DE3149800A1

DE3149800A1 - Ausbildung des schlammraumes bei zentrifugalseparatoren

Info

Publication number: DE3149800A1
Application number: DE19813149800
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. DDR 4730 Artern Steller
Original assignee: VEB Kombinat Fortschritt Landmaschinen Neustadt (Bestand)
Current assignee: VEB Kombinat Fortschritt Landmaschinen Neustadt (Bestand)
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1981-12-16
Publication date: 1982-09-02
Also published as: HU184497B; DK35182A; PL234685A1; FR2498480A1; DD156219A1; SE8200427L; IN158736B

Description

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Ausbildung des Sehlammraumes bei Zentrifugal Separatoren Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Ausbildung des Sohlammraumes bei ZentrifugalSeparatoren fuer Fluessigkeiten, die durch Steuerimpulse waehrend des Laufes intervallmaessig geoeffnet und geschlossen werden, wobei der Schlammraum der Trommel als Doppelhohlkegel ausgebildet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Loesungen

Bekannt sind ZentrifugalSeparatoren mit periodisch oeffnenden und sohlieäsenden Trommeln, bei denen die Innenkontur des Doppel-Hohlkegels im Meridianschnitt eine Gerade darstellt· Diese Gestaltung wurde vorher bei geschlossenen Trommeln, also Trommeln, die ueber keine periodisch zu betaetigende Oeffnungseinrichtung verfliegen, nur dann angewendet, wenn diese mit Duesen zur kontinuierliehen Austragung des Schlammes waehrend des Laufes ausgestattet waren· Trommeln geschlossener Bauart, deren Sohlammsammlung nach dem Stillsetzen von Hand ausgeraeumt werden muss, haben Schlammraeume, deren Aussenkontur im wesentlichen zylindrisch ist·

MLt der Einfuehrung des periodischen Schlammauswurfes waehrend des Laufes der Trommel wurde es notwendig, konische Schlammraeume anzuwenden, um beim Oeffnen der Trommel ein sicheres Abgleiten des Schlammes zu ermoeglichen· Dabei soll der zur Drehachse gemessene Winkel des Kegels nicht groesser als fuer die jeweiligen Ablagerungen notwendig sein, da mit steigendem Winkel der Trommel-Aussendurchmesser waechst, so dass bei den

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begrenzten Festigkeitswerten der anzuwendenden Werkstoffe eine Drehzahlreduzierung der !Trommel und damit Verringerung der Trennkraefte notwendig werden kann· Schlamm, der beim Auswerfen teilweise an der Trommel» wand haften bleibt, erzeugt Unwucht en, die im Extremfall zur Zerstoerung des Separators und benachbarter Ausruestungen sowie Personenschaden fuehren koennen· Aus diesem Grund wird die Oberflaeohen-Rauhtiefe aller sohlammberuehrten Flaeohen sehr klein gehalten, um die Haftung der Ablagerungen zu verringern.

Vergleicht man ZentrifugalSeparatoren in der Weise, dass man das Volumen des Trennraumes zu dem des Schlammraumes und der gesamten Trommel ins Verhaeltnis setzt, so stellt man fest, dass diese Relationen bei periodisch selbstentschlammenden Separatoren viel unguenstiger fuer den Trennraum sind als bei geschlossenen Trommeln mit zylindrischer Wand· Biese Relationen druecken beim periodisch selbstentschlammenden Separator den hoeheren Aufwand an Material und Energie bei der Fertigung und an Energie beim Betrieb aus, die getrieben werden muessen, um zur Funktion des Trennens auch noch die des Schlamm— auswerfens hinzuzufuegen· ünabhaengig von der Rechtfertigung dieses Aufwandes durch die Verringerung von Still-Standszeiten und manueller Arbeit, ist die Verbesserung dieser Verhaeltnisse zugunsten des Trennraumes anzustreben, um die Effektivitaet des Aufwandes zu erhoehen«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Verhaeltnis von Trennraum zum Schlammraum zugunsten des Trennraumes zu verbessern und die Aussenkontur des Schlammraumes so auszubilden, dass sie bei kleinster projizierter Grundflaeche des Schlammraumes einen sicheren Sohlammauswurf gewaehrleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausbildung des Schlammraumes bei Zentrifugalseparatoren so zu gestalten, dass ein Kleben des verdichteten und verfestigten Schlammes an der Schlammraumkontur weitgehend verhindert wird und zum Zeitpunkt des periodischen Schlammaustrages ein vollstaendiger Schlammaustrag aus dem Schlammraum erreicht wird,

