DE4317743C2 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit gegen Verschleiß durch Feststoff geschützter Trommelinnenfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung von Suspensionen 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 axialen Endbereich der Trommel gelegenen Festaustrag gefördert wird, wobei auf die Trommelinnenfläche eine Auskleidung gegen Verschleiß durch relativbewegten Feststoff aufgebracht ist.

Solche Zentrifugen sind beispielsweise aus der DE-AS 11 97 812 und der DE 40 39 953 C1 bekannt.

Die Trommeln der hier in Rede stehenden Zentrifugen werden für die fliehkraftbedingte Trennung von wenigstens einer Flüssigphase und Feststoff mit hohen Umlaufgeschwindigkeiten betrieben. Die innerhalb der Trommel mit geringer Differenzdrehzahl umlaufende Schnecke fördert den sich unter Fliehkraft zur Innenmantelfläche der Trommel hin absetzenden Feststoff zu einem Feststoffausgang, der bei konischen oder zylindrisch-konischen Trommeln regelmäßig im konisch verengten axialen Endraum der Trommel liegt. Feststoffe der abgeschiedenen Art können besonders harte Substanzen enthalten, wie bspw. Sand. Solche Feststoffe, die von der meist durch besondere Panzerung geschützten Schneckenwendel gegenüber dem Trommelmantel verschoben werden, üben auf die Trommelinnenmantelfläche einen Verschleiß aus. Dieser Verschleiß beeinträchtigt im Laufe der Zeit die Dicke der Wandung der Trommel, und zwar nicht notwendigerweise gleichmäßig in Umfangsrichtung gesehen, so daß geschwächte Zonen entsprechend geringerer Festigkeit entstehen, die vor dem Hintergrund beschränkter Lebensdauer die Funktion der Zentrifuge beeinträchtigen und zu erheblichen Gefahren führen können.

Um die Innenmantelfläche der regelmäßig aus Stahl bestehenden Trommel zu schützen, hat man bereits Leisten verschiedener Anzahl mit und ohne Schutz (Keramik oder Panzerung) oder eingefräste Nuten vorgesehen, um durch den Feststoff selbst eine Schutzschicht zu bilden - z. B. DE AS 11 97 812. Ähnliche Überlegungen liegen dem Einbau von Lochblechen zugrunde, die der Trommelinnenfläche benachbart und mit dieser umlaufend angeordnet wurden - z. B. DE 40 39 953 C1. Diese Maßnahmen haben jedoch nicht verhindern können, daß sich über den Umfang der Trommelinnenfläche ungleichmäßige Verschleißerscheinungen einstellten und eine verhältnismäßig schnelle Abnutzung der Schutzschichten bzw. Schutzmaßnahmen aufgetreten ist.

Im übrigen bereitet das Aufbringen besonders starker widerstandsfähiger Verschleißschutzschichten dann Probleme, wenn im Zuge der Aufbringung auf die Trommelinnenfläche erhöhte Temperaturen auftreten, weil diese die Rotationssymmetrie der Trommel durch entsprechend wärmebedingte Verformungen, die sich nicht voll zurückbilden, beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der in Rede stehenden Art mit einer Verschleißschutz-Auskleidung zur Verfügung zu stellen, die sich gleichmäßiger abnutzt, ein partielles Auswechseln ermöglicht und damit die Lebensdauer bzw. die Inspektionsintervallzeit des Trommelmantels erheblich erhöht.

Ausgehend von einer Zentrifuge mit den eingangs genannten Merkmalen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Zusammensetzung der Auskleidung aus einer Vielzahl von Verschleißelementen aus unterschiedlich verschleißfestem Material, sei es Keramik, Hartmetall, Hartguß oder dergleichen, und/oder durch die unterschiedlich in Durchmesserrichtung der Trommel gesehene Höhe der einzelnen Verschleißelemente, bevorzugt zumindest in einer Flächenrichtung unter benachbarten Verschleißelementen abwechselnd vorgesehen, ergeben sich eine Vielzahl von Zonen höherer Festigkeit bzw. Höhe und eine weitere Vielzahl von Zonen geringerer Festigkeit bzw. Höhe, so daß sich im Zuge des Betriebes im Bereich der letzteren Zonen, nämlich geringerer Verschleißfestigkeit und/oder Höhe, Feststoff ansammeln kann, der in diesen Zonen gehalten keine Relativbewegung zur Trommelinnenfläche ausführt, sondern selbst als Schutzschicht wirkt, und zwar als eine solche, die sich aus dem im Zuge des Betriebes anfallenden Feststoff stetig erneuert. Bereits aus diesem letzteren Gesichtspunkt ist einer Zonenbildung erhöhten Abriebs entgegengewirkt. Natürlich erleiden auch die Verschleißelemente und damit die durch diese gebildeten Innenflächenbereiche der Auskleidung einen Abrieb, die höher sind und/oder aus Werkstoff höherer Verschleißfestigkeit bestehen. Doch ist dieser Verschleißvorgang aufgrund der dazwischen mehr oder abwechselnd angeordneten, sich selbst regenerierenden Feststoff-Verschleißzonen im Vergleich zu einer durchgehend einheitlich ausgekleideten Trommelinnenfläche geringer und bietet vor allem den Vorteil, daß Zonen der Auskleidung, in denen erhöhter Verschleiß aufgetreten ist, insoweit partiell durch Auswechseln der dortigen Verschleißelemente ersetzt werden können.

