DE2706501C2

DE2706501C2 - Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens einer Schubzentrifuge

Info

Publication number: DE2706501C2
Application number: DE19772706501
Authority: DE
Inventors: Otwin Dipl.-Ing. Dr. 7000 Stuttgart Imhof
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-16
Filing date: 1977-02-16
Publication date: 1982-07-29
Also published as: DE2706501A1

Description

Die Erfindung betrifft eine dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens einer Schubzentrifuge mit äußerem Kreisring-Halbmesser r,und innerem Kreisring-Halbmesser r,und konkaver Oberfläche des Kreisringes.

Bei bekannten Schubzentrifugen kann eine Steigerung des Feststoffdurchsatzes solange durchgeführt werden, bis sich »Spucken« oder »Fluten« in der Zentrifugentrommel einstellt. Wenn mehr Suspension in die Trommel aufgegeben wird, als die Filtrationszentrifuge verarbeiten kann, entsteht ein Stau im Einlaufkonus und die Suspension spritzt aus dem Spalt zwischen Einlaufkonus und Einlaufrohr hinaus, die Zentrifuge »spuckt«. Dies geschieht vornehmlich bei kalibrierten Kuchen während der Wende des Schubbodens im vorderen Umkehrpunkt Die andere Art der Überlastung ist das »Fluten«. Hier schwappt Suspension über den Rand des Suspensionssumpfes auf die Oberfläche des Feststoffkuchens, erodiert diesen und bricht in einein »Flutkanal« unmittelbar zum offenen Trommelende hindurch, ohne filtriert zu werden.

Mit den bisherigen Schubböden wird nicht gezielt die Art und Weise der Bildung des Feststoffkuchens in der Schubzone und der Entstehung der Schichtungen innerhalb des weiterwandernden Kuchens in der Trommel beeinflußt Außerdem berücksichtigt die dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche des Schubbodens nicht die Tatsache, daß beim Betrieb der Schubzenitrifugen die Einspeisung (Zulauf der Suspension) kontinuierlich ist der Austrag des Filterkuchens aber in einzelnen Portionen mit Hilfe des oszillierenden Schubbodens von statten geht Bedingt durch die unterschiedliche Größe des Ringraumes zwischen dem Filterkuchen und dem Schubboden während eines Hubes kann beim Vorwärtshub des Schubbodens weniger Flüssigkeit abfiltriert werden als beim Rückwärtshub des Schubbodens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schubboden von Schubzentrifugen so zu gestalten, daß unter der Berücksichtigung der kontinuierlichen Einspeisung und des quasi kontinuierlichen Feststoffaustrages der Schubboden während seiner Vorwärtsbewegung durch die konkave Ausbildung einen Teil der sich aufstauenden und einfließenden Suspension in der Schubzone speichert und der Schubboden eine der Kuchenbildung in der Schubzone entsprechende Neigung aufweist und somit bei der Rückwärtsbewegung des Schubbodens eine weniger stark mit Feststoffkuchen belegte Filtrationsfläche bereitstellt Durch die besondere Gestaltung der dem Feststoffkuchen zugewandten Oberfläche des Schubbodens ist eine deutliche Steigerung des Suspensionsdurchsatzes in Schubzentrifugen zu verwirklichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Differenz des äußeren Halbmesser r_a und des inneren Halbmessers η gleich der natürlichen Sichthöhe s des Feststoffkuchens ist, daß die Oberfläche des Kreisringes aus einem zentral inneren, einem mittleren und einem radial äußeren Teil besteht, daß der innere Teil schüsselartig ausgebildet ist, daß der mittlere Teil entgegen der Förderrichtung im spitzen Winkel λ zum Spaltsieb geneigt ist und daß der äußerste Teil in einer zum Spaltsieb mindestens senkrechten Fläche endet

Bei einer derartigen schüsselartigen Ausbildung des Schubbodens wird während des Vorwärtshubes des Schubbodens ein Teil der sich aufstauenden und zufließenden Suspension in der Schubzotie wie in einem Reservoir zurückbehalten; d. h. die Neigung zum Fluten kann so lange hinausgezögert werden, bis sich das Auffangvolumen des Reservoirs erschöpft oder bei sehr großem Reservoir die Stabilität des vorgelagerten Feststoffkuchens in der Trommel (Deich) nicht mehr den Druckkräften der aufgestauten Suspension in axialer Richtung standhalten kann. Der bei Schubzentrifugen konstant eingestellte Zulauf kann somit größere Werte annehmen, da während der Wende des Schubbodens im vorderen Umkehrpunkt (kritischer Zustand) mehr Suspension sich aufstauen und nachfließen kann als zu diesem Zeitraum nach den Filtrationsbedingungen filtriert werden kann. Da die Neigung des Schubbodens dem Neigungswinkel der Kuchenbildung, der sich während des Rücklaufes des Schubbodens ausbildet, angepaßt wird, sackt der während des

