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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalabscheider, welcher
einen sich in einer Richtung drehenden, horizontalen geradzylindrischen
Becher und eine Förderschnecke
aufweist, die in dem Becher untergebracht ist und koaxial mit diesem
in derselben Richtung mit einer unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeit
bezüglich
des Bechers gedreht wird, wobei der Becher mit einem Austragsabschnitt,
der ein sich in Richtung der Drehachse von der Innenwandung des
Bechers ausgehendes Teil und eine Öffnung für die schwere Komponente hat, die
sich an einer Endwandung des Bechers abgesetzt hat, und das erste
Teil und die Öffnung
in dem Austragsabschnitt einen eingeschnürten Durchgang bilden, um die
Ausflussmenge zu begrenzen, und in welchem eine schwere Komponente
durch die Zentrifugalkraft von der zu verarbeitenden Flüssigkeit,
die dem Inneren des sich drehenden Bechers zugeführt worden ist und sich an
einer Seite des Bechers gesammelt hat, durch die Förderschnecke
getrennt und sedimentiert wird, wodurch die schwere Komponente und
die separierte Flüssigkeit
getrennt und ausgetragen werden.
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Ein
solcher Zentrifugalabscheider ist in
JP 2000 237 630 A und
in
EP 798 045 beschrieben.
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STAND DER
TECHNIK
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Bei
der Fest/Flüssig-Trennung
von Schlamm sind in der Vergangenheit im Allgemeinen Dekanter-Zentrifugalabscheider
verwendet worden. Wie in 7 gezeigt ist, umfasst dieser
Abscheider einen Becher 1 (äußerer rotierender Zylinder),
der durch Verbindung mit einem Konus 31 an der Spitze eines hori zontal
länglichen,
geraden Trommelbereiches 30 gebildet wird und in dem ein
innerer Zylinder 11 (innerer rotierender Zylinder) mit
einem Spiralblatt 12 ausgestattet ist, und bei dem eine
Förderschnecke 10 vorgesehen
ist, um mit einer relativen Geschwindigkeitsdifferenz in Bezug auf
den Becher 1 zu drehen, so dass eine Schlamm verarbeitende
Flüssigkeit
a in den Becher 1 aus dem inneren Zylinder 11 eingespeist
wird, um eine Fest/Flüssig-Trennung durch
Zentrifugalkraft zu erreichen. Der entwässerte Kuchen b, der eine schwere,
durch den Sedimentierungsprozess getrennte Komponente ist, wird
durch das Spiralblatt 12 zum vorderen Ende des Bechers hin
geschabt, empfängt
weitere Verdichtungs- und Entwässerungsbehandlungen
im Konus 31, bevor er aus dem Abscheider aus Schlammaustragslöchern 7 ausgetragen
wird, die am vorderen Ende des Abscheiders vorgesehen sind. Die
getrennte Flüssigkeit c
wird durch den Überlaufprozess
aus dem Abscheider durch eine Austragsöffnung 32 ausgetragen,
die an der hinteren Endwandung 3 des Bechers 1 vorgesehen
ist, die auf der entgegengesetzten Seite angeordnet ist. (Nachfolgend
wird in dieser Beschreibung die Richtung, in der die Zentrifugalkraft
ausgeübt wird,
oder die Richtung, entlang welcher der Becherradius zunimmt, als
die "Abwärts"-Richtung bezeichnet;
dagegen wird die Richtung, entlang welcher der Becherradius abnimmt,
als die "Aufwärts"-Richtung bezeichnet).
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Dieser
Dekanter-Zentrifugalabscheider, der gefilterte Flüssigkeit
im Becher 1 speichert, ist durch ein Merkmal gekennzeichnet,
das einen Konus 31 erfordert, dessen vorderes Ende auf
einen kleinen Durchmesser bis zum gleichen Niveau (Wasserstand)
des Austragslochs 32 der abgeschiedenen Flüssigkeit
zusammengeschnürt
ist, um die gefilterte Flüssigkeit
daran zu hindern, durch das Schlammaustragsloch 7 ausgetragen
zu werden, das zum Austragen des Kuchens geplant ist, und um den
Entwässerungseffekt
zu verbessern, indem der entwässerte Kuchen über den
Wasserstand im Becher durch einen Konusabschnitt angehoben wird,
was als "Strand" bezeichnet wird.
