DE60029408T2 - Dekantierzentrifuge - Google Patents

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DE60029408T2
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washing liquid
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Tomoe Engineering Co. Takaharu Chuo-ku OTSUKA
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Alfa Laval Copenhagen AS
Tomoe Engineering Co Ltd
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Alfa Laval Copenhagen AS
Tomoe Engineering Co Ltd
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    • B04B3/04Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

  • GEBIET DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dekantierzentrifuge zum Trennen eines Schlamms zu Flüssigkeit und Feststoffkuchen und insbesondere eine Zentrifuge zum effizienteren Waschen des Kuchens.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Dekantierzentrifugen mit Ablass- und Waschfunktion sind bekannt und werden allgemein als Siebtrommel-Dekantierzentrifugen bezeichnet.
  • An Hand der 7 sei eine typische Siebtrommel-Dekantierzentrifuge beschrieben.
  • Eine Dekantierzentrifuge weist eine Trommel 100 und eine Förderschnecke 200 auf, die in der Trommel relativ zu ihr dreht.
  • Die Trommel 100 hat einen großdurchmessrigen Abschnitt 101, einen verjüngten Abschnitt 102 und einen kleindurchmessrigen Abschnitt 103, die als einziges Teil ausgebildet sind. Die Stirnfläche des großdurchmessrigen Abschnitts 101 enthält eine Austragöffnung bzw. einen Damm 104 für klare Flüssigkeit; in der Nähe des Endbereichs des kleindurchmessrigen Abschnitts 103 befinden sich Kuchenaustragöffnungen 105. Der kleindurchmessrige Abschnitt 103 ist mit Filtrataustraglöchern 107 in der Umfangswand 108 versehen. Die Innenwandfläche der Umfangswand 108 ist mit einem porösen Material 106 ausgekleidet.
  • Die Förderschnecke 200 läuft mit konstanter Drehzahldifferenz zur Trommel 100 um und weist als Drehachse eine Nabe 201 und auf diese aufgesetzte Schneckengänge 202 auf. In der Nabe 201 ist eine Waschflüssigkeitskammer 203 vorgesehen sowie Waschflüssigkeit-Sprühdüsen 204 an der der Waschflüssigkeitskammer 203 entsprechenden Stelle.
  • Ein Schlamm, das zu bearbeitende Material, wird dem großdurchmessrigen Abschnitt 101 über ein ortsfestes Rohr 300 in der Nabe 201 zugeführt. Waschflüssigkeit strömt durch ein das Schlammspeiserohr 300 umgebendes Versorgungsrohr 301 für diese und über eine Waschflüssigkeit-Zufuhröffnung 302 in die oben beschriebene Waschflüssigkeitskammer 203.
  • Durch das Schlammspeiserohr 300 dem großdurchmessrigen Abschnitt 101 zugeführter Schlamm wird durch die Fliehkraft auf die Innenwandfläche des großdurchmessrigen Abschnitts 101 gedrückt. Die Flüssigphase des Schlamms wird vom Damm 104 am Ende des großdurchmessrigen Abschnitts 101 ausgetragen; der Kuchen im Schlamm wird vom Schneckengang 202 durch den verjüngten und den kleindurchmessrigen Abschnitt 102, 103 transportiert und geht durch die Kuchen-Austragöffnungen 105 ab. Der Kuchen im kleindurchmessrigen Abschnitt 103 wird beim Waschen mit der Waschflüssigkeit zusammen abgelassen.
  • In der so weit beschriebenen Technik wird der Kuchen vom Schneckengang 202 zwangsweise transportiert, wobei ihm ein generell dreieckiger Querschnitt erteilt wird, dessen eine Seite auf der den Austragöffnungen 105 zugewandten Oberfläche des Schneckengangs 202 liegt. Selbst wenn die Waschflüssigkeit auf den im Querschnitt generell dreieckigen Kuchenanteil gesprüht wird, strömt sie über die schräg liegende Kuchenoberfläche ab, dringt aber nicht in den Kuchen selbst ein. Daher ist kein wesentlicher Wascheffekt zu erwarten. Führt man mehr Waschflüssigkeit zu, um den Wascheffekt zu verbessern, steigt auch die Abwassermenge, was den Ablasseffekt beeinträchtigt. Um also einen zufriedenstellenden Ablasseffekt zu erzeugen, muss der Filterabschnitt verlängert werden; folglich steigen die Gesamtlänge der Anordnung und so auch deren Gestehungskosten.
