenseite des Gefäßes eine Schicht aus.
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Da die Festffbestandteile des Gemisches eine höhere Dichte aufweisen,
setzen sie sich auf der Innenseite des Gefäßes ab, während die Flüssigkeit eine
Deckschicht bildet. Infolge der Einwirkung des schraubenförmigen Schneckenförderers
22 werden die Feststoffe in Richtung auf das den kleineren Durchmesser aufweisende
Ende des Gefäßes (in Figur 1 links) gefördert. Von dort werden sie durch die zahlreichen
Feststoffaustrittsöffnungen 34 abgegeben.
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Die Flüssigkeit wird durch die im Gefäßkopf 20 vorgesehenen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen
36 abgegeben.
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Die in Figur 1 gezeigte Flüssigkeits-austrittsöffnung 36 wird von
einer eine besondere Öffnung aufweisenden Platte 38 abgedeckt.
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Damit ergibt sich eine einfache Einrichtung zum Einstellen desjenigen
Flüssigkeitsstandes, den man im Gefäß aufrechterhalten will. In dieser Maschine
bewegen sich somit bei Blickrichtung auf Figur 1 die Feststoffe nach links und die
Flüssigkeit bewegt sich nach rechts, so daß die Maschine als eine solche mit gegensinnigen
Strömungen angesehen werden kann.
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Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte und erfindungsgemäß ausgebildete
Maschine zeigt mindestens auf einem Teil des Gefäßes gleichgerichtete Strömungen.
Diese entstehen infolge der zahlreichen Flüssigkeitsaustrittsrohre 40, die in dem
zylindrischen Abschnitt 14 des Gefäßes befestigt sind und in den Raum zwischen dem
Gefäß und der Nabe 24 des Förderers hineinragen. Das Maß, um das die Rohre in diesen
Raum hineinragen, bestimmt die Tiefe der sich im Gefäß 10 bildenden Flüssigkeitsansammlung.
Die ursprünglichen bei der Ausführungsform nach Figur 4 vorgesehenen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen
sind vollständig blockiert, und die gesamte Flüssigkeit wird über die Rohre 40 abgegeben.
In den Flügeln 26 des Schneckenförderers ist ein Spalt mit ausreichender Breite
und Tiefe vorgesehen, damit die Flüssigkeitsaustrittsrohre 40 in den Gefäßabschnitt
14 eingepaßt und in den Raum zwischen dem Gefäß 14 und der Nabe 24 des Förderers
hineinragen können, ohne daß sie dabei die Drehung des Förderers 22 behindern.
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Sämtliche Flüssigkeitsaustrittsrohre 40 sind so konstruiert, daß sich
das Maß ihres Hineinragens in den Raum zwischen dem Gefäß 14 und der Nabe 24 des
Förderers einstellen läßt, so daß sich im Gefäß 10 ein gewisser Bereich von vorwählbaren
Tiefen der Flüssigkeitsansammlung ergibt. Sämtliche Flüssigkeitsaustrittsrohre 40
sind auf eine gemeinsame Vorsprunglänge eingestellt und führen damit zu einer im
wesentlichen ausgeglichenen Flüssigkeitsabgabe.
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Im Vergleich mit der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform gemäß
dem Stand der Technik ist der in den Ringraum zwischen dem Gefäß 10 und der Nabe
des Förderers führende Einlaß für das Flüssigkeits-Feststoffgemisch an eine Stelle
an dem von den Flüssigkeitsaustrittsrohren 40 abgelegenen Ende des Gefäßes verschoben,
das heißt an eine Stelle, die bei Blickrichtung auf Figur 2 am rechten Ende des
Gefäßes liegt.
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Aufgrund dieser Anordnung strömen im Haupttrenngebiet, das heißt in.dem
zylindrischen Abschnitt des Gefäßes, sowohl die Flüssigkeit wie auch die Feststoffe
in der gleichen Richtung (gleichgerichtete
Strömungen). Der Dekantier-
und Trennvorgang wird hierdurch unterstützt.
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Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausführungsform ist der nach
den Figuren 2 und 3 sehr ähnlich. Sich entsprechende Teile haben die gleichen Bezugszeichen.
Diese sind hier jedoch mit einem ' versehen. Der wesentliche Unterschied liegt darin,
daß im Gefäß 10' in der Nähe der Befestigung der Flüssigkeitsaustrittsrohre ein
divergierender oder nach außen geneigter Abschnitt 50 vorgesehen ist. Seine Lage
entspricht der des Spaltes, der in den Schaufeln 26' des Schraubenförderers vorgesehen
ist.
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Mit diesem nach außen geneigten Abschnitt 50 wird bewirkt, daß sich
die abgetrennten Feststoffanteile im Gefäß 10' in demjenigen Gefäßabschnitt, in
dem sie infolge des in den Schaufeln 26' vorgesehenen Spaltes nicht gefördert werden,
in Richtung auf den Feststoff-Austrittskopf 18' bewegen. In der in den Figuren 2
und 3 dargestellten Ausführungsform ist keine besondere Vorsorge dafür getroffen,
daß die Feststoffe in dem förderlosen Gebiet des Gefäßes vorbewegt werden. Bei der
Ausführungsform nach den Figuren 4 und 5 ist dieser nach außen geneigte Abschnitt
50 des Gefäßes vorgesehen und unterstützt oder verbessert die Vorbewegung der Feststoffe
in diesem förderlosen Gebiet.