Auf diese Weise wird die Lebensdauer und das Wartungsintervall der Trommel erhöht und eine notwendige Reparatur aufgrund der zonenweisen Auswechslungsmöglichkeit billiger.

Darüber hinaus wird die Handhabbarkeit der Auskleidung selbst in bevorzugter Ausgestaltung dadurch erhöht, daß die Verschleißelemente praktisch ohne Wärmebelastung der Trommel an deren Innenfläche angebracht sind. Durch eine entsprechende Verklebung, die zudem derart eingerichtet sein kann, daß sich die vorerwähnte Auswechslung der gesamten Auskleidung oder aber auch einzelner Auskleidungszonen läßt sich dies entsprechend einfach vornehmen.

Die Auskleidung besteht aus einer Vielzahl von plättchenförmigen Verschleißelementen unterschiedlicher Höhe und/oder Verschleißfestigkeit aber gleicher Umrißformgebung. Dabei wird derart vorgegangen, daß geradlinige Kanten des einen Plättchens auf querlaufende Kanten bzw. Scheitelpunkte von Kanten unterschiedlichen Verlaufs des jeweiligen Nachbarelementes ausgerichtet sind, so daß sich keine Fugen ergeben, die im Bereich aneinander anliegender Plättchen sich über größere Entfernungen in einer Richtung erstrecken. Eine solche Formbildung bietet insbesondere eine Ausgestaltung der einzelnen Plättchen in Umrißgestalt als gleichmäßiges Sechseck.

In weiterer Ausgestaltung sind sich die Verschleißelemente mit Ausnehmen versehen. Diese dienen wiederum der Aufnahme von Feststoff und/oder dessen Führung in Richtung des Austrages. Zu letzterem Zwecke können nutenförmige Ausnehmungen im dem der Schnecke zugewandten Oberflächenbereich der Verschleißelemente, insbesondere in Gestalt von Plättchen, vorgesehen sein, die in fluchtender Ausrichtung bzw. Parallelverlauf zueinander entsprechend durchgehende Kanäle bilden. Andererseits können solche Nuten aber auch in "wirrer" Ausrichtung zueinander als Hohlräume zur Aufnahme von die Auskleidung unterstützendem Feststoff dienen. Weiterhin ist es möglich, innerhalb eines vorerwähnten plättchenförmigen Verschleißelementes Vertiefungen oder Ausnehmungen durchbrechender Art vorzusehen, die allseits innerhalb des Plättchens berandet wiederum Feststoffaufnahmeräume bilden.

Desweiteren läßt sich die Auskleidung auch in Form von nach Höhe und/oder Verschleißfestigkeit unterschiedlich bemessener Leisten, beispielsweise in alternierender Anordnung, ausbilden.

Grundsätzlich ist es möglich, die Auskleidung nicht flächendeckend, sondern mit beabstandet voneinander angeordneten Verschleißelementen zu verwirklichen. Eine flächendeckende Auskleidung, also insoweit lückenlos kann vorgesehen sein, die allerdings je nach Zentrifugentyp bzw. Feststoffbeaufschlagung auf axiale Zonen der Trommelinnenwandung beschränkt sein kann.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele nachstehend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein insoweit flächig wiedergegebener Ausschnitt, einer Auskleidungsausbildung an der Trommelinnenfläche eines Dekanters;

Fig. 2 ein in ähnlicher Weise flächig wiedergegebener Ausschnitt einer anderen Auskleidung;

Fig. 3 wiederum ein flächiger Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispieles einer Auskleidung;

Fig. 4a bis 4c Draufsicht und zwei Seitenansichten eines Ausführungsbeispiels eines sechseckigen Verschleißelementes mit kreisförmiger Durchbrechung bei unterschiedlicher Elementhöhe;

Fig. 5a und 5b Draufsicht und Seitenansicht eines sechseckigen Verschleißelementes mit einer nutförmigen Vertiefung;

Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht durch eine leistenförmige Auskleidung.