  • Man hat versucht, zwischen den Schneckengängen in vorgeschriebenem Abstand zur Trommel eine Platte bzw. ein Messer anzuordnen, um den abgelagerten Kuchen vor dem Aufsprühen der Waschflüssigkeit aufzubrechen und so den Effekt der Kuchenwäsche zu verbessern. Da diese Teile jedoch dem Kuchentransport Widerstand entgegen setzen können, ist eine höhere Antriebsleistung erforderlich. Da weiterhin die Wäsche der Maschine selbst schwierig ist, können Kuchenansammlungen sie blockieren, so dass das zu behandelnde Material sich nicht volumenstabil bearbeiten lässt. Außerdem nimmt bei der erwähnten Technik die Anzahl der Bauteile und so der Kostenaufwand für die Vorrichtung ebenfalls zu.
  • Die JP-A-10 028 899 offenbart eine bekannte Zentrifuge, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu Grunde liegt.
  • DIE ERFINDUNG
  • Angesichts der oben beschriebenen Schwierigkeiten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dekantierzentrifuge anzugeben, mit der sich der Kuchenwascheffekt verbessern lässt, ohne die zugeführte Waschflüssigkeitsmenge oder die Anzahl der Bauteile zu erhöhen.
  • Um das genannte Ziel zu erreichen, weist die erfindungsgemäße Dekantierzentrifuge auf:
    eine Trommel;
    einen Schneckenförderer, der in der Trommel relativ zu dieser drehbar angeordnet ist;
    wobei die Trommel einen zylindrischen großdurchmessrigen Abschnitt, in den Schlamm eingespeist wird, einen verjüngten Abschnitt, dessen Durchmesser vom großdurchmessrigen Abschnitt her abnimmt, und einen kleindurchmessrigen Abschnitt aufweist, der an die kleindurchmessrige Seite des verjüngten Abschnitts anschließt;
    der kleindurchmessrige Abschnitt in einem Teil der oder in der gesamten Umfangswand desselben mit Feinfiltrataustragslöchern und an dem dem großdurchmessrigen Abschnitt entgegengesetzten Ende mit Kuchenaustragslöchern versehen ist;
    der kleindurchmessrige Abschnitt mit Waschflüssigkeit-Zufuhreinrichtungen versehen ist, mit denen dem vom großdurchmessrigen Abschnitt her durch den verjüngten Abschnitt hindurch transportierten Kuchen Waschflüssigkeit zuführbar ist;
    der Schneckenförderer eine Vielzahl von Schneckengängen aufweist, mit denen der Kuchen zu den Kuchenaustragslöchern im kleindurchmessrigen Abschnitt transportierbar ist;
    die Vielzahl von Schneckengängen einen Teil mit einem kleinem Abstand zwischen der Außenkante der Schnecke und der Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts sowie einen Teil mit einem großen solchen Abstand aufweist; und
    der gesamte Bereich der Vielzahl von Schneckengängen mit großem Abstand den Teil eines anderen Schneckengangs mit kleinem Abstand zur Innenwandfläche in der gleichen axialen Position des Schneckenförderers überlappt.
  • Der "große Abstand" ist dabei mindestens doppelt so groß wie der "kleine Abstand".
  • In der Dekantierzentrifuge ist die Waschflüssigkeit-Zufuhreinrichtung vorzugsweise im groß beabstandeten Teil auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite vorgesehen. Zusätzlich dazu ist die Waschflüssigkeit-Zufuhreinrichtung vorzugsweise so ausgeführt, dass mit ihr die Waschflüssigkeit auf die Oberfläche des groß beabstandeten Schneckenteils auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite aufsprühbar ist.
  • In der Dekantierzentrifuge sind der groß beabstandete Teil des einen Schneckengangs und der klein beabstandete Teil eines anderen Schneckengangs, der sich in den gleichen axialen Positionen befindet, vorzugsweise so ausgeführt, dass, wenn der groß beabstandete Teil mindestens eine halbe Umdrehung ausführt, der klein beabstandete Teil den gleichen Punkt durchläuft.
  • Zusätzlich hierzu sind in der oben beschriebenen Dekantierzentrifuge die Tiefe und die Länge des groß beabstandeten Teils vorzugsweise so definiert, dass am groß beabstandeten Teil auf der den Kuchenaustragsöffnungen zugewandten Seite liegender Kuchen den großen Abstand zwischen der Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts und dem groß beabstandten Teil durchläuft und dabei auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite des groß beabstandeten Teils eine Kuchenrestschicht der gleichen Dicke wie der große Abstand bildet und dass der Kontaktdruck des Kuchens nicht auf die Oberfläche des groß beabstandeten Teils des den Kuchenaustragöffnungen zugewandten Schneckengangs unmittelbar vor dem Ende des groß beabstandeten Teils und dem Beginn des kleindurchmessrige Teil aufgebracht wird.
