DE69104715T2

DE69104715T2 - DECANTER CENTRIFUGE.

Info

Publication number: DE69104715T2
Application number: DE69104715T
Authority: DE
Inventors: Bent Madsen
Original assignee: Alfa Laval Separation AS
Current assignee: Alfa Laval Copenhagen AS
Priority date: 1990-03-13
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: WO1991013686A1; JP2987519B2; EP0520010A1; DE69104715D1; DK65190A; DK65190D0; EP0520010B1; DK170967B1; JPH05505557A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dekantierzentrifuge umfassend eine rotierbar gelagerte Trommel, die an einem Ende Auslassöffnungen für die abgeschiedene Flüssigkeitsphase aufweist, und eine in der Trommel rotierbar gelagerte Schnecke mit einem Schneckenkörper, der einen als Hohlraum ausgebildeten Einlauf für das abzuscheidende Zufuhrmaterial aufweist, welcher Einlauf radial durch eine mit dem Schneckenkörper koaxiale Wand abgegrenzt ist, die zwischen zwei benachbarten Schneckenwindungen der Schnecke angeordnete Einlassöffnungen hat, welche den Einlauf mit dem zwischen dem Schneckenkörper und der Innenseite der Trommel liegenden Raum verbinden, wobei der Einlauf von einer rotationssymmetrischen ersten Endwand und einer der ersten Endwand gegenüberliegenden zweiten Endwand axial abgegrenzt ist, und die zweite Endwand einen in Richtung zur ersten Endwand verlaufenden zentralen Vorsprung mit einer axialen Bohrung für ein Einlaufrohr für das Zufuhrmaterial aufweist, welches Einlaufrohr koaxial mit der Trommel ist und eine dem Einlauf zuwendende und in einer Ebene rechtwinkelig zur Trommelachse liegende Mündung hat.The invention relates to a decanting centrifuge comprising a rotatably mounted drum, which has outlet openings for the separated liquid phase at one end, and a screw rotatably mounted in the drum with a screw body, which has an inlet designed as a cavity for the feed material to be separated, which inlet is radially delimited by a wall coaxial with the screw body, which has inlet openings arranged between two adjacent screw turns of the screw, which connect the inlet to the space lying between the screw body and the inside of the drum, wherein the inlet is axially delimited by a rotationally symmetrical first end wall and a second end wall opposite the first end wall, and the second end wall has a central projection running in the direction of the first end wall with an axial bore for an inlet pipe for the feed material, which inlet pipe is coaxial with the drum and has a a plane perpendicular to the drum axis.

In Dekantierzentrifugen dieser Art ist es ein Problem, dass dem Zufuhrmaterial unter Acceleration auf die Winkelgeschwindigkeit des Schneckenkörpers etwa doppelt soviel Energie zugeführt wird als es der Flüssigkeit bedarf, um entlang der Innenseite des Einlaufs eine Flüssigkeitsschicht bilden zu können. Die überschüssige Energie setzt sich in der Flüssigkeit in der Zentrifuge als unerwünschte Turbulenzströmungen ab, die sich vom Einlauf in den Raum zwischen dem Schneckenkörper und der Innenseite der Trommel erstrecken, wo die Energie schliesslich in Wärme umgesetzt wird.In decanter centrifuges of this type, it is a problem that the feed material under acceleration to the Angular velocity of the screw body, approximately twice as much energy is supplied as the liquid needs to form a liquid layer along the inside of the inlet. The excess energy settles in the liquid in the centrifuge as unwanted turbulent flows that extend from the inlet into the space between the screw body and the inside of the drum, where the energy is finally converted into heat.

Den Umstand, dass der Flüssigkeit überschüssige Energie zugeführt wird, versteht man, wenn man einen Einheitswürfel von Flüssigkeit, welcher sich bei der inneren Flüssigkeitsoberfläche im Einlauf befindet, betrachtet. Dieser Würfel wird eine kinetische Energie aufweisen, die beiThe fact that excess energy is supplied to the liquid can be understood by considering a unit cube of liquid located at the inner liquid surface in the inlet. This cube will have a kinetic energy that is

1/2 ω²r²,1/2 ω²r²,

gegeben ist, wo ω die Winkelgeschwindigkeit des Schnekkenkörpers darstellt und r der Radius zur Überlaufkante ist. Das Impulsmoment L des Flüssigkeitswürfels um die Rotationsachse istis given, where ω is the angular velocity of the screw body and r is the radius to the overflow edge. The momentum L of the liquid cube around the rotation axis is

ωr².ωr².

Dieses Impulsmoment stammt von Beeinflüssungen des Einlaufs, der mit der Winkelgeschwindigkeit ω rotiert. Die vom Motor, der die Zentrifuge treibt, zugeführte Energie, ist deshalbThis impulse moment comes from the influence of the inlet, which rotates with the angular velocity ω. The energy supplied by the motor that drives the centrifuge is therefore

Lω= ω²r².Lω=ω²r².

Es ist ersichtlich, dass diese Energie doppelt so gross ist als die vorstehend angeführte Energie, die dazu notwendig war den Flüssigkeitwürfel in der freien Oberfläche zu halten.It is clear that this energy is twice as large as the energy mentioned above that was necessary to keep the liquid cube in the free surface.

Diese überschüssige Energie kann nicht in der Flüssigkeit abgesetzt oder dissipiert werden ohne in der verhältnismässig dünnen Flüssigkeitsschicht auf der Innenseite des Einlaufs zu störenden Flüssigkeitsströmen Anlass zu geben, was die Abscheide-Effektivität verringert.This excess energy cannot be deposited or dissipated in the liquid without causing disruptive liquid flows in the relatively thin liquid layer on the inside of the inlet, which reduces the separation effectiveness.

