DE2701623A1

DE2701623A1 - Schleudertrommel mit auslassventilen

Info

Publication number: DE2701623A1
Application number: DE19772701623
Authority: DE
Inventors: Hugo Ing Grad Zurbrueggen
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1977-01-17
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2701623C3; DK21178A; SE431065B; GB1596857A; FR2377229B1; DE2701623B2; FR2377229A1; US4149668A; SE7713747L

Description

Schleudertrommel mit Auslaßventilen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleudertrommel mit Auslaßventilen zum Konzentrieren suspendierter Feststoffe, wobei die Ventile in der Ebene des größten Trennraumdurchmessers gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordnet und die beweglichen Ventilkolben gegenüber dem Druck der Trommelfüllung durch ein Ventilgehäuse abgeschirmt sind, während des Betriebes bei voller Drehzahl der Trommel durch Fliehkraft Düsenöffnungen verschließen und durch die Einleitung einer Steuerflüssigkeit eine öffnende Stellung einnehmen.

Schleudertrommeln derartiger Bauart sind bekannt. Nachteilig bei diesen Trommeln ist, daß die für die Austragung von Konzentrat angeordneten Ventile während des Betriebes entweder nur eine geschlossene oder geöffnete Stellung einnehmen können und eine Feinregulierung der Düsenöffnung nicht möglich ist, da die Ventile Kegelsitze aufweisen, die für eine Feineinstellung in Abhängigkeit von der Konzentration und der Korngröße der Feststoffe nicht geeignet sind.

Bei der Konzentrierung von suspendierten Feststoffen wird eine hohe Konzentration der Feststoffe angestrebt, wobei die Düsenöffnung und die Anzahl der angeordneten Düsen in Abhängigkeit von einer konstanten Feststoffmenge und Korngröße der Feststoffteilchen festgelegt werden. Unter dem hohen Flüssigkeitsdruck in der Trommel müssen deshalb insbesondere bei geringen Feststoffmengen die Düsenöffnungen, wenn sie an der Peripherie der Trommel angeordnet sind, sehr klein gehalten werden, z.B. unter 1 mm, um eine ausreichende Konzentration der Feststoffe zu erzielen. Größere Düsen können nur eingesetzt werden, wenn die Düsen auf einem kleineren Trommeldurchmesser angeordnet sind, die Feststoffteilchen von leichter Konsistenz sind und auf einem kleineren Durchmesser nach innen abgleiten. Die Düsen müssen jedoch an der Peripherie der Trommel angeordnet sein, wenn die Feststoffteilchen höheren spezifischen Gewichtes sind und nicht auf einem kleineren Durchmesser abgleiten können.

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Bei Düsen mit kleinem Offnungsquerschnitt besteht jedoch selbst bei guter Vorsiebung des Schleudergutes, z.B. durch Ablösen von Feststoffablagerungen, leicht die Möglichkeit der Düsenverstopfung. Dadurch wird nicht nur die Arbeitsweise der Zentrifuge beeinträchtigt, sondern es treten auch Unwuchten auf, die zu erheblichen Schäden führen können. Die Gefahr ist umso größer, je kleiner die Düsenöffnung ist, deshalb werden gewisse Mindestdurchmesser der Düse nicht unterschritten. Dies führt bei geringen Feststoffgehalten in der Schleuderflüssigkeit dazu, daß der Einsatz von DUsenzentrifugen nur durch zum Teil nachteilige Maßnahmen möglich ist, sei es durch geringere Düsenzahl oder durch Rückführung des Konzentrates. Ein besonderer Nachteil bei festgelegtem Düsenquerschnitt besteht zudem darin, daß die anfallende Feststoffmenge während des Betriebes nicht variieren darf, da sonst entweder das ausgeschleuderte Konzentrat zu dünn anfällt, oder bei zu hoher Konzentration eine Düsenverstopfung eintritt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Auslaßventile der Schleudertrommel so auszubilden, daß während des Betriebes die Düsenöffnungen sich entsprechend der anfallenden Konzentration selbsttätig einstellen und eine mögliche Düsenverstopfung selbsttätig beseitigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Öffnung der Düse aus einer keilförmigen kalibrierten Nute besteht, die Nute in der Düse durch einen beweglich angeordneten Ventilkolben geschlossen und geöffnet wird und der Ventilkolben über Kanäle ■it der Schälkammer in Verbindung steht. Nach einer besonderen Ausführungsform der keilförmigen Nute ist diese zur Peripherie der Trommel hin geschlossen und weist zur Trommelachse hin einen vergrößerten Querschnitt auf.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Düse mit einer keilförmigen kalibrierten Nute ermöglicht eine konstante Feinregulierung des Düsenquerschnitts während des Betriebes, wobei eine selbsttätige Einstellung des Düsenquerschnitts in Abhängigkeit vom anstehenden Flüssigkeitsdruck in der Schälkammer ermöglicht wird.

