DE4414118A1 - Schubzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schubzentrifuge gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Zentrifuge dieser Art ist aus der DE-AS 10 89 687 bekannt, bei der die auf den Verteilerkegel auftreffende Suspension zunächst auf die nach Art einer Kugelkalotte gestaltete Spitze des Verteilerkegels unter Vernichtung der kinetischen Energie aufprallt, die die Suspension beim Austritt aus dem Füllrohr enthält. Die derart abgebremste Suspension muß sodann im Füllbeschleuniger durch die Haftreibung an den Oberflächen des Verteilerkegels und des im Abstand hierzu angeordneten Kegelmantels beschleunigt werden, um die für die nachgeordneten Pumpenradflügel erforderliche Zuströmgeschwindigkeit zu erreichen. Die Suspension wird sodann unmittelbar von den Pumpenradflügeln auf die Filteroberfläche abgeschleudert, wodurch die Gefahr besteht, daß die Suspension in streifenförmig inhomogener Zusammensetzung auf die Oberfläche der Filtertrommel gelangt. Neben dem Energieverlust den die Suspension beim Aufprall auf die kalottenartige Spitze des Verteilerkegels erfährt, und der streifenförmigen Inkomogenitäten der von den Pumpenradflügeln abgeschleuderten Suspension, kann die Suspension nicht auf die für eine optimale Pumpenwirkung erforderliche Zuströmgeschwindigkeit gebracht werden. Beim Aufprall der Suspension und beim Erfassen der nicht auf optimale Zuströmgeschwindigkeit beschleunigbaren Suspension in das Pumpenrad besteht zudem die Gefahr des Kornbruchs der festen Suspen­ sionsbestandteile.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schubzentrifuge der vorgenannten Art so zu verbessern, daß bei schonender Kornbehandlung der festen Suspensionsbestandteile und bei homogener Verteilung der Suspen­ sion auf der Filtertrommel der Wirkungsgrad der Füllbeschleunigung gesteigert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die mit nur geringen Strömungsverlusten verbundene Umlenkung der axialen Füllrohrströmung in eine radiale Strömung und durch den unmit­ telbar nach der Umlenkung unter Ausnutzung der gesamten Strömungsener­ gie erfolgenden Eintritt der Suspension in das Pumpenrad wird dessen Wirkungsgrad erhöht, wobei der an die Pumpenradschaufeln anschließende Verteilerkonus dafür sorgt, daß die Suspension in einem dünnen Film über den Verteilerkonus strömt und sich dabei weiter homogenisiert. Die, bezogen auf die geringe Filmdicke der Suspension, extrem zur Wirkung kommenden Reibungskräfte haben eine optimale gleichmäßige und kornscho­ nende Beschleunigung zur Folge, so daß das Fest-Flüssig-Gemisch den Verteilerkonus mit zur Umfangsgeschwindigkeit der Filtertrommel nahezu gleicher Umfangsgeschwindigkeit verläßt. Auf dem Filtermittel bildet sich somit ein Filterkuchen, dessen Partikel durch die schonende Behand­ lung des erfindungsgemäß aufgebauten Füllbeschleunigers weitestgehend unzerstört geblieben sind und daher auf der Filtertrommel nicht zu einer unerwünschten Erhöhung des Filtrationswiderstandes beitragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verteilerkegel an seiner Spitze einen Konuswinkel von kleiner oder gleich 90° auf, der ab einem dem halben Durchmesser der Austrittsöffnung des Füllrohres ent­ sprechenden Durchmesser in einen Kegelwinkel von größer oder gleich 100° übergeht. Damit wird bei geringen Energieverlusten die für eine optimale Zuströmung zum Pumpenrad geeignete Umlenkung erzielt, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß bei der Umlenkung keine Partikel­ zerstörung stattfindet.

Hinsichtlich der schonenden Behandlung der Partikel ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorderkanten der profilierten Pumpenradflügel im Querschnitt eine Rundung mit im wesentlichen dem Durchmesser der größten Profildicke des Pumpenradflügels aufweisen. Pumpenräder mit diesen Profilformen der Flügel weisen sehr schlechte Ansaugeigenschaften auf. Daher ist es von Vorteil, wenn das Fördergut (die Suspension) eine nicht zu geringe Zulaufgeschwindigkeit (kinetische Energie) aufweist, was durch die oben beschriebene Vorschaltung eines günstig geformten Ver­ teilerkonus zur verlustarmen Umlenkung der Suspension erreicht wird.