Es wurde erfindungsgemaess gefunden, dass die zwischen dem maximalen und minimalen Schlammraumdurchmessers verlaufende Wandkontur im Meridianschnitt keine Gerade ist, sondern dass die Wandkontur als Kurve verlaeuft, die unmittelbaren Einfluss auf die Gestaltung der Trommel hat. Dabei entspricht die Kurve den Gleichungen

	oder	1/2	^bs1 -	r.	max	η	Ί —
				Z
		tar		max
20

^1/2 V - φ ^λ

wobei h₀ die Hoehe des Schlammraumes beim Radius r, oC der Winkel zur Drehachse an der Stelle r der Trommel, u9 die Winkelgeschwindigkeit und g die Erdbeschleunigung von

-2
9,81 ms bedeutet· Dabei geht man von der Tatsache aus, dass die Haftung des Schlammes an den Wandungen des Schlammraumes von einer Vielzahl von Faktoren abhaengt, wie die Wandrauhigkeit, den Neigungswinkel der Wand und der Beschleunigung im Zentrifugalfeld sowie auch von den spezifischen Eigenschaften des Schlammes, seine Adhaesion zur Wand, seine Verdichtungsfaehigkeit und deren Veraenderung durch die als Folge der hohen Trommeldrehzahl entstehenden Wandtemperaturen. Die Haftung des Schlammes an der Wand infolge des Einflusses der Zentrifugalbeschleunigung rii^z

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wird durcli einen ideellen Reibungskoeffizienten U₀ , dessen Veraenderung durch, ein Potenzgesets

oder ein Exponentialgesets

ausgedrueckt werden ICaIXa₁ ausreichend repraesentiert.

Sind die 3epariergutabhaengigen Paktoren ermittelt, so kann nach den Gleichungen die Zuordnung der Winkel oC zur Drehachse an der Stelle r der Trommel erfolgen. Dabei ist es auch, moeglich., dass die Meridiankurve einer mathematisch en Kombination beider Gleichungen entspricht, bzw. dass sie aus Teilstuecken, die jedes fuer sich einem der angegebenem Bildungsgeset:: folgen, zusammengesetzt ist.

Wird der Winkel oCmax am groessten Innendurchmesser nach dem Gesichtspunkt einer geringen Strahlkontraktion der am Ringspalt austretenden Fluessigkeiten gewaehlt, so kann damit der Duesenausflusskoeffizient des Ringspaltes ver— bessert werden. Rueckstroemungen unmittelbar neben der Aus— trittskante, wie sie bei hohen Geschwindigkeiten auftreten und bei der vorliegenden Anwendung Schlammrueckfuehrung und Ablagerung im Totwassergebiet bedeuten, werden dadurch vermieden. Weiterhin wurde erfindungsgemaess die im Meridianschnitt liegende Schlammraumkontur von der Ebene des geschlossenen Oeffnungsspaltes her in Achsrichtung der Trommel symmetrisch angeordnet. Die Kurvenkontur kann weiterhin gon^ oder teilweise durch ein Tangentenpolygon bzw. ganz oder teilweise durch Kreisbogenstuecke ersetzt werden.

Ausfuehrungsb eispi el

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung erlaeutert werden. Die Zeichnung zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Trommel, der in der vorliegenden Anwendung auch Meridian— schnitt genannt werden kann.

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Die Hauptelemente sind das Trommelunterteil 1, auf dein der Trommeldeckel 2 abdichtend aufgesetzt ist und durch, den Verschlussring 3 festgespannt wird. Im Unterteil 1 wird durch beispielsweise hydraulische Kraefte der Kolbenschieber 4 in vertikaler Richtung so bewegt, dass seine Oberkante an der Dichtung 5 zeitweise einen Ringspalt freigigt, durch den der im Schlammraum 6 angesammelte Schlamm austreten kann. Die Zufuhr der zu trennenden KLuessigkeit erfolgt in der Mitte der Trommel, beispielsweise von oben durch ein nicht dargestelltes Rohr, welches stillstehend in die zentrale Bohrung des Verteilers 7 hineinragt. Da die zentrale Bohrung des Trommelunterteils 1 durch die nach unten herausragende nicht dargestellte Antriebsspindel der Trommel verschlossen ist, stroemt die Fluessigkeit durch die Steigloecher 3 in den aus einem Stapel von Blechkegeln, den Tellern, gebildeten Trennraum 9» wo sie unter dem Einfluss des Zentrifugal— feldes zerlegt wird. Die fluessigen Komponenten stroemen je nach ihrer Dichte entweder direkt oder durch den Kegelspalt 10 nach innen, wo sie durch besondere nicht dargestellte Greiforgane aufgenommen werden. Der gegenueber den Fluessigkeitskomponenten spezifisch schwerere Schlamm sammelt sich zwischen den einzelnen Oeffnungszeiten des Ringspaltes im Schlammraum 6, dessen Innenbegrenzung durch den Tellerstapel des Trennraumes 9 und dessen Aussenbegrenzung am Trommeldeckel 2 und Kolbenschieber die erfindungsgemaesse Kontur 11 hat. Die Kontur 11 des Schlammraumes 6 weist die Form einer Kurve aus, die nach der Gleichung

r. max ⁿ 1 - η 1/2 h = -i—; . i _r + C₁

¹ *

* max oder

bestimmt wird.

