DE4239790C2 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit strukturierter Trommelinnenfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung von Suspension in wenigstens eine Flüssigphase und Feststoff, der sich unter Fliehkrafteinfluß an der der Schnecke zugewandten Trommelinnenfläche absetzt und von der mit verhältnismäßig geringer Differenzdrehzahl zu der Trommel umlaufenden Schnecke entlang der Trommelinnenfläche zu dem in dem einen, sich konisch verengend ausgebildeten, axialen Endbereich der Trommel gelegenen Feststoffaustrag gefördert wird, wobei die Trommel­ innenfläche mit einer eine Bewegung des Feststoffes in Trommelumfangsrichtung behin­ dernden Strukturierung versehen ist.

Der sich aufgrund der Fliehkrafteinwirkung bei Betrieb der Zentrifuge an der Trommel­ innenfläche absetzende Feststoff soll von der Schnecke auf möglichst kurzem Wege zu dem Feststoffauswurf (Auswurföffnungen im Mantel) gefördert werden, dies insbesondere deshalb, um Reibung und Verschleiß gering zu halten. Der zwischen Trommelinnenfläche und Schneckenwendel auftretende Feststoff tendiert aufgrund der Differenzbewegung zwischen Schnecke und Trommel dazu, mit einer in Umfangsrichtung weisenden Bewegungskomponente an der Trommelinnenwandung entlang verschoben zu werden, so daß sich zum Feststoffaustrag hin ein etwa spiraliger Weg einstellt.

Bei einer bekannten Zentrifuge - US 3,092,582 - ist es bekannt, zur Verbesserung der Förderung glatter (schlüpfriger) Feststoffe aus dem Suspensionsbereich, den konischen Feststoffaustragbereich der Trommelinnenwandung aufgerauht auszubilden, was beispielsweise durch Spritzschweißen erfolgt.

Um den Feststoff möglichst in Achsrichtung der Zentrifugentrommel zu fördern, hat man bereits die Trommelinnenfläche mit Nuten oder Leisten versehen oder auch eine Rändelung angebracht, um die Haftung des Feststoffes gegen Bewegungen in Trommelumfangs­ richtung an der Trommelinnenfläche zu verbessern. Der Reibbeanspruchung der Schnecke begegnet man durch Panzerung der äußeren Schneckenwendelbereiche, beispielsweise durch Beschichtung mit Keramikpulver, Wolframkarbid oder dergleichen, welche Beschichtung hinsichtlich ihrer Oberfläche nach dem Aufbringen geglättet wird, um den Reibwiderstand des Feststoffes an der Schneckenwendel so gering wie möglich zu halten. Solche Panzerbeschichtungen hat man auch im Bereich der vorerwähnten Nut- bzw. Leistenausbildungen an der Trommelinnenfläche vorgesehen. Durch diese Profilierungen der Mantelinnenfläche in Achsrichtung hat man bereits versucht, durch Aufnahme einer Sedimentschicht als Vorlage den Verschleiß der hochbeanspruchten Trommelmantel­ innenfläche bei Verschieben des Feststoffes durch die Schnecke entgegen zu wirken.

Eine bekannte Zentrifuge dieser Art - DE-AS 11 97 812 - ist mit einer glattwandigen Auskleidung an der Innenmantelwandung der Trommel versehen, auf der eine Vielzahl parallellaufender, sich in Richtung der Trommelachse oder spiralig um diese herum erstreckender Streifen mit glatten Oberflächen angeordnet, so daß die Schnecke den sedimentierten Feststoff entlang der glatten Auskleidung zwischen den Streifen verschiebt.

Die Ausbildung von Nuten, Leisten oder Rändelungen an der Trommelinnenwand verlangt eine ziemlich aufwendige Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufbereitung der Trommelinnenfläche zur Behinderung einer den Verschleiß begünstigenden und den Antriebsleistungsbedarf erhöhenden Feststoffbewegung in Umfangsrichtung der Trommel möglichst einfach zu gestalten.