Das US-Patent Nr. 3.428.246 beschreibt eine Dekantierzentrifuge obenerwähnter Art, wo Ansammlung von Feststoffen im Einlauf und dazu führende Erosion des Einlaufrohres mittels auf der ersten Endwand im Randbereich der Einlassöffnungen vorgesehener radialer Rippen, einer als geneigte Anprallplatte geformten zweiten Endwand, einer auf dem Einlaufrohr und dem Vorsprung auf der zweiten Endwand vorgesehenen Ablenkvorrichtung und mittels für die abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehener Auslauföffnungen, die bei einem Radius angeordnet sind, der grösser ist als der Radius für die Einlassöffnungen, verhindert wird.US Patent No. 3,428,246 describes a decanting centrifuge of the above-mentioned type, where accumulation of solids in the inlet and resulting erosion of the inlet pipe is prevented by means of radial ribs provided on the first end wall in the edge region of the inlet openings, a second end wall shaped as an inclined impact plate, a deflector provided on the inlet pipe and the projection on the second end wall and by means of outlet openings provided for the separated liquid, which are arranged at a radius which is larger than the radius for the inlet openings.

Die EP Patentanmeldung Nr. 0.177.838 beschreibt eine Dekantierzentrifuge, in welcher dem Zufuhrmaterial im Bereich zwischen der ersten Endwand und den Auslauföffnungen ein Flokkulierungsmittel beigefügt wird. Das Flokkulierungsmittel wird unter Druck durch eine Düse zugegeben und der Zufuhrmaterialstrom wird durch das Flokkulierungsmittel teilweise durchträngt. Aus dem in der Zeichnung gezeigten Zufuhrmaterialstrom ist ersichtlich, dass die Auslauföffnungen für die abgeschiedene Flüssigkeit radial weiter nach aussen angeordnet sind als die Einlassöffnungen im Einlauf.EP patent application no. 0.177.838 describes a decanter centrifuge in which a flocculating agent is added to the feed material in the area between the first end wall and the outlet openings. The flocculating agent is added under pressure through a nozzle and the feed material stream is partially permeated by the flocculating agent. From the feed material stream shown in the drawing it can be seen that the outlet openings for the separated liquid are arranged radially further outwards than the inlet openings in the inlet.

In einer im FR- Patent Nr. 2.057.600 beschriebenen Zentrifuge sind die Auslauföffnungen für die Flüssigkeitsphase radial nach innen von den Einlassöffnungen derart angeordnet, dass die Flüssigkeitsphase den Einlauf teilweise füllt. Es wird damit bezweckt, dass Abscheidung der Feststoffe innerhalb des Einlaufs erfolgt. In dieser Zentrifuge ist die zweite Endwand auf einen Satz von Speichen reduziert, der das eine Ende des rohrförmigen Schneckenkörpers trägt und dadurch ermöglicht, dass die Flüssigkeitsphase vom Einlauf direkt zu den Auslauföffnungen entweicht.In a centrifuge described in French patent no. 2,057,600, the outlet openings for the liquid phase are arranged radially inward from the inlet openings in such a way that the liquid phase partially fills the inlet. The aim is to ensure that the solids are separated within the inlet. In this centrifuge, the second end wall is reduced to a set of spokes which supports one end of the tubular screw body and thus allows the liquid phase to escape from the inlet directly to the outlet openings.

Es ist Hauptaufgabe der Erfindung eine Dekantierzentrifuge mit einem Einlauf anzuweisen, worin die überschüssige Energie dissipiert werden kann, bevor das Zufuhrmaterial durch die Einlassöffnungen fliesst und in den Raum zwischen dem Schneckenkörper und der Innenseite der Trommel läuft, wo die Abscheidung der festen Bestandteile vorgenommen wird.It is the main object of the invention to provide a decanting centrifuge with an inlet in which the excess energy can be dissipated before the feed material flows through the inlet openings and into the space between the screw body and the inside of the drum, where the separation of the solid components takes place.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es zu illustrieren, wie der Einlauf der Dekantierzentrifuge geformt sein muss, um die darin befindliche Strömung auf verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten oder unterschiedliche Materialzufuhrtypen zu regulieren.Another purpose of the invention is to illustrate how the inlet of the decanter centrifuge must be shaped in order to regulate the flow therein to different flow velocities or different material feed types.

Die erfindungsgemässe Zentrifuge unterscheidet sich von der bekannten Technik dadurch, dass die Mündungen der Einlauföffnungen im Einlauf auf einem Radius liegen, der grösser ist als der Radius zu den Auslauföffnungen, dass der Peripheriebereich des Einlaufs, der nach aussen vom Radius zu den Einlauföffnungen abgegrenzt ist, frei von Mitnehmern, nach innen verlaufenden Vorsprüngen und dergleichen ist, dass die zweite Endwand rotationssymmetrisch ist, und dass der Vorsprung der zweiten Endwand die Form eines Kegelstumpfes hat, dessen spitzes Ende der ersten Endwand zuwendet.The centrifuge according to the invention differs from the known technology in that the mouths of the inlet openings in the inlet are located on a radius that is larger than the radius of the outlet openings, that the peripheral area of the inlet, which is delimited on the outside by the radius of the inlet openings, is free of drivers, inward-running projections and the like, that the second end wall is rotationally symmetrical, and that the projection of the second end wall has the shape of a truncated cone, the pointed end of which faces the first end wall.

Das durch das Einlaufrohr strömende Zufuhrmaterial wird als ein Strahl direkt zur ersten Endwand geleitet, wo er sich teilt und in Richtung der radial abgegrenzten Wand des Einlaufs fliesst. Da die Wand keine Elemente enthält, die zur Rotation des Zufuhrmaterials beitragen, wird auf das Zufuhrmaterial nur ein Drehmoment übertragen, das von der Friktion zwischen der Zufuhrflüssigkeit und der Innenseite der Wand bestimmt ist. Die Winkelgeschwindigkeit des Zufuhrmaterials im Einlauf kann deshalb wesentlich niedriger als die Winkelgeschwindigkeit des Schneckenkörpers gehalten werden. Die freie Flüssigkeitsoberfläche im Einlauf wird daher auf einem wesentlich kleineren Radius als der Radius zu den Auslassöffnungen liegen.The feed material flowing through the inlet pipe is directed as a jet directly to the first end wall, where it splits and flows towards the radially defined wall of the inlet. Since the wall does not contain any elements that contribute to the rotation of the feed material, the only torque transmitted to the feed material is determined by the friction between the feed liquid and the inside of the wall. The angular velocity of the feed material in the inlet can therefore be kept significantly lower than the angular velocity of the screw body. The free liquid surface in the inlet will therefore be on a significantly smaller radius than the radius to the outlet openings.