Aus der Draufsicht auf eine Auskleidung, die flächendeckend aus plätt­ chenförmigen Verschleißelementen 1 regelmäßig sechseckiger, gleicher Umrißgestalt gebildet ist, geht durch die unterschiedliche Schraffur hervor, daß ein Teil dieser Flächenelemente kreuzschraffiert gezeichnet höher und ein anderer Teil der Verschleißelemente 2 mit normaler Linienschraffur versehen niedriger ausgebildet sein soll, wobei die Begriffe hoch und niedrig in Richtung des Trommeldurchmessers bei an der Trommelinnenfläche angeordneter Auskleidung zu verstehen ist. Im Betriebszustand anfallender Feststoff füllt die Räume oberhalb der niedrigeren Verschleißelemente 2 bis zur Höhe der Verschleißelemente 1 auf und trägt somit zum Schutz der Trommel bei. Eine ähnliche Wirkung erhält man, wenn man die kreuzschraffierten Verschleißelemente 1 aus verschleißfesterem und die liniert schraffierten Verschleißelemente 2 aus weniger verschleißfestem Werkstoff herstellt, weil sich nach einer Anfangsbetriebsphase oberhalb der Verschleißelemente 2 ein Hohlraum bildet, in den sich Feststoff ansammeln kann.

Wie Fig. 1 erkennen läßt - und dies gilt auch für die Anordnungen nach den Fig. 2 und 3 -, sind die Kanten 3 eines jeden sechseckigen Verschleißelementes 1 und 2 auf den Kanteneckpunkt 4 zweier Kanten 5 eines jeden Nachbarelementes ausgerichtet, deren Ausrichtung quer zu derjenigen Kante 3, des jeweils betrachteten Ausgangselementes verlaufen. Auf diese Weise ist eine durchgehende Spaltbildung in einer Richtung zwischen benachbarten Plättchen der Auskleidung verhindert.

In Fig. 2 sind wiederum plättchenförmige Verschleißelemente 8, 9 mit sechseckigem Umriß gleicher Kantenlänge wiedergegeben, in deren der Schnecke zugewandten Oberfläche jeweils Nuten 6 eingebracht sind. Diese Nuten 6 können unabhängig davon vorgesehen sein, ob die benachbarten sechseckigen Plättchen in Gruppen oder einzeln benachbart mit unterschiedlicher Höhe und/oder Verschleißfestigkeit ausgebildet sind. In der in Fig. 2 wiedergegebenen Anordnung der Plättchen ergeben sich durchgehende Kanäle der Nuten 6, die ggfs. auch eine Leitwirkung auf den von der Schnecke zu befördernden Feststoff ausüben können. Der Verlauf solcher durch aufeinander ausgerichteter Nuten 6 gebildeten Kanäle kann hinsichtlich der Trommellängsachse längs, quer oder auch spiralförmig ausgebildet sein.

In Fig. 3 sind plättchenförmige Elemente der in Fig. 2 wiedergegebenen Form in einer Anordnung dargestellt, die keinen durchgehenden, durch die Nuten 6 gebildeten Kanal ergeben, d. h. die, Nuten 6 der einzelnen plättchenförmigen Verschleißelemente 1 bzw. 2 sind, insoweit willkürlich oder "wirr" angeordnet, so daß die nutenförmigen Vertiefungen als Feststoffaufnahmeräume dienen, die den angesammelten Feststoff als Verschleißschutz festhalten.

In Fig. 4 ist die Draufsicht a eines sechseckigen plättchenförmigen Verschleißelementes 10 mit allseits identischer Kantenlänge wiedergegeben, in welches ein Durchbruch 7 eingebracht ist. Das Plättchen kann - wie die Seitenansichten b und c wiedergeben, verschieden hoch, d. h. in Durchmesserrichtung der Trommel von dessen Innenfläche abragend, ausgebildet sein. Auch diese Öffnungen dienen der Aufnahme von Feststoff als Teil des Verschleißschutzes der Trommelinnenwandung.

In Fig. 5 ist die Draufsicht a und die Seitenansicht b eines plättchenförmigen Verschleißelementes 1, 2, 10 mit sechseckiger Umrißform übereinstimmender Seitenkantenlänge wiedergegeben, in dessen der Schnecke zugewandten Oberflächenbereich eine über die Breite zwischen zwei parallelen Seitenkanten hinweg geführte Nut 6 eingebracht ist. Ein solches Element liegt den Fig. 2 und 3 zugrunde.