  • Da, wie oben beschrieben, erfindungsgemäß auf der Schnecke ein groß beabstandeter Teil ausgebildet ist und die Waschflüssigkeit auf die dort hindurchgetretene dünne Kuchenrestschicht aufgebracht wird, verbessert sich der Wascheffekt, ohne die Anzahl der Bauteile oder die Waschflüssigkeitsmenge zu erhöhen. Insbesondere verbesserte der Wascheffekt sich in einer Dekantierzentrifuge, in der die Waschflüssigkeit auf den groß beabstandeten Teil des Schneckengangs auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite aufgebracht wird, da sich die Waschflüssigkeit gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der dünnen Kuchenrestschicht verteilt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Schnittdarstellung der Dekantierzentrifuge nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine erläuternde Darstellung der Ausgestaltung der Schnecke im kleindurchmessrigen Abschnitt nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine erläuternde Darstellung des Zustands des Kuchentransports und eines Zustands der Kuchenwäsche in einem speziellen Teil des kleindurchmessrigen Abschnitts nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 sind Schnitte in Ebenen der 3;
  • 5 ist eine erläuternde Darstellung eines Zustands des Kuchentransports an jeder Stelle im kleindurchmessrigen Abschnitt nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine erläuternde Darstellung der Ausgestaltung der Schnecke im kleindurchmessrigen Abschnitt nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 7 ist eine Schnittdarstellung eines Siebtrommel-Dekanters nach dem Stand der Technik.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • An Hand der 1 bis 6 werden nun verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dekantierzentrifuge beschrieben.
  • Zuerst sei eine Dekantierzentrifuge nach der ersten Ausführungsform der Erfindung an Hand der 1 bis 5 beschrieben.
  • In dieser Ausführungsform entspricht die Dekantierzentrifuge der bekannten Konstruktion nach 7; sie weist eine Trommel 100 und einen Schneckenförderer 200A (vergl. 1) auf, unterscheidet sich von ihr aber in der Konfigu ration der Schnecke im kleindurchmessrigen Abschnitt 103 der Trommel 100 und der Lage und Richtung der Sprühdüsen für die Waschflüssigkeit. Daher bezeichnen gleiche Bezugszeichen Teile gleich denen des bekannten Zentrifugalseparators; eine Beschreibung derselben entfällt. In den folgenden Beschreibungsteilen sind nur Bauteile beschrieben, die sich vom Stand Technik unterscheiden.
  • Wie die 1 zeigt, ist im kleindurchmessrigen Abschnitt 103 die Nabe 201 des Schneckenförderers 200A mit einem ersten Schneckengang 211 und einem zweiten Schneckengang 212 versehen. Die Schneckengänge 211, 212 weisen jeweils einen klein beabstandeten Teil 211a, 212a mit kleinem Abstand d1 sowie einen groß beabstandeten Teil 211b, 212b mit großem Abstand d2 zwischen der Außenkante des Schneckengangs und der Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts 103 auf. In der 1 stellen die ungestrichelt gezeichneten Bereiche die klein beabstandeten Teile 211a, 212a und die gestrichelt gezeichneten Bereiche die groß beabstandeten Teile 211b, 212b der Schnecke dar. Die Waschflüssigkeit-Sprühdüsen 214 liegen in den groß beabstandeten Teilen 211b, 212b auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite (Rückseite), um in die Richtung zu weisen, in der die Waschflüssigkeit auf die dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandte Oberfläche des Schneckengangs sprühbar ist.
  • An Hand der 2 sollen nun die klein beabstandeten Teile 211a, 212a und die groß beabstandeten Teile 211b, 212b der Schneckengänge 211, 212 ausführlich beschrieben werden. In der 2 bezeichnen die Ziffer 1 im Kreis den ersten Schneckengang 211, die Ziffer 2 im Kreis den zweiten Schneckengang 212 und die gestrichelten Linien die Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts. In der Fig. (a) stellt eine seitliche Achse die axiale Lage des Schneckengangs im kleindurchmessrigen Abschnitt und die vertikale Achse den Winkel des Schneckengangs um die Rotationsachse C dar, so dass die Konfigurationen der Schneckengänge 211, 212 in diesem Koordinatensystem gezeigt sind. Die Fig. (b) zeigt die Konfigurationen der Schneckengänge 211, 212 in Richtung der Rotationsachse.
  • Die axiale Dimension des kleindurchmessrigen Abschnitts dieser Ausführungsform beträgt 1000 mm und der erste Schneckengang 211 ist in 100-mm-Intervallen über die gesamte Länge des kleindurchmessrigen Abschnitts angeordnet. Der zweite Schneckengang 212 ist so vorgesehen, dass jede Windung des zweiten Schneckengangs zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Windungen des ersten Schneckengangs 211 über fast die volle Länge des kleindurchmessrigen Abschnitts verteilt ist.