Ausgehend von einer Zentrifuge mit den eingangs genannten Merkmalen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberflächenstrukturierung derart durch eine in Teilbereichen auf die Trommelinnenfläche dünn aufgespritzte Haftbeschichtung gebildet ist, deren der Schnecke zugewandte Oberfläche rauh ist, so daß der Feststoff weitestgehend in axialer Richtung auf kürzestem Wege zum Feststoffaustrag förderbar ist.

Mit einer solchen Haftschicht gelingt es in überraschender Weise, den Feststoff weitest gehend in axialer Richtung und damit auf kürzestem Wege zum Feststoffaustrag zu befördern, so daß bereits aus diesem Grunde der Antriebsleistungsbedarf verringert und die Trommelinnenfläche vor Verschleiß geschützt wird. Die Rauhigkeit der der Schnecke zugewandten Oberfläche der Haftbeschichtung hält zwischen sich und der radial äußeren Schneckenwendelbegrenzung eine Sedimentschicht fest, die ebenfalls verschleißschützend wirkt. Der besondere Vorteil dieser Aufbereitung der Trommelinnenfläche gegen Um­ fangsbewegungen des Feststoffes besteht darin, daß lediglich das Aufspritzen einer dünnen und flächendeckenden Haftschicht als Herstellungsprozess erforderlich ist. Ein sol­ ches Aufspritzen vermeidet eine spanende oder pressende Bearbeitung des Trommel­ mantels und ist selbst problemlos und in der erforderlichen Gleichmäßigkeit durchzuführen. Die Haftschicht bedarf keiner wie auch immer gearteten unmittelbaren Behandlung der Trommelinnenfläche, um an dieser rutschsicher mit der erforderlichen Festigkeit gehalten zu werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Haftbeschichtung ist dabei auf Teilbereiche beschränkt, also nur teilflächendeckend ausgebildet. Dabei kann man so vorgehen, daß man die Haftbeschichtung in Form von in Trommelumfangsrichtung beabstandeten Streifen gestaltet, sie ihrerseits verschiedenen Verlauf haben können, so zum Beispiel jeweils parallel zur Rotationsachse der Trommel verlaufend oder aber leicht geneigt dazu der Transportrichtung des Feststoffes hin zum Feststoffaustrag folgend. Die streifenförmige Haftbeschichtung kann sich aber auch schrauben- oder wendelförmig erstrecken und dabei eine Vielzahl möglicher Steigungen mit Ausnahme der Schneckenwendelsteigung einnehmen. Der Streifenverlauf kann also gleichsinnig wie der Schneckenwendelverlauf gerichtet sein, rechts- oder linksgängig in Anpassung an die jeweils verwendete Schnecke oder aber auch derart daß die schrauben- oder wendelförmige Streifenausbildung der Haftbeschichtung dem Steigungssinn der Wendel der verwendeten Schnecke entgegen­ gerichtet ist.

Desweiteren ist es möglich, die Haftschicht auf bestimmte Bereiche derart zu beschränken, daß sich eine gewisse Fleckenstruktur ergibt. Diese muß nicht regelmäßig sein. Deswei­ teren ist es denkbar, eine Art Kreuzmusterstruktur vorzusehen, in einfachster Weise also derart, daß streifenförmige Haftbeschichtungsbereiche einander kreuzend angeordnet sind.

Schließlich ist die Haftbeschichtung bis zum Feststoffaustrag hin geführt, was grundsätzlich für jedes gewählte Beschichtungsmuster gilt.

Die Haftschicht selbst kann verhältnismäßig dünn sein, so insbesondere weniger als 0,5 mm in radialer Richtung gesehen.

