DE4115347C2 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Klassierung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Klas­ sierung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches, mit einem zylindri­ schen Trommelmantel und einem daran anschließenden konischen Trommelmantel, mit einer im Trommelmantel koaxial angeordneten Förderschnecke, mit einer axialen Gutaufgabe, einem Austrag der schweren Phase und einem Austrag der leichten Phase.

Aus der DE 36 20 912 A1 ist eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen bekannt, bei der das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch in der Zentrifugentrommel von der Förderschnecke im Gleichstrom von links nach rechts bewegt und da­ bei unter Einwirkung der Zentrifugalkraft die Flüssigkeit vom Feststoff getrennt wird. Die in der Zentrifugentrommel vom Feststoff abge­ trennte Flüssigkeit wird anschließend von am Schneckenkörper gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Kanälen aufge­ nommen und auf der linken Seite über Austragsöffnungen nach außen abgeführt, während der Feststoff über an der Zentrifugentrommel auf der rechten Seite gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Düsen nach außen ausgetragen wird. Die vom Feststoff abgetrennte Flüssigkeit, die die leichte Phase darstellt, wird hierbei in der Zentri­ fugentrommel, und zwar in der Nähe des Dickstoffaustrages um 180° umgelenkt und durch die am Schneckenkörper angeordneten Kanäle in entgegengesetzter Richtung zum Feststoff bzw. der schweren Phase durch die Zentrifugentrommel transportiert und nach außen ausgetragen. Durch diese starke Umlenkung der leichten Phase im Austragsbereich der schweren Phase sind in diesem Bereich der Zentrifugentrommel Turbulenzen nicht zu vermeiden, die eine scharfe Trennung, insbesondere Klassierung eines Feststoff-Flüssigkeitsge­ misches nicht ermöglichen.

Aus der US 3 782 623 ist eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches bekannt, bei der das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch in der Zentrifugentrommel im wesentli­ chen im Gleichstrom geführt und die darin voneinander getrennten Phasen an der der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden Seite aus der Zentrifugentrommel ausgetragen werden. Jedoch wird hierbei die leichte Phase mit Hilfe eines gekrümmten Rohres in radialer Richtung nach innen in die Schneckenhohlwelle umgelenkt und nach außen durch die Schneckenhohlwelle ausgetragen. Auch hierbei sind Turbu­ lenzen in der Zentrifugentrommel in diesem Bereich nicht zu vermei­ den, die ebenfalls eine scharfe Trennung, insbesondere Klassierung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches nicht ermöglichen. Dasselbe gilt auch für die sogenannten Schälzentrifugen, bei denen die schwere Phase in der Zentrifugentrommel radial nach innen in die Schneckenhohlwelle aufgenommen und durch diese nach außen aus­ getragen wird.

Bei der bekannten Flotationszentrifuge der DE 26 21 349 A1 erfolgt der Austrag der schweren Phase radial weiter innen und der Austrag der leichten Phase, nämlich der Flüssigkeit radial außen an der Zen­ trifugentrommel. Zur Klassierung eines Kornspektrums ist diese Flo­ tationszentrifuge mit Zufuhr gasförmiger Medien und Flotationsrea­ genzien und mit Aufschwimmen der Feststoffe in der Flüssigkeit nicht geeignet. Auch die aus der DE 29 42 451 A1 bekannte Düsenzentri­ fuge, bei der etwa im mittleren Längsbereich der Zentrifugentrommel über in der Trommelwandung befindliche Düsen eingedickte Fest­ stoffphase austragbar ist, wäre zur trennscharfen Klassierung eines Kornspektrums nicht geeignet.

