DE3907659A1 - Sedimentierende, fernsteuerbare zentrifuge fuer das festkoerper-fluessigkeit-trennen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine sedimentierende, fernsteuerbare Zentrifuge und deren Verwenden für das Fest-Flüssig-Trennen.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Trennschleuder, die insbesondere für solche Ausbildungsformen geeignet ist, welche für eine Fernbetätigung (Fernsteuerung) vorgesehen sind.

Wie hinreichend bekannt ist, stellt das Reinigen einer Flüssig­ keit eine der bedeutendsten Industrieverfahren dar.

Die gebräuchlichste Vorrichtung für das Reinigen von Lösungen aus feinen Suspensionen besteht aus verschiedenartigen sedimentie­ renden Zentrifugen, die auch in der Nuklearindustrie in geeigne­ ter Weise zur Anwendung gelangt sind.

Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft bewegen sich feste Teilchen in radialer Richtung und schlagen sich an den Wänden der Drehtrommel nieder. Ein derartiger Niederschlag wird entweder ununterbrochen oder periodisch je nach Art der Trennschleuder entleert.

Es existieren zwei Grundtypen von sedimentierenden Zentrifugen: speziell die kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen (mit horizontaler oder vertikaler Trommel, mit archimedischer Schraube, mit Doppelkegel, etc.) und Zentrifugen mit periodischem Betrieb, bei denen das Sediment generell mittels mechanischer Einrichtungen entfernt wird, wenn es eine vorbestimmte Größe erreicht.

Alle obigen sedimentierenden Maschinen leiden jedoch an verschie­ denartigen Nachteilen, von denen die nachfolgenden genannt werden:

• A) Sowohl die ferngesteuerte als auch die direkt bediente Zentrifuge kann zu Servicezwecken nicht ohne Eingriff und/oder Trennungen von Verbindungsschaltungen der Zentri­ fuge ersetzt werden.
• B) Das Sediment kann nicht innerhalb der sedimentierenden Zentrifuge gespült werden.
• C) Das mechanische Drainage-System für das Sediment ist kompliziert und kann zu Fehlfunktionen der Zentrifuge führen.
• D) Der Flüssigkeitsgehalt in dem Sediment ist hoch, wodurch der Anwendungsbereich der Vorrichtung begrenzt ist.

Die hauptsächliche Beschränkung für den Gebrauch von sedimentie­ renden Zentrifugen wird beim gegenwärtigen Stand der Technik, insbesondere bei deren fernsteuerbaren Anwendungen im wesent­ lichen durch den Bedarf erzeugt, den Rotoraufbau und die Drainage-Einrichtung aufgrund von mechanischen Fehlern zu ersetzen, deren Häufigkeiten nicht gerade gering sind.

Wenn eine Lösung fehlt, durch die die außer Funktion befindlichen Bestandteile schnell ersetzt werden können, beinhalten die obigen Nachteile lange Haltezeiten der Anlagen, insbesondere bei nuklearer Aktivität oder wenn toxische Flüssigkeiten behandelt werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine sedimentierende Vorrichtung vorzuschlagen, durch die die obigen Probleme sowohl in struktu­ reller als auch funktioneller Hinsicht gelöst werden.

Gemäß der Erfindung ist eine sedimentierende Vorrichtung vorgesehen, bestehend aus einem Rotor in Form einer zylindrischen Trommel, der um eine vertikale Achse drehbar, an dem Grundteil offen und innerhalb des Inneren eines stationären Aufbaus angeordnet ist, zu dem eine äußere Umhüllung gehört, die die Trommel umgibt, einer Leitung für das Zuführen des zu trennenden Gemisches, einer Injektionsleitung für Spülflüssigkeiten und/oder Aerosolen und durch ein Paar Austragsleitungen, von denen eine für den Transport der gereinigten Flüssigkeit nach außen und die andere für den Transport des Feststoffsediments nach außen vorgesehen ist.