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Dabei werden die Abhaengigkeiten des reibungslosen Schlammaustrages von der Gestaltung der Schlammraumwand^ d. h.,' von der Beziehung des jeweiligen Radiusses r zum dazuge«. hoerigen Winkel oC an der Hoehe h unter Berücksichtigung der Haftreibung des Schlammes auf Grund der Zentrifugalkraft," beruecksichtigt. Durch diese Gestaltung der Kontur des Schlammraumes 6 wurde eine vollstaendige Schlammaus— tragung aus dem Separator ermoeglicht^' ohne einen hoeheren Aufwand an Material und Energie» sowohl bei der Fertigung als auch beim Baui" zu erhalten. Da nach den bekannten Konstruktionsprinzipien eine Verbesserung des Schlammaustrages nur mit einer Vergroesserung des Winkels oC erreicht werden kann^¹ was sowohl ein grosser Aufwand an Material und Energie bedeutet und vor allem das Verhaeltnis von Trennraum 9 zum Schlammraum 6 verschlechterti' liegt der grosse Vorteil der erfinderischen Loesung sowohl in der Einsparung an Material und Energie bei der Fertigung und beim Betreiben des Separators^ als auch in der Verbesserung des Verhältnisses von brennraum 9 zum Schlammraum 6 zugunsten des Trennraumes 9," da die Ausbildung der Kontur 11 des Schlammraumes 6 einen sicheren Schlammauswurf bei kleinster projizierter Grundflaeche gewaehrleistet. Die Gewaehrleistung des sicheren Schlammauswurfes verhindert gleichzeitig eine Unwucht des Separators und damit im Extremfall^ eine Zer— stoerung des Separators und der benachbarten Ausruestungen sowie Personenschaden.

Aufstellung

der verwendeten Bezugszeichen zur Erfindung "Ausbildung des Schlammraumes "bei Zentrifugalaeparatoren

1 iErommelunterteil

2 Trommeldeckel

3 Verschlussring

4 Kolbenschieber

5 Trommeldichtung

6 Schlammraum

7 Verteiler

8 Steigloeoher

9 brennraum

Kegelspalt Schlammraumkontur als Kurvenkontur ausgebildet Ring- bzw. Oeffnungsspalt

Leerseite

Claims

Erfindungsansprueche

1. Ausbildung des Sohlammraumes bei Zentrifugalseparatoren fuer KLuessigkeitenf die durch Steuerimpulse waehrend des Laufes intervallmaessig geoeffnet und geschlossen werden_s wobei der Schlammraum der Trommel als Doppelhohlkegel ausgebildet ist»¹ dadurch gekennzeichnet»" dass die Schlammraum— kontur (11) im Meridianschnitt keine Gerade ist.

2. Ausbildung des Schlammraumes nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet»' dass zwischen maximalen und minimalen Schlammraumdurchmesser im Meridianschnitt eine Kurve verlaeuft," die den Gleichungen

... r. max ⁿ _1 - H

1/2 h_s1 = JL_ £-_ + C₁

tan Λ. ' ~ β

oder

entspricht.

3. Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 und 2,^J dadurch gekennzeichnet»^ dass die Meridiankurve einer mathematischen Kombination beider Gleichungen entspricht.

4. Ausbildung des Sohlammraumes naoh den Punkten 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,¹ dass die Meridiankurve aus TeiL-stueckenf die jedes fuer sich einem der angegebenen Bildungsgesetze folgen»⁴ zusammengesetzt ist.

5. Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet,'⁵ dass der Winkel cL max am groessten TrommeL-Innendurchmesser naoh dem Gesichtspunkt einer geringen Strahlkontraktion der am Ringspalt (12) austretenden Pluessigkeit gewaehlt wird.

6. Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 bis 5» dadurch, gekennzeichnet £' dass die im Meridianschnitt liegende Schlamnraumkontur (11) von der Ebene des geschlossenen
Oeffnungsspaltes (12) her in Achsrichtung der Trommel

symmetrisch verlaeuft.

7. Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet»' dass seine Kurvenkontur (11) ganz oder teilweise durch ein langentenpolygon ersetzt ist.

8. Ausbildung des Schlammraumes nach den Punkten 1 bis 6£' dadurch gekennzeichnet i^; dass seine Kurvenkontur (11) ganz oder teilweise durch Kreisbogenstuecke ersetzt ist.