DE4328369A1

DE4328369A1 - centrifuge

Info

Publication number: DE4328369A1
Application number: DE19934328369
Authority: DE
Inventors: Bernward Dipl Ing Feldkamp; Bernd Dipl I Schlieperskoetter; Peter Dr Stelter
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1995-03-02
Also published as: EP0640398A3; JPH07163907A; EP0640398A2

Description

Die Erfindung ist auf eine Zentrifuge gerichtet, insbesondere auf eine Schnecken zentrifuge, für die Trennung von Flüssigkeits-Feststoffgemischen, bestehend aus einer Zentrifugentrommel, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, mit Ein richtungen zum Zuführen des zu trennenden Gemisches in die Zentrifugentrom mel, mit Öffnungen in der Zentrifugentrommel für den Austrag der abgetrennten schweren Stoffe (Feststoff) und mit einer Schälscheibe für den Austrag der leich ten Stoffe (Flüssigkeit) aus der Zentrifugentrommel, wobei die Schälscheibe min destens einen Schälkanal aufweist, der von der Peripherie der Schälscheibe ausge hend zum Zentrum der Schälscheibe zu einem in axialer Richtung verlaufenden Ableitkanal führt.The invention is directed to a centrifuge, in particular to a screw centrifuge, for the separation of liquid-solid mixtures, consisting of a centrifuge drum, which is rotatably mounted about its longitudinal axis, with a directions for feeding the mixture to be separated into the centrifuge mel, with openings in the centrifuge drum for the discharge of the separated heavy substances (solid) and with a peeling disc for the discharge of the light ten substances (liquid) from the centrifuge drum, the peeling disc min at least has a peeling channel, which extends from the periphery of the peeling disk from the center of the peeling disc to one running in the axial direction Discharge channel leads.

Bei vielen Trennaufgaben in einer Zentrifuge steht die Entwässerung des Feststof fes als Vorstufe zu einer thermischen Trocknung im Vordergrund. Die flüssige Phase strömt über die Wehrplatten der Zentrifuge mit hoher Umfangsgeschwin digkeit aus der Zentrifuge, dabei tritt eine starke Verwirbelung mit dem in der Zentrifuge vorhandenem Gas (normalerweise Luft) auf.For many separation tasks in a centrifuge, there is drainage of the solid fes as a preliminary stage to thermal drying in the foreground. The liquid Phase flows over the weir plates of the centrifuge at high peripheral speeds from the centrifuge, with a strong turbulence in the Centrifuge of existing gas (usually air).

Bei Trennaufgaben, die die flüssige Phase als Wertstoff haben, kann diese Ver wirbelung zu starker Schaumbildung und/oder infolge des intensiven möglichen Stoffaustausches zu einer verstärkten Reaktion der Flüssigkeit mit dem Gas füh ren, was in der Regel unerwünscht ist. Deshalb wird bei diesen Trennaufgaben die Flüssigkeit nicht über Wehrplatten geleitet, sondern mit einer Schälscheibe aus der Zentrifuge gefördert. Die Flüssigkeit wird hierbei durch ihre hohe, der Trom meldrehzahl entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit in die Kanäle der stillste henden Schälscheibe und von dort über axiale Ableitkanäle aus der Zentrifuge ge drückt. Damit bei diesem Austragsvorgang kein Gas in die Kanäle der Schäl scheibe gedrückt wird, was ebenfalls zu einer Schaumbildung führen würde, ist es erforderlich, daß sich die Kanalöffnungen der Schälscheibe stets innerhalb der Flüssigkeit befindet, d. h. die Austragsmenge der Flüssigkeit ist der Menge des zugefügten Gemisches anzupassen.For separation tasks that have the liquid phase as a valuable material, this Ver whirl too much foam and / or due to the intense possible Mass exchange leads to an increased reaction of the liquid with the gas ren, which is usually undesirable. For this reason, the separation tasks Liquid is not passed over weir plates, but with a peeling disc from the Centrifuge promoted. The liquid is here by its high, the Trom circumferential speed in the channels of the quietest existing peeling disc and from there via axial discharge channels from the centrifuge presses. So that no gas enters the channels of the peeling during this discharge process is pressed, which would also lead to foaming, it is required that the channel openings of the peeling disc are always within the Liquid is present, d. H. the discharge amount of the liquid is the amount of to adjust added mixture.

