DE9106138U1 - Decanter centrifuge - Google Patents
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Description
DekantierzentrifugeDecanter centrifuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dekantierzentrifuge zum Trennen von flüssigen heterogenen Mischungen mit Hilfe von Fliehkräften. Eine erfindungsgemäße Dekantierzentrifuge kann in der pharmazeutischen, der chemischen oder der metallurgischen Industrie oder dergleichen angewandt werden.The invention relates to a decanting centrifuge for separating liquid heterogeneous mixtures using centrifugal