Fig. 6 deutet im Querschnitt eine Auskleidung an, die aus leistenförmigen Verschleißelementen 11 und 12 gebildet ist, wobei die Verschleißelemente 11 in Richtung auf die Trommelachse höher und die Verschleißelemente 12 in derselben Richtung demgegenüber niedriger ausgebildet sind. Hier bilden sich Aufnahmeräume oberhalb der Verschleißelemente 12 bis zur Höhe der Leisten 11 für Feststoff, der insoweit zur Schutzauskleidung der Trommel beiträgt. Auch hier kann eine ähnliche Funktion dadurch erreicht werden, daß die Verschleißelemente 11 auf verschleißfesterem und die Verschleißelemente 12 aus demgegenüber weniger verschleißfestem Werkstoff bestehen.

Die vorstehenden Elemente nach den Fig. 1 bis 6 können aus verschleißfesten Materialien, wie Keramik, Hartmetall, Metallguß oder dergleichen bestehen, wobei im Falle der Ausbildung mit unterschiedlicher Verschleißfestigkeit von Elementen ein und derselben Auskleidung sowohl innerhalb einer Werkstoffgruppe unterschiedlich feste Werkstoffe als auch in Werkstoffgruppen übergreifender Weise unterschiedlich verschleißfeste Werkstoffe verschiedener Gruppen gewählt werden können.

In der Regel wird man eine Auskleidung aus gleichgestalteten Elementen zusammensetzen, dies ist jedoch nicht zwingend, es können auch unterschiedliche Umrißformen kombiniert werden.

Claims (15)

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung von Suspensionen 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, axialen Endbereich der Trommel gelegenen Festaustrag gefördert wird, wobei auf die Trommelinnenfläche eine Auskleidung gegen Verschleiß durch relativbewegten Feststoff aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus einer Vielzahl von plättchenförmigen Verschleißelementen (1, 2; 8, 9; 10; 11, 12) besteht, die verschieden hoch (in Durchmesserrichtung der Trommel gesehen) sind und/oder aus unterschiedlich verschleißfesten Materialien gebildet sind.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißelemente (1, 2; 8, 9; 10; 11, 12) mindestens in besonders verschleißbelasteten axialen Zonen flächendeckend angeordnet sind.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißelemente (1, 2; 8, 9; 10; 11, 12) praktisch ohne Wärmebelastung der Trommel an deren Innenfläche angebracht sind.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißelemente (1, 2; 8, 9; 10; 11, 12) an der Trommelinnenfläche durch Klebung festgelegt sind.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißelemente (1, 2; 8, 9; 10; 11, 12) die Gestalt von Plättchen praktisch identischer Umrißgestalt aufweisen.

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß geradlinige Kanten (3) der Verschleißelemente (1, 2; 8, 9; 10; 11, 12) jeweils auf quer dazu verlaufende Kanten bzw. Kanteneckpunkte (4) von zum Verlauf der geradlinigen Kanten (3) abweichend verlaufenden Kanten (5) des jeweiligen Nachbarelementes ausgerichtet sind.

7. Zentrifuge nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißelemente (1, 2; 8, 9; 10; 11, 12) jeweils die in Durchmesserrichtung der Trommel gesehene Umrißgestalt eines regelmäßigen Sechsecks aufweisen.

8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißelemente (1, 2; 8, 9; 10) mit Ausnehmungen (Nuten 6; Durchbrüche 7) versehen sind.

9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen die Gestalt von über die der Zentrifugenachse zugewandte Elementseite geführten Nuten (6) aufweisen.

10. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (6) in Nutrichtung aufeinanderfolgend angeordneter Ver­ schleißelemente (8) fluchtend und und seitlich benachbarter Verschleißelemente (9) etwa parallel verlaufend ausgerichtet sind (Fig. 2).

11. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (6) aufeinanderfolgender und/oder benachbarter Verschleißelemente zumindest gruppenweise in unterschiedlichen Richtungen verlaufen (Fig. 3).

12. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in den Verschleißelementen (10) als in Richtung ihrer Höhe verlaufende, innerhalb eines jeden Elementes (10) allseits berandete Vertiefungen oder Durchbrüche (7), insbesondere mit kreisförmiger Berandung, ausgebildet sind (Fig. 4).

13. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die plättchenförmigen Verschleißelemente (11, 12) leistenförmig ausgebildet sind.

14. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die verschieden hohe bzw. unterschiedlich verschleißfeste Ausbildung der Verschleißelemente (1, 2; 11, 12) zumindest in einer Flächenrichtung gesehen bei benachbarten Verschleißelementen etwa abwechselnd aufeinanderfolgend vorgesehen ist.

15. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißelemente aus Keramikwerkstoffen, Haltmetallen, Hartguß oder dergleichen gebildet sind.