Aus der DE-PS 38 33 063 ist eine Schälscheibe für Schleudertrommeln bekannt, bei der jedem Schälkanal ein Ableitkanal zugeordnet ist, der mittels eines Dros selkörpers in seinem wirksamen Querschnitt verändert werden kann. Mit Hilfe dieser Drosselkörper kann somit der durch die Schälkanäle ausgetragene Flüssig keitsvolumenstrom geregelt und den Einlaufmengen angepaßt werden, so daß si chergestellt ist, daß die Eintragsöffnung der Schälkanäle stets innerhalb der Flüs sigkeit bleiben. Trotzdem können infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit an der Schälscheibe vorbeiströmt, innerhalb der Schälkanäle weiterhin Turbulenzen entstehen, verbunden mit einem Einsaugen von Gas (Luft), selbst bei starker Drosselung hinter der Schälscheibe und damit kleinem Volumenstrom in nerhalb der Schälkanäle.From DE-PS 38 33 063 a peeling disc for centrifugal drums is known in which each peeling channel is assigned a discharge channel, which is by means of a Dros selkörpers can be changed in its effective cross-section. With help this throttle body can thus be the liquid discharged through the peeling channels keits volume flow regulated and adjusted to the inlet quantities, so that si It is established that the entry opening of the peeling channels is always within the rivers stay liquid. Nevertheless, due to the high speed at which the Liquid flows past the peeling disc, still within the peeling channels Turbulence occurs in connection with the sucking in of gas (air) itself severe throttling behind the peeling disc and thus a small volume flow in within the peeling channels.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifuge, insbesondere eine Schneckenzen trifuge, mit einer Schälscheibe so auszubilden, daß eine Reduzierung und Mini mierung der Schaumbildung beim Austrag der Flüssigkeit aus der Zentrifuge er reicht wird.It is an object of the invention to provide a centrifuge, in particular a screw trifuge, with a peeling disc so that a reduction and mini foam generation when the liquid is discharged from the centrifuge is enough.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des An spruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben.This task is solved with the measures of the labeling part of the contractor Proverb 1. Advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims Chen specified.

Durch die Maßnahme der Erfindung, den Schälkanal durch gegeneinander ver drehbare Einzelscheiben auszubilden, wobei durch Verdrehung der Einzelscheiben der wirksame Querschnitt des Schälkanals verändert werden kann, ist die Mög lichkeit gegeben, den auszutragenden Flüssigkeitsvolumenstrom durch Verände rung der Schälkanalquerschnittsfläche zu drosseln, wobei einer kleinen Quer schnittsfläche des Schälkanals im Einlaufbereich auch ein kleiner auszutragender Flüssigkeitsvolumenstrom entspricht und umgekehrt. Dies hat den Vorteil gegen über der Drosselung hinter der Schälscheibe, daß der Einlaufquerschnitt stets dem auszutragenden Volumenstrom angepaßt ist und nicht größer ist als notwendig.By the measure of the invention, the peeling channel by ver against each other Form rotatable individual disks, by rotating the individual disks the effective cross-section of the peeling channel can be changed is the poss given the liquid volume flow to be discharged through changes throttling of the peeling channel cross-sectional area, with a small cross cutting surface of the peeling channel in the inlet area also a small one to be discharged Liquid volume flow corresponds and vice versa. This has the advantage over above the throttling behind the peeling disc, that the inlet cross-section always the volume flow to be discharged is adapted and is not greater than necessary.

Um die mit hoher Umfangsgeschwindigkeit umlaufende Flüssigkeit (bis etwa 50 m/s) auf eine für Rohrleitungen sinnvolle Geschwindigkeit herunterzudrosseln (ca. 2 bis 4 m/s) und dabei die kinetische Energie der Flüssigkeit mit hohem Wir kungsgrad d. h. ohne hohem Druckverlust in potentielle Energie (Druck) umzu wandeln, ist der Schälkanal erfindungsgemäß in Trommeldrehrichtung, d. h. in Flüssigkeitsdrehrichtung sichelförmig gekrümmt ausgebildet und verläuft vom Einlaufbereich an der Peripherie der Schälscheibe zum Auslaufbereich im Zen trum der Schälscheibe divergent, d. h. seine Querschnittsfläche vergrößert sich. Erfindungsgemäß ist hierbei mit Vorteil das Querschnittsflächenverhältnis vom Einlaufbereich zum Auslaufbereich kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,1.Around the liquid circulating at high peripheral speed (up to approx 50 m / s) to a reasonable speed for pipelines (approx. 2 to 4 m / s) and the kinetic energy of the liquid with a high wir degree of efficiency d. H. to convert into potential energy (pressure) without high pressure loss convert, the peeling channel is according to the invention in the direction of drum rotation, d. H. in Liquid rotation direction crescent-shaped and runs from Inlet area on the periphery of the peeling disc to the outlet area in the Zen strand of the peeling disc divergent, d. H. its cross-sectional area increases. According to the invention, the cross-sectional area ratio is advantageous Inlet area to outlet area less than 1, preferably less than 0.1.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Schälkanals wird nicht nur mit Vor teil eine optimale Anpassung des Flüssigkeitsvolumenstroms an die auszutragende Menge erreicht mit dem Ziel, daß die Einlauföffnung des Schälkanals stets in der Flüssigkeit eintaucht und kein Gas (Luft) in den Schälkanal gesaugt wird, sondern die in der Flüssigkeit enthaltende kinetische Energie in einem weichen Verlauf mit hohem Wirkungsgrad in potentielle Energie umgewandelt und Flüssigkeitsstöße und Kavitation durch Vermeidung von Turbulenzen weitgehend unterdrückt.The inventive design of the peeling channel is not only with Vor partly an optimal adjustment of the liquid volume flow to the discharge Quantity achieved with the aim that the inlet opening of the peeling channel is always in the Liquid is immersed and no gas (air) is sucked into the peeling channel, but the kinetic energy contained in the liquid with a soft course high efficiency converted into potential energy and fluid surges and cavitation largely suppressed by avoiding turbulence.