Vorteilhafterweise ist der Strömungskanal zwischen zwei Pumpenradflügeln nach der Maßgabe gestaltet, daß sich der Strömungsquerschnitt mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit verengt.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Seitenansicht den Schnitt durch eine ein­ stufige Schubzentrifuge,

Fig. 2 in schematischer Seitenansicht den Schnitt durch eine zwei­ stufige Schubzentrifuge und

Fig. 3 in schematischer Seitenansicht einen Verteilerkegel mit dem Füll­ rohraustrittsende in vergrößertem Maßstab.

Die in Fig. 1 dargestellte Schubzentrifuge besteht aus einem Zentrifu­ gengehäuse 1 in dem eine einstufige Filtertrommel 2 gelagert ist. Die Filtertrommel weist eine Hohlwelle 3 auf, die von der Achse 4 eines Schubbodens 5 durchsetzt ist, der durch periodische Hübe der Achse 4 hin- und herbewegt wird und den auf der Filtertrommel 2 befindlichen Filterkuchen 6 schubweise vorwärts bewegt.

Auf dem Schubboden 5 ist ein Füllbeschleuniger 7 angeordnet, der aus einem Pumpenrad 8, Pumpenradflügeln 9 und einem Verteilerkonus 10 besteht.

Der Verteilerkonus 10 weist eine zentrale Öffnung 11 auf, in die ein mit dem Zentrifugengehäuse 1 verbundenes Füllrohr 12 ragt, in dessen Aus­ trittsöffnung 13 ein Verteilerkegel 14 angeordnet ist, der mittels eines am Füllrohr 12 abgestützten Einstellgestänges 15 in axialer Richtung verstellbar ist.

Die über das Füllrohr 12 geleitete Suspension 16 gelangt über die wegen der Anordnung des Verteilerkegels 14 ringförmige Austrittsöffnung 13 in den Ansaugbereich des Pumpenrades 8 und wird von den profilierten Pumpenradflügeln 9 erfaßt. Da die Vorderkanten 17 stark abgerundet sind, erfolgt ein kornschonender Eintritt der Suspension in das Pumpenrad, wobei jeweils der Strömungskanal zwischen zwei Pumpenradflügeln 9 sich nach Maßgabe der zunehmenden Strömungsgeschwindigkeit verengt, wodurch eine optimale Durchsatzleistung ohne Strömungsabrisse erzielt wird.

An die Hinterkanten 18 der Pumpenradflügel 9 schließt sich der Vertei­ lerkonus 10 an, auf dem sich die Suspension 16 in einem dünnen Film verteilt und dabei vor dem Abschleudern auf die Filtertrommel 2 eine besonders wirksame und schonende Beschleunigung auf die Umfangsgeschwin­ digkeit der Filtertrommel 2 erfährt.

Die in Fig. 2 dargestellte Schubzentrifuge besteht aus einem Zentrifu­ gengehäuse 21, in dem eine zweistufige Filtertrommel 22 mit einem ersten und einem zweiten Trommelabschnitt 23 und 24 gelagert ist. Der zweite Trommelabschnitt 24 weist eine Hohlwelle 25 auf, die von der Achse 26 des ersten Trommelabschnitts 23 durchsetzt ist, der durch periodische Hübe der Achse 26 hin- und herbewegt wird. Mit dem zweiten Trommelab­ schnitt 24 ist ein Schubboden 27 verbunden, auf dem ein Füllbeschleu­ niger 28 angeordnet ist, der aus einem Pumpenrad 29, Pumpenradflügeln 30, einem Verteilerkonus 31 und einem Verteilerkegel 32 besteht.

Der Verteilerkegel 32 ragt in die Austrittsöffnung 33 eines mit dem Zentrifugengehäuse 21 verbundenen Füllrohres 34, das mittels eines teleskopisch verschiebbaren Endstückes 35 in der Länge veränderbar ist. Die ringförmige Austrittsöffnung 13 kann damit auf eine für einen optimalen Pumpendurchsatz geeignete Öffnungsweite bedarfsweise einge­ stellt werden.