Die Haftschicht kann unter Verwendung von Kunststoff, Keramik, Wolframkarbid, natür­ lichen und/oder synthetischen körnigen Materialien bestehen, es können Mischungen dieser Stoffe vorgesehen sein, insbesondere wird man körnige Materialien in Binde­ materialien einsetzen, wie dies von Schleifwerkzeugen, insbesondere Schleifscheiben an sich bekannt ist. Es ist lediglich erforderlich, daß diese Stoffe bzw. Mischungen spritzfähig sind, um aufgebracht zu werden. Ein nachfolgendes Härten kann zeit- und/oder temperaturabhängig erfolgen. Die rauhe Oberfläche zum Trennraum hin gesehen ergibt sich durch das Aufspritzen der Haftschicht von selbst, diese bedarf also nach dem Aufspritzen insoweit keiner Nachbehandlung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vollmantelschneckenzentrifuge in einer skizzenhaften Längsschnittdarstellung;

Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungen von Haftbeschichtungen in unterschiedlicher Streifenform anhand von Teilbereichen der Trommelinnenfläche und des an diese angrenzenden Schneckenwendel-Peripheriebereiches in Abwicklung auf eine Ebene.

Die aus der Zeichnung ersichtliche Vollmantel-Schneckenzentrifuge weist in grundsätzlich üblicher Bauart eine Trommel 1 und eine koaxial zu dieser angeordnete und zur Trommel mit Differenzdrehzahl umlaufende Schnecke 2 auf, deren radial äußeren peripheren Wendelbereiche bis in die Nähe der Trommelinnenfläche reichen, so daß durch das Zulaufrohr 4 in den zwischen Trommel 1 und Schnecke 2 gebildeten Trennraum 3 in Richtung der Pfeile eingegebene Suspension bei Drehung der Trommel 1 mit hoher Schleuderdrehzahl unter Fliehkrafteinfluß sich in eine Flüssigphase und eine Feststoffphase trennt. Die Flüssigkeit fließt über ein Wehr 6 an der einen axialen Stirnseite der Trommel 1 ab, während der Feststoff, der sich unter Fliehkrafteinfluß an der Trommelinnenfläche absetzt, von der Wendel der Schnecke 2 zum Feststoffaustrag 5 am anderen axialen Ende der Trommel 1 gefördert wird, und zwar derart, daß der Feststoff an der Schneckenwendel und der Trommelinnenmantelwandung schleifend angreift. Um den Weg des Feststoffes klein zu halten, also möglichst ohne Umfangskomponente geradlinig in Achsrichtung der Trommel 1, ist die Trommelinnenfläche mit einer Haftbeschichtung 7 versehen, die dünn ausgebildet und auf die Trommelinnenfläche aufgespritzt ist. Die Haftschicht, die aus in einer Kunststoffbindung gehaltenen körnigem harten Material bestehen kann und eine der Schnecke zugewandt rauhe Oberfläche aufweist, setzt der Umfangsbewegung des Feststoffes einen entsprechend hohen Reibwiderstand entgegen, so daß die glatt ausgebildete Schneckenwendel den Feststoff hauptsächlich in axialer Richtung fördert. Dadurch wird die Antriebsleistung und der Verschleiß der Zentrifugenteile gering gehalten.

Die in Fig. 1 anhand des dortigen Schnittbildes ersichtliche Trommelinnenteilfläche zeigt, daß die Haftbeschichtung 7 sich bis zum Feststoffaustrag 5 erstreckt. In Fig. 2 ist die Haftbeschichtung 7' auf eine Anzahl Streifen - beispielsweise sechs Stück jeweils ca. 50 mm breit - unterteilt, d. h. die Haftbeschichtungsmasse wird nur in dieser Streifenform auf die Trommelinnenfläche in entsprechenden Abständen und ansonsten rotationssymetrisch verteilt aufgespritzt. Die Streifen erstrecken sich dabei parallel zur Trommellängsachse; sie können auch leicht geneigt zu dieser Achsrichtung sein, und zwar in Anpassung an den tatsächlichen Weg, den der von den Wendeln zum Feststoffaustrag hin geförderte Feststoff nimmt.

