DE2651657A1 - Schneckenzentrifuge mit suspensionsfuehrung nach dem gleichstromprinzip - Google Patents

Description

• Schneckenzentrifuge mit Suspensionsführung
• nach dem Gleichstromprinzip Die Erfindung bezieht sich auf die Verwirklichung des Gleichstromprinzips (Suspensionsführung im Klärraum) in einer, an sich bekannten, vertikal oder horizontal gelagerten Schneckenzentrifuge mit einer Vollmanteltrommel von konischer oder zylindrisch konischer Form, in welcher konzentrisch dazu eine mehrgängige Austragschnecke, mit einer positiven oder negativen Differenzdrehzahl, umläuft.
• Das Gleichstromprinzip in einer Schneckenzentrifuge ermöglicht es, den (dynamischen) Sedimentationsvorgang genau wie in einem statisch arbeitenden, langgestreckten Absetzbecken, Sandfang, Kratzereindicker, Klärtank usw. zu vollziehen.
• Daß dieses, im statischen Bereich bekannte Prinzip der festflüssig-Trennung im stetig fliessenden Suspensionsstrom, in einer speziell dafür konstruierten Trennschleuder anwendbar und in der Praxis notwendig ist, geht aus den allgemein bekannten physikalischen Gesetzen der Trenntechnik hervor. (Sinkgeschwindigkeit, Trennkorngrösse, Abscheidegrad, Flächenbelastung, Schleppwirkung, Schichtdicke, Absetzstrecke, Verweilzeit, Strömungsgeschwindigkeit usw.) Sowohl im statischen als auch im dynamischen Beschleunigungsfeld bewirkt das Gleichstromprinzip im Wesentlichen die exakte Führung der zu trennenden Suspension im Hinblick auf maximale Trennschärfe.
• Es sind in der Praxis Schneckenzentrifugen bekannt in welchen die unterschiedlichsten Suspensionsführungen angewendet werden.
• Ausnahmslos wird bei diesen Konstruktionen der, durch hohe Fliehkraft erzeugte Trennvorgang durch chaotische, unkontrollierbare und gegenläufige Strömungen teilweise bzw. überwiegend wieder aufgehoben.
• Um diesen Nachteil zu kompensieren, erhöhte man z.B. die Fliehkraft und verlängerte z.B. den Klärbereich der Trommel und schuf so längere Verweilzeit. Auch wurde versucht, durch Einbau von Separatorentellern eine Schichtströmung zu erzwingen. Die Spalte verstopften jedoch und damit ist die Schneckenzentrifuge nicht mehr für ihren eigentlichen Zweck (der Trennung von stark feststoffhaltigen Suspensionen) geeignet. Es sind auch Schneckenzentrifugen bekannt, bei welchen kurzzeitig im Trennbereich eine Gleichströmung herrscht. Diesen Konstruktionen haftet jedoch der Mangel an, daß die einmal abgetrennte Klarflüssigkeit nicht unvermischt (mit Rohsuspension) abgezogen werden kann. Die Klarflüssigkeit wird dabei mittels axialer Röhrchen innerhalb oder ausserhalb des Schneckentragkörpers oder direkt durch den Schnekkentragkörper oder mittels rinnenartiger Kanäle von der Trommelmitte zum grossen Trommelende hin gefördert. Dort jedoch muß die Klarflüssigkeit an irgend einer Stelle den Spalt zwischen den, mit Differenzdrehzahl umlaufenden Maschinenteilen Trommel und Schnecke passieren. Eine Abdichtung ist nicht möglich und so wird hier eine Vermischung mit der Rohsuspension erfolgen.