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Obwohl
herkömmliche
Zentrifugalabscheider entwickelt worden sind, um Kristalle in der
Flüssigkeitsphase
zu konzentrieren oder zu entwässern,
ist es nötig,
wenn die gleichen Abscheider für
die Konzentration oder Entwässerung
von Verarbeitungsstoffen, wie z.B. Schlamm, angewandt werden, die unterschiedliche
Eigenschaften als die ersteren haben, einen starken Verdichtungseffekt
vorzusehen, um Wasser hinauszudrängen,
so dass die Entwässerungsleistungsfähigkeit
verbessert werden kann, weil die Sedimentierungsschicht des Schlamms
teigig und stark hydrophil ist. Bei den erwähnten herkömmlichen Dekanter-Zentrifugalabscheidern
erfährt
die dem Mittelabschnitt des Bechers 1 zugeführte Verarbeitungsflüssigkeit
a eine Fest/Flüssig-Trennung
unter dem starken Zentrifugalkraftfeld (ungefähr 2.000 bis 3.000 g) im geraden
Trommelabschnitt 30, unmittelbar nachdem sie zugeführt worden
ist. Doch im Konusabschnitt 31, wo der entwässerte Kuchen
b ausgetragen wird, ist die Zentrifugalkraft schwach, was eine Zunahme
im Feuchtigkeitsgehalt ergibt, weil sein Abstand vom Rotationszentrum
(Radius) kurz ist. Tatsächlich
ist bei dem in 7 abgebildeten System beobachtet
worden, dass der Feuchtigkeitsgehalt im Abschnitt d, der sich um
die Grenze zwischen dem geraden Trommelabschnitt und dem Konusabschnitt
befindet, minimal wird. Darüber
hinaus ist es notwendig, den Konusabschnitt gegen die starke Zentrifugalkraft
zum Zwecke der auszutragenden Sedimentierungsschicht zu erhöhen. Sogar
wenn der Versuch gemacht wird, die Sedimentierungsschicht durch
die Förderschnecke
zu bewegen, tritt infolge des Koppelwiderstandes das sogenannte
Mitdrehphänomen
auf, wenn der Feuchtigkeitsgehalt niedrig ist, was dazu führt, dass
der Kuchen stockend wird und unfähig,
ausgetragen zu werden. Umgekehrt gibt es eine Tendenz, dass nur
der Kuchen ausgetragen werden kann, der einen relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt
nahe dem Rotationszentrum des geraden Trommelabschnitts 30 hat.
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Da
der entwässerte
Kuchen b durch einen Konus mit einer langen Schräge geht, um über den Wasserstand
im Becher ausgetragen zu werden, gibt es auch einen Nachteil, der
darin besteht, dass in diesem Abschnitt ein den Austragprozess beeinträchtigender
Schlupf erzeugt wird, der dazu führt,
dass Schlamm zusammen mit abgeschiedener Flüssigkeit durch eine getrennte
Flüssigkeitsaustragsöffnung 32 ausgetragen
und die abgeschiedene Flüssigkeit
kontaminiert wird. Da außerdem
der auszutragende entwässerte
Kuchen einen relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt in der Nähe des Rotationszentrums
des geraden Trommelabschnitts 31 hat, besteht die laufende Praxis
zum Verringern des Feuchtigkeitsgehalts des auszutragenden Kuchens
darin, die Drehzahl des Bechers 1 über diejenige hinaus zu steigern,
die tatsächlich
benötigt
wird (ungefähr
bei 2.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute), was eine große Leistungsmenge
verlangt.
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Um
die teigige Sedimentierungsschicht auszutragen, was schwierig mit
einem Transport durch eine Förderschnecke
ist, wird ein Betriebszustand verwendet, der als der "negative Damm" oder als der "oberseitige Überlauf" bezeichnet wird
und bei dem die Austragsöffnungsposition
der abgeschiedenen Flüssigkeit
höher als
die Austragsöffnung
der Sedimentierungsschicht ist. Eines solcher Systeme ist beispielsweise
das Ambler-System (US Patent Nr. 3 172 851 und Japanische Patentanmeldung
Kokai H6-190302), das den Kopfdruck der Verarbeitungsflüssigkeit
im Becher zur Unterstützung
beim Austragen der Sedimentierungsschicht verwendet.
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Es
gibt nichtsdestoweniger, da der Flüssigkeitsstand im Becher hoch
ist und die Sedimentierungsschicht sogar im "Strand"-Abschnitt noch unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche ist,
ein Problem, das darin besteht, dass der Feuchtigkeitsgehalt zunimmt, da
der "Strand", der einen niedrigen
Kopfdruck infolge der Zentrifugalkraft hat, ohnehin erhöht ist.
