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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge gemäß
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Oberbegriff des Hauptanspruchs Bei Zentrifugen dieser Art ist der
Antriebsraum vom eigentlichen Verfahrens raum durch eine Abschirmwand getrennt,
wobei die Zentrifuge als Hängezentrifuge ausgebildet ist. Die Lagerung befindet
sich dabei oberhalb der Trommel, die an der Welle hängend angeordnet ist Bei diesen
Zentrifugen wird die zu trennende Suspension in der Nähe des Trommelbodens zugeführt
und strömt nach oben, wobei die in der Suspension enthaltenen festen Bestandteile
gegen die Trommelvfand sedimentieren Die geklärten flüssigen Bestandteile fließen
am oberen Trommelrand über die Uberlaufkante eines Uberlaufwehrs und werden in ein
Fanggehäuse abgeschleudert Wenn eine bestimmte Menge fester Bestandteile sedimentiert
ist, wird der Zulauf unterbrochen, wobei die Trommel evtl noch mit einer Waschflüssigkeit
beaufschlagt wird, um noch im Trommelraum befindliche Suspensionsflüssigkeit zu
v(rdrngen. Der keritstoff wird anschließend mittels einer Spülflüssigkeit von der
Trommelwand gelöst und wird mit dieser durch im Trommelboden vorgesehene Öffnungen
ausgetragen
Da bei einem Klärprozeß im allgemeinen die flüssigen
Bescandteile einer Suspension die zu gewinnenden Wertstoffe darstellen bzw. die
Wertstoffe enthalten, geht, falls keine Waschflüssigkeit auf die sedimentierten
festen Bestandteile aufgebracht wird, eine größere Menge der Wertstoffe verloren,
weil sie zusammen mit dem Spülwasser zum Ausräumen der festen Bestandteile durch
die Öffnungen im Trommelboden abfließen. Für den Fall Jedoch, daß der Wertstoff
noch durch eine Waschflüssigkeit verdrängt wird, muß noch eine für den weiteren
Prozeß nachteilige, erhebliche Verdünnung des Wertstoffes in Kauf genommen werden.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Zentrifugen besteht darin, daß
ein sicherer Austrag der festen Bestandteile mittels der Spülflüssigkeit nicht immer
gewährleistet werden kann. Es zeigt sich, daß häufig feste Bestandteile in der Trommel
verbleiben und bei erneutem Hochlaufen der Trommel auf Fülldrehzahl zu Unwuchten
führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zentrifuge der genannten
Art zu schaffen, mit der ein noch größerer Anteil an Wertflüssigkeit bzw. flüssigen
Bestandteilen unverdünnt aus der Trommel ausgetragen werden kann und mit der sichergestellt
ist, daß ein vollständigerAustrag der festen Bestandteile erfolgt.
Diese
Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
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Neben der Gewährleistung eines sicheren und vollständigen Austrags
der festen Bestandteile, wird auch wesentlich weniger Spülflüssigkeit benötigt,
da die festen Bestandteile nur noch von der Trommelwand gelöst werden müssen, worauf
sie dann von selbst durch die große Trommelöffnung fallen Die bei den bekannten
Zentrifugen dieser Art ansonsten noch erforderliche Menge an Spülflüssigkeit zum
Ausspülen der festen Bestandteile durch die verhältnismäßig kleinen Öffnungen im
Trommelboden erübrigt sich. Die ausgetragenen festen Bestandteile enthalten somit
zum einen weniger flüssige Wertbestandteile und sind zum anderen auch mit weniger
Spülflüssigkeit vermengt Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Trommel welle
kurz gehalten werden kann, wodurch sich welt oberhalb des Arbeitsbereichs der Zentrifuge
liegende Resonanzfrequenzen ergeben. Günstig wirkt sich auch aus, daß sich der massive
und schwere Trommelboden oben befindet, wodurch der Trommelschwerpunkt nahe der
Lagerung der Trommelwelle zu liegen kommt. Die Trommelwelle kann daher auch relativ
kurz sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Überlaufwehr aus
einer nach unten sich verjüngenden Konusmantelfläche, deren Neigungswinkel so gewählt
ist, daß die Resultierende aus Zentrifugal- und Erdbeschleunigung bei der Betriebsdrehzahl
zur Entleerung der restlichen flüssigen Bestandteile etwa senkrecht'auf die Konusmantelfläche
gerichtet ist. Dabei wirkt die Konusmantelfläche wie eine ebene Fläche unter Erdbeschleunigung,
wodurch sich noch die restlichen flüssigen Bestandteile aus der Trommel entfernen
lassen, ohne daß eine Vermengung mit festen Bestandteilen in Kauf genommen werden
muß.