Schließlich wird in der DE-OS 17 82 428 eine den Oberbegriff des An­ spruchs 1 bildende Vollmantel-Schneckenzentrifuge vorgeschlagen, mit Öffnungen etwa am Ende des konischen Trommelmantels, durch welche das Grobkorn der Schleudergutsuspension ausgetragen wer­ den soll, und mit Öffnungen an der Stirnseite des zylindrischen Trommelmantels, durch welche die Feinstoffe der Schleudergutsus­ pension zusammen mit der Flüssigkeit ausgetragen werden sollen. Im Trennraum dieser Zentrifuge tauchen die Mündungen radialer, mit der Schneckenwendel mitrotierender Rohre in die Suspension ein zur Einleitung einer Flüssigkeit oder eines Gases zwecks Auflockerung des sich am Trommelmantel ablagernden Grobgutes. Auch dieser Zentrifugentyp läßt eine trennscharfe Kornklassierung bei kleinen Trennschnitten schon wegen der eingesetzten Rührelemente mit Durchwirbelung des Trennraumes der Zentrifuge nicht erwarten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantel-Schnec­ kenzentrifuge zu schaffen, die geeignet ist, Kornspektren bzw. deren Suspensionen besonders bei kleinen Trennschnitten sehr trennscharf zu klassieren.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Klassierzentrifuge werden sowohl die leichte (Feingut) Phase als auch die schwere (Grobgut) Phase im Gleichstrom durch die Zentrifugentrommel, bis zu ihrem Austrag an der der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden Seite geführt, wobei der Austrag der schweren (Grobgut) Phase durch düsenförmige Öffnun­ gen im Trommelmantel weiter außen und der Austrag der leichten (Feingut) Phase durch Öffnungen in der Nähe der Schneckenan­ triebswelle erfolgt. Durch diese Maßnahmen werden in der Zentrifugentrommel keinerlei Turbulenzen etc. hervor­ gerufen, die den Trennprozeß stören könnten, da beide Phasen ohne Umlenkung durch die Zentrifugentrommel stets im Gleichstrom bis zum Austrag völlig störungsfrei geführt werden. Im wesentlichen wird die gesamte Trommellänge für die Klassierung genutzt, wodurch abgesehen vom guten Entwässerungseffekt bei der Trennung des Feststoff-Flüssigkeitsgemisches - wie die Praxis ge­ zeigt hat - eine trennscharfe Klassierung, insbesondere Feinstkorn­ klassierung bei Trennschnitten von z. B. wenigen µm erreicht wird. Die Zentrifuge kann daher sowohl zur Trennung eines Flüssigkeits-Feststoffge­ misches als auch als Klassieraggregat wirkungsvoll einge­ setzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Vollmantel-Schnec­ kenzentrifuge aus einem verhältnismäßig langausgebil­ deten, zylindrischen Trommelmantel (1) und einem daran anschließenden konischen Trommelmantel (2) mit darin ko­ axial angeordneter Förderschnecke (3). Der die Schnecken­ wendel (4) tragende Schneckentragkörper (5) der Förder­ schnecke (3) ist als Hohlwelle ausgebildet, in die für die Zuführung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches in die Zentrifuge ein Gutzulaufrohr (6) koaxial eingeführt ist. An der der Aufgabeseite gegenüberliegenden rechten Seite sind im Übergangsbereich vom zylindrischen Trommel­ mantel (1) zum konischen Trommelmantel (2) Austragsöff­ nungen (7), insbesondere Düsen, gleichmäßig über den Um­ fang verteilt angeordnet, durch die die schwere (Grobgut) Phase im Betrieb der Zentrifuge in Pfeilrichtung (8) aus der Zen­ trifugentrommel ausgetragen wird. Für den Austrag der leichten (Feingut) Phase, die in Strömungsrichtung (Pfeil 9) des Feststoff-Flüssigkeitsgemisches gesehen mit Abstand hin­ ter der schweren (Grobgut) Phase aus der Zentrifugentrommel er­ folgt, sind im Endbereich des konischen Trommelmantels (2) Austragsöffnungen (10) vorgesehen, die ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.

Dadurch, daß der Austrag der leichten (Feingut) Phase (Pfeil 11) mit Abstand hinter der schweren (Grobgut) Phase (Pfeil 8) im Endbe­ reich des konischen Trommelmantels (2) aus der Zentrifu­ gentrommel erfolgt, kann sehr vorteilhaft auf den Trenn­ effekt, insbesondere Klassiereffekt des jeweils der Zen­ trifuge zugeführten Feststoff-Flüssigkeitsgemisches Ein­ fluß genommen werden. Dies wird einerseits dadurch er­ reicht, daß die Schneckenwendel (12) im konischen Trom­ melmantel (2) mit einer geringeren Steigung ausgelegt ist als die Schneckenwendel (4) im zylindrischen Trommelman­ tel (1). Durch diese Auslegung der Schneckenwendel (12) mit einer geringeren Steigung als die der Schneckenwendel (4) im konischen Trommelmantel (2) wird ein weitestgehend stö­ rungsfreier Austrag der leichten (Feingut) Phase (Pfeil 11) aus der Zentrifugentrommel gewährleistet. Die Schneckenwendel (12) im Bereich des konischen Trommelmantels (2) kann je­ doch gegebenenfalls auch mit einer der Schneckenwendel (4) entgegengesetzt gerichteten Steigung ausgelegt sein, um den Austrag der leichten Phase zu begünstigen. Auf diese Weise kann Einfluß auf den jeweils gewünschten Trennschnitt des im Feststoff-Flüssigkeitsge­ misch vorhandenen Kornspektrums genommen und der Trenn­ schnitt je nach Bedarf nach oben oder nach unten verlegt werden, und zwar im wesentlichen durch eine Variation der Austragsöffnungen in ihrer Weite und/oder Anzahl. Weiter­ hin läßt sich mit dieser in der Zeichnung dargestellten Zentrifuge, bei der der zylindrische Trommelmantel (1) eine Länge aufweisen kann, die etwa dem vierfachen Trommeldurchmesser entspricht, eine Verschiebung des Körnungstrennschnittes nach unten oder nach oben in einfacher Weise auch durch eine Verän­ derung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugen­ trommel und der Förderschnecke, oder durch eine Verän­ derung der Austragsöffnungen (10) in ihrer Weite und/oder durch einen Austausch von Feststoffaustragsdüsen, die in die Austragsöffnungen (7) eingesetzt werden können, mit unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt erreichen. Hierbei kann es aber auch besonders zweckmäßig sein, daß die Wan­ dung der Öffnungen (7) oder auch die der darin angeordne­ ten Düsen für den Austrag der schwere (Grobgut) Phase schräg bis tangential nach außen, entgegen der Trommeldrehrichtung verlaufend angeordnet wird.