(Eine starke Zentrifugalkraft wird im Becher zugeführt und eine
Schicht im Becher empfängt
einen starken Druck infolge der Zentrifugalkraft, die der Flüssigkeitsschicht
oder der Sedimentierungsschicht darüber zugeführt wird. In dieser Beschreibung
wird dieser Druck als Kopfdruck bezeichnet.)
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Für den Lee-Zentrifugalabscheider
ist darüber
hinaus eine Trennungsplatte mit einer geringen Lücke zu der Becherwandung in
der Nähe
der Grenze zwischen dem geraden Trommelabschnitt und dem Konusabschnitt
vorgesehen. Es wurde ein Versuch gemacht, nur die Bodenabschnitte
der Sedimentierungsschicht durch diese Lücke zwischen der Becherwandung
und der Trennungsplatte zu entziehen.
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Wie
vorher bereits erwähnt
wurde, ist es doch schwierig, die teigige Sedimentationsschicht mit
niedrigem Feuchtigkeitsgehalt durch die Förderschnecke zu transportieren.
Da der verwendbare Kopfdruck auf den Wasserstand im Becher begrenzt ist,
wird eine spezielle Konstruktion einschließlich einer Aufkratzvorrichtung
Japanische Patentanmeldung Kokai H4-59065) zum Austragen einer solchen Schicht
benötigt.
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Eine
dieser Ausführungen
ist zur Zuführung der
Verarbeitungsflüssigkeit über eine
rotierende Welle des Bechers ausgelegt, so dass die getrennte Flüssigkeit
und die Sedimentierungsschicht über
die rotierende Welle ausgetragen werden können (Japanische Patentveröffentlichung
563-31261). Obwohl dieses System als Abscheider eine hervorragende Leistungsfähigkeit
hat, gibt es Fälle,
in denen Schwierigkeiten beim Austragen eines entwässerten Kuchens
mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt aufgetreten sind.
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Alle
vorher erwähnten
Zentrifugalabscheider haben ihre Sedimentierungsschicht-Austragsöffnung in
einer im wesentlichen gleicher oder höheren Ebene als der Flüssigkeitsstand
im Becher. Sogar wenn der Kopfdruck im Becher für das Austragen benutzt wird,
ist der Kopfdruck der Verarbeitungsflüssigkeit im Becher niedriger
als der Kopfdruck der schweren festen Schicht; es ist somit theoretisch
unmöglich,
die schwere feste Schicht nur durch den Kopfdruck auszutragen, so
dass eine Art von Austragmechanismus erforderlich ist.
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ANGABE DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung besteht darin, das vorher für den Dekanter-Zentrifugalabscheider
erwähnte
Problem zu lösen,
um für
den herkömmlichen
Zentrifugalabscheider fähig
zu sein, ein direktes Austragen des Schlammes aus dem Abschnitt
d zu erreichen, in welchem der Feuchtigkeitsgehalt am niedrigsten
ist. Mit dieser Erfindung wird der Abscheidungsprozess beschleunigt
und sein Wirkungsgrad verbessert, während eine Bechergeschwindigkeitsreduzierung
realisiert wird, was zu Leistungseinsparung führt, und eine Vereinfachung
und Größenreduzierung
des Systems verwirklicht werden, da der konusförmige "Strand"-Abschnitt nicht länger notwendig ist.
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Der
Zentrifugalabscheider gemäß dieser
Erfindung umfasst ein zweites Teil, das sich in einem im wesentlichen
gleichen Abstand von dem ersten Teil erstreckt, um eine Austragstrecke
mit dem ersten Teil zu bilden, wobei eine Öffnung der Austragstrecke an der
Innenseite des Bechers in Kontakt mit einer inneren Umfangswandungsfläche des
Bechers vorgesehen ist und eine Austragöffnung an der Außenseite des
Bechers für
die akkumulierte schwere Komponente von der Austragstrecke in einer
radialen Position festgelegt ist, welche kleiner ist als der Radius des
Bechers. (Hierbei bedeutet "Becher" den Abschnitt, in
dem die Verarbeitungsflüssigkeit den Fest/Flüssig-Trennungsprozess
durch Zentrifugalkraft erfährt).