  • Die groß beabstandeten Teile 211b, 212b der Schneckengänge 211, 212 sind alle 495° mit 270° Winkelbreite gebildet, die klein beabstandeten Teile 211a, 212a der Schneckengänge 211, 212 alle 270° mit 495° Winkelbreite. Dreht im gesamten groß beabstandeten Teil 211b (212b) des Schneckengangs 211 (212) ersterer um eine halbe Umdrehung (180°), durchläuft der klein beabstandete Teil 212a (211a) eines anderen, am gleichen axialen Ort liegenden Schneckengangs 212, (211) die gleiche Lage. Genauer gesagt, überlappen der Anfangspunkt s und der Endpunkt e des groß beabstandeten Teils 211b des ersten Schneckengangs 211 die Punkte s', e' auf dem klein beabstandeten Teil 212a des zweiten Schneckengangs 212 in der gleichen axialen Lage. Die Kuchenrestschicht, die den großen Abstand d2 zwischen der Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts 103 und den groß beabstandeten Teilen 211b, 212b der Schneckengänge 211, 212 durchläuft und auf diesen verbleibt, wird von den klein beabstandeten Teilen 212a, 211a anderer Schneckengänge 212, 211 zu den Kuchenaustragöffnungen 105 transportiert.
  • Zur Erläuterung sind Bereiche der Kuchenrestschicht, die sich auf der Rückseite aller groß beabstandeten Teile 211b, 212b der Schneckengänge 211, 212 bilden, als erster Kuchenrestschichtbereich I, zweiter Kuchenrestschichtbereich II, ... bzw. siebter Kuchenrestschichtbereich VII bezeichnet.
  • In dieser Ausführungsform sind nicht für alle groß beabstandeten Teile 211b, 212b aller Schneckengänge 211, 212 auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite Waschflüssigkeit-Sprühdüsen 214 vorgesehen. Mit anderen Worten: Sie sind nicht in allen Kuchenrestschichtbereichen vorgesehen, sondern nur im zweiten und im vierten Kuchenrestschichtbereich II bzw. IV.
  • An Hand der 3 und 4 werden nun der Kuchentransport und die Kuchenwäsche in einem bestimmten Bereich (Kuchenrestschichtbereich II und Umgebung) beschrieben. In der 3 sind zur klaren Darstellung des internen Zustands des kleindurchmessrigen Abschnitts die Trommel weggelassen und der Schneckengang gradlinig dargestellt. Der Oberteil der Figur zeigt die Richtung der Nabe des Schneckenförderers, ihr Unterteil die Umfangsrichtung des kleindurchmessrigen Abschnitts. Die 4(a), (b), (c), (d) und (e) sind Schnitte in den Ebenen a-a, b-b, c-c, d-d bzw. e-e der 3. Aus den 3 und 4 ist eine sehr dünne Kuchenrestschicht weggelassen, die sich nach dem Durchlauf des Kuchens durch den Spalt zwischen den klein beabstandeten Teilen 211a, 212a des Schneckengangs und der Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts bildet.
  • Wie die 3 und 4(a) zeigen, wird beim Lauf des klein beabstandeten Teils 212a des zweiten Schneckengangs 212 zu den Kuchenaustragsöffnungen hin vom klein beabstandeten Teil 212a des Schneckengangs auf der den Kuchenaustragsöffnungen zugewandten Seite auf den Kuchen C1 Druck ausgeübt und letzterem ein allgemein dreieckiger Querschnitt erteilt, wobei eine Seite an der Oberfläche des Schneckengangs anliegt, wie hinsichtlich des Standes der Technik angemerkt.
  • Erreicht – vergl. die 3 und 4(b) – der Kuchen den groß beabstandeten Teil 212b des zweiten Schneckengangs 212, durchläuft der Kuchen gerade den großen Spalt d2 zwischen dem groß beabstandeten Teil 212b und der Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts 103 und wird nicht weiter transportiert. Folglich bildet sich hinter dem groß beabstandeten Teil 212b, also im zweiten Kuchenrestschichtbereich II, eine Kuchenrestschicht C2 und nimmt die Kuchenmenge auf der Ablauf- bzw. Vorderseite des groß beabstandeten Teils 212b vom Anfangspunkt s allmählich zum Endpunkt e hin ab; der zu transportierende Kuchen ist am Endpunkt e verschwunden. Die Kuchenrestschicht C2 auf der Rückseite des groß beabstandeten Teils 212b hat eine Dicke entsprechend dem großen Abstand d2.