Gemäß der Erfindung ist der gesamte Aufbau, bestehend aus der Trommel mit den zugeordneten Kugellagern, dem Motor und der Verbindungsplatte mit der stationären Umhüllung mittels entfern­ barer Einrichtungen verbunden, wodurch auch bei möglicher Fernsteuerung die Vorgänge bezüglich der Wartung, der Reparatur und/oder des Ersatzes der Anordnung ohne Beeinträchtigung der Zuführ-, Injektions- und Austragsleitungen durchgeführt werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von nicht beschränkend anzusehenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine sedimentierende Zentrifuge gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, die jedoch eine verein­ fachte Variante darstellt; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der bewegbaren Zentri­ fugenapparatur, die entfernt demontiert werden kann.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 die Verkleidung bzw. die äußere Schutzumhüllung, die an einem nicht dargestellten Halte- und Befestigungsaufbau befestigt ist. An der Innenseite der Verkleidung 1 ist drehbar koaxial zu der Verkleidung eine Trommel 2 mittels eines Paars Kugellager 3 montiert, die von einem Bund 4 gehalten sind, der in einer Verbindungsplatte 5 befestigt ist. Eine von der Trommel 2 gehaltene Nabe 6 wird von einem nicht dargestellten Motor mittels irgendeines trennbaren mechanischen Systems derart angetrieben, daß der gesamte Aufbau (Trommel 2, Platte 5 und Bund 4) leicht von der stationären Umhüllung bzw. Verkleidung entfernt werden kann.

An dem Unterteil der äußeren Verkleidung 1 ist ein Trichter 9 an dieser Verkleidung befestigt, welcher eine axiale Auslaßleitung 10 und eine Hebungsfläche 11 besitzt, die in eine Grundteilnut 12 der Trommel 2 paßt. Eine Zugangsleitung 13 für die zu reinigende Suspension kreuzt den Trichter 9 und mündet nach der geschlosse­ nen Oberseite der Trommel 2 in einer Stellung nahe einer Zentrifugen-Flügelpumpe 14.

Eine zweite Leitung 15 für den Einlaß einer Spüllösung kreuzt ebenfalls den Trichter 9 und mündet geringfügig unterhalb der Leitung 13. Die Trommel 2 besitzt nahe ihres offenen Grundteils eine innere Umfangsnut 16, die mit einer Reihe von radial beabstandeten Kanälen 17 kommuniziert, die nach oben schräg verlaufen und mit Schlitzen 18 münden, die in einen Raum 19 zwischen der stationären Verkleidung und der drehenden Trommel 2 führen. An dem Boden dieses Raumes 19 ist ein Verschlußring 20 befestigt, der mit einem Austragskanal 21 versehen ist.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: das zu trennende flüssig-feste Gemisch wird durch die Leitung 13 in das Innere der Trommel 2 bei deren Rotation geführt und von der Pumpe 14 erfaßt, die es gegen die innere Oberfläche der Trommel versprüht. Die letztgenannte ist mit parallel zueinander beabstandeten Rippen 22 versehen, deren Zweck darin besteht, jegliches "Rutschen" der zugeführten Suspension zu vermeiden.

Die Spühllösung bewegt sich innerhalb der Trommel nach unten. Während dieser Bewegung werden die festen Partikel durch die Zentrifugalkraft in einer radialen Richtung bewegt und auf der inneren Oberfläche der Trommel 2 niedergeschlagen. Wenn die gereinigte Flüssigkeit bei der Nut 16 ankommt, tritt sie längs der geneigten Kanäle 17 und fällt durch die Schlitze 18 in den Raum 19 und wird durch den Austrittkanal 21 ausgetragen.

Jedes Mal, wenn an der Wand der Trommel 2 eine erforderliche Sedimentdicke gebildet ist, wird die Zentrifugenspeisung durch die Ladung 13 angehalten und man läßt die Zentrifuge noch für einige Minuten laufen, um die Sedimente zu kontaktieren. Danach wird, während die Zentrifuge immer noch mit ihrer normalen Drehzahl läuft, eine Spüllösung zugeführt, um die gereinigte Flüssigkeit zu ersetzen. Nach diesem Vorgang wird die Drehzahl langsam verringert und zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zentrifugen­ beschleunigung sich der Gravitätskraft nähert, wird die Spül­ lösung, die sich über dem Sediment befindet, durch Öffnungen 18 soweit herausgelassen, bis die Zentrifuge vollständig entleert ist.