Wesentlich für eine scharfe Trennung bzw. Eindickung, insbesondere Klassierung eines Feststoff-Flüssigkeitsge­ misches in einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge ohne Siebteil, wie sie beispielsweise in der Zeichnung darge­ stellt ist, ist es, daß darin sowohl die leichte (Feingut) Phase als auch die schwere (Grobgut) Phase auf einer verhältnismäßig lan­ gen Strecke im Gleichstrom durch die Zentrifugentrommel bis zu ihrem Austrag an der der Gutaufgabeseite gegen­ überliegenden Seite geführt wird, wobei der Austrag der schweren (Grobgut) Phase durch die düsenförmigen Öffnungen (7) im zylindrischen Trommelmantel (1) weiter außen und der Austrag der leich­ ten (Feingut) Phase durch die Öffnungen (10) in der Nähe des Schneckentragkörpers (5) erfolgt. Durch diese Maßnahmen wird ein sich über die Gesamtlänge der Zentrifugentrommel erstreckender, völlig störungs­ freier Absetzvorgang der im Feststoff-Flüssigkeitsgemisch befindlichen Feststoffe erreicht.

Zur Realisierung kann selbstverständlich anstatt der in der Zeichnung darge­ stellten Vollmantel-Schneckenzentrifuge auch eine im Durchmesser-Längenverhältnis kleiner oder größer ausge­ bildete Vollmantel-Schneckenzentrifuge eingesetzt werden, die mit einem zylindrisch- konisch ausgebildeten Trommelmantel ausgestattet ist. Darüber hinaus kann es gegebenenfalls auch zweckmäßig sein, bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit zylindrisch-konischem Trommelmantel die düsenförmigen Austragsöffnungen für die schwere (Grobgut) Phase im unteren Be­ reich des konischen Trommelmantels anzuordnen. Die düsenförmigen Austragsöffnungen für die schwere (Grobgut) Phase können hierbei gegebenenfalls auch im Trommelmantel in Richtung der Trommelachse verlaufend angeordnet werden, so daß auch beim Austritt der schweren Phase aus der Zen­ trifugentrommel keine Umlenkung erfolgt.

Claims (5)

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Klassierung eines Feststoff-Flüssig­ keitsgemisches, mit einem zylindrischen Trommelmantel (1) und einem daran an­ schließenden konischen Trommelmantel (2), mit einer im Trommelmantel koaxial angeordneter Förderschnecke (3), mit einer axialen Gutaufgabe, einem Austrag der schweren Phase und einem Austrag der leichten Phase, gekennzeichnet durch fol­ gende Merkmale:

• 1. die Gutaufgabe (Gutzulaufrohr 6) erfolgt in den zylindrischen Trommelmantel (1) am dem konischen Trommelmantel (2) gegenüberliegenden Zentrifugenende,
• 2. der Austrag der schweren (Grobgut) Phase erfolgt durch düsenförmige Aus­ tragsöffnungen (7), die im Übergangsbereich vom zylindrischen Trommelmantel (1) zum konischen Trommelmantel (2) über den Trommelumfang verteilt sind,
• 3. der Austrag der leichten (Feingut) Phase erfolgt durch Austragsöffnungen (10), die im Endbereich des konischen Trommelmantels (2) radial weiter innen am an­ deren Zentrifugenende über den Trommelumfang verteilt sind.

2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Trommelmantel (1) eine Länge aufweist, die etwa dem 4-fa­ chen Trommeldurchmesser entspricht.

3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwendel (12) im konischen Trommelmantel (2) mit einer geringe­ ren Steigung ausgelegt ist als die Schneckenwendel (4) im zylindrischen Trom­ melmantel (1).

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwendel (12) im Bereich des konischen Trommelmantels (2) mit einer der Schneckenwendel (4) im zylindrischen Trommelmantel (1) entgegenge­ setzt gerichteten Steigung ausgelegt ist.

5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der düsenförmigen Austragsöffnungen (7) für den Austrag der schweren (Grobgut) Phase schräg bis tangential nach außen, entgegen der Trom­ meldrehrichtung verlaufend angeordnet ist.