-
Anlage zum Patentgesuch der
-
Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Zentrifuge mit volumetrisch
dosiertem Austrag der dichteren Komponente Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge
zum Trennen von Stoffen unterschiedlicher Dichte, insbesondere zur Trennung von
Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, bestehend aus einem drehbar gelagerten, rotationssymmetrischen
Trenngefäß, das mit wenigstens einer Zuführungsleitung für die zu trennenden Stoffe
sowie Austragsorganen für die voneinander getrennten Stoffe ausgerüstet ist, wobei
schließbare Austragsöffnungen für die dichtere Komponente der Stoffe an einer Stelle
größten Radius des Trenngefäßes angeordnet sind und wobei für einen volumentrisch
dosierten Austrag dieser Komponente wenigstens eine Aufnahmekammer vorgesehen ist.
-
Zentrifugen zur Feststoff-Flüssigkeitstrennung bestehen üblicherweise
aus einem zylindrischen bzw. konischen, drehbar gelagerten Trenngefäß, aus welchem
die dichtere Phase, das heißt beispielsweise der Feststoffanteil an einer Stelle
größten Radius ausgetragen wird, während die
weniger dichte Phase,
in diesem Fall die flüssige Phase an der Drehachse näher liegenden Bereichen abgezogen
wird.
-
Weist das in seine Bestandteile zu zerlegende Feststoff-Flüssigkeitsgemisch
einen sehr geringen Feststoffgehalt auf, kommt es besonders darauf an, die Feststoffaustragsorgane
bzw. deren Steuerung so zu konzipieren, daß auch ein Austragen kleinster, volumetrisch
vorherbestimmter Mengen möglich ist.
-
Aus der DE-OS 29 41 350 ist eine Zentrifuge bekannt, welche einen
volumetrisch dosierten Feststoffaustrag ermöglicht.
-
Hierbei befindet sich im Innenraum eines um eine Horizontalachse drehbar
gelagerten Trenngefäßes ein Steuerkolben, mit dessen Hilfe peripher angeordnete
Feststoffaustragsöffnungen geschlossen bzw. geöffnet werden können. Der Steuerkolben
ist auf seiner, der Innenfläche des Trenngefäßes zugekehrten Seite mit einer umlaufenden
Ringnut ausgerüstet, welche eine Aufnahmekammer für einen volumetrisch dosierten
Feststoffaustrag darstellt. In der Schließstellung des Steuerkolbens steht diese
Ringnut mit dem Innenraum des Trenngefäßes in leitender Verbindung, während gleichzeitig
die Feststoffaustragsöffnungen verschlossen werden, wohingegen in der Öffnungsstellung
des Steuerkolbens die Ringnut von dem Innenraum des Trenngefäßes abgetrennt ist
und nur mit den Feststoffaustragsöffnungen in Verbindung steht. Diese
bekannte
Zentrifuge soll die dosierte Austragung insbesondere von Feststoffen ermöglichen,
die zum Kompaktieren neigen. Zu diesem Zweck befindet sich innerhalb des Trenngefäßes
eine besondere Reinigungsvorrichtung, mittels welcher derartige kompaktierte, an
der Wandung des Trenngefäßes sedimentierte Feststoffe aufgerührt und in einen fließfähigen
Zustand überführt werden sollen, um auch in diesen Fällen den Feststoff volumetrisch
dosiert austragen zu können. Je nach der Konsistenz des sedimentierten Feststoffes
ist hierbei jedoch ein beträchtlicher Energieaufwand erforderlich, wobei auch die
Uberführung von sedimentierten Feststoffen in einen fließfähigen Zustand unter dem
Einfluß des Fliehkraftfeldes Schwierigkeiten bereitet.
-
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifuge zur Trennung
von Stoffen unterschiedlicher Dichte, beispielsweise zur Fest-Flüssig-Trennung zu
konzipieren, welche insbesondere bei zum Kompaktieren neigenden Stoffen in zuverlässiger
Weise ein volumetrisch dosiertes Austragen ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Aufnahmekammer außerhalb des Trenngefäßes angeordnet ist
und über die schließbaren Austragsöffnungen mit diesem in Verbindung steht. Zum
Auffüllen der Aufnahmekammern mit der volumetrisch auszutragenden dichteren Komponente
ergibt sich auf diese Weise ein
Transportvorgang im wesentlichen
in radialer Richtung, so daß auch zum Kompaktieren neigende Komponenten alleine
unter dem Einfluß des Fliehkraftfeldes problemlos ausgetragen werden können, ohne
daß zusätzliche Vorrichtungen zum Auflockern bzw. Aufrühren erforderlich sind. Mit
der erfindungsgemäßen Zentrifuge lassen sich insbesondere Schlämme mit sehr geringem
Feststoffgehalt behandeln, bei denen es auf ein Austragen kleinster Mengen an Feststoff
ankommt.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden,
in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen: Fig.
1 eine erfindungsgemäße Zentrifuge im Querschnitt; Fig. 2 einen Ausschnitt II -
II der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
-
Es bezeichnet 1 das Oberteil und 2 das Unterteil eines doppelt konischen
Trenngefäßes 3 zur Behandlung von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen. Oberteil 1 und
Unterteil 2 werden durch einen Gewindering 4 zusammengehalten. Das Trenngefäß dreht
sich im Betrieb um eine vertikal angeordnete Achse 5, auf welcher das Unterteil
2 in an sich
bekannter Weise befestigt ist und welche mit einem
zeichnerisch nicht dargestellten Antrieb in Verbindung steht.