• Alle diese aufgezeigten Mängel sind durch die Erfindung beseitigt.
• Die Fugur 1+2 stellt dar, wie das Gleichstromprinzip im statischen Absetzbecken und in der Trennschleuder wirkt.
• Die Klärstrecke vom Einlauf A bis zum Überlauf B im Absetzbecken bei Figur 1 entspricht einer schraubenförmigen Klärstrecke zwischen den Schneckengängen in der Zentrifuge bei Figur 2+3.
• Man stelle sich dabei den Trommelmantel TM in die Ebene abgewickelt vor, und darauf projiziert die 2 Schneckengänge der Schnecke SCH entsprechend der Figur 3. Die Suspension durchströmt dabei in Richtung Z den, durch je einen Schneckengang zeitlich begrenzten und durch den Trommelmantel aussen bzw. de-n Sumpfinnendurchmesser gebildeten, Querschnitt. Siehe Figur 4. Der Längsschnitt durch einen Schneckengang ist auf Figur 5 abgebildet.
• Auf dem Weg von A nach B (Figur 2) setzt sich jedes sedimentierbare Feststoffteilchen in Form einer spezifischen Wegkurve auf dem Trommelmantel ab und wird durch die Schnecke ausgetragen.
• Auf dem ganzen Weg von A bis B wird in den stetigen Trennvorgang nicht mehr eingegriffen bzw. es erfolgt keinerlei Störung durch Zulauf, Umlenkung, Rückstau, gegenläufige Strömung, Abzug durch Schälrohr oder Schälscheibe usw.
• Der Zulauf bei A ist so ausgebildet, daß die Suspension schonend von 0 auf Trommelumfangsgeschwindigkeit beschleunigt wird und ausserhalb der Schneckengänge auf den Sumpfspiegel auftrifft.
• Siehe hierzu Figur 2, 6 + 7.
• Es sind quer zwischen die Schneckengänge Leitbleche LB geschweisst, die die Suspension zwingen, samt den suspendierten Feststoffen in den Bereich höherer Fliehkraft zu strömen um dort von den Feststoffen getrennt zu werden. Fig. 3, 4, 5, 6. Zur Längsströmungsführung sind zwischen den Förderschneckengängen sogenannte Leitgänge LG angebracht. Siehe hierzu Figur 3, 4, 5, 6.
• Am Ende der Klärstrecke bei B ist die Schnecke SCH in einem kurzen Bereich unterbrochen und bildet einen Ringraum von B bis C (Figur 2) in welchem von aussen her eine Stauscheibe R, Figur 8 und 9 in den Sumpf hineinragt. Der Innendurchmesser m D der Scheibe stellt die Sumpfhöhe ein. Vom Innendurchmesser d aus erstrecken sich radial nach aussen bis zum TM mehrere Kanäle K, die durch Bohrungen im Trommelmantel TM hindurch die Klarflüssigkeit abziehen.
• Im Bereich der unterbrochenen Schnecke SCH vom B bis C ist der Trommelmantel TM mit einem Böschungswinkel W versehen, so daß die von der Schnecke SCH auf dem Weg von A bis E herangeschafften Feststoffe vom zylindrischen Teil B in den konischen Teil C selbständig abgleiten können, um hier wieder von den Schneckengängen erfasst zu werden und zum Austragsende gelangen. Das Gleichstromprinzip beruhrt also auf dem sinnreichen Zusammenwirken dreier Details, nämlich Zulauf, Schneckengänge, Überlauf.