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Mit
dieser Auslegung kann, soweit der ausgetragene Kuchen aus der Austragstrecke
betroffen ist, nur sein Abschnitt mit dem höchsten Verdichtungseffekt über die
Austragstrecke infolge des Kopfdrucks der Zentrifugalkraft ausgetragen
werden, die dem Sediment in der Sedimentierungsschicht zugeführt wird,
die an einem Ende des Bechers abgelagert wurde.
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Wenn
die Verarbeitungsflüssigkeit
dem Becher während
der Startperiode des Zentrifugalabscheiders zugeführt wird,
ist es nicht wünschenswert, dass
die Festkomponente unmittelbar über
das Austragsloch ausgetragen wird, ohne konzentriert und entwässert zu
sein. Um für
die Festkomponente eine gute Sedimentierung zu erreichen (eine hohe
Transparenz in der abgeschiedenen Flüssigkeit zu erreichen), ist
es nötig,
dass die Festkomponente einer Zentrifugalkraft im Becher für eine spezifizierte
Zeitperiode ausgesetzt wird. Es ist daher vorteilhaft, dass die
Austragstrecke in einer solchen Weise konstruiert ist, dass der
Anfangsflüssigkeitsstand
im Becher wenigstens während
der anfänglichen
Startperiode aufrecht erhalten werden kann.
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Während des
Betriebs kann der Abscheider natürlich
einen Zustand, der als unterseitiges Überlaufsystem bezeichnet wird,
annehmen, bei dem die Austragöffnung
für die
abgeschiedene Flüssigkeit niedriger
als die Austragöffnung
für den
entwässerten
Kuchen ist, oder er kann umgekehrt einen Zustand, der als oberseitiges Überlaufsystem
bezeichnet wird, annehmen, bei dem die Austragöffnung für die abgeschiedene Flüssigkeit
höher als
die Austragöffnung
für den
entwässerten
Kuchen ist. Im Falle des oberseitigen Überlaufes wird der Wasserstand im
Becher, der von der Höhe
der Austragöffnung für die abgeschiedene
Flüssigkeit
abhängig
ist, durch die Sedimentierungsschicht aufrecht erhalten, die entlang
der Seite der Austragstrecke abgelagert ist.
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Die
vorher erwähnte
Austragstrecke wirkt als eine Beschränkung, welche die Menge des
entwässerten
Kuchens begrenzt, der aus der Sedimentierungsschicht ausgetragen
wird. Im Zentrifugalabscheider gemäß dieser Erfindung wird der
entwässerte
Kuchen in der Austragstrecke hauptsächlich durch den Kopfdruck,
der sich aus der Zentrifugalkraft der Sedimentierungsschicht ergibt,
die auf die hintere Fläche
wirkt, durch die Transportkraft der Schraube und in manchen Fällen durch
den Zuführdruck
der Verarbeitungsflüssigkeit
zum Becher ausgestoßen.
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Da
die Austragmenge von dem durch die Austragstrecke ausgeübten Austragwiderstand
und von dem den entwässerten
Kuchen ausstoßenden Druck
abhängig
ist, sind sowohl der Verdichtungseffekt auf den entwässerten
Kuchen als auch die Austragmenge klein, wenn die Dicke der in der
Nähe der Austragstreckenöffnung abgelagerten
Schwerkomponentenablagerungsschicht klein ist. Demzufolge nimmt
die Dicke der Ablagerungsschicht in der Nähe der Austragstreckenöffnung mit
der Ansammlung der Schwerkomponentensedimentierung allmählich zu, die
durch die Förderschraube
abgeschabt wird. Doch die Zunahme in der Dicke der Ablagerungsschicht veranlasst
das Steigern der Ausstoßkraft,
was eine Zunahme in der Austragmenge, welche den Austragwiderstand überwindet,
ergibt. Somit wird die Dicke der Ablagerungsschicht durch ein Gleichgewicht
zwischen der Ansammlungsmenge und der Austragmenge konstant gehalten.