-
Ein im oberen Bereich des Trenngefäßes 3 zentral angeordnetes Zuführungsrohr
6 dient dem Ein führen des in seine Komponenten zu zerlegenden Feststoff-Flüssigkeitsgemisches
und ist umgeben von einem in Richtung zum unteren Bereich des Trenngefäßes 3 hin
sich konisch erweiternden Verteilerrohr 7, dessen Außenseite ein Tellerpaket 8 trägt.
Das Tellerpaket 8 besteht aus einzelnen, durch vertikale Bleche 9 mit Abstand voneinander
angeordneten Tellern 10, zwischen welchen ein Abströmen der weniger dichten Komponente
in Richtung der Pfeile. 11 und 12 auf ein nicht dargestelltes Austragsrohr hin stattfindet.
-
Die dichtere Komponente, hier beispi lsweise der Feststoff, bewegt
sich im Verlauf des Trennprozesses in den radial äußersten Bereich des doppelt konischen
Trenngefäßes 3, in welchem eine Mehrzahl von über den Umfang gleichmäßig verteilten
Austragsöffnungen 13 angeordnet ist. Diese Austragsöffnungen 13 werden durch einen,
das Unterteil 2 des Trenngefäßes 3 außen umgebenden, axial mit hydraulischen Mitteln
verschiebbaren Steuerkolben 14 geöffnet bzw. geschlossen.
-
Der Steuerkolben 14 wird in der zeichnerisch dargestellten Schließposition
mittels einer Hydraulikflüssigkeit, welche in einer Druckkammer 15 ansteht, gehalten.
Die Druckkammer 15 wird gebildet durch einen, die äußere Begrenzungsfläche eines
zapfenartigen Endes 16 des Unterteils 2 umgebenden Ringraum, dessen untere Endfläche
ein auf der Welle 5 befestigter Ring 17 ist und dessen obere, axial verschiebbare
Begrenzungsfläche durch den Steuerkolben 14 gebildet wird. Von der Druckkammer 15
führen radiale Bohrungen 18 im Unterteil 2 und 19 in der Welle 5 zu einer zentral
zu dieser verlaufenden Zuführungsleitung 20 für die Hydraulikflüssigkeit. An diese
Zuführungsleitung 20 ist mittels einer zeichnerisch nicht dargestellten Drehdurchführung
ein Hydrauliksystem angeschlossen, mittels welchem der erforderliche Betriebsdruck
aufgebaut bzw.
-
abgebaut wird. Die Öffnungsbewegung des Steuerkolbens 14 wird mittels
mehreren, über den Umfang des Unterteils 2 gleichmäßig verteilten Federelementen
21 eingeleitet. Als Federelemente 21 können beispielsweise Tellerfederpakete eingesetzt
werden, welche die erforderliche Rückstellkraft aufbringen.
-
Der Steuerkolben 14 trägt in seinem oberen Bereich eine ringnutartige
Aufnahmekammer 22, welche während dessen Schließposition durch eine Gegenfläche
2' des Unterteils 2 geschlossen wird. Die Außenseite der Aufnahmekammer 22 ist
mit
wenigstens zwei Entleerungsöffnungen 23 versehen, wobei sich deren Querschnittsflächen
insgesamt zu denen der Austragsöffnungen 13 betragsgemäß höchstens wie 1 : 20 verhalten.
-
Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Zentrifuge wird diese gemäß Pfeil
24 über das Zuführungsrohr 6 mit einem zu behandelnden Feststoff-Flüssigkeitsgemisch
beschickt, welches in Richtung der Pfeile 25 über das Verteilerrohr 7 in den Trennraum
26 einströmt, wobei sich der Feststoff in Richtung der Pfeile 27 auf die Austragsöffnungen
13 hin bewegt und hier zunächst anlagert, während die flussigen Komponenten in Richtung
der Pfeile 11 und 12 durch das Tellerpaket 8 hindurch abstromen. Hierbei wird angenommen,
daß innerhalb des Feststoff-Flüssigkeitsgemisches der Feststoff die dichtere Komponente
darstellt.
-
Der im.Bereich der Austragsöffnungen 13 angesammelte Feststoff gelangt
unter dem Einfluß des Fliehkraftfeldes bei kurzzeitigem dffnen des Steuerkolbens
14 in die Aufnahmekammern 22 und füllt diese aus. Hierbei wirken die Entleerungsöffnungen
23 aufgrund der Größe ihrer Querschnittsflächen im Verhältnis zu denjenigen der
Austragsöffnungen 13 als Drosselstellen, so daß während des kurzzeitigen dffnungszeitintervalles
durch diese Entleerungsöffnungen 23 keine nennenswerten Mengen an
Feststoff
austreten, so daß sich ein volumetrisch dosiertes Austragen des Feststoffes ergibt.
Die Aufnahmekammern 22 entleeren sich anschließend unter dem Einfluß des Fliehkraftfeldes
in einem von der absoluten Größe der Querschnittsflächen der Entleerungsöffnungen
23 und der Drehzahl des Trenngefäßes 3 abhängigen Zeitintervall.
-
Die erfindungsgemäße Zentrifuge benötigt im Bereich der Entleerungsöffnungen
23 grundsätzlich keinerlei Durchflußregelorgane, Kolbenschieber oder dergleichen.
Es ist jedoch naturgemäß auch denkbar, derartige Organe in diesem Bereich vorzusehen,
beispielsweise dann, wenn es auf ein rasches Entleeren der Aufnahmekammern 22 ankommt,
so daß hierzu große Querschnittsflächen als Entleerungsöffnungen erforderlich sind.
-
Es ist ferner denkbar, eine Zentifuge mit einer erfindungsgemäßen
Aufnahmekammer 22 zum volumetrisch dosierten Austragen einer flüssigen, relativ
dichteren Komponente eines Stoffgemisches einzusetzen.
-
Leerseite