Der Flüssigkeitsdruck wird einmal durch die Eintauchtiefe des in

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der Schälkanuner angeordneten Schälorgans mit Hilfe eines in der Ablaufleitung der Klarphase angeordneten Drosselorgans bestimmt und zum anderen durch die von dem Schälorgan abgeleitete Flüssigkeit smenge. Mit zunehmender Flüssigkeitsmenge wird die Eintauchtiefe des Schälorgans durch die Verlagerung des inneren Flüssigkeitsspiegels zur Trommelachse erhöht und damit auch der Flüssigkeitsdruck auf den über einen Verbindungskanal verbundenen Ventilkolben; folglich wird ein stärkerer Öffnungsdruck auf den Kolben ausgeübt, der eine Vergrößerung des Nutenquerschnitts der Düse bewirkt. Bei reduzierter Flüssigkeitsmenge verschiebt sich der innere Flüssigkeitsspiegel nach außen, der FlUssigkeits- bzw. Öffnungsdruck verringert sich und bewirkt damit eine Verkleinerung des Nutenquerschnitts.

Die besondere Ausführungsform des Ventilkolbens bewirkt zudem eine in Abhängigkeit von der Viskosität oder Dichte des ausgetragenen Konzentrates wirkende Öffnungskraft, die mit zunehmender Viskosität oder Dichte eine größere und mit verringerter Viskosität oder Dichte eine kleinere Kraft auf den Ventilkolben ausübt, so daß in Abhängigkeit von der Viskosität oder Dichte des Konzentrates ebenfalls eine Selbstregelung des Nutenquerschnitte erzielt wird.

In Verbindung mit einer im Konzentratablauf vorgesehenen Viskositäts- oder Dichtemessung kann zudem eine Regelung der Eintauchtiefe des Schälorgans und damit des Nutenquerschnitts mit Hilfe des in der Ablaufleitung vorgesehenen Drosselorgans erreicht werden.

Eine verstopfte Düse, z.B. bei zu hoher Konzentration, kann auch einen Trüblauf der Klarphase oder eine Unwucht der Schleudertrommel bewirken, so daß beispielsweise über einen Trübungsmesser oder einen Unwuchtschalter das Drosselorgan in der Ablaufleitung in eine starke Drossel- oder Schließstellung gebracht und somit ein maximaler Düsenquerschnitt freigegeben wird, der eine selbsttätige Reinigung des kleineren Düsenquerschnitts zur Folge hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigt:

Fig.1 die erfindungsgemäß ausgeführte linke Hälfte einer Schleudertrommel im Längsschnitt,

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Fig.2 einen vergrößerten Schnitt durch das halb geöffnete Auslaßventil,

Fig.3 eine vergrößerte Düse mit Ventilkolben in perspektivischer Ansicht,

Fig.4 eine andere Ausführungsform der keilförmigen Nute in der Düse in vergrößerter und perspektivischer Ansicht.