• Ein Detail ist für sich alleine wirkungslos und daraus erklärt sich der Zustand, daß bekannte Schneckenzentrifugen zwar jeweils eines der 3 genannten Details aufweisen können, trotzdem aber aus oben genannten Gründen umbefriedigende Trennergebnisse erzielen.
• In der Figur 10 ist die Ausführung einer kompletten Schneckenzentrifuge mit Gleichlcufsyst6m entsFrechend den vorher beschriebenen Details im Schnitt dargestellt. Diese Details beziehen sich auf die FiLTe 4 - 9.
• Ein zylindrischer Trommelmantel TM dient zur Aufnahme aller Trommelinnenteile.
• Die Trommelinnenjeile sind: konische Hülse HK, zylindrische Hülse HZ und die Stauscheibe R.
• Zusammen mit dem Trommel deckel TD und dem Trommelboden TB bilden diese Teile nach aussen den druckdichten Schleuderraum. Die Schnecke SCH besteht aus 3 Teilen: dem Tragkörper SCHT, dem konischen Schneckenteil SCHK und dem zylindrischen Schneckenteil SCHZ.
• Die zu trennende Suspension wird bei A in den Einlaufraum mit dem Einlaufsystem nach Figur 6 + 7 eingeleitet. Die Flüssigkeit wird von 0 auf die Trommelumfangsgeschwindigkeit beschleunigt und dabei führen die Leitschaufeln die Flüssigkeit in dünner Schicht durch den Sumpfspiegel hindurch und über einen Ringspaltquerschnitt in die Schneckengänge. In schraubenförmiger Erstreckung führen hier die Leitgänge LG zwischen den Schneckengängen die Suspension in Längsrichtung, während quer zu den Schneckengängen verlaufende Leitbleche LB die Suspension am Sumpfspiegel führen und verhindern, daß Längswellen entstehen.
• Der Klärraum erstreckt sich, bezogen auf jeden Schneckengang, schraubenförmig von A bis B, was in etwa einer Klärstrecke von 2 x bis 3 x demTrommelumfang entspricht. Zwischen B und C ist die Schnecke unterbrochen und bildet den Überlaufraum.
• Von C bis D erstreckt sich der Austragsraum. Auf dem Weg von A bis B haben also alle sedimentierbaren Feststoffe einer spezifischen Wegkurve folgend durch Absinken im Fliehkraftfeld die Trommelwand erreicht und gelangen durch den zylindrischen Schnekkenteil schliesslich in den Überlaufraum zwischen B + C. Die sedimentierten Feststoffteilchen rutschen dort unterstützt durch die hohe Fliehkraft frei über den Böschungswinkel W , durch die Öffnungen Ö zwischen den Kanälen K der Stauscheibe hindurch, von Punkt B zum Punkt C, und werden hier wieder vom konischen Schneckenteil erfasst und von C nach D gefördert unddort ausgetragen.
• Die geklärte Flüssigkeit die am Sumpfspiegel bei B ihre höchste Feststoff-Freiheit aufweist wird über die, in den Stegen der Stauscheibe eingearbeiteten Kanäle K, radial nach aussen, durch Bohrungen im Trommelmantel TM ausgetragen und in einer Auffangvorrichtung V gesammelt und abgeführt.
• L e e r s e i t e