Um das Sediment zu spülen, wird die Drehzahl erhöht und durch die Leitung 15, die gebohrt ist oder mit einem Schlitz versehen ist, wird eine Hochdruckspüllösung eingespritzt, wodurch das Sediment durch die Spüllösung abgeschält und gewaschen wird.

Die Menge der Spüllösung kann offensichtlich das freie Volumen oberhalb des Sediments innerhalb der Trommel übersteigen.

Um wiederum das abgeschälte und gespülte Sediment zu kompaktie­ ren, muß sich die Zentrifuge einige Minuten lang drehen, wobei keine andere Spülflüssigkeit eingespritzt wird. Danach wird, wie oben beschrieben, während des normalen Drehens der Zentrifuge eine Lösung zugegeben, um die Spüllösung nach dem Spülen zu ersetzen. Ein derartiger Vorgang kann so oft wie nötig wiederholt werden.

Nach dem Spülen wird die Drehzahl der Trommel verringert, bis die Drehbeschleunigung einen Wert erreicht, der erheblich niedriger als die Erdbeschleunigung ist, wonach die Hochdruckflüssigkeit für das Abschälen von anderen per Sediment durch das gebohrte Rohr 15 eingelassen wird. Eine derartige Flüssigkeit zerstört die Oberfläche des Sediments, das in den Trichter 9 fällt und schließlich aus der Leitung 10 austritt.

Im Anschluß an eine derartige Folge von Vorgängen befindet sich die Zentrifuge in ihrem Ausgangszustand und kann einen weiteren Zyklus durchführen.

Abhängig von den Verfahrenserfordernissen kann das Sediment auch entfernt und fernsteuerbar zusammen mit der Zentrifugentrommel ausgestoßen werden, wobei alle oder einige der obigen Vorgänge unterdrückt werden.

In Fig. 2, in der gleiche Bezugszeichen bereits beschriebene Bestandteile bezeichnen, ist eine vereinfachte Variante darge­ stellt.

Bei einer derartigen Modifikation mündet ein unterer Ansatz der Trommel 2 geringfügig oberhalb des Trichters 9, wodurch die gereinigte Flüssigkeit und die Spüllösung direkt in Richtung auf die Austragsleitung 21 befördert werden. Der Vorgang ist in seiner Gesamtheit ähnlich dem oben beschriebenen.

In Fig. 3 ist die Ferndemontage der gesamten mobilen Ausstattung der Zentrifuge angedeutet. Wie sich offensichtlich aus der Figur ergibt, kann die aus der Trommel 2 und der Verbindungsplatte 5 bestehende Anordnung von dem stationären Aufbau getrennt werden, welcher aus der äußeren Verkleidung 1 und all den Zuführ- und Austragleitungen besteht.

Aus dem vorhergehenden ergibt sich, daß eine Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Zahl von Vorteilen bezüglich der bisher bekannten Ausbildungsformen zeigt, die wie folgt zu nennen sind:

• 1) Fernsteuerung: hierdurch kann die Trommel entfernbar ersetzt werden, wobei bei der elektrischen Schaltung weder Schnitte noch Unterbrechungen durchzuführen sind. Praktisch alle Verbindungen mit dem Rest der Vorrichtung sind auf dem stationären Bestandteil vorgenommen.
• 2) Es werden keine mechanischen Bestandteile für den Austrag des separierten festen Sediments bis auf die einfache Gravitation durch Verringerung der Zentrifugendrehzahl verwendet.
• 3) Das separierte feste Sediment wird durch die Wirkung einer "flüssigen Klinge" abgeschält, die durch die spezielle Wirkung der Druckflüssigkeitssprüher erzeugt wird, wobei jegliche mechanische Komponenten, wie beispielsweise Messer, Rakel, Kratzer usw. vermieden werden.
• 4) Ein Verstopfen kann auch in dem Fall, wenn der Rotor anhält, insoweit nicht auftreten, als die Lösungen durch die üblichen Auslaßleitungen ausströmen.
• 5) Jegliche Beschädigung an den Kugellagern wird vermieden, da sie in einen Bereich separat von der Trommelinnenseite entfernt von der Berührung mit korrosiven Flüssigkeiten und Aerosolen angeordnet sind.
• 6) Der abgeschiedene Feststoff kann entfernbar und mittels ferngesteuerter Einrichtungen verarbeitet werden.