Die über das Füllrohr 34 axial strömende Suspension 36 wird beim Auf­ treffen auf den Verteilerkegel 32 in radialer Richtung in den Ansaugbe­ reich des Pumpenrades 29 umgelenkt. Die Suspension wird von den profi­ lierten Pumpenradflügeln 30 erfaßt, in dem zwischen zwei Pumpenradflü­ geln 30 befindlichen Strömungskanal beschleunigt, und gelangt auf einen, den Hinterkanten 38 der Pumpenradflügel 30 nachgeordneten Verteilerkonus 31, auf dem die Suspension in gleicher Weise, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben, beschleunigt und homogenisiert wird.

Die vom Verteilerkonus 31 abgeschleuderte Suspension gelangt auf den auf dem ersten Trommelabschnitt 23 gebildeten Filterkuchen, der infolge seiner periodischen Hubbewegung intermittierend am Schubboden 27 zum Anschlag kommt und dadurch schubweise auf den zweiten Trommelabschnitt 24 gefördert wird, von dem der Filterkuchen wiederum durch intermittie­ rende Vorschubbewegung des ersten Trommelabschnitts 23 weitergefördert wird.

Die Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte Bemessung eines Verteilerkegels 14, 32, wie er für die Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 verwendet werden kann. Danach weist der Verteilerkegel 14, 32 an der Spitze einen Kegel­ winkel α von 90° und ab einem, dem halben Durchmesser der Austritts­ öffnung des Füllrohres 16, 34 entsprechenden Durchmesser des Verteilerke­ gels, einen Kegelwinkel β von 100° auf.

Claims (9)

1. Schubzentrifuge mit einer ein- oder mehrstufigen Filtertrommel, mit einem periodische Hübe durchführenden Schubboden, der einen aus einem Pumpenrad mit profilierten Pumpenradflügeln bestehenden Füllbe­ schleuniger aufweist, bei dem die Pumpenradflügel zwischen dem Schubbo­ den und einem im Abstand zu diesem angeordneten Verteilerkonus mit zentraler Öffnung angeordnet sind, wobei in die zentrale Öffnung ein Füllrohr für Suspension mündet und zur Öffnung des Füllrohres ein Verteilerkegel gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Verteilerkegel (14, 32) eine spitzwinklige Spitze aufweist,
• - die Pumpenradflügel (9, 39) im zentralen Bereich des Füllbeschleunigers (7, 28) nach der Maßgabe angeordnet sind, daß sich die Vorderkanten (17, 37) der Pumpenradflügel (9, 30) in der inneren Hälfte des Radial­ abstandes zwischen Füllrohraußenfläche und Filtertrommel (2, 22) befin­ den und
• - den Pumpenradflügeln (9, 30) der Verteilerkonus (10, 31) nachgeordnet ist.

2. Schubzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkegel (32) am Schubboden (27) angeordnet ist.

3. Schubzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkegel (14) fest mit dem gehäusefesten Füllrohr (12) verbun­ den ist.

4. Schubzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkegel (14) mittels eines Einstellgestänges (15) verstellbar ist.

5. Schubzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkegel (14, 32) an seiner Spitze einen Kegel-Winkel α von kleiner oder gleich 90° und ab einem dem halben Durchmesser der Austrittsöffnung (13, 33) des Füllrohres (12, 34) entspre­ chenden Durchmesser des Verteilerkegels (14, 32) einen Kegelwinkel (β) von kleiner oder gleich 100° aufweist.

6. Schubzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Hinterkanten (17, 18; 37, 38) der Pumpenradflügel (9, 30) in Axialrichtung des Pumpenrades (8, 29) verlaufen.

7. Schubzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Hinterkanten der Pumpenradflügel in Halb-Axialrichtung des Pumpenrades verlaufen.

8. Schubzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (17, 37) der profilierten Pumpen­ radflügel (9, 30) im Querschnitt eine Rundung mit im wesentlichem dem Durchmesser der größten Profildicke des Pumpenradflügels (9, 30) aufwei­ sen.

9. Schubzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt zwischen zwei Pumpenrad­ flügeln (9, 30) umgekehrt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit gestaltet ist.