  • Die Waschflüssigkeit aus den Waschflüssigkeitsprühdüsen 214 wird auf der Rückseite des groß beabstandeten Teils 212b des Schneckengangs und dem Teil zugeführt, wo die Kuchenrestschichten C2 sich gerade bilden. Mit anderen Worten: die Waschflüssigkeit wird der Kuchenrestschicht C2 sukzessive so zugeführt, wie der Kuchen vom groß beabstandeten Teil 212b rückwärts läuft und die Kuchenrestschicht C2 sich auszubilden beginnt. Folglich wird die Waschflüssigkeit gleichmäßig auf die gesamten Oberfläche der Kuchenrestschicht C aufgetragen. Die auf denjenigen Teil, in dem die Kuchenrestschicht C2 sich auszubilden beginnt, aufgebrachte Waschflüssigkeit dringt in Folge der durch die Drehung der Trommel 100 erzeugten Fliehkraft sehr schnell in die Kuchenschicht und in das poröse Material 106 ein und löst dabei lösliche Komponenten (Verunreinigungen) in der Kuchenschicht, die dann größtenteils durch das poröse Material 106 wandern und die Maschine durch die Filtrataustragslöcher 107 hindurch verlassen.
  • Da also nach der vorliegenden Ausführungsform die Waschflüssigkeit unter der von der Drehung der Trommel 100 erzeugten Fliehkraft der Oberfläche der Kuchenrestschicht C2 generell vertikal zugeführt wird, fließt sie nicht die Kuchenoberfläche entlang, sondern dringt größtenteils in diese ein. Da die Kuchenrestschicht C2 dünner ist als der im Querschnitt allgemein dreieckige Kuchenrest C1, läuft die auf die Kuchenrestschicht C2 aufgebrachte Waschflüssigkeit größtenteils durch die Kuchenrestschicht C2 und dann durch das poröse Material 106 sowie die Löcher 107 und wird praktisch ausnahmslos aus der Maschine ausgetragen. Weiterhin wird in dieser Ausführungsform die Waschflüssigkeit auf die gesamte Oberfläche der Kuchenrestschicht C gleichmäßig aufge tragen, wie oben beschrieben. So erhält man nach dieser Ausführungsform in einem einzigen Waschvorgang eine zufriedenstellende und gleichmäßige Wäsche der gesamten Kuchenrestschicht C2.
  • Da die Fliehkraft stetig auf den Kuchen einwirkt, erfolgt ein Ablassvorgang immer im zweiten Kuchenrestschichtbereich II. Da in dieser Ausführungsform der Ablassvorgang auf den ausgebreiteten Kuchen im zweiten Kuchenrestschichtbereich II gleichmäßig einwirkt, erreicht man auch einen zufriedenstellenden Ablasseffekt.
  • Die durch den groß beabstandeten Teil 212b des zweiten Schneckengangs 212 hindurchgetretene Kuchenrestschicht C2 wird vom klein beabstandeten Teil 212b des zweiten Schneckengangs 212 (vergl. die 3 und 4(c), (d)) flachgestrichen und sammelt sich allmählich hinter dem groß beabstandeten Teil 212 des zweiten Schneckengangs 212, also vor dem klein beabstandeten Teil 211a, wo sich, wie in den 3 und 4(e) gezeigt, erneut eine im Querschnitt im allgemeinen dreieckige Kuchenschicht C1 bildet. Diese Kuchenschicht C1 wird vom klein beabstandeten Teil 211a des ersten Schneckengangs 211 zu den Kuchenaustragsöffnungen transportiert; erreicht sie den groß beabstandeten Teil 211b des ersten Schneckengangs 211, durchläuft sie den Spalt und bildet auf seiner Rückseite wiederum eine Kuchenrestschicht C2, mit anderen Worten den dritten Kuchenrestschichtbereich III. So werden in dieser Ausführungsform der Wasch- und der Ablasseffekt verbessert, da bei jeder Ausbildung eines im allgemeinen dreieckigen Querschnitts und dann einer Schicht der Kuchen aufgebrochen und durchgearbeitet wird.
  • Sodann wird der Kuchen auf die gleiche Weise vom vierten Kuchenrestschichtbereich IV zum siebten Kuchenrestschichtbereich VII hin bearbeitet, den Kuchenaustragslöchern 105 zugeführt und schließlich durch diese hindurch ausgetragen. Da in der genannten Ausführungsform jedoch nur im zweiten und vierten Kuchenrestschichtbereich II bzw. IV Waschflüssigkeits-Sprühdüsen 214 angeordnet sind, wird weder dem dritten noch dem fünften noch dem sechsten noch dem siebten Kuchenrestschichtbereich III, V, VI bzw. VII Waschflüssigkeit zugeführt.