Die Anwendungsbereiche der sedimentierenden Zentrifuge gemäß der Erfindung betreffen die Flüssig-Fest-Trenn-Chemie sowohl im nuklearen Bereich (Reinigung von Zuführsubstanzen) als auch im konventionellen Bereich (Reinigung von industriellen Abwässern).

Claims (10)

1. Sedimentierende, fernsteuerbare Zentrifuge, gekennzeichnet durch
einen Rotor in Form einer zylindrischen Trommel (2), der um eine vertikale Achse drehbar, an dem Grundteil offen und innerhalb des Inneren eines stationären Aufbaus angeordnet ist, zu dem eine äußere Umhüllung (1) gehört, die die Trommel umgibt,
eine Leitung (13) für das Zuführen des zu trennenden Gemisches,
eine Injektionsleitung (15) für Spülflüssigkeiten und/oder Aerosole und durch
ein Paar Austrag-Leitungen, von denen eine (21) für den Transport der gereinigten Flüssigkeit nach außen und die andere (10) für den Transport des Feststoffsediments nach außen vorgesehen ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2) durch eine Verbindungsplatte (5) gehalten ist, welche mit einer entfernbaren Einrichtung zur Montage der gesamten Rotoranordnung an dem stationären Aufbau derart versehen ist, daß die Trommel und alle damit verbundenen Bestandteile von dem stationären Aufbau ohne Eingriff an den Leitungen (13, 15), die dem stationären Aufbau zugeordnet sind, trennbar sind.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel längs ihres unteren Randes mit einer inneren Umfangsnut (16) versehen ist, die mit einer Reihe von aufwärts geneigten Kanälen (18) kommuniziert, welche in einen Raum (19) zwischen der Trommel und der Außenumhüllung führen, wobei die letztgenannte eine Austrag-Leitung (21) für die gereinigte Flüssigkeit besitzt.

4. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trommel an deren Unterteil mit einer ununter­ brochenen Kante mündet, von der die gereinigte Flüssigkeit in den Austrag-Raum (19) fällt.

5. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß unterhalb des offenen Grundteils der Trommel eine Trichteraufnahme für das periodische Entfernen des Sediments angeordnet ist.

6. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einlaßleitung (13) für das zu trennende Gemisch koaxial zu der Trommel verläuft, und daß das Ausgabeende der Leitung dicht zu einer Zentrifugenpumpe (14) angeordnet ist, durch welche das Gemisch auf die Trommelwandung spülbar ist, ohne daß das Gemisch den Bereich der der Trommel zugeordneten Kugellager berührt.

7. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sediment, das an der inneren Oberfläche der Trommel haftet, aufgrund der Wirkung von Hochdrucklösungen spülbar, trennbar und abscheidbar ist, welche im Innern der Trommel mittels einer Leitung (15) injizierbar sind, welche mit gebohrten Löchern und/oder Schlitzen versehen ist, wobei die Leitung an dem stationären Aufbau befestigt und innerhalb der Trommel angeordnet ist, wobei das abgelöste Sediment aufgrund von Gravitation bei Verringerung der Trommeldrehzahl entfernbar ist.

8. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Durchführung der Reinigungs- und Spülphasen des Sediments nur eine Änderung der Zentrifugalkraft vorgesehen ist, wobei keine mechanischen Einrichtungen eingreifen.

9. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzei­ chnet, daß die innere Oberfläche der Trommel mit beabstande­ ten vertikal parallel zueinanderverlaufenden Rippen für das Vermeiden jeglichen "Rutschens" der zugeführten Suspension versehen ist.

10. Verfahren zum Fest-Flüssigen-Trennen einer Suspension, gekennzeichnet durch die Verwendung einer sedimentierenden, fernsteuerbaren Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9.