Mit Bezug auf Fig. 1 wird das feststoffhaltige Schleudergut durch das Einlaufrohr 1 zentral in den Verteilerraum 2 geleitet, strömt von dort in den Trennraum 3, aus dem die spezifisch leichte Flüssigkeitskomponente zur Nachklärung den Tellereinsatz h nach innen durchströmt, durch den Kanal 5 in die Schälkammer 6 gelangt und durch die Schäleinrichtung 7 abgeleitet wird. In der Ablaufleitung 8 der Klarphase befindet sich ein Drosselorgan 9 und eine nicht gezeigte Klarphasenüberwachung, z.B. ein Trübungsmesser. Die im Trennraum 3 abgetrennten spezifisch schweren Feststoffe werden in radialer Richtung zur Peripherie der Trommel geschleudert und sammeln sich im äußeren Trennraum. Im Trommelmantel 10 befinden sich die Ablaßventile 11 in gleichmäßigem Abstand auf dem Umfang verteilt. Im Trommelmantel 10 und im Trommeldeckel 12 befinden eich Kanäle 13 und 14, durch Dichtringe 15 gegeneinander abgedichtet, für die Zuführung der SteuerflUssigkeit aus der Schillkammer 6. Die Trommel ist durch den Trommeldeckel 12 verschlossen, der mittels des Verschlußringes 16 mit dem Trommelmantel 10 verbunden ist. Das Feststoffkonzentrat wird von den Auslaßventilen 11 in einen nicht gezeigten Schlammfänger geschleudert und aufgefangen, wobei das Konzentrat laufend einer bekannten und nicht dargestellten Viskositäts- oder Dichtemessung unterworfen wird.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch das halb geöffnete Auslaßventil 11, das im wesentlichen aus dem Ventilgehäuse 17, einer erfindungsgemäß angeordneten Düse 18 mit einer keilförmigen kalibrierten Nute 19 und einem Ventilkolben 20, dem Führungsstück 21, Düsenhalter 22 und verschiedenen Dichtungen besteht. Der Ventilkolben 20 wird durch Tellerfedern 23 unter leichtem Druck in die Schließstellung gebracht. Im Ventilgehäuse 17 befinden sich

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Kanäle 2k für die Ableitung der Feststoffe, ein Ringkanal 25 mit Bohrungen 26, die mit dem Ringkanal 25 in Verbindung stehen. Der Ringkanal 25 steht außerdem mit den Zuführungskanälen 13» 1^ für die Steuerflüssigkeit und der Schälkammer 6 in Verbindung. Durch die in der Düse 18 befindliche kalibrierte keilförmige Nute

19 werden in der Offenstellung des Ventilkolbens 20 Feststoffe ausgetragen und durch die Bohrungen 27, 28 in der Düse 18 und Düsenhalter 22 aus der Trommel ausgeschleudert. Der Kanal 29 im Ventilkolben 20 dient zur Entlüftung.

Fig. 3 zeigt die Düse 18 mit dem radial beweglichen Ventilkolben

20 in vergrößerter perspektivischer Ansicht mit einer gleichmäßig konischen Ausbildung der Nute 19a·

Fig. k zeigt eine andere Form der kalibrierten Nute in der Düse 18, wobei die Nute paraboloidförmig 19b oder in einer ähnlichen keilförmigen Form ausgebildet sein kann.

Das Ventil arbeitet folgendermaßen:

Während des Betriebes verschließt zunächst unter Einwirkung der Zentrifugalkraft und der Federkraft der im Ventilgehäuse 17 und im Führungsstück 21 beweglich und abdichtend geführte Ventilkolben 20 mit seiner vorderen Stirnfläche 30 die Bohrung 27 und im wesentlichen mit der unteren Gleitfläche 31 die Nute 19 in der Düse 18 und verhindert damit den Austritt von Flüssigkeit oder Konzentrat aus dem Feststoffraum 3· Sobald die Trommel mit Flüssigkeit beschickt wird, übt einmal die Flüssigkeit und/oder das Konzentrat auf den Ansatz 32 des Ventilkolbens 20 eine radial öffnende Kraft aus, und zum anderen erfolgt eine zunehmende Öffnungskraft auf den Ventilkolben mit der zunehmenden Füllung der Schälkammer 6 mit Flüssigkeit, wobei diese Flüssigkeit über die Kanäle Ik₁ 13 und Ringkanal 25 auf den Ventilkolben einwirkt. Diese einwirkende Kraft auf den Ventilkolben wird mit der Eintauchtiefe der Schälscheibe durch die Betätigung des Drosselorgans 9 in der Ablaufleitung 8 der Klarphase gesteuert, womit eine Verlagerung des inneren Flüssigkeitsspiegels 3k zur Trommelachse erfolgt und somit der Flüssigkeitsdruck auf den Ventilkolben einreguliert werden kann. Mit Zunehmen des Öffnungsdruckes