Fig. 3 zeigt eine Haftbeschichtung 7'' der Trommelinnenfläche, die aus einem wendelförmig verlaufenden Streifen geformt ist. Von solchen Wendeln können mehrere in Achsrichtung ineinander geschachtelt vorgesehen sein. Die streifenförmige Wendel nach Fig. 3 verläuft hinsichtlich ihrer Steigung in der gleichen Umlaufrichtung wie die Schneckenwendel, jedoch mit einer Steigung, die von derjenigen der Schneckenwendel abweicht, so daß eine Überstreichbewegung der äußeren Peripherie der Schnecken­ wendel gegenüber der streifenförmigen Beschichtung gegeben ist. Die Größenordnung ist dabei in weiten Grenzen wählbar.

Fig. 4 zeigt eine Haftbeschichtung 7''' in Form eines wendelförmigen Streifens, der in seiner Umlaufrichtung zu derjenigen der Schneckenwendel konträr verläuft, so daß ein Überstreichen der Schneckenwendel gegenüber dem spiraligen Streifen zwangsläufig gegeben ist. Auch hier können natürlich mehrere Wendelgänge streifenförmiger Haftbeschichtungen ähnlich einer mehrgängigen Schnecke ineinander geschachtelt vorgesehen sein.

Claims (16)

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung von Suspension in wenigstens eine Flüssigphase und Feststoff, der sich unter Fliehkrafteinfluß an der der Schnecke zugewandten Trommelinnenfläche absetzt und von der mit verhältnismäßig geringer Differenzdrehzahl zu der Trommel umlaufenden Schnecke entlang der Trommelinnenfläche zu dem in dem einen, sich konisch verengend ausgebildeten, axialen Endbereich der Trommel gelegenen Feststoffaustrag gefördert wird, wobei die Trommelinnenfläche mit einer eine Bewegung des Feststoffes in Trommelumfangsrichtung behindernden Strukturierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstrukturierung derart durch eine in Teilbereichen auf die Trommelinnenfläche dünn aufgespritzte Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') gebildet ist, deren der Schnecke (2) zugewandte Oberfläche rauh ist, so daß der Feststoff weitestgehend in axialer Richtung auf kürzestem Wege zum Feststoffaustrag (5) förderbar ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbereiche der Haftbeschichtung (7'; 7''; 7''') auf der Trommelinnenfläche unterbrochen aufgebracht sind.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7'; 7''; 7''') die Form in Trommelumfangsrichtung beabstandeter Streifen aufweist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen parallel zur Rotationsachse der Trommel (1) verlaufend angeordnet sind.

5. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen in Längsachsrichtung der Trommel (1) schraubenförmig um deren Rotationsachse herum gleichsinnig zum Wendelverlauf der Schnecke (2) aber in der Steigung abweichend verlaufend angeordnet sind.

6. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen in Längsrichtung der Trommel (1) schraubenförmig um deren Rotationsachse herum gegensinnig zum Wendelverlauf der Schnecke (2) verlaufend angeordnet sind.

7. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen parallel zur Transportrichtung des Feststoffes, also mit einer Winkelneigung zur Trommellängsachse, angeordnet sind.

8. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung eine Fleckenstruktur oder eine Kreuzmusterstruktur aufweist.

9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') bis zum Feststoffaustrag (5) reichend angeordnet ist.

10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung, (7; 7'; 7''; 7''') einen Kunststoff aufweist.

11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') ein Keramikmaterial aufweist.

12. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') Wolframkarbid aufweist.

13. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') natürliche und/oder synthetische körnige Materialien, wie Korund, Siliziumkarbid oder dergleichen, aufweist.

14. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') keramische, mineralische, organische oder metallische Bindemittel aufweist.

15. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') synthetische Bindemittel, wie Phenolformaldehyd-Kondensat, Alkylharze oder dergleichen, aufweist.

16. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftbeschichtung (7; 7'; 7''; 7''') dünner als 0,5 mm ist.