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Vorzugsweise weist der Trommelboden auf seiner Oberseite ein Ringgefäß
auf, in das ein mit dem Gehäuse fest verbundenes Suspensionsfüllrohr mündet und
von dem zur Innenwandung der Trommel gerichtete Kanäle abzweigen.
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Damit wird erreicht, daß die in den Trommelraum eingebrachte Suspension
bereits die Winkelgeschwindigkeit der Trommel hat, wodurch ein Verlust an effektiver
Klärzone vermieden wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung schließt sich an der Uberlaufkante
eine Ringmulde an, von der aus schräg nach oben durch die Trommelwandung geführte
Durchgänge verlaufen, deren nach außen weisende Öffnungen auf das
gehäusefeste,
ringförmige Fanggefä gerichtet sind.
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Die Anordnung der Ringmulde hat den Vorteil, daß mit großer Sicherheit
die gesamte Menge der über die tJberlaufkante tretenden flüssigen Bestandteile dem
ringförmigen Fanggefäß zugeführt wird, auch wenn z.B. infolge unregelmäßiger Beladung
der Trommel mit Suspension eine unverhältnismäßig große Menge flüssiger Bestandteile
über die Uberlaufkante geraten sollte. Diese Menge muß zunächst erst einmal das
Volumen der Ringmulde auffüllen und kann dann immer noch von einer die Trommel nach
unten begrenzenden Barriere zurückgehalten werden.
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Eine weitere Maßnahme zur Vermeidung von Spritzverlusten besteht darin,
daß die nach außen weisenden Öffnungen der Durchgänge in einer von zwei, die Trommel
umschließenden Ringen gebildeten Ringraum münden, der sich in das gehäusefeste Fanggefäß
öffnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung und in Verbindung
mit den Ansprüchen.
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Es zeigen: Fix 1 Die Trommel einer erfindungsgemäßen Zentrifuge im
Schnitt und Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Zentrifugentrommel.
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Die Fig. 1 zeigt eine Zentrifuge mit einer Trommel 1, die sich im
wesentlichen aus einer Trommelwand 2 und einem Trommelboden 3 zusammensetzt. Der
Trommelboden 3 weist eine Nabe 4 auf, in der eine Welle 5 befestigt ist. Die Welle
5 ist mittels eines Lagers 6 in einem die Trommel 1 umgebenden Zentrifugengehäuse
7 gelagert und ist mit einem Antriebsmotor 8 gekoppelt.
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Die Trommel 1 hat in ihrem Trommelboden 3 ein Ringgefäß 9 ausgebildet,
in das ein mit dem Zentrifugengehäuse 7 fest verbundenes Suspensions-Zuführrohr
10 mündet. Vom Ringgefäß 9 führen Kanäle 11 zur Innenwandung der Trommel 1. Die
zylindrische Innenwandung der Trommel 1 geht im unteren Trommelbereich in eine nach
unten sich ver-Jüngende, ein Uberlaufwehr bildende Konusmantelfläche 12 über, die
mit einer, den Öffnungsrand der Trommel 1 darstellenden Überlaufkante 13 abschließt.
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Dem Öffnungsrand bzw. der Uberlaufkante 13 ist ein gehäusefestes,
ringförmiges Fanggefäß 14 zugeordnet, dessen unterer Gefäßwand 15, dem sich eine
nach unten erweiternde Kegelstumpf-Mantelfläche 15 anschließt' unterhalb der Überlaufkante
13 liegt, Der obere Rand des Fanggefäßes 14 liegt oberhalb einer Ringnase 16, die
auf der Trommelaußenseite oberhalb der Überlaufkante 13 befestigt ist.