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auf den Ventilkolben 20 gibt dieser die kalibrierte Nute 19 in der Düse 18 frei, so daß der Feststoff oder das Konzentrat ausgetragen wird. Je größer der Druck auf den Ventilkolben, umso größer die Öffnung in der Düse. Bei konstanter Drosselstellung des Ventils 9 in der Ablaufleitung 8 verändert sich dann automatisch die Eintauchtiefe der Schälscheibe bei veränderter Ablaufleistung, d.h. bei großer Flüssigkeitsmenge große Eintauchtiefe des Schälorgans 7 und somit hoher Öffnungsdruck auf den Ventilkolben und große Öffnungsweite der Nute, so daß auch eine größere Menge an Feststoff oder Konzentrat abgeleitet werden kann. Ebenso wird die Öffnungsweite der Nute in der Düse verringert, wenn die Zufuhr an Flüssigkeit nachläßt. Außerdem verändert sich unabhängig von der Konzentratmenge die Düsenöffnung selbsttätig in Abhängigkeit von der Viskosität bzw. Dichte des Konzentrates, wobei der Druck des Konzentrates mit zunehmender Konzentration und Dichte auf den Ansatz 32 des Ventilkolbens zunimmt und entsprechend bei verringerter Konzentration abnimmt.

Nach einer besonderen Ausführungsform steht der Ringkanal 25 mit einer kalibrierten Bohrung 33 in Verbindung, so daß laufend eine geringe Menge an Steuerflüssigkeit aus der Trommel ausgetragen wird. Diese Ausführungsform ist zweckmäßig, wenn die Steuerflüssigkeit nicht frei von Feststoffteilchen ist und damit eine Verstopfung des Ringkanals vermieden werden soll.

Das erfindungsgemäß angeordnete Ablaßventil wird nicht nur in Schleudertrommeln zum Konzentrieren von suspendierten Feststoffen eingesetzt, es kann auch in Trennschleudern zur Trennung von zwei Flüssigkeiten bei gleichzeitiger Konzentration des Feststoffes verwendet werden. Ebenso kann das Ablaßventil auf einem kleinen Troauieldurchmesser eingesetzt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE , c ->

Schleudertrommel mit Auslaßventilen zum Konzentrieren suspendierter Feststoffe, wobei die Ventile in der Ebene des größten Trennraumdurchmessers gleichmäßig auf dem Umfang verteilt ange ordnet und die beweglichen Ventilkolben gegenüber dem Druck der Trommelfüllung durch ein Ventilgehäuse abgeschirmt sind, während des Betriebes bei voller Drehzahl der Trommel durch Fliehkraft Düsenöffnungen verschließen und durch die Einleitung einer Steuerflüssigkeit eine öffnende Stellung einnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (18) mit einer keilförmigen kalibrierten Nute (19) versehen ist, die Nute (19) in der Düse (18) durch einen be weglich angeordneten Ventilkolben (2θ) geschlossen und geöffnet wird und der Ventilkolben über Kanäle (13, 14) mit der Schäl- kammer (6) in Verbindung steht.
2) Schleudertrommel mit Auslaßventilen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Nute (19) zur Peripherie der Trommel hin geschlossen und zur Trommelachse hin einen vergrößerten Querschnitt aufweist.
3) Schleudertrommel mit Auslaßventilen nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (20) einen ständig von Konzentrat beaufschlagten Ansatz (32) aufweist.
4) Schleudertrommel mit Auslaßventilen nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nute (19) in der Düse (18) gleich mäßig konisch (I9a) oder paraboloidförmig (19b) ausgebildet ist.
5) Schleudertrommel mit Auslaßventilen nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ablaufleitung (8) der Klarphase ein Drosselorgan (9) angeordnet ist.
6) Schleudertrommel mit Auslaßventilen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (25) mit einer kalibrierten Bohrung (33) in Verbindung steht.

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ORIGINAL INSPECTED