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Da
das spezifische Gewicht der Sedimentierungsschicht größer als
dasjenige der Verarbeitungsflüssigkeit
ist, ist der Kopfdruck, der für
das Austragen verwendet werden kann, größer als der Kopfdruck der Verarbeitungsflüssigkeit,
der beim herkömmlichen
System verwendet wird. Besonders für den Zustand, bei dem die
Sedimentierungsschicht über
den Flüssigkeitsstand
infolge des Beschränkungseffekts,
der die Austragmenge begrenzt, hinausragt, wird ihr Kopfdruck sehr
hoch, was das Austragen des entwässerten
Kuchens leichter macht. Darüber
hinaus wird der Verdichtungseffekt auf den entwässerten Kuchen durch die Ablagerungsschicht maximal,
was den niedrigen Feuchtigkeitsgehalt der ausgetragenen Festkomponente
ergibt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Längsschnitt,
der den Aufbau einer Ausführung
des Zentrifugalabscheiders gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; 2 ist ein Querschnitt A-A von 1; 3 ist
ein Querschnitt B-B von 1;
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4 ist
ein Teilquerschnitt für
den Aufbau der Austragstrecke im Zentrifugalabscheider gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein Teilquerschnitt, der eine andere Ausführung der Austragstrecke zeigt;
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6 ist
ein Teilquerschnitt, der noch eine andere Ausführung der Austragstrecke zeigt;
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7 ist
ein Längsschnitt
eines herkömmlichen
Dekanter-Zentrifugalabscheiders;
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8 zeigt
einen Längsschnitt,
der eine alternative Ausführung
des Becherendes zeigt;
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9 ist
ein Teilquerschnitt, der eine weitere alternative Ausführung der
Austragstrecke zeigt;
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10 ist
ein Teilquerschnitt, der eine Ausführung des Ventils zeigt, das
an der Austragöffnung am
Ende der Austragstrecke vorgesehen ist; und
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11 ist
eine alternative Ausführung
des Ventils.
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BESTE AUSFÜHRUNGSART
DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
werden unter Verwendung der Figuren die besten Aspekte zur Ausführung dieser Erfindung
erläutert.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
einer Ausführung
des Abscheiders gemäß dieser
Erfindung, während 2 und 3 ein
A-A- bzw. B-B-Querschnitt derselben sind. 4 ist eine
vergrößerte Ansicht von
Hauptteilen.
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In 1 bis 4 stellt
das Bezugszeichen 1 einen Becher (äußerer rotierender Zylinder)
dar, der mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert und die Gestalt
einer horizontalen geradzylindrischen Trommel hat. Es sind Hohlwellen 4 und 5 angebracht,
die von der Mitte der Schlammaustragkammerwandung 6, die
am vorderen Ende des Bechers 1 befestigt ist, bzw. von
der Mitte einer hinteren Endwandung 3 herausragen. Diese
Hohlwellen sind durch Lager gestützt,
die in diesen Figuren nicht gezeigt sind, um mit einer hohen Geschwindigkeit
durch einen Motor gedreht zu werden. Eine Vielzahl von Schlammaustragöffnungen 7 ist
mit Abständen
entlang der Umfangsrichtung in der äußeren Umfangswandung der Schlammkammer
vorgesehen, die am vorderen Ende des Bechers 1 befestigt
ist.
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Obwohl
die Schlammaustragkammerwandung 6 und die Schlammaustragöffnungen 7 bei
dieser Ausführung
integral mit dem Becher konfiguriert sind, bildet diese Konfiguration
nicht die grundsätzliche
Konfiguration des Zentrifugalabscheiders. Abhängig vom Bedürfnis können geeignete
Auslegungsveränderungen
ausgeführt
werden, die eine Konfiguration einschließen, bei der sie vom Becher 1 abnehmbar
erstellt sind.
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In
der hinteren Endwandung 3 des Bechers 1 sind Austragöffnungen 8 für die abgeschiedene
Flüssigkeit
vorgesehen. Diese Austragöffnungen 8 können z.B.
in Abständen
entlang der Umfangsrichtung in Form einer Vielzahl von Fächern oder,
wie in 2 dargestellt ist, in einer solchen Weise eingerichtet werden,
dass eine Vielzahl von kleinen Löchern
in Abständen
in konzentrischer Weise über
die Endwandung 3 angeordnet ist.