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Vom Fanggefäß 14 führt eine Ablaufleitung 17 durch das Zentrifugengehäuse
7 nach außen.
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In die Trommel 1 ragt von unten ein Düsenbalken 18, dessen Düsen 19
im wesentlichen auf den zylindrischen Teil der Innenwand der Trommel gerichtet sind.
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Zum Betrieb der Zentrifuge wird die Trommel 1 bei hoher Drehzahl über
das Suspensions-Zuführrohr 10, das Ringgefäß 9 und die Kanäle 11 mit Suspension
beschickt, aus der die festen Bestandteile gegen die Trommelinnenwandung sedimentierend
Die flüssigen Bestandteile gelangen, wenn deren Flüssigkeitsspiegel das Niveau des
Überlaufwehrs bzw der Überlaufkante 13 erreicht hat, durch Abschleudern in das ringförmige
Fanggefäß 14 und werden über die Ablaufleitung nach außen geführt.
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Hach einer bestimmten Zeit des Suspensionszulaufs wird dieser unterbrochen
und die Trommel 1 zwecks Entleerung auf eine Drehzahl abgebremst, bei der die Resultierende
aus
Zentrifugal und Erdbeschleunigung etwa senkrecht zur Konusmantelfläche 12 gerichtet
ist. Dies ist z.B.
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bei einer Konusmantelfläche 12 der Fall, die bezogen auf die Trommelachse
einen Neigungswinkel von 300 aufweist und die einer Zentrifugalbeschleunigung von
20 m/s² ausgesetzt ist. Dabei wirkt die Konusfläche wie eine ebene Fläche unter
Erdbeschleunigung, wobei die zwischen den sedimentierten Feststoffen enthaltene
Flüssigkeit noch abfließen kann ohne daß gleichzeitig ein Austrag fester Bestandteile
in Kauf genommen werden muß.
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Anschließend wird die Trommel 1 auf eine extrem niedrige Drehzahl
gebracht, worauf die sedimentierten festen Bestandteile mit Hilfe von Druckwasser,
welches durch die am Düsenbalken 18 angeordneten Düsen 19 gespritzt wird, von der
Trommelinnenwandung gelöst werden. Dadurch, daß sich bei der extrem niedrigen Trommeldrehzahl
nahezu keine Zentrifugalbeschleunigung ergibt, fallen die gelösten, festen Bestandteile
senkrecht nach unten in eine, in der Zeichnung nicht dargestellte, Fangvorrichtung.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt ebenfalls eine in einem Zentrifugengehäuse
7 gelagerte Trommel 1,
allerdings mit einer gegenüber der Ausführungsform
nach Fig 1 schwächer geneigten Konusmantelfläche 12 An die Überlaufkante 13 schließt
sich eine Ringmulde 20 an, von der aus schräg nach oben durch die Trommelwandung
geführte Durchgänge 21 verlaufen Die Durchgänge 21 münden in einen von zwei, die
Trommel 1 umschließenden Ringen 22 und 23 gebildeten Ringraum 24, der sich in das
gehäusefeste Fanggefäß 25 öffnet, wobei die beiden Ränder des Fanggefäßes 25 die
Ringe 22 und 23 nach oben und unten überdecken, so daß beim Austrag der flüssigen
Bestandteile Spritzverluste weitgehend vermieden werden können Das Verhältnis der
Neigung der Konusmantelfläche 12 zu der Neigung der Durchgänge 21 ist so gewählt,
daß die bei niedriger Trommeldrehzahl aus der Trommel 1 abfließende Restflüssigkeit
noch durch die Durchgänge 21 gelangt und vom Fanggefäß 25 aufgenommen wird Bei der
noch niedrigen Drehzahl mit vernachlässigbarer Zentrifugalbeschleunigung, bei der
über einen Düsenbalken 18 eine Spülflüssigkeit zum Lösen der festen Bestandteile
gespritzt wirds kann keine Spülflüssigkeit durch die Durchgänge 21 nach oben laufen.
Sie fällt mit den abgelösten festen Bestandteilen nach unten.