  • Der Grund, weshalb in dieser Ausführungsform die Waschflüssigkeitszufuhr zur Kuchenrestschicht nur im zweiten und im vierten Kuchenrestschichtbereich II bzw. IV erfolgt, liegt darin, dass der dort bearbeitete Kuchen für Flüssigkeit eine verhältnismäßig niedrige Durchdringung aufweist. Bei niedriger Flüssigkeitsdurchdringung des Kuchens ist selbst bei Waschflüssigkeitzufuhr zum zweiten Kuchenrestschichtbereich ein vollständiges Ablassen dort nicht erreichbar. Wird also im dritten Kuchenrestschichtbereich wieder Waschflüssigkeit zugeführt, verbleibt sie auf der Kuchenschicht und beeinträchtigt dort u.U. den Wasch- und Ablasseffekt. Arbeitet man hingegen mit Kuchen mit guter Flüssigkeitsdurchdringung, ist empfehlenswert, Waschflüssigkeit im ersten, zweiten und dritten Kuchenrestschichtbereich I, II bzw. III nacheinander zuzuführen.
  • In dieser Ausführungsform scheint die Ausbildung der Kuchenrestschicht im fünften, sechsten und siebten Kuchenrestschichtbereich belanglos zu sein, da die Bereiche stromabwärts des Kuchenrestschichtbereichs IV keine Waschflüssigkeit erhalten. Sie trägt aber zu einem verbesserten Ablasseffekt bei, da auch dort die Fliehkraft wiederholt auf den schichtmäßig ausgebreiteten Kuchen einwirkt.
  • An Hand der 5 wird nun der Kuchentransport in jeder axialen Position beschrieben.
  • Wird der Kuchen vom klein beabstandeten Teil 211a des ersten Schneckengangs 211 in den ersten Kuchenrestschichtbereich I transportiert, geht der erste Schneckengang 211 vom klein beabstandeten Teil 211a auf den groß beabstandeten Teil 211b über; daher verbleibt die Kuchenrestschicht C2 hinter dem groß beabstandeten Teil 211b des ersten Schneckengangs 211 im ersten Kuchenrestschichtbereich I. Die Kuchenrestschicht C2 wird vom klein beabstandeten Teil 212a des zweiten Schneckengangs 212 flachgestrichen, der den ersten Kuchenrestschichtbereich I eine halbe Umdrehung (180°) hinter dem groß beabstandeten Teil 211b der ersten Schneckengangs 211 durchläuft, und zum zweiten Kuchenrestschichtbereich II transportiert. Der zweite Schneckengang 212 geht vom klein beabstandeten Teil 212a zum groß beabstandten Teil 212b über, wenn er den zweiten Kuchenrestschichtbereich II erreicht. Daher bleibt die Kuchenrestschicht C2 im zweiten Kuchenrestschichtbereich II hinter dem groß beabstandeten Teil 212b des zweiten Schneckengangs 212, so dass die Waschflüssigkeit der Kuchenrestschicht C2 zugeführt wird.
  • Die Kuchenrestschicht C2 wird vom klein beabstandeten Teil 211a des ersten Schneckengangs 211, der eine halbe Umdrehung (180°) hinter dem groß beabstandeten Teil 212b des zweiten Schneckengangs 212 den zweiten Kuchenrestschichtbereich II durchläuft, flachgestrichen und zum dritten Kuchenrestschichtbereich III transportiert.
  • Dieser Prozess wiederholt sich, bis der Kuchen zu den Kuchenaustragöffnungen transportiert worden ist.
  • Da, wie bisher beschrieben, in der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration des Schneckengangs im kleindurchmessrigen Abschnitt 103 sowie die Lage und Richtung der Waschflüssigkeit-Sprühdüsen 214 so modifiziert sind, dass der Kuchen beim Transport im kleindurchmessrigen Abschnitt 103 zu einer Schicht ausgestrichen und verteilt wird, der die Waschflüssigkeit gleichmäßig zugeführt wird, erhält man einen verbesserten Wasch- und Ablasseffekt bei sehr geringen Zusatzkosten für die Vorrichtung.
  • Der Erfinder hat eine Testausführung der erfindungsgemäßen Dekantierzentrifuge hergestellt und sie mit Gips-, Terephthalsäure- oder Polyethylenterephtalatharz-Pulver u. dergl. in Wasser dispergiert und mit Essigsäurezugabe als Verunreinigung getestet. Dabei ergab sich für alle zu verarbeitenden und dem Test unterzogenen Gegenstände ein zufriedenstellender Wasch- und Ablasseffekt.
  • Um die Kuchenwäsche weiter zu verbessern, wie in 4(d) gezeigt, darf vor dem groß beabstandeten Teil 212b unmittelbar vor dessen Ende kein Kuchen verbleiben, d.h. es bildet sich hinter dem groß beabstandeten Teil 212b eine Kuchenrestschicht C2 mit der gleichen Querschnittsfläche wie der Kuchen C1 der 4(a). Falls Kuchen vor dem groß beabstandeten Teil 212b unmittelbar vor dessen Ende verbleibt, wie in 4(d') gezeigt, wird der Kuchen C3 vom klein beabstandeten Teil weitertransportiert, ohne Waschflüssigkeit erhalten zu haben. Daher werden der große Abstand d2 und die Länge der groß beabstandeten Teile 211b, 212b vorzugsweise so bestimmt, dass stromabwärts derselben unmittelbar vor ihrem Ende fast kein Kuchen verbleibt; mit anderen Worten: der Kuchen übt in den groß beabstandeten Teilen 211b, 212b keinerlei Druck auf die Vorderfläche des Schneckengangs aus.
