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.