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Das
Bezugszeichen 10 stellt eine innerhalb des Bechers 1 untergebrachte
Förderschnecke
dar, bei der ein Spiralflügel
(Leitblech) 12 über
den äußeren Umfang
einer rotierenden Trommel 11 gewunden ist, welche die Form
eines horizontalen Zylinders hat, wobei die beiden Enden desselben
durch den Abschnitt der Hohlwellen 4 und 5 des
Bechers 1 gestützt werden,
die in den Becher auf solche Weise hineinragen, dass die Förderschnecke 10 durch
eine rotierende Welle 13, die durch die ausgehöhlte Welle 4 eingesetzt
ist, mit einer spezifizierten Geschwindigkeitsdifferenz in Bezug
auf den Becher 1 gedreht wird. Zusätzlich ist eine Zuführkammer 14 für die Verarbeitungsflüssigkeit
a in der rotierenden Trommel 11 vorgesehen. Eine Zuführungsöffnung 15,
die mit einem ringförmigen
Raum 17 zwischen dem Becher 1 und der rotierenden
Trommel 11 verbunden ist, ist in der äußeren Umfangswandung der rotierenden
Trommel 11 vorgesehen, während für die Verarbeitungsflüssigkeit
ein Zuführungsrohr 16,
das von der Hohlwelle 5 an der hinteren Endwandung des
Bechers 1 aus eingesetzt ist, so vorgesehen ist, dass es
sich zur Zuführungskammer 14 öffnet.
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Eine
Wandung 2 ist am vorderen Ende des ringförmigen Raumes 17 des
Bechers 1 vorgesehen und eine Austragstrecke 20 für entwässerten
Kuchen b ist innerhalb der Wandung 2 vorgesehen. Unter
Bezugnahme auf 1 und 4 ist ein Öffnungsabschnitt 20a der
Austragstrecke 20 in den Becher im Anschluss an die innere
Fläche
der Umfangswandung des Bechers 1 vorgesehen. Andererseits
hat bei der vorliegenden Ausführung
ein Öffnungsabschnitt 20b,
der die Austragöffnung
zur Außenseite des
Bechers 1 bildet, eine Höhe in der radialen Richtung.
Demzufolge kann das Sediment, das in die Austragstrecke von der Öffnung 20a aus
eintreten kann, nur auf dasjenige begrenzt werden, das sich am niedrigsten
Abschnitt der Ablagerungsschicht befindet. Andererseits ist die Öffnung 20b so
ausgelegt, dass die Verarbeitungsflüssigkeit während der Anfangsphase des
Betriebs in solch einem Ausmaß zugeführt wird,
dass sie über
die Öffnung 20b nicht überläuft, wodurch
die Anfangshöhe
des Flüssigkeitsstandes
im Becher bestimmt wird.
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Wenn
dieser Öffnungsabschnitt 20b zu
hoch ist, hebt die dem entwässerten
Kuchen innerhalb der Austragstrecke 20 zugeführte Zentrifugalkraft
die der Ablagerungsschicht im Becher zugeführte Stoßkraft auf, was eine Abnahme
der Austragkraft für
den entwässerten
Kuchen ergibt. Es ist deshalb wünschenswert,
dass die Öffnung 20b so
niedrig wie zulässig sein
sollte.
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Andererseits
bestimmen die Austragöffnungen 8 für die abgeschiedene
Flüssigkeit
während
des Betriebs den Flüssigkeitsstand
im ringförmigen Raum 17.
Wenn die Position der Austragöffnungen 8 niedriger
als die Öffnung 20b ist,
nimmt der Betrieb den sogenannten "unterseitigen Überlauf"-Zustand an; wenn sie dagegen höher ist,
nimmt der Betrieb den "oberseitigen Überlauf"-Zustand an. Wenn
der Abscheider im "oberseitigen Überlauf"-Zustand arbeitet,
wird die aus der Austragstrecke 20 fließende Verarbeitungsflüssigkeit
durch die in der Nähe
der Öffnung 20a angesammelte
Sedimentierungsschicht blockiert.
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Im
extremen Fall ist es auch möglich,
dass die abgeschiedene Flüssigkeit über die
Wellenmitte ausgetragen wird.
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Im
vorher erläuterten
Abscheider tritt die sich dem Entwässerungsprozess unterziehende
Verarbeitungsflüssigkeit
a in eine Speisekammer (Speisezone) 14 aus dem Speiserohr 16 ein,
wie dies durch einen Pfeil angegeben ist, wird aus der Speiseöffnung 15 dem
ringförmigen
Raum 17 zugeführt
und wird zum vorderen Ende durch den Spiralflügel 12 transportiert,
während
sie der Fest/Flüssig-Trennung durch
die Zentrifugalkraft unterzogen wird, die durch die Drehung des
Bechers 1 und der Förderschnecke 10 entwickelt
wird. Die abgeschiedene Flüssigkeit
c, welche die abgeschiedene Flüssigkeitskomponente bildet,
wird zur Außenseite
des Abscheiders über
die sich an der hinteren Endwandung befindenden Austragöffnungen 8 ausgetragen.