Claims (1)

1. Patentansprüche 1Schneckenzentrifuge, horizontal oder vertikal gelagert, mit einer Vollmanteltrommel von konischer oder zylindrisch konischer Form, in welcher innen konzentrisch zur Trommel eine mehrgängige Austragsschnecke, mit einer zur Trommeldrehzahl vor - oder nacheilenden Drehzahl, umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß solfohl das Einlaufsystem für die Suspension als auch der Klärraum innerhalb der Schneckengänge und das Überlaufsystem für die Klarflüssigkeit im einzelnen so ausgebildet ist und diese drei Details zudem aufeinander so abgestimmt sind, daß der stetig wirkende Trennvorang von Feststoff und Flüssigkeit im Fliehkraftfeld in einer geführten und geleiteten Gleichströmung vom Einlauf bis zum Überlauf erfolgt 2.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf gegenüber dem Feststoffaustrag am entgegengesetzten Trommelende liegt.

   3.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet1 daß die Förderschneclce im Klärbereich am Einlaufende mit Suspension beschickt und am Überlaufende der Feststoff und die Klarflüssigkeit im getrennten Zustand ab.zefördert werden.

   4.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 dadurch zekennzeichnet, daß der Klarflüssigkeitsüberlauf an der geei.netsten Stelle zwischen Einlauf und-Feststoffaustravg liegt, d.h. vorwiegend etwa auf halber Strecke zwischen Einlauf und Feststoffaustrag.

   5.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf aus einer Kombination von Leitschaufeln und Tauchscheiben besteht, die starr mit dem Schneckentranörper verbunden sind und somit eine Relativbewegung gegenüber dem konischen Trommeldeckel durchführen und dadurch verhindern, daß sich dort Stoff ablagert.

   6.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 2 + 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf mit seinen Leitschaufeln und Tauchscheiben so aus,Kebildet ist, daß damit die Suspension genau zwischen die Schneckenzän.e-unter der Sumpfoberfläche geleitet wird und der Suspension bereits dort schon die Fließrichtung aufgezwungen wird.

   7.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 2 + 5 + 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln aus den vor.aezogenen Enden der Schnelrkenänge bestehen.

   8.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke im Klärbereich zur Führung der Suspension in Längsrichtung ( Fließrichtung) mit mindestens 1 Leitgang zwischen den Fördergängen ausgebildet ist und der Zeitrang in seiner radialen Erstreckung nach aussen einen Ringspalt zur Trommelwand aufweist, so daß der Leitgang nicht als Förderschnecke wirken kann.

   9.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 3 + 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke im Klärbereich zur Führung der Suspension in Bezug auf die Schichtdicke (Sumpfdicke) zwischen den Gängen mit pro Gang m indestens einem Leisten ausgebildet ist, dessen radiale Erstreckun.a so weit nach aussen geht, daß die Aussenkante mehr oder weniger in den Sumpfspiegel eintaucht.

   10.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 3 f 8 + 9 dadurch zekennzeichnet, daß die Schnecke zwecks Montage der Überlauforgane von innen und aus Gründen des Austausches wegen Verschleiß aus 2 Teilen besteht (Klärbereich und Eindickbereich).

   11.) Schneckenzentrifu.ze nach Anspruch 1 + 3 + 8 + 9 + 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke zwar aus einem Teil besteht im Bereich der Überlauforgane ( z.B. Röhrchen mit Montage von aussen) sjedoch keine Schneckengänge aufweist.

   12.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Überlauforgan eine Stauscheibe darstellt, deren innerer Durchmesser die Stauhöhe bestimmt und in welcher zwischen den radialen Holstenen für die Klarflüssi.zkeitsabführung, Durchbrüche für den Durch tritt des Feststoffes vom Klärraum in den Eindickraum bestehen. (Montage von innen).

   13.) Schneckenzentrifue nach Anspruch 1 + 4 + 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Überlauforgan aus mehreren radial von aussen nach innen in den Klärraum hineinragenden Röhrchen besteht und die Stauhöhe dadurch eingestellt wird, daß man die Röhrchen mehr oder weniger weit in den Klärraum hineinragen läßt.

   (Montage von aussen).

   14.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 4. dadurch zekennzeichnet, daß im Bereich der Bberlauforgane für den Durchtritt des Feststoffes vom Klärbereich zum Eindickbereich hin ein abfallender Böschun,qslçinkel vorgesehen ist.

   15.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 4 + 13 dadurch kennzeichnet, daß der Böschungswinkel in die Trommel eingearbeitet sein, oder ein Zwischenstück der Trommel, oder ein Teil einer Trommelbüchse sein kann.

   16.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 + 4 + 12 dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf die Montage der Stauscheibe von innen und im Hinblick auf das Verschleißverhalten und Korrosionsverhalten der feststoffbelagerten Trommelinnenwände der Schleuderraum nach aussen durch auswechselbare billige Verschleißbüchsen begrenzt wird.

   17.) Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Trommelmantel zur Aufnahme aller Rotorinnenteile dient und diese Innenteile axial von der Einlauf- oder Feststoffseite her ineinandergesteckt montiert werden.