  • Es seien nun spezielle Werte für den kleinen und den großen Abstand d1 bzw. d2 beschrieben.
  • Es seien für diese Ausführungsform der Dekantierzentrifuge folgende Konstruktionsmaße angenommen:
    Innendurchmesser des kleindurchmessrigen Abschnitts: 260 mm
    Länge des kleindurchmessrigen Abschnitts: 1000 mm
    Steigung des Förderers: 100 mm
    Drehzahldifferenz des Förderers: 40 U/min
    Auszutragende Kuchenmenge: 18,3 l/min
  • Unter diesen Bedingungen hat der Dreieckquerschnitt des Kuchens C1 in 4(a) einen Flächeninhalt von etwa 5,6 cm2. Damit der gesamte Kuchen C1 zur Kuchenrestschicht C2 umgeformt wird, wie in 4(d) gezeigt, muss, wenn die Länge der groß beabstandeten Teile 211b, 212b (als einfaches Beispiel) 360° entspricht, der große Abstand d2 mindestens gleich dem kleinen Abstand d1 plus 5,6 mm sein. Da die Länge der groß beabstandeten Teile 211b, 212b in dieser Ausführungsform einem Winkel von 270° entspricht, muss hier der große Abstand d2 mindestens gleich dem kleinen Abstand d1 plus 7,5 mm (= 5,6 mm × 360°/270°) sein. Beim Transport des Kuchens durch die Schnecke, in Folge des Durchlaufs des Kuchens durch den großen Spalt sowie durch Schlupf oder Ablass bei der Zufuhr der Waschflüssigkeit, treten jedoch Verluste auf; daher wird der große Abstand d2 vorzugsweise 10 % bis 20 % größer als der Rechenwert angesetzt.
  • Andererseits wird der kleine Abstand d1 vorzugsweise so klein wie möglich angesetzt – normalerweise zu 0,5 mm bis 1,5 mm unter Berücksichtigung von Toleranzen bei der Maschinenfertigung oder einer Verformung der Förderschnecke.
  • Unter diesen Bedingungen wird in dieser Ausführungsform der kleine Abstand d1 auf 1,0 mm eingestellt, der große Abstand d2 auf 9,6 mm (= 1,0 mm + 7,5 mm × 1,15).
  • An Hand der 6 sei nun die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dekantierzentrifuge beschrieben. In der 6 stellen wie in der 2(a) die seitliche Achse die axiale Lage des kleindurchmessrigen Abschnitts und die vertikale Achse den Winkel um die Rotationsachse dar, um die Anordnung jedes Schneckengangs in diesem Koordinatensystem darzustellen.
  • Die Ziffern in Kreisen bezeichnen die Nummer des jeweiligen Schneckengangs.
  • Wie die 6 zeigt, weist in dieser Ausführungsform der kleindurchmessrige Abschnitt mehr als vier Schneckengänge auf. Auf den Schneckengängen 221, 222, 223, 224 sind klein beabstandete Teile 221a, 222a, 223a, 224a und groß beabstandete Teile 221b, 222b, 223b, 224b ausgebildet. Der gesamte Bereich der groß beabstandeten Teile 221b, 222b, 223b, 224b der Schneckengänge 221, 222, 223, 224 ist so aufgebaut, dass bei einer 2/3-Umdrehung (240°) des groß beabstandeten Teils der klein beabstandete Teil eines anderen Schneckengangs am gleichen axialen Ort den gleichen Punkt durchläuft.
  • Auf diese Weise erhält man, auch wenn der kleindurchmessrige Abschnitt drei oder mehr Schneckengänge enthält, im Prinzip den gleichen Effekt wie mit der ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist der gesamte Bereich des groß beabstandeten Teils des Schneckengangs so aufgebaut, dass bei einer 2/3-Umdrehung (240°) des groß beabstandeten Teils der klein beabstandete Teil eines anderen Schneckengangs an der gleichen axialen Stelle den gleichen Punkt durchläuft. Im Ergebnis nimmt die Dauer zu, bis eine Kuchenrestschicht vom klein beabstandeten Teil des nächsten Schneckengangs flachgestrichen worden ist, und es wird mehr Waschflüssigkeit durch die Umfangswand des kleindurchmessrigen Abschnitts ausgetragen. Daher werden im Vergleich mit der ersten Ausführungsform der Wasch- und der Ablasseffekt weiter verbessert.