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Andererseits
wird die Sedimentierungsschicht durch den Spiralflügel 12 zum
vorderen Ende des Bechers 1 zusammengeschabt, während die
verbleibende Flüssigkeit
durch die Abscheidungsoperation der Zentrifugalkraft weiter getrennt
wird. Die abgeschiedene Flüssigkeit
c wird durch diesen Prozess auch über die Austragöffnungen 8 nach
außen
ausgetragen.
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Ein
Teil der Sedimentierungsschicht, der zur Vorderseite des Bechers 1 transportiert
wird, wird am vorderen Ende des ringförmigen Raumes 17 angesammelt,
und dieser Teil entspricht der Abweichung von der ausgetragenen
Menge aus der Austragstrecke 20. Wenn die schwere Komponente
des Sediments z.B. Sand ist, beträgt das spezifische Gewicht dieser
Ablagerungsschicht ungefähr
2,5 bis 3, was beträchtlich
schwerer als 1 für
Wasser ist, was einen Kopfdruck durch die dieser Sedimentierungsschicht zugeführte Zentrifugalkraft
ergibt, der mehr als zweimal so hoch wie derjenige von Wasser ist.
Wenn die Flüssigkeitsstandhöhe, die
durch die Austragöffnungen 8 für die abgeschiedene
Flüssigkeit
bestimmt wird, niedriger als die rotierende Trommel 11 ist
und wenn ein Luftraum zwischen ihnen ist, wächst überdies die Ablagerungsschicht über die
Flüssigkeitsoberfläche hinaus.
Abhängig
von der Höhe
dieses Wachstums und der Größe des spezifischen
Gewichts wird ein großer
Zentrifugalkopfdruck in der Nähe
der Öffnung 20a der
Austragstrecke zugeführt, was
einen großen
Verdichtungseffekt auf die Ablagerungsschicht verursacht. Die Ausstoßoperation
zur Austragstrecke wird durch diesen Zentrifugalkopfdruck und die
Schneckentransportkraft erzeugt.
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Der
Zentrifugalabscheider gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf die vorher erwähnten Konstruktionen beschränkt. Eine
Vielfalt von Auslegungsänderungen
kann innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche für diese Erfindung berücksichtigt
werden.
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5 zeigt
eine alternative Ausführung
der Austragstrecke 20. Bei dieser Ausführung hat die Austragstrecke 20 nicht
den Querschnitt wie die vorherige Ausführung, die eine geradlinige
Schräge
zum Ende hin bildet. Ihr Querschnitt enthält anstelle davon einen Abschnitt,
der fast parallel zur Wandung 2 zwischen den Öffnungen 20a und 20b ist.
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Bei
der Austragstrecke mit dieser Gestalt ist es möglich, sogar wenn die Dicke
der Wandung 2 relativ gering ist, eine erforderliche Länge (mit
anderen Worten, der Austragwiderstand) und eine geeignete Differenz
in der Höhe
zwischen den Öffnungen 20a und 20b vorzusehen.
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Die
vordere Endwandung 2 des vorher erwähnten ringförmigen Raumes 17 kann
durch zwei Teile konfiguriert werden, die mit einer geringen Lücke zwischen
ihnen in einer solchen Weise eingerichtet werden, dass die vorher
erwähnte
Austragstrecke 20 gebildet wird. Mit anderen Worten, sie
kann durch ein Teil 21, das in Richtung der rotierenden
Welle aus der Nähe
der inneren Wandung des Bechers vorspringt, und durch ein Teil 22 konfiguriert
werden, das aus der rotierenden Trommel 11 vorspringt und
sich erstreckt, während
es einen im wesentlichen gleichen Abstand vom Teil 21 hält, um die
Austragstrecke dazwischen zu bilden.
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Eine
andere Art kann, wie in 6 gezeigt ist, darin bestehen,
die Austragstrecke 20 durch Teile zu bilden, die vom Becher 1 und
der rotierenden Trommel 11 getrennt sind, wobei diese Teile
durch Bolzen oder andere Mittel befestigt sind. Bei dieser Auslegung
können
diese Teile mit einem zwischen ihnen eingebrachten Abstandshalter 23 zusammengesetzt
werden, so dass die Größe der zwischen
ihnen gebildeten Austragstrecke durch Wählen einer passenden Abstandshalterdicke
verändert
werden kann. In 6 zeigt die obere Hälfte eine
enge Austragstrecke, wogegen die untere Hälfte eine breite Austragstrecke
zeigt.