Damit erreicht man, dass die Strömung im Einlauf, wenn die Dekantierzentrifuge ihren normalen Betriebsstand erreicht hat, vorwiegend in Richtung von der ersten Endwand und parallel mit der freien Oberfläche im Einlauf zur zweiten Endwand verläuft und zur gleichen Zeit ein gleichmässiges Ausströmen durch die Einlassöffnungen stattfindet. Wenn sich das Zufuhrmaterial den Einlassöffnungen nähert, hat es im grossen und ganzen dieselbe Winkelgeschwindigkeit wie der Schneckenkörper erreicht, aber aufgrund des verhältnismässig langen Stromweges in der dicken Flüssigkeitsschicht im Einlauf ist die überschüssige Energie auf eine solche Weise dissipiert worden, dass turbulente Strömungen, die durch die Einlassöffnungen in den Raum zwischen dem Schnekkenkörper und der Innenseite der Trommel mitgeführt werden, nicht entstehen.This ensures that the flow in the inlet, when the decanter centrifuge has reached its normal operating state, is predominantly in the direction of the first end wall and parallel to the free surface in the inlet to the second end wall and at the same time a uniform outflow through the inlet openings takes place. When the feed material approaches the inlet openings, it has reached roughly the same angular velocity as the screw body, but due to the relatively long flow path in the thick liquid layer in the inlet, the excess energy has been dissipated in such a way that turbulent flows carried through the inlet openings into the space between the screw body and the inside of the drum do not arise.

Durch Ausgestaltung des Vorsprunges der zweiten Endwand als ein Kegelstumpf, dessen schmales Ende der ersten Endwand zuwendet, kann jegliche im Zufuhrmaterial befindliche oder vom Zufuhrmaterial während des Strömens in den Einlauf mitgetragene Luft entlang der Peripherie des Vorsprungs der zweiten Endwand weggeführt werden, wodurch verhindert wird, dass sich im Einlauf ein Luftkissen bildet, das auf die beabsichtigte Strömung störend wirken könnte. Mit der angegebenen Formgebung des Vorsprungs wird jegliche ausgeschiedene Luft entlang der Peripherie des Vorsprungs strömen und durch die axiale Bohrung im Vorsprung den Einlauf verlassen.By designing the second end wall projection as a truncated cone with its narrow end facing the first end wall, any air in the feed material or carried by the feed material as it flows into the inlet can be directed away along the periphery of the second end wall projection, thereby preventing the formation of an air cushion in the inlet which could interfere with the intended flow. With the specified projection design, any expelled air will flow along the periphery of the projection and exit the inlet through the axial bore in the projection.

In vorgezogenen Ausführungsformen der Erfindung kann der Vorsprung der zweiten Endwand mit im wesentlichen radialen, in Längsrichtung verlaufenden Rippen versehen sein, die entlang der Peripherie des Vorsprungs gleichmässig verteilt sind, oder es können eine oder mehrere im wesentlichen radiale Rippen vorhanden sein, die Schraubenlinien entlang der Peripherie des Vorsprungs folgen. Dadurch wird ein grösseres Moment zu der Flüssigkeit im Einlauf übertragen, in dem Fall wo sich die freie Flüssigkeitsoberfläche der Peripherie des Vorsprungs nähert, weil z.B. die Durchströmungsmenge der Zufuhrflüssigkeit zunimmt. Durch ein Ändern der Form der Rippen, z.B. von geradelinigen Rippen in Rippen, die sich, einer Schraubenlinie folgend, mehrere Male um den Vorsprung winden, kann die Strömung stärker gegen die zweite Endwand hin gerichtet werden, wodurch man eine bessere axiale Verteilung des Zufuhrmaterials erhält, und durch ein Ändern der radialen Ausdehnung der Rippen wird es möglich gemacht, dass sich die freie Oberfläche der Flüssigkeit nicht einem so kleinen Radius nähert, sodass die Flüssigkeit durch die Bohrung des Einlaufrohres im Vorsprung entweichen kann.In preferred embodiments of the invention, the projection of the second end wall may be provided with substantially radial, longitudinally extending ribs evenly distributed along the periphery of the projection, or there may be one or more substantially radial ribs following helixes along the periphery of the projection. As a result, a larger moment is transmitted to the liquid in the inlet in the case where the free liquid surface approaches the periphery of the projection, because e.g. the flow rate of the feed liquid increases. By changing the shape of the ribs, e.g. from straight ribs to ribs which winding around the projection several times following a helical line, the flow can be directed more towards the second end wall, thereby obtaining a better axial distribution of the feed material, and by changing the radial extent of the ribs it is made possible that the free surface of the liquid does not approach such a small radius, so that the liquid can escape through the bore of the inlet pipe in the projection.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte der ersten Endwand ein in Richtung zum Einlaufrohr vorspringender Anprallknopf vorgesehen ist. Damit erreicht man ein besseres Steuern des einströmenden Zufuhrmaterials, wenn dieses von einer Axialströmung in eine Radialströmung ändert, weil die plötzliche Richtungsänderung vermieden werden kann.Another preferred embodiment is characterized in that an impact button projecting towards the inlet pipe is provided in the middle of the first end wall. This achieves better control of the incoming feed material when it changes from an axial flow to a radial flow, because the sudden change in direction can be avoided.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Anprallknopf radiale Rippen aufweisen, die entlang der Peripherie des Anprallknopfes gleichmässig verteilt sind. Die Rippen können entlang geraden Linien oder Schraubenlinien verlaufen. Dies kann notwendig sein, um dem Zufuhrmaterial im Einlauf mit Hinblick auf eine stabile Zirkulationsströmung im Einlauf eine ausreichende Rotation zu verleihen.In a further embodiment, the impact button may have radial ribs evenly distributed along the periphery of the impact button. The ribs may run along straight lines or helical lines. This may be necessary to impart sufficient rotation to the feed material in the inlet with a view to a stable circulation flow in the inlet.