Vorwärtshubes aufgeschobene bzw. vorgeschobene Kuchen beim Zurückweichen des Schubbodens nicht wie beim herkömmlichen senkrechten Schubboden wieder sofort in den frei werdenden Ringraum (hauptsächlicher Filtrationsraum) nach. Soi nit steht eine weit weniger stark an Feststoffkuchen belegte Filtrationsfläche während des Rückwärtshubes des Schubbodens zur Verfugung, und durch die geringere Schichthöhe im Filtrationsraum läßt sich nach der Filtergleichung eine größere Filtratmenge filtrieren. Durch verschiedene Neigungswinkel der Vorschubfläche des Schubbodens ist die Schichthöhe des Filterkuchens beeinflußbar. Die Neigung des Schubbodens, die mehr oder minder dem Neigungswinkel der Kuchenbildung entspricht, wird nicht bis an den äußersten Rand des Schubbodens fortgesetzt, sondern der vom Zentrum entfernteste Teil der dem Feststoffkuchen zugewandten Kreisringoberfläche des Schubbodens bildet mit dem Spaltsieb mindestens einen Rechten Winkel. Würde der spitze Neigungswinkel bis zum äußersten Rand beibehalten werden, so bestünde die Gefahr, daß sich Feststoffparlikeln während des Vorwärtshubes bevorzugt in den Spalt zwischen Spaltsieb und Schubboden verkeilen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erweitert sich der Ringspalt zwischen dem Schubboden und dem Spaltsieb entgegen der Förderrichtung schlagartig. Damit wird ein unnötiges Verklemmen von Teilchen zwischen dem Schubboden und dem Spaltsieb vermieden.

In vorteilhafter Weise ist die Tiefe der schüsselartigen Ausbildung größer als die Einlaufkanalbreite / Damit kann sich die Schüssel während des Betriebes der Schubzentrifuge nicht mit anlagerndem Feststoff zusetzen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden dadurch erreicht, daß die radiale Erstreckung der schüsselartigen Ausbildung (14) sich etwa über die halbe natürliche Schichthöhe s erstreckt, daß die Tiefe der schüsselartigen Ausbildung in axialer Richtung mindestens der halben natürlichen Schichthöhe s entspricht, daß der spitze Winkel λ zwischen 40 Grad und 65 Grad liegt und daß die radiale Erstreckung der Fläche des äußersten Teiles mindestens 10% der natürlichen Schichthöhe des Feststoffkuchens beträgt.

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

F i g. 1 schematisch in einem Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine Schubzentrifuge einen bisher gebräuchlichen flachen Schubboden, so

F i g. 2 in einem Schema im Gegensatz zu F i g. 1 die Neugestaltung der dem Filterkuchen zugewandten Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens,

F i g. 3 von der Erfindung nur den wesentlichen Teil und zwar den auswechselbaren äußeren Kreisring des Schubbodens.

In F i g. 1 und 2 ist schematisch die Zuordnung des Schubbodens 1 zum Einlaufkohus 2, zur Trommel 3 mit Spaltsieb 4dargestellt Ebenfalls ist in Fig. 1 und 2 der Zulauf 5, der austragbare Feststoffkuchen 6, der _ω Suspensionssumpf 7 und der Ablauf des Filtrats 8 angedeutet Die Vorwärtsbewegung des Schubbodens geht von rechts nach links, beim Rückwärtshub bewegt sich der Schubboden also von links nach rechts. Der Schubboden ist mit einem auswechselbaren Kreisring 9 versehen. Dadurch ist es möglich, verschiedene Schubbodenformen in ein und derselben Maschine zum Einsatz zu bringen. Der Innendurchmesser des Ringes 9 ist so gewählt, daß er ausgewechselt werden kann, ohne daß der Einlaufkonus 2 abmontiert werden muß. Zum Herausnehmen des Ringes 9 muß lediglich das Einlaufrohr (nicht dargestellt) aus dem Einlaufkonus herausgezogen werden.