  • ZEICHNUNGSBESCHRIFTUNGEN
  • 2
  • Direction of the ...
    Richtung der Rotationsachse
  • 3
  • Direction of rotation
    Rotationsrichtung
    Direction of the rotation axis
    Richtung der Rotationsachse
    (... large diameter section)
    (Dem großdurchmessrigen Abschnitt
    zugewandte Seite)
    (... cake discharging ports)
    (Den Kuchenaustragöffnungen zugewandte
    Seite)
  • 4
  • (The side facing ...)
    Den Kuchenaustragöffnungen zugewandte
    Seite
  • 5
  • Flight 1
    Schneckengang 1
    Flight 2
    Schneckengang 2
    Thick residue layer
    Dicke Restschicht
    Formation
    Formung, Bildung
    Transportation
    Transport
    Formation of (a) residue layer
    Bildung einer Restschicht
    Scrape
    Flachstreichen
    Scrape of residue layer
    Flachstreichen der Restschicht
    Complete scraping ...
    Beginn des vollständigen Flachstreichens
    der Restschicht

Claims (5)

  1. Dekantierzentrifuge mit: einer Trommel (100); einem Schneckenförderer (200A), der in der Trommel relativ zu dieser drehbar angeordnet ist; wobei die Trommel einen zylindrischen großdurchmessrigen Abschnitt (101), in den Schlamm eingespeist wird, einen verjüngten Abschnitt (102), dessen Durchmesser vom großdurchmessrigen Abschnitt weg abnimmt, und einen kleindurchmessrigen Abschnitt (103) hat, der mit der kleinerdurchmessrigen Seite des verjüngten Abschnitts verbunden ist; wobei ein Teil der oder die gesamte Umfangswand des kleindurchmessrigen Abschnitts Feinfiltrataustragöffnungen (107) enthält und am dem großdurchmessrigen Abschnitt entgegengesetzten Ende Kuchenaustragöffnungen (105) ausgebildet sind; wobei der kleindurchmessrige Abschnitt mit einer Waschflüssigkeit-Zufuhreinrichtung (214) versehen ist, mit der dem vom großdurchmessrigen Abschnitt her durch den verjüngten Abschnitt transportierten Kuchen Waschflüssigkeit zuführbar ist; und wobei der Schneckenförderer eine Vielzahl von Schneckengängen (211, 212) aufweist, mit denen der Kuchen zu den Kuchenaustragöffnungen im kleindurchmessrigen Abschnitt transportierbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Schneckengänge einen klein beabstandeten Teil (211a, 212a), der zwischen der Außenkante der Schneckengänge und der Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Abschnitts einen kleinen Spalt (d1) bildet, und einen groß beabstandeten Teil (211b, 212b) aufweist, der ebendort einen großen Spalt (d2) bildet; und dass der gesamte Bereich des groß beabstandeten Teils der Vielzahl von Schneckengängen den klein beabstandeten Teil eines anderen Schneckengangs überlappt, der sich in der gleichen axialen Lage des Schneckenförderers befindet.
  2. Dekantierzentrifuge nach Anspruch 1, deren Waschflüssigkeit-Zufuhreinrichtung im groß beabstandeten Teil auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite vorgesehen ist.
  3. Dekantierzentrifuge nach Anspruch 2, deren Waschflüssigkeit-Zufuhreinrichtung so angeordnet ist, dass die Waschflüssigkeit auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite des groß beabstandeten Teils des Schneckengangs sprühbar ist.
  4. Dekantierzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der groß beabstandete Teil des Schneckengangs und der klein beabstandete Teil eines anderen Schneckengangs, der sich in der gleichen axialen Lage befindet, so vorgesehen sind, dass nach mindestens einer halben Umdrehung des groß beabstandeten Teils der klein beabstandete Teil den gleichen Punkt wie der groß beabstandete Teil durchläuft.
  5. Dekantierzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der ein großer Abstand und eine Länge des groß beabstandeten Teils so bestimmt werden, dass der Kuchen, der sich im groß beabstandeten Teil auf der den Kuchenaustragöffnungen zugewandten Seite befindet, den zwischen einer Innenwandfläche des kleindurchmessrigen Teils und dem groß beabstandeten Teil gebildeten großen Spalt durchläuft und dabei auf der dem großdurchmessrigen Abschnitt zugewandten Seite des groß beabstandeten Teils eine Kuchenrestschicht im wesentlichen der gleiche Dicke wie der große Abstand bildet, und dass, unmittelbar bevor der groß beabstandete Teil endet und der klein beabstandete Teil beginnt, vom Kuchen her kein Kontaktdruck auf die den Kuchen austragöffnungen zugewandte Oberfläche des groß beabstandeten Teils des Schneckengangs aufgebracht wird.
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