In anderen Ausführungsformen kann der Einlauf in einem auswechselbaren Teil des Schneckenkörpers vorgesehen sein, und der Ansprallknopf kann an die erste Endwand auswechselbar befestigt sein, und der die axiale Bohrung für das Einlaufrohr enthaltende Vorsprung kann an die zweite Endwand auswechselbar befestigt sein. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass durch ein Auswechseln eines oder mehrerer Bestandteile ein und dieselbe Zentrifuge für verschiedene Arten von Zufuhrmaterial benutzt werden kann.In other embodiments, the inlet can be provided in a replaceable part of the screw body, and the impact button can be replaceably attached to the first end wall, and the projection containing the axial bore for the inlet tube can be replaceably attached to the second end wall. By these measures it is achieved that by replacing one or more components one and the same centrifuge can be used for different types of feed material.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Zentrifuge kann das Einlaufrohr axial verschiebbar sein. Dadurch erreicht man, dass der Durchmesser des Strahls beim Anprallknopf durch Verschieben des Einlaufrohres geändert und die Strömung im Einlauf der Art des Zufuhrmaterials und/oder dessen Durchströmungsmenge angepasst werden kann.In a preferred embodiment of the centrifuge according to the invention, the inlet pipe can be axially displaceable. This ensures that the diameter of the jet at the impact button can be changed by moving the inlet pipe and the flow in the inlet can be adapted to the type of feed material and/or its flow rate.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsformen und mit Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert werden, auf welchenThe invention will be explained in more detail below using some embodiments and with reference to the drawings, on which

Fig. 1 in sehr schematischer Form einen Teil einer erfindungsgemässen Dekantierzentrifuge,Fig. 1 shows in very schematic form a part of a decanting centrifuge according to the invention,

Fig. 2 eine Ausführungsform des Einlaufs einer in Fig. 1 gezeigten Dekantierzentrifuge,Fig. 2 an embodiment of the inlet of a decanting centrifuge shown in Fig. 1,

Fig. 3 einen Einlauf wie den in Fig. 2 gezeigten, wo der Verlauf der Strömung im Zufuhrmaterial im Einlauf angegeben ist,Fig. 3 an inlet like the one shown in Fig. 2, where the flow pattern in the feed material in the inlet is indicated,

Fig. 4 einen Einlauf wie in Fig. 3, wo der Vorsprung der zweiten Endwand zwei Rippen aufweist, die Schraubenlinien entlang der Peripherie des Vorsprungs folgen,Fig. 4 an inlet as in Fig. 3, where the protrusion of the second end wall has two ribs that follow helixes along the periphery of the protrusion,

Fig. 5 einen Einlauf wie in Fig. 4, wo die erste Endwand einen ringförmigen Vorsprung aufweist,Fig. 5 an inlet as in Fig. 4, where the first end wall has an annular projection,

Fig. 6 einen Einlauf wie in Fig. 2, wo der Einlauf, der Anprallknopf und der Vorsprung der zweiten Endwand auswechselbar montiert sind,Fig. 6 an inlet as in Fig. 2, where the inlet, the impact button and the projection of the second end wall are mounted interchangeably,

Fig. 7 einen schematischen Schnitt eines Anprallknopfes mit geradlinigen Rippen, undFig. 7 is a schematic section of an impact button with straight ribs, and

Fig. 8 einen schematischen Schnitt eines Anprallknopfes mit schraubenlinienförmigen Rippen zeigen.Fig. 8 shows a schematic section of an impact button with helical ribs.

Die in Fig. 1 gezeigte Dekantierzentrifuge weist eine Trommel 1 auf, die in Lagern 22 an jedem Ende rotierbar gelagert ist. In der Trommel 1 ist eine Schnecke 2 mittels an jedem Ende vorgesehenen Lagern 23 im Verhältnis zur Trommel 1 rotierbar gelagert. Die Schnecke 2 umfasst einen Schneckenkörper 3 mit einer äusseren Schneckenwindung 21. Der Schneckenkörper 3 umfasst einen Einlauf 4, der von einer ersten Endwand 11 und einer zweiten Endwand 13 axial abgegrenzt ist. Der Einlauf 4 ist radial von einer mit dem Schneckenkörper 3 koaxialen Wand 5 abgegrenzt, in welcher Einlauföffnungen 6 vorgesehen sind, welche den Einlauf 4 mit dem zwischen dem Schneckenkörper 3 und der Innenseite der Trommel 1 liegenden Raum 7 verbinden. Die Dekantierzentrifuge weist ferner ein Einlaufrohr 8 mit einer zum Einlauf 4 gerichteten Mündung 16 auf.The decanting centrifuge shown in Fig. 1 has a drum 1 which is rotatably mounted in bearings 22 at each end. In the drum 1, a screw 2 is rotatably mounted in relation to the drum 1 by means of bearings 23 provided at each end. The screw 2 comprises a screw body 3 with an outer screw thread 21. The screw body 3 comprises an inlet 4 which is axially delimited by a first end wall 11 and a second end wall 13. The inlet 4 is radially delimited by a wall 5 which is coaxial with the screw body 3 and in which inlet openings 6 are provided which connect the inlet 4 with the space 7 located between the screw body 3 and the inside of the drum 1. The decanting centrifuge also has an inlet pipe 8 with an opening 16 directed towards the inlet 4.

