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GEBIET DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dekantierzentrifuge zum Trennen
eines Schlamms zu Flüssigkeit
und Feststoffkuchen und insbesondere eine Zentrifuge zum effizienteren
Waschen des Kuchens.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Dekantierzentrifugen
mit Ablass- und Waschfunktion sind bekannt und werden allgemein als
Siebtrommel-Dekantierzentrifugen bezeichnet.
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An
Hand der 7 sei eine typische Siebtrommel-Dekantierzentrifuge
beschrieben.
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Eine
Dekantierzentrifuge weist eine Trommel 100 und eine Förderschnecke 200 auf,
die in der Trommel relativ zu ihr dreht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
JP-A-10 028 899 offenbart eine bekannte Zentrifuge, die dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu Grunde liegt.
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DIE ERFINDUNG
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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.
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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.
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Der "große Abstand" ist dabei mindestens doppelt
so groß wie
der "kleine Abstand".
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittdarstellung der Dekantierzentrifuge nach der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine erläuternde
Darstellung der Ausgestaltung der Schnecke im kleindurchmessrigen Abschnitt
nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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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;
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4 sind
Schnitte in Ebenen der 3;
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5 ist
eine erläuternde
Darstellung eines Zustands des Kuchentransports an jeder Stelle
im kleindurchmessrigen Abschnitt nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine erläuternde
Darstellung der Ausgestaltung der Schnecke im kleindurchmessrigen Abschnitt
nach der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist
eine Schnittdarstellung eines Siebtrommel-Dekanters nach dem Stand
der Technik.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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An
Hand der 1 bis 6 werden
nun verschiedene Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Dekantierzentrifuge
beschrieben.
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Zuerst
sei eine Dekantierzentrifuge nach der ersten Ausführungsform
der Erfindung an Hand der 1 bis 5 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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An
Hand der 5 wird nun der Kuchentransport
in jeder axialen Position beschrieben.
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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.
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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.
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Dieser
Prozess wiederholt sich, bis der Kuchen zu den Kuchenaustragöffnungen
transportiert worden ist.
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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.
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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.
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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.
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Es
seien nun spezielle Werte für
den kleinen und den großen
Abstand d1 bzw. d2 beschrieben.
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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
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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.
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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.
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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).
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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.
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Die
Ziffern in Kreisen bezeichnen die Nummer des jeweiligen Schneckengangs.
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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.
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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.
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ZEICHNUNGSBESCHRIFTUNGEN
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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