F i g. 3 zeigt den auswechselbaren äußeren Ring 9 des Schubbodens 1 und zwar rechts im Längsschnitt durch die Zentrifuge und links in der Ansicht vom offenen Trommelende her. Dieser Ring ist im Ausführungsbeispiel konzipiert für eine natürliche Schichthöhe s von 25 mm des Feststoffkuchens 6 in der Trommel 3 der Schubzentrifuge. Der Ring ist in seinem zentralen Teil 10 schüsselartig ausgebildet Die Schüssel endet bei dem Radius r_s 11, der circa r_a — s/2 ist Die Innenwand der Schüssel 10 ist konisch (Neigungswinkel β zwischen 10 Grad und 15 Grad) und geht in einem Radius η 12 über in die Stirnfläche des Schubbodens 13. Die Tiefe der schüsselartigen Ausbildung 14 sollte mindestens eine Länge haben, die der halben Schichthöhe s des Feststoffkuchens 6 entspricht. Damit die Schüssel 10 während des Betriebes der Schubzentrifuge sich nicht mit anläget nuen¹ Feststoff zusetzen kann, muß die Einlaufkanalbreite / 15, also der Abstand zwischen Schubbodenfront 13 und Einlaufkonus 2, kleiner oder gleich de ■ Tiefe der Schüssel 14 sein.

Der mittlere Teil der Oberfläche des Kreisringes 16 ist im spitzen Winkel « zum Spaltsieb geneigt Gebräuchliche Winkel für α "-erden zwischen 40 Grad und 65 Grad liegen. Der Winkel λ ist einerseits von dem zu filtrierenden Feststoff der Suspension, andererseits von den eingestellten Maschinenparametern wie Drehzahl, Schubfrequenz, Tronimellänge, Vorschublänge u. a. abhängig. Der Übergang der Flächen der Schüssel 10 und des Kreisringes 16 soll leicht abgerundet r* sein, um einer Zerstörung der Fesistoffteilchen vorzubeugen.

Der äußerste Teil der dem Feststoffkuchen zugewandten Oberfläche des Kreisringes endet in einer zum Spaltsieb 4 senkrechten Fläche 17. Die Höhe der Fläche

17 sollte mindestens etwa 10% der Höhe s des Feststoffkuchens betragen. Durch die schüssclartige Ausbildung 10 des Schubbodens ist dieser in axialer Richtung bretter als der herkömmliche. Es ist zweckmäßig, daß der Mantel des Schubbodenringes nur in einer Länge a 18 von 20% der Feststoffkuchenhöhe 5 die Schubzone 19 gegen den Raum hinter dem Schubboden abdichtet. Der übrige Teil des Schubbodenmantels 21 besitzt einen deutlich größeren Abstand gegenüber dem Sieb 4 der Zentrifugentrommel 3. Weil die Vorschublänge des Schubbodens im Regelfall größer als die Länge a

18 ist, werden tatsächlich eingeklemmte Feststoffteile beim Vorwärtshub bald wieder zwischen dem Sieb 4 und dem Mantelteil 21 freigegeben.

Der Suspensionsdurchsatz läßt sich bis zu 30% steigern gegenüber demjenigen, der in einer gleichen Schubzentrifuge mit herkömmlichem glatten Schubboden erzielt wird. Die Abmessungen des Schubbodens müssen nicht mit diesem Ausführungsbeispiel identisch sein. Da die Schichthöhe in Schubzentrifugen eine Funktion u. a. der Trommellänge, der äußeren und inneren Reibung ist, sind auch der Radius r_s bei der die schüsselartige Ausbildung der vorderen Seite des Schubbodens endet und die Tiefe der Schüssel 14 eine Funktion dieser Größer

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens einer Schubzentrifuge mit äußerem Kreisring-Halbmesser r_a und innerem Kreisring-Halbmesser η und konkaver Oberfläche des Kreisringes, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz des äußeren Halbmessers r» und des inneren Halbmessers r, gleich der natürlichen Schichthöhe 5 des Feststoffkuchens (6) ist, daß die Oberfläche des Kreisringes (9) aus einem zentral inneren, einem mittleren und einem radial äußeren Teil besteht, daß der innere Teil (10) schüsselartig ausgebildet ist, daß der mittlere Teil entgegen der Förderrichtung im spitzen Winkel a. zum Spaltsieb (4) geneigt ist und daß der äußerste Teil in einer zum Spaltsieb (4) mindestens senkrechten Fläche (17) endet

2. Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der RingspaJt zwischen dem Schubboden (1) und dem Spaltsieb (4) sich entgegen der Förderrichtung schlagartig erweitert.

3. Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der schüsselartigen Ausbildung (14) größer ist als die Einlaufkanalbreite /(15).

4. Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die radiale Erstreckung der schüsselartigen Ausbildung (14) etwa über die halbe natürliche Schichthöhe s erstreckt.

5. Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Tiefe der schüsselartigen Ausbildung (14) mindestens der halben natürlichen Schichthöhe s entspricht.

6. Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel λ zwischen 40 Grad und 65 Grad liegt

7. Dem Filterkuchen zugewandte Oberfläche eines Kreisringes eines Schubbodens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Fläche (17) des äußersten Teiles mindestens 10% der natürlichen Schichthöhe s des Feststoffkuchens (6) beträgt.