Fig. 2 zeigt den Einlauf 4 mit der Endwand 11, die in der Mitte einen Anprallknopf 12 aufweist, der in dieser Ausführungsform als eine annähernd sphärische Fläche ausgebildet ist, die sanft in die Endwand 11 übergeht, welche selbst einen gleichmässigen Übergang zu der radial abgrenzenden Wand 5 aufweist. Die dem Anprallknopf gegenüberliegende zweite Endwand 13 weist einen Vorsprung 14 auf, der eine Bohrung 15 für das Einlaufrohr 8 umfasst und koaxial mit der Trommelachse ist. Der Vorsprung 14 hat die Form eines Kegelstumpfes, dessen schmales Ende dem Anprallknopf zuwendet. An dem breiten Ende geht der Vorsprung 14 sanft in die Wand 13 über, die selbst gleichmässig in die Wand 5 übergeht. In der Peripherie des Vorsprungs 14 sind sechs im wesentlichen radiale, leicht schraubenförmige, längsverlaufende Rippen 17, die entlang der Peripherie des Vorsprungs gleichmässig verteilt sind, angeordnet. Die Mündung des Einlaufrohres 8 befindet sich in einer Ebene rechtwinkelig zur Trommelachse. Das Einlaufrohr 8 ist axial verschiebbar, wodurch der Abstand zwischen der Mündung 16 und dem Anprallknopf 12 variiert werden kann. Die Einstellung dieses Abstandes kann nach Wunsch während des Betriebes der Zentrifuge erfolgen und die Variation des Abstandes kann manuell oder automatisch mittels eines nicht gezeigten Steuermechanismus vorgenommen werden.Fig. 2 shows the inlet 4 with the end wall 11, which has an impact button 12 in the middle, which in this embodiment is designed as an approximately spherical surface that smoothly transitions into the end wall 11, which itself has a smooth transition to the radially delimiting wall 5. The second end wall 13 opposite the impact button has a projection 14 that includes a bore 15 for the inlet pipe 8 and is coaxial with the drum axis. The projection 14 has the shape of a truncated cone, the narrow end of which faces the impact button. At the wide end, the projection 14 smoothly transitions into the wall 13, which itself smoothly transitions into the wall 5. In the periphery of the projection 14 there are arranged six substantially radial, slightly helical, longitudinal ribs 17 which are evenly distributed along the periphery of the projection. The mouth of the inlet pipe 8 is located in a plane perpendicular to the drum axis. The inlet pipe 8 is axially displaceable, whereby the distance between the mouth 16 and the impact button 12 can be varied. The adjustment of this distance can be carried out as desired during operation of the centrifuge and the variation of the distance can be carried out manually or automatically by means of a control mechanism not shown.

Die radiale Wand 5 ist mit Einlauföffnungen 6 versehen, die alle zwischen den Schneckenwindungen 21 angeordnet sind. Ferner sind die Öffnungen gleichmässig entlang der gesamten axialen Ausdehnung der Wand 5 plaziert. Demzufolge kann die Flüssigkeit vom Einlauf durch die Einlauföffnungen frei in den Raum 7 strömen ohne Verhinderungen zu passieren, die Turbulenz und Wirbel hervorrufen können.The radial wall 5 is provided with inlet openings 6, all of which are arranged between the screw turns 21. Furthermore, the openings are evenly placed along the entire axial extension of the wall 5. As a result, the liquid can flow freely from the inlet through the inlet openings into the space 7 without passing through obstructions that can cause turbulence and vortexes.

Fig. 3 dient zur Darstellung des Strömungsverlaufes im Einlauf. Die obere Hälfte der Figur gibt mit punktierten Linien verschiedene charakteristische Strömungsbereiche an, durch welche das Zufuhrmaterial bei der Passage des Einlaufs kommt.Fig. 3 is used to illustrate the flow pattern in the inlet. The upper half of the figure indicates with dotted lines various characteristic flow areas through which the feed material passes when passing the inlet.

Pfeile in der unteren Hälfte der Figur zeigen die Richtung der nicht-tangentialen Geschwindigkeiten des Zufuhrmaterials im Einlauf an.Arrows in the lower half of the figure indicate the direction of the non-tangential velocities of the feed material in the inlet.

Der Weg des Zufuhrmaterials durch den Einlauf kann wie folgt beschrieben werden. Das Zufuhrmaterial verlässt das Einlaufrohr 8 und setzt in einem Strahl in Richtung zum Anprallknopf 12 fort, wo es zwischen dem Anprallknopf und einem bei der freien Flüssigkeitsoberfläche liegenden Wirbelbereich 31 radial dissipiert wird. Danach setzt das Zufuhrmaterial in eine Mischungszone 30 fort, wo ein Mischen mit Flüssigkeit von einem radialen Aussenbereich 33 des Einlaufs stattfindet, wobei die Winkelgeschwindigkeit des Zufuhrmaterials zunimmt. Diese Winkelgeschwindigkeit ist etwas geringer als die Winkelgeschwindigkeit in der angrenzenden Zone 33, den sogenannten Dissipations-Bereich, und das Zufuhrmaterial wird deshalb gegen die Flüssigkeitsoberfläche in Richtung der radialen Aussenkanten der Rippen 17 zurückgezwungen werden. Angesichts der Tatsache, dass die Rippen mit derselben Geschwindigkeit wie der Schnekkenkörper rotieren, wird der Flüssigkeit in diesem Bereich eine Winkelacceleration zugeteilt, welche verhindert, dass die Flüssigkeit weiter in Richtung zum Vorsprung 14 vordringt. Die Rippen sind schwach schraubenförmig, und zwingen die Flüssigkeit gegen die Endwand 13. Im Accelerationsbereich 32 erreicht das Zufuhrmaterial dieselbe Winkelgeschwindigkeit wie die Rippen, während die bei dieser Acceleration aufgewandte überschüssige Energie als eine radiale Geschwindigkeit vorkommt, die das Zufuhrmaterial über die gesamte Länge des Vorsprungs hinweg in den Dissipations-Bereich 33 führt.The path of the feed material through the inlet can be described as follows. The feed material leaves the inlet pipe 8 and continues in a jet towards the impact button 12 where it is radially dissipated between the impact button and a vortex region 31 located at the free liquid surface. Thereafter the feed material continues into a mixing zone 30 where mixing with liquid from a radially outer region 33 of the inlet takes place, whereby the angular velocity of the feed material increases. This angular velocity is somewhat less than the angular velocity in the adjacent zone 33, the so-called dissipation region, and the feed material will therefore be forced back against the liquid surface towards the radially outer edges of the ribs 17. In view of the fact that the ribs rotate at the same speed as the screw body, the liquid in this region is imparted an angular acceleration which prevents the liquid from advancing further towards the projection 14. The ribs are slightly helical and force the liquid against the end wall 13. In the acceleration region 32 the feed material reaches the same angular velocity as the ribs, while the excess energy expended during this acceleration occurs as a radial velocity which carries the feed material along the entire length of the projection into the dissipation region 33.