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Obwohl
der Austragwiderstand durch Veränderung
der Größe der Austragstrecke
einstellbar gemacht werden kann, bleibt die Höhe der Spitze des Teils 22 von
der inneren Wandung des Bechers aus konstant, so dass der Austragungsabschnitt
in der Ablagerungsschicht unverändert
bleibt.
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Es
versteht sich von selbst, dass die Einstellung der Lücke zwischen
den Teilen 21 und 22 durch Schrauben anstelle
von Abstandshaltern erreicht werden kann, so dass jedes Teil bewegt
werden kann. Mit dieser Art von Austragwiderstandseinstellung ist
es möglich,
sowohl die Austragmenge als auch den Feuchtigkeitsgehalt einzustellen.
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Überdies
ist es auch möglich,
den Austragungsabschnitt in der Ablagerungsschicht durch Verändern der
Höhe des
Teils 22 zu ändern,
wenn erforderlich.
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Bei
der vorher erwähnten
Ausführung
ist die Wandung 2 am vorderen Ende des Bechers, wo die Austragstrecke 20 für den entwässerten
Kuchen vorgesehen ist, als ein gegenüberliegendes Teil der Umfangswandung
des Bechers und der Förderschnecke 10 ausgebildet.
Bei der in 8 abgebildeten alternativen
Ausführung
ist eine Wandung 32 am vorderen Ende des Bechers ein Teil,
das als ein integraler Teil des Bechers 1 rotiert, und
eine Förderschnecke 30 ist
am Becher 1 abgedichtet. Wenn diese Art von Konstruktion
verwendet wird, muss eine Hochdruckabdichtung 34 als Dichtung
verwendet werden, um den Eintritt von Verarbeitungsflüssigkeit
in ein Lager 33 zu verhindern.
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Bei
der vorher erwähnten
Ausführung
ist die Öffnung 20b zur
Außenseite
des Bechers höher
gelegen als die Öffnung 20a zum
Inneren des Bechers, um die Verarbeitungsflüssigkeit daran zu hindern,
direkt über
die Austragstrecke 20 auszufließen. Alternativ ist es auch
möglich,
wie in 9 gezeigt ist, die Öffnung 20b an die
gleiche oder eine höhere
Position als die Öffnung 20a während der
Anfangsphase des Betriebs durch ein solches Verfahren zu legen,
bei dem die Austragstrecke durch ein Ventil 35 geschlossen
wird. Dies ergibt ein leichteres Austragen des entwässerten
Kuchens.
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Das
Ventil 35 darf unter der sich aus dem Betrieb des Bechers
ergebenden Zentrifugalkraft nicht öffnen und muss nur öffnen, wenn
der Kopfdruck der Ablagerungsschicht zunimmt. 10 und 11 zeigen
ein Nadelventil als ein Beispiel eines solchen Ventils.
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Bei
den in 8 bis 11 gezeigten Ausführungen
ist die Austragstrecke 20 als eine Vielzahl von Löchern beschaffen,
die entlang der Umfangsrichtung der Becherwandung angeordnet sind.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie
vorher erläutert
wurde, beruht der Zentrifugalabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung auf
einem technologischen Gedanken, der gegenüber dem gewöhnlichen, bei herkömmlichen
Zentrifugalabscheidern angewandten Wissen unterschiedlich ist. Da
bei dieser Erfindung nur der Abschnitt mit der höchsten Verdichtung in der Ablagerungsschicht der
Sedimentierung im Becher direkt ausgetragen wird, ist es möglich, den
Feuchtigkeitsgehalt des entwässerten
Kuchens auf ein beispielgebendes Niveau im Vergleich zu herkömmlichen
Zentrifugalabscheidern zu mindern.
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Obwohl
es bei herkömmlichen
Zentrifugalabscheidern stets schwierig gewesen ist, die Ablagerungsschicht
mit einem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt auszutragen, ist es beim
Zentrifugalabscheider gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
eine solche Schicht ohne Verwendung spezieller Austragmittel auszutragen,
indem ein hoher Kopfdruck ausgenutzt wird, der über die Bildung einer hohen
Ablagerungsschicht durch den Austragwiderstand in der Austragstrecke
erzeugt wird.
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Mit
dieser Auslegung ist es möglich,
eine hohe Entwässerungsrate
und einen hohen Abscheidungswirkungsgrad trotz der Tatsache zu erreichen, dass
dieses System einen relativ einfachen Aufbau hat und relativ klein
in der Größe ist.