Mit Vorteil sind gemäß der Erfindung die die Schälscheiben bildenden Teilschei ben auf ineinander gesteckte Rohre angeordnet, die axial von außen in die Zentri fugentrommel hineingeführt sind und von außen gegeneinander verdrehbar sind. Auf diese Weise wird es möglich, von außen auch während des Betriebes der Zentrifuge durch Verdrehen der Rohre in einfacher Weise den Schälkanal in sei nem Querschnitt zu verändern und so den Schälkanal schwankenden Betriebszu ständen der Zentrifuge anzupassen.According to the invention, the partial disks forming the peeling disks are advantageous ben arranged on nested tubes that axially from the outside into the centri Groove drum are inserted and can be rotated against each other from the outside. In this way, it becomes possible from the outside even during operation of the Centrifuge by twisting the tubes in a simple way the peeling channel in to change the cross-section and thus the fluctuating levels of the centrifuge.

In konstruktiv einfacher Weise ist mit Vorteil gemäß der Erfindung hierbei das innere Rohr gleichzeitig auch das Aufgaberohr, durch das das zu trennende Ge misch von außen in die Zentrifugentrommel hinein aufgegeben wird. In a structurally simple manner, this is advantageous according to the invention inner tube also the feed tube through which the Ge to be separated is added from the outside into the centrifuge drum.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden anhand von schematischen Zeichnungsfiguren an einem Ausführungsbeispiel nachfolgende nä her erläutert:Further advantages, details and features of the invention are shown in schematic drawing figures on an embodiment following nä explained here:

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine Schneckenzentrifuge mit einer erfindungsgemaßen Schälscheibe; Figure 1 is a schematic axial section through a screw centrifuge with a peeling disc according to the invention.

Fig. 2 einen schematischen Axialschnitt in vergrößertem Maßstab durch eine Schälscheibe gemäß der Erfindung; Fig. 2 is a schematic axial section on an enlarged scale through a paring disc according to the invention;

Fig. 3 einen Radialschnitt entsprechend der Linie III-III der Fig. 2. Fig. 3 is a radial section along the line III-III of FIG. 2.

Die Fig. 1 zeigt eine Schneckenzentrifuge (10) mit einer länglich umlaufenden Zentrifugentrommel (11) und einer koaxial innerhalb der Zentrifugentrommel (11) umlaufenden Förderschnecke (12), mit Feststoffaustragsöffnungen (13) am Ende des konischen Teils der Zentrifugentrommel (11) und mit einer am entgegenge setzten Ende der Zentrifugentrommel (11) angeordnete Schälscheibe (14) zum Austrag der Flüssigkeit. Fig. 1 shows a screw centrifuge ( 10 ) with an elongated centrifuge drum ( 11 ) and a coaxial inside the centrifuge drum ( 11 ) rotating screw conveyor ( 12 ), with solids discharge openings ( 13 ) at the end of the conical part of the centrifuge drum ( 11 ) and with one on the opposite end of the centrifuge drum ( 11 ) arranged peeling disc ( 14 ) for discharging the liquid.

Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, wird die Schälscheibe (14) aus zwei Einzel scheiben (15, 16) gebildet, die mit Abstand voneinander auf ineinandergesteckte Rohre (17, 24) angeordnet sind, so daß sich zwischen den Einzelscheiben (15, 16) ein Spalt ausbildet.As shown in FIG. 2 in particular, the peeling disc ( 14 ) is formed from two individual discs ( 15 , 16 ) which are arranged at a distance from one another on nested tubes ( 17 , 24 ) so that there is between the individual discs ( 15 , 16 ) forms a gap.

Innen sind an die Einzelscheiben (15, 16) Innenscheiben (18, 19) angeschraubt, die aufgrund ihrer Geometrie (sichelförmig gekrümmte Kontur) und Anordnung auf den Einzelscheiben einen radialen Abstand voneinander haben und die den aus den Einzelscheiben (15, 16) gebildeten Spalt teilweise ausfüllen.Inside, the individual disks ( 15 , 16 ) are screwed onto the inner disks ( 18 , 19 ), which due to their geometry (crescent-shaped contour) and arrangement on the individual disks have a radial spacing from each other and the gap formed by the individual disks ( 15 , 16 ) partially fill out.

Durch diese Innenscheiben (18, 19) wird in Verbindung mit den Einzelscheiben (15, 16) der Schälkanal (20) gebildet, der von der Peripherie der Schälscheibe zum Zentrum der Schälscheibe (14) verläuft. Die Abmessung der Schälschei be (20) ist in axialer Richtung dabei konstant und entspricht dem Abstand der Ein zelscheiben (15, 16) voneinander. In radialer Richtung wird die Abmessung des Schälkanals (20) durch den radialen Abstand der Innenscheiben (18, 19) vonein ander bestimmt, wobei die sichelförmige Krümmung der beiden Innenscheiben (18, 19) so ausgeführt ist, daß der Schälkanal (20) von der Peripherie der Schäl scheibe (14) zu ihrem Zentrum hin breiter und somit der Querschnitt des Schälka nals (14) stetig größer wird.These inner disks ( 18 , 19 ) form the peeling channel ( 20 ) in connection with the individual disks ( 15 , 16 ), which runs from the periphery of the peeling disk to the center of the peeling disk ( 14 ). The dimension of the peeling disc ( 20 ) is constant in the axial direction and corresponds to the distance of the individual disks ( 15 , 16 ) from one another. In the radial direction, the dimension of the peeling channel ( 20 ) is determined by the radial distance of the inner disks ( 18 , 19 ) from one another, the crescent-shaped curvature of the two inner disks ( 18 , 19 ) being designed so that the peeling channel ( 20 ) from the Periphery of the peeling disc ( 14 ) towards its center wider and thus the cross-section of the peeling channel ( 14 ) is constantly increasing.

Die die Schälscheibe (14) bildenden Einzelscheiben (15, 16) sind auf je einem der ineinandergesteckten Rohre (17, 24) aufgesteckt - im dargestellten Ausführungs beispiel die Einzelscheibe (15) auf das Rohr (17) und die Einzelscheibe (16) auf das Rohr (24) - und mit diesen fest verbunden, beispielsweise durch Verschweißen.The individual discs ( 15 , 16 ) forming the peeling disc ( 14 ) are attached to each of the nested tubes ( 17 , 24 ) - in the illustrated embodiment, for example, the individual disc ( 15 ) on the tube ( 17 ) and the individual disc ( 16 ) on it Tube ( 24 ) - and firmly connected to them, for example by welding.

Die beiden ineinandergesteckten Rohre (17, 24) bilden zwischen sich einen Ab leitkanal (22) aus, der mit dem Schälkanal (20) in Verbindung steht und der seine Funktion - den Austrag der Flüssigkeit - auch bei Verdrehung der Rohre (17, 24) gegeneinander beibehält und mit den beiden Rohren (17, 24) aus der Zentrifugen trommel (11) herausgeführt wird. Die von außen in die Zentrifugentrommel (11) hineinführenden Rohre (17, 24) - das innere Rohr (17) dient als Aufgaberohr zur Zuführung der zu trennenden Suspension in Pfeilrichtung 23 in die Zentrifugen trommel (11) - sind gegeneinander von außen her verdrehbar und damit auch die auf den Rohren (17, 24) aufgesteckten Einzelscheiben (15, 16), wodurch sich der radiale Abstand der auf Einzelscheiben (15,16) angeordneten Innenscheiben (18, 19) und damit der Querschnitt des Schälkanals (20) verändert.The two nested pipes ( 17 , 24 ) form between them a guide channel ( 22 ) which is connected to the peeling channel ( 20 ) and which functions - the discharge of the liquid - even when the pipes ( 17 , 24 ) are twisted. maintains against each other and is led out with the two tubes ( 17 , 24 ) from the centrifuge drum ( 11 ). The inside leading from outside into the centrifuge drum (11) pipes (17, 24), - the inner tube (17) serves as a feed pipe for feeding the drum suspension to be separated in the direction of arrow 23 into the centrifuge (11) - are mutually forth rotatable from the outside and thus the pushed onto the pipes (17, 24) the individual panes (15, 16), the radial distance of which is arranged on individual plates (15,16) inner discs which (18, 19), thereby changing the cross-section of the peeling channel (20).

Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Schälscheibe (19) besteht aus insgesamt vier Teilen, den zwei Einzelscheiben (15, 16) auf die jeweils eine der Innenscheiben (18, 19), deren Basisfläche jeweils etwa der Hälfte der einen Ein zelscheibe (15, 16) entspricht, befestigt ist. Eine derartig zusammengesetzte Schälscheibe (14) läßt sich mit einfachen Mitteln herstellen, insbesondere kann durch einfaches Auswechseln der Innenscheiben (18, 19) durch entsprechend an ders geformte Innenscheiben die Form des Schälkanals den Erfordernissen der auszutragenden Flüssigkeit angepaßt werden. The peeling disc ( 19 ) described in this embodiment consists of a total of four parts, the two individual discs ( 15 , 16 ) on each of the inner discs ( 18 , 19 ), the base surface of which is approximately half of a single disc ( 15 , 16 ) corresponds, is attached. Such a peeling disc ( 14 ) can be produced with simple means, in particular, the shape of the peeling channel can be adapted to the requirements of the liquid to be discharged by simply replacing the inner discs ( 18 , 19 ) by correspondingly shaped inner discs.

Es ist gemäß der Erfindung jedoch auch möglich, mehr als zwei Innenscheiben zu verwenden, wobei die Innenscheiben dann axial oder radial nebeneinander ange ordnet sein können. Es ist gemäß der Erfindung weiterhin auch möglich, auf die Innenscheiben in Gänze zu verzichten. In diesem letzteren Fall müssen dann die Schälkanalkonturen aus den Einzelscheiben durch einen Metallbearbeitungsvor gang, beispielsweise durch Fräsen herausgearbeitet werden.However, according to the invention it is also possible to close more than two inner panes use, the inner washers then axially or radially next to each other can be arranged. It is also possible according to the invention to which To dispense with the entire inner pane. In the latter case, the Peeling channel contours from the individual disks by means of metal processing gear, for example, be worked out by milling.

Claims

1. Centrifuge, in particular screw centrifuge, for the separation of liquid-solid mixtures, consisting of a centrifuge drum which is rotatably mounted about its longitudinal axis, with devices for feeding the mixture to be separated into the centrifuge drum, with openings in the centrifuge drum for the discharge of the separated heavy substances (solid) and with a peeling disc for the discharge of the light substances (liquid) from the centrifuge drum, wherein the peeling disc has at least one peeling channel which runs from the periphery of the peeling disc to the center of the peeling disc to a ver running in the axial direction Discharge channel leads, characterized in that the peeling disc be ( 14 ) is composed of at least two mutually rotatable individual disks ( 15 , 16 ) which form at least one peeling channel ( 20 ) between them, the cross-sectional area of which can be adjusted by rotating the individual disks ( 15 , 16 ) is.

2. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the peeling disc ( 14 ) forming individual disks ( 15 , 16 ) are arranged on nested tubes ( 17 , 24 ) which lead from the outside coaxially into the centrifuge drum ( 11 ) and from outside the centrifuge ( 11 ) are rotatable against each other.

3. Centrifuge according to claim 2, characterized in that the inner tube ( 17 ) of the two nested tubes ( 17 , 24 ) is used to feed the mixture to be separated into the centrifuge drum ( 11 ).

4. Centrifuge according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the peeling channel ( 20 ) curved in a crescent shape in the drum direction of rotation from the periphery to the center of the peeling disc ( 14 ).

5. Centrifuge according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the peeling channel cross-sectional area from the periphery to the center of the peeling disc ( 14 ) increases continuously.

6. Centrifuge according to claim 5, characterized in that the ratio of the peeling channel cross-sectional areas between the inlet area at the periphery of the peeling disk ( 14 ) and the outlet area in the center of the peeling disk ( 14 ) is less than 1, preferably less than 0.1.

7. Centrifuge according to one or more of the preceding claims, characterized in that the centrifuge drum diameter is at least 200 mm, and that the peeling disc ( 14 ) is dimensioned such that the peripheral speed of the suspension at the inlet cross section of the peeling disc ( 14 ) at a centrifuge drum speed of at least 600 min ^{-1 is} at least 45 m · sec ^-1 .