Im Dissipations-Bereich 33 wird die radiale Geschwindigkeit durch eine Turbulenzströmung in eine Temperaturerhöhung des Zufuhrmaterials umgesetzt und es findet ein Mischen statt, sodass die von den Rippen 17 stammende hohe Winkelgeschwindigkeit in der Flüssigkeit in eine durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit in der Flüssigkeit umgesetzt wird, die sich radial nach aussen in den Bereich 34 um die Einlauföffnungen 6 bewegt. Die drei Einlauföffnungen 6 sind zwischen den Windungen angeordnet, so dass keine Kanten vorhanden sind, die imstande sein könnten Turbulenz zu erzeugen oder Drähte oder ähnliche grössere Partikeln im Zufuhrmaterial zurückzuhalten. Die Öffnungen sind so gross, dass sie keine Restriktion für die Strömung darstellen, und da sie den Windungen folgen sind sie im Verhältnis zueinander axial verschoben und decken nahezu die ganze Länge der kreiszylindrischen Wand 5. Beim Passieren eines der Einlauföffnungen wird das Zufuhrmaterial eine kleinere zusätzliche Acceleration erhalten, deren Einfluss jedoch gering ist, weil das Zufuhrmaterial bereits ungefähr dieselbe Winkelgeschwindigkeit erreicht hat wie der Schneckenkörper auf der betreffenden Stelle.In the dissipation area 33, the radial velocity is converted into a temperature increase of the feed material by a turbulent flow and mixing takes place so that the high angular velocity in the liquid originating from the ribs 17 is converted into an average angular velocity in the liquid, which moves radially outward into the area 34 around the inlet openings 6. The three inlet openings 6 are arranged between the turns so that there are no edges that could generate turbulence or retain wires or similar larger particles in the feed material. The openings are so large that they do not represent a restriction for the flow, and since they follow the turns they are axially displaced in relation to each other and cover almost the entire length of the circular cylindrical wall 5. When passing through one of the inlet openings, the feed material will receive a small additional acceleration, the influence of which is, however, small because the feed material has already reached approximately the same angular velocity as the screw body at the relevant point.

Die Figur zeigt, dass die Endwände 11 und 13 gleichmässig in die kreiszylindrische Wand 5 übergehen. Dies ist nicht eine erforderliche Voraussetzung für das Funktionieren des Einlaufs wie vorstehend erläutert. Insofern der Übergang zwischen den Endwänden und der kreiszylindrischen Wand als ein rechtwinkeliges Eck ausgebildet wäre, würde sich an diesem Eck bloss eine bleibende Strömung bilden, welche die vorstehend erwähnten Strömungen nicht stören würde. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass auf der betreffenden Stelle ein Niederschlag vom Zufuhrmaterial ausgefällt wird und dies kann ein Reinigen des Einlaufs nach einiger Zeit in Gebrauch erforderlich machen. Um dies zu vermeiden müssen die verschiedenen Flächen des Einlaufs sanft ineinander übergehen.The figure shows that the end walls 11 and 13 merge evenly into the circular cylindrical wall 5. This is not a necessary prerequisite for the functioning of the inlet as explained above. Insofar as the transition between the end walls and the circular cylindrical wall were designed as a right-angled corner, only a permanent flow would form at this corner, which would not disturb the above-mentioned flows. In this case, there is a possibility that a precipitate of the feed material will be deposited at the relevant point. and this may require cleaning of the enema after some time in use. To avoid this, the different surfaces of the enema must blend smoothly into one another.

Der in Fig. 4 gezeigte Einlauf weist Rippen 17 auf, die entlang dem Umkreis des Vorsprungs 14 schraubenförmig angeordnet sind. Solche Rippen führen zu einer kräftigeren Strömung im Accelerationsbereich 32 in Richtung zur Endwand 13 als die in Fig. 3 gezeigten Rippen 17. In dieser letztgenannten Ausführungsform des Einlaufs sind sechs Einlauföffnungen 6 vorgesehen, die alle zwischen den Schraubenwindungen 21 plaziert sind.The inlet shown in Fig. 4 has ribs 17 which are arranged in a helical manner along the circumference of the projection 14. Such ribs lead to a more powerful flow in the acceleration region 32 in the direction of the end wall 13 than the ribs 17 shown in Fig. 3. In this latter embodiment of the inlet, six inlet openings 6 are provided, all of which are placed between the screw turns 21.

Der in Fig. 5 gezeigte Einlauf hat eine Endwand 11 mit einem ringförmigen Vorsprung 20 , der auf der radial inneren und äusseren Seite des Vorsprungs gleichmässig in die Endwand 11 übergeht. Mit einem solchen Vorsprung erreicht man ein kräftiges Steuern des Strömungsverlaufs im Einlauf, und bei Vergleich mit der oberen Hälfte von Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Vorsprung den Mischungsbereich vom Dissipationsbereich trennt und dadurch das Zufuhrmaterial zum Strömen über eine längere Strecke zwingt, wo es seine Energie dissipieren kann bevor es sich dem Einlaufbereich 34 nähert.The inlet shown in Fig. 5 has an end wall 11 with an annular projection 20 which merges smoothly into the end wall 11 on the radially inner and outer sides of the projection. With such a projection, a powerful control of the flow pattern in the inlet is achieved and by comparing it with the upper half of Fig. 3 it can be seen that the projection separates the mixing region from the dissipation region and thereby forces the feed material to flow over a longer distance where it can dissipate its energy before approaching the inlet region 34.

