DE3139345C2 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge - Google Patents

Abstract

Eine Dekantier-Vorrichtung, bei welcher innerhalb einer drehbar gelagerten, konisch zylindrischen Trommel eine Förderschnecke für den Feststoff-Transport mit einer gegenüber der Trommel unterschiedlichen Drehzahl rotiert und welche sich dadurch auszeichnet, daß im Hinblick auf eine möglichst weitgehend beruhigte Strömung und zur Erreichung einer besonders wirksamen und guten Klärung die Förderschnecke in einem Intensiv-Klärbereich eine Steigung aufweist, die ganz erheblich über bisher übliche Werte hinausgeht. Die Steigung ist in dem Intensiv-Klärbereich wesentlich größer als 10 ° und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 40-50 ° und in manchen Fällen in einem Gebiet bis zu 60 °.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Zentrifuge ist durch die DE-AS 94 7 79 bekannt.

Bei derartigen Zentrifugen muß die Geometrie der Förderschnecke derart beschaffen sein, daß der Feststoff aus dem konischen Teil der Trommel zuverlässig ausgetragen werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß Feststoff zurückrutscht oder mit der Trommel in Drehung versetzt wird, anstatt zügig ausgetragen zu werden.

Aus den praktischen Erfahrungen ist bekannt, daß die Förderung und die Austragung des Feststoffes um so problematischer wird, je steiler der Konus der Trommel ist.

Weiterhin ist bekannt, daß der Feststoff-Transport dann um so besser funktioniert, wenn die Steigung der Förderschnecke möglichst gering ist.

Aus praktischen Erfahrungen hat sich allgemein für den Konus ein Winkel von etwa acht bis zehn Grad als brauchbar ergeben.

Weiterhin hat sich für die Steigung der Förderschnekke, ein Wert im Bereich von sechs bis acht Grad als Kompromiß zwischen den verschiedenen gerätetechnischen und verfahrenstechnischen Anforderungen bewährt

Besondere Probleme entstehen häufig in dem Grenzgebiet zwischen dem konischen und dem zylindrischen Teil der Trommel. Dort formiert sich nämlich der Feststoffkuchen unter Sedimentation und erreicht bereits im zylindrischen Teil der Trommel eine feste Konsistenz. Es muß daher der Feststoffkuchen beim Passieren der Knickstelle zwischen dem zylindrischen und dem konischen Teil der Trommel aufgebrochen werden, und er muß in eine neue, dem Konus angepaßte Form gebracht werden. Weiterhin kann es vorkommen und zwar insbesondere bei der Verarbeitung von pastösen Produkten, daß der Feststoff aus dem konischen Teil der Trommel bis weit in den zylindrischen Teil der Trommel zurückgestaut wird. Gleichwohl gelingt es dabei, durch einen Nachschiebe-Effekt der Förderschnecke, den Feststoff weit in den konischen Teil der Trommel hinauf zu transportieren. Aus den oben kurz geschilderten Gründen kann es vor allem in dem Grenzgebiet zwischen dem zylindrischen und dem konischen Teil der Trommel, jedoch häufig auch innerhalb des zylindrischen Teils der Trommel dazu kommen, daß ein sogenanntes »Kreisfördern« des Feststoffes eintritt, wobei der Feststoff mit der Trommel rotiert. Dadurch wird natürlich der Feststoff-Austrag erheblich gestört und kann sogar vollständig unterbrochen werden.

Da sich im Laufe der Zeit gezeigt hatte, daß Steigungswinkel bis etwa acht Grad im konischen Teil der Trommel noch zu brauchbaren Ergebnissen führen, wurde daraus der Schluß gezogen, daß entsprechende Steigungswinkel im zylindrischen Teil auch sinnvoll sind.

Diese Erkenntnis wurde schon deshalb allgemein gerne air brauchbare Lösung akzeptiert, weil Experimente mit der Förderschnecke außerordentlich große Fertigungskosten erfordern.

Eine gute Klärung setzt einmal eine lange Verweilzeit der Suspension im Rotor voraus. Außerdem müssen aber auch alle Strömungsstörungen der in der Förderschnecke abfließenden Flüssigkeit vermieden werden.

Es sind daher eine geringe Differenz-Drehzahl zwischen der Förderschnecke und der Trommel, möglichst glatte Flanken der Schnecke, korrekte, gleichmäßige, ebene Flanken der Förderschnecke auch an denjenigen Stellen, an denen die Wendel aus verschiedenen Teilen zusammengeschweißt werden muß, und ähnliche fertigungstechnische Bedingungen zu beachten.

Es wurde versucht, durch Verwendung einer sogenannten Tauchschnecke günstigere Ergebnisse zu erzielen. Der Tauchschnecke liegt der Gedanke zugrunde, die Flüssigkeit oder zumindest einen Teil der Flüssigkeit innerhalb eines stark perforierten Schnekkengrundkörpers auf einem Kurzschlußweg zum Überlauf strömen zu lassen. Dadurch sollten Strömungs- und Sedimentationsstörungen im Schneckenraum beschränkt bleiben und auf die beruhigte Zone in dem Schneckenhohlkörper keinen Einfluß haben. Man führte den Schneckengrundkörper groß aus, hat schmale Schneckenblätter verwendet und ließ das

Zentrat durch eine Perforation im Schneckenkörper selbst zur Oberlaufkante fließen. Es zeigte sich jedoch, daß bei einem Vollfahren des Rotors im Betrieb beim Anlauf sedimentierter Feststoff ins Innere des Schnekkenkörpers fiel und zum einseitigen Festsetzen neigte. Beim erneuten Anfahren lief der Dekanter unwuchtig, und es mußte außerdem zum Reinigen der Rotor demontiert werden.

Weiterhin wurde versucht, bei einer Bandschneckenausführung dadurch Verbesserungen zu e^rzielen, daß zur axialen Führung der Flüssigkeit zwischen dem Schneckenband und dem Schneckengrundkörper Leisten, dachförmige Rinnen cder ähnliche kanalbildende Bauteile eingeführt wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der eingangs näher genannten Art zu schaffen, mit welcher bei sehr zügigem und ungestörtem Feststoff-Transport eine besonders gute Klärwirkung erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennr°ichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Es wird eine Steigung der Förderschnecke verwendet, die weit über die bisher üblichen und für brauchbar gehaltenen Werte hinausgeht.

Es wird eine überraschend gute Klärung der Flüssigkeit herbeigeführt. Eine Störung der Strömung der in der Schnecke abfließenden Flüssigkeit wird vermieden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen dem Bereich der Förderschnecke mit normaler herkömmlicher Steigung und dem Teilbereich ein Übergangsbereich gebildet, in welchem die Steigung der Förderschnecke allmählich und stetig anwächst.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß der Übergangsbereich sich über etwa 360 Grad erstreckt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß der Übergangsbereich im Grenzgebiet zwischen dem konischen und dem zylindrischen Teil der Zentrifuge angeordnet ist.

Eine besonders wirksame Weiterbildung sieht vor, *o daß in dem Teilbereich die Steigung der Förderschnekke vom konischen Teil weg fortschreitend zunimmt, wodurch zwischen ihren Schneckengängen ein Diffusorteil gebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß in dem Diffusorteil zwischen den Schneckengängen Strömungsleitbleche angeordnet sind.

Durch die Leitbleche wird erreicht, daß die Strömung in dem divergenten Strömungskanal zum Anliegen an den Wänden des Strömungskanals gebracht wird.

Bereits mit einer Anordnung, die nur verhältnismäßig ^⁰ wenig über etwa zehn Grad hinausgeht, können bessere Ergebnisse erreicht werden. Gegenüber bekannten Einrichtungen kann die Steigung der Förderschnecke außerordentlich und überraschend stark erhöht werden, so daß Bereiche zwischen vierzig und fünfzig Grad und in manchen Fällen sogar bis in die Größenordnung von sechzig Grad angewandt werden können.

Eine obere Grenze ergibt sich erst wieder durch die Notwendigkeit, die noch scdimentierten feinsten Teilchen vom »Ende« der Trommel abtransportieren zu können.

Die obere Grenze der Steigung der Förderschnecke hängt maßgeblich von der Rauhigkeit der Schneckenblätter ab. Weiterhin besieht natürlich eine Abhängigkeit von den Eigenschaften des Produktes und auch vom Verschleißzustand der Schneckenblätter.

Für die genaue Festlegung der Obergrenze der Schneckensteigung ist auch noch ein anderer verfahrenstechnischer Effekt von Bedeutung: Durch die Relativgeschwindigkeit zwischen der Förderschnecke einerseits und der Trommel andererseits wild im Schneckenkanal eine Walzenströmung angefacht. Auf der vorlaufenden Seite des Schneckenblattes steigt die Flüssigkeit auf und fließt an der Oberfläche des Schneckenkanals zurück und taucht dann an der Rückseite des Schneckenkanals wieder auf den Grund ab. Mit zunehmender Steigung der Förderschnecke wird diese Strömungsstöiung stärker, so daß sich aus diesem Grunde für die Obergrenze der brauchbaren Steigung der Förderschnecke aus dem oben geschilderten verfahrenstechnischen Effekt maßgebliche Kriterien ableiten lassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen rein schematischen Teilschnitt durch eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge.

Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Zentrifuge ist in der Zeichnung nicht vollständig dargestellt, es sind vielmehr nur die zum Verständnis erforderlichen Bauteile veranschaulicht.

Innerhalb einer Trommel 11, die einen zylindrischen Teil 11a und einen konischen Teil 116 aufweist, ist eine Förderschnecke 12 angeordnet. Die Trommel 11 ebenso wie die Förderschnecke 12 sind in einem Halbschnitt rein schematisch gezeichnet.

Innerhalb eines gemäß der Erfindung vorgesehenen Intensiv-Klärbereiches 13 sind die Blätter der Förderschnecke gegenüber einem Übergangsbereich 14 und insbesondere gegenüber dem konischen Teil 116 der Trommel 11 auf verhältnismäßig großen Abständen eingezeichnet. Gemäß der Darstellung sind die Blätter der Förderschnecke innerhalb des Intensiv-Klärbereiches 13 nicht äquidistant angeordnet, die Abstände nehmen vielmehr zum rechten Teil der Darstellung hin zu.

Innerhalb des Übergangsbereichs 14 wird die Steigung der Förderschnecke allmählich und stetig vergrößert, so daß in dem gesamten Intensiv-Klärbereich 13, der sich gemäß der Darstellung in der Zeichnung über den größten Teil des zylindrischen Trommelbereichs erstreckt, die Förderschnecke 12 eine wesentlich größere Steigung als im konischen Teil 11 der Trommel aufweist.

In einem Diffusorteil 15 wächst die Steigung kontinuierlich an, so daß in diesem Diffusorteil 15 ein divergierender Strömungskanal gebildet ist.

In dem Diffusorteil 15 sind schematisch dargestellte Strömungsleitbleche 16 angeordnet, um dafür zu sorgen, daß die Strömung stets an den Wänden des Strömungskanals anliegt.

Die Aufgabezone ist zur Vervollständigung der Darstellung bei 17 in der Zeichnung rein schematisch veranschaulicht.

Der Übergangsbereich 14 kann auch vom Knickpunkt zwischen dem konischen und dem zylindrischen Teil der Trommel 11 weiter in den zylindrischen Teil der Trommel verlegt werden. Die Ausdehnung des Übergangsbereiches kann mehr oder weniger als 3GO Grad betragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge, insbesondere Gegenstromzentrifuge, mit einem zylindrischen und einem konischen Mantelteil und mit einer mit Difterenzdrehzahi umlaufenden Förderschnecke, deren Steigung im konischen Teil kleiner ist als die Steigung in mindestens einem Teilbereich des an den konischen Teil anschließenden zylindrischen Teils, wobei die Schnecke mit ihren Gängen radial mindestens bis zum Flüssigkeitsspiegel im Trennraum einwärts reicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (12) in diesem Teilbereich zur besonders intensiven Klärung eine Steigung von 15 bis 60 Grad aufweist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereich der Förderschnecke mit normaler herkömmlicher Steigung und dem Teilbereich ein Übergangsbereich (14) gebildet ist, in welchem die Steigung der Förderschnecke (12) allmählich und stetig anwächst

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Obergangsbereich (14) sich über etwa 360 Grad erstreckt.

4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (14) im Grenzgebiet zwischen dem konischen (Wb) und dem zylindrischen (llaj Teil der Zentrifuge angerodnet ist.

5. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Teilbereich die Steigung der Förderschnecke (12) vom konischen Teil (Wb) weg fortschreitend zunimmt, wodurch zwischen ihren Schneckengängen ein Diffusorteil (15) gebildet ist.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Diffusorteil (15) zwischen den Schneckengängen Strömungsleitbleche (16) angeordnet sind.

7. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daC der Teilbereich zur besonders intensiven Klärung sich von der Aufgabezone (17), die in dem zylindrischen Teil (Ha^ der Zentrifuge benachbart zu dem konischen Teil (lltyangeordnet ist, bis zum Ende des zylindrischen Teils(lla^erstreckt.