Fig. 6 zeigt einen Einlauf, der im wesentlichen wie der in Fig. 2 gezeigte Einlauf geformt ist, wo aber der Einlaufteil an sich als ein separater Bestandteil ausgebildet ist, der mittels auf dem Schneckenkörper 3 vorhandenen Bolzen 25 und Flanschen mit diesem verbunden ist. Auch der Anprallknopf 12 ist als ein separater Bestandteil ausgebildet, welcher mittels eines zentralen Bolzen 26 auf die Endwand 11 angebolzt ist. Ebenso ist der Vorsprung 14 als ein separater Bestandteil ausgeformt, der durch Bolzen 27 an die Endwand 13 festgebolzt ist.Fig. 6 shows an inlet which is shaped essentially like the inlet shown in Fig. 2, but where the inlet part itself is designed as a separate component which is connected to the screw body 3 by means of bolts 25 and flanges present thereon. The impact button 12 is also designed as a separate component which is bolted to the end wall 11 by means of a central bolt 26. Likewise, the projection 14 is shaped as a separate component which is bolted to the end wall 13 by bolts 27.

Durch das Anpassen einer Dekantierzentrifuge nach der Erfindung an eine bestimmte Betriebsform bietet der beschriebene Einlauf grosse Möglichkeiten in Variation von Grösse und Form der verschiedenen betreffenden Elemente mit Hinblick auf eine optimale Leistung. Der Radius des Einlaufs kann nur innerhalb enger Grenzen geändert werden, aber man kann den Einlauf in axialer Richtung verlängern. Mit Hinblick darauf muss damit gerechnet werden, dass eine Verlängerung des Einlaufs normalerweise auch eine Verlängerung des Vorsprungs 14 erfordert, da es notwendig ist die innere Oberfläche der Flüssigkeit im Einlauf zu kontrollieren um zu sichern, dass sie nicht so weit in Richtung zur Rotationsachse vordringt, sodass die Flüssigkeit durch die Bohrung 15 im Vorsprung ausströmen kann. Wenn die Einlauföffnungen 6 in einem langen Einlauf gleichmässig über die Wand hinweg verteilt sind, ist ein Risiko vorhanden, dass ein Teil des Zufuhrmaterials nur einen kurzen Weg durch den Einlauf hat, bevor es eine Einlauföffnung passiert und in den Raum 7 dringt. In einem solchen Fall kann es vorteilhaft sein eine Endwand 11 mit einem ringförmigen Vorsprung, wie in Fig. 5 gezeigt, zu benutzen.By adapting a decanting centrifuge to In order to adapt the invention to a particular operating mode, the inlet described offers great possibilities in varying the size and shape of the various elements concerned with a view to optimum performance. The radius of the inlet can only be changed within narrow limits, but the inlet can be extended in the axial direction. In this regard, it must be taken into account that an extension of the inlet will normally also require an extension of the projection 14, since it is necessary to control the inner surface of the liquid in the inlet to ensure that it does not penetrate so far towards the axis of rotation that the liquid can flow out through the bore 15 in the projection. If the inlet openings 6 in a long inlet are evenly distributed over the wall, there is a risk that part of the feed material will have only a short path through the inlet before it passes an inlet opening and enters the space 7. In such a case it may be advantageous to use an end wall 11 with an annular projection as shown in Fig. 5.

Funktion der Rippen 17 über einen grossen Durchströmungsbereich ist es ein Überlaufen durch die Bohrung 15 zu verhindern, dem Zufuhrmaterial Winkelgeschwindigkeit zu verleihen und das Zufuhrmaterial axial über den ganzen Einlauf zu verteilen, sodass die von der Acceleration stammende überschüssige Energie über den gesamten Dissipationsbereich 33 des Einlaufs dissipiert werden kann. Die axiale Ausdehnung der Rippen 17 muss deshalb der axialen Länge des Einlaufs angepasst werden. Jedoch sollen die Rippen 17 den Bereich bei den Einlauföffnungen decken. Radial müssen die Rippen auf dem kleinstmöglichen Radius angeordnet sein, unter Berücksichtigung des Durchmessers des Einlaufrohres und damit der Bohrung 15, sowie der Länge und damit der Stärke des Vorsprungs 14.The function of the ribs 17 over a large flow area is to prevent overflow through the bore 15, to give the feed material angular velocity and to distribute the feed material axially over the entire inlet so that the excess energy resulting from the acceleration can be dissipated over the entire dissipation area 33 of the inlet. The axial extension of the ribs 17 must therefore be adapted to the axial length of the inlet. However, the ribs 17 should cover the area at the inlet openings. Radially, the ribs must be arranged on the smallest possible radius, taking into account the diameter of the inlet pipe and thus the bore 15, as well as the length and thus the thickness of the projection 14.

Die einzelne Rippe kann ganz axial verlaufen, bei einem gleichbleibenden Winkel im Verhältnis zur Rotationsachse oder einem im Verhältnis zur Achse variablen Winkel. Der Winkel im Verhältnis zur Achse sorgt für die axiale Verteilung des Zufuhrmaterials über den Dissipationsbereich 33 und er muss auf die Durchströmungsmenge, die Art des abzuscheidenden Zufuhrmaterials sowie die axiale Ausdehnung der Rippen 17 und des Einlaufs 4 wie vorstehend erwähnt, abgestimmt sein. Die Rippen sind derart ausgebildet, dass sich Haare und Drähte im Zufuhrmaterial nicht an Kanten absetzen und anhaften, sondern weggeschleudert werden. Zweck des Anprallknopfes ist es die Richtung des Zufuhrmaterials zu ändern, so dass dieses mit einem Minimum Störung der freien Oberfläche des Zufuhrmaterials in den Einlauf geführt werden kann, und um eine gleichmässige Verteilung über die Oberfläche der Endwand 11 zu gewährleisten. Wenn die Rippen 17 auf dem Vorsprung 14 nicht die gewünschte Rotation ergeben, können, wie in Fig. 6 gezeigt, radiale Rippen 19 vorgesehen sein, die entlang der Peripherie des Anprallknopfes gleichmässig verteilt sind und geraden Linien folgen, wie in Fig. 7 gezeigt, oder Schnekkenlinien, wie in Fig. 8 gezeigt. Diese Rippen müssen ebenso derart ausgeformt sein, dass Haare und Drähte nicht daran anhaften.The individual rib can run completely axially, a constant angle with respect to the axis of rotation or a variable angle with respect to the axis. The angle with respect to the axis provides for the axial distribution of the feed material over the dissipation region 33 and must be adapted to the flow rate, the type of feed material to be separated and the axial extent of the ribs 17 and the inlet 4 as mentioned above. The ribs are designed in such a way that hairs and wires in the feed material do not settle and adhere to edges but are thrown away. The purpose of the impact button is to change the direction of the feed material so that it can be fed into the inlet with a minimum of disturbance to the free surface of the feed material and to ensure an even distribution over the surface of the end wall 11. If the ribs 17 on the projection 14 do not provide the desired rotation, radial ribs 19 may be provided as shown in Fig. 6, evenly distributed along the periphery of the impact button and following straight lines as shown in Fig. 7, or helical lines as shown in Fig. 8. These ribs must also be shaped so that hair and wires do not stick to them.

Wie vorstehend erwähnt, wird dem Zufuhrmaterial bei Passieren durch die Einlauföffnungen 6 in den Raum 7 eine geringere Acceleration zugeteilt. Mit Hinblick auf ein Reduzieren dieser zusätzlichen Acceleration ist es vorteilhaft, dass die Dicke des Materials im Bereich der Einlauföffnungen so gering ist wie es die Stärke- und Abnützungsbedingungen erlauben.As mentioned above, a lower acceleration is allocated to the feed material when it passes through the inlet openings 6 into the space 7. With a view to reducing this additional acceleration, it is advantageous that the thickness of the material in the area of the inlet openings is as small as the strength and wear conditions allow.

Angesichts der Tatsache, dass die Einlauföffnungen unter der freien Flüssigkeitsoberfläche im Einlauf liegen, können nur sehr kleine Luftmengen aus dem Einlauf entweichen. Das ist der Grund, weshalb dem Vorsprung, wie vorstehend erwähnt, vorteilhaft die Form eines Kegelstumpfes verliehen worden ist, wodurch eventuelle Luft im Einlauf dem Einlaufrohr entlang zurückgeleitet werden kann.Given that the inlet openings are below the free liquid surface in the inlet, only very small amounts of air can escape from the inlet. This is the reason why the projection, as mentioned above, has advantageously been given the shape of a truncated cone, thereby eliminating any Air in the inlet can be redirected along the inlet pipe.

In Dekantierzentrifugen mit rotierenden Einlaufrohren, die innerhalb des Schneckenkörpers gelagert sind, müssen Mittel vorhanden sein, die ein Lüften des Einlaufs durch das Lager gewährleisten. In einer solchen Dekantierzentrifuge kann durch einen durch Aussaugen erzeugten Unterdruck im Einlauf die Abscheidung zusätzlich verbessert werden. Ein solcher Unterdruck reduziert die zu dissipierende Energie, da in diesem Fall ein Teil der überschüssigen Energie zum Ausgleichen des Unterdruckes benutzt wird.In decanter centrifuges with rotating inlet pipes that are mounted inside the screw body, means must be present to ensure that the inlet is ventilated through the bearing. In such a decanter centrifuge, the separation can be further improved by creating a negative pressure in the inlet by suction. Such a negative pressure reduces the energy to be dissipated, since in this case part of the excess energy is used to compensate for the negative pressure.

Claims

1. Decanting centrifuge comprising a rotatably mounted drum (1) which has outlet openings (9) at one end for the separated liquid phase, and a screw (2) rotatably mounted in the drum with a screw body which has an inlet (4) designed as a cavity for the feed material to be separated, which inlet (4) is radially delimited by a wall (5) coaxial with the screw body, which has inlet openings (6) arranged between two adjacent screw turns of the screw, which connect the inlet (4) to the space (7) lying between the screw body (3) and the inside of the drum (1), wherein the inlet (4) is axially delimited by a rotationally symmetrical first end wall (11) and a second end wall (13) opposite the first end wall (11), and the second end wall (13) has a first end wall (11) extending central projection (14) with an axial bore (15) for an inlet pipe (8) for the feed material, which inlet pipe (8) is coaxial with the drum and has an opening (16) facing the inlet and lying in a plane perpendicular to the drum axis, characterized in that the openings of the inlet openings (6) in the inlet (4) lie on a radius that is larger than the radius to the outlet openings (9), that the peripheral area of the inlet (4), which is delimited on the outside by the radius to the inlet openings (6), is free of drivers, inwardly extending projections and the like, that the second end wall (13) is rotationally symmetrical, and that the projection (14) of the second end wall (13) has the shape of a truncated cone, the pointed end of which is on the first end wall (11) .

2. Decanter centrifuge according to claim 1, characterized in that the projection (14) of the second end wall (13) is a substantially radial rib (17) which follows a helical line along the periphery of the projection.

3. Decanter centrifuge according to claim 1, characterized in that the projection (14) of the second end wall (13) has a plurality of substantially radial ribs (17) which follow helices along the periphery of the projection.

4. Decanter centrifuge according to claim 1, characterized in that the projection (14) of the second end wall (13) is provided with substantially radial, longitudinally extending ribs (17) which are evenly distributed along the periphery of the projection.

5. Decanting centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that an impact button (12) projecting in the direction of the inlet pipe (8) is provided in the middle of the first end wall (11).

6. Decanter centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the impact button (12) has substantially radial ribs (17) which are evenly distributed along the periphery of the impact button.

7. Decanter centrifuge according to claim 6, characterized in that the substantially radial ribs of the impact button (12) follow helical lines along the periphery of the impact button.

8. Decanter centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the first end wall (11) has an annular projection (20) facing the inlet pipe (8).

9. Decanting centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the screw body (3) comprises a replaceable part (24) in which the inlet (4) is arranged.

10. Decanting centrifuge according to claims 5-9, characterized in that the impact button (12) is replaceably attached to the first end wall (11).

11. Decanting centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the projection (14) containing the axial bore (15) for the inlet pipe (8) is replaceably attached to the second end wall (13).

12. Decanting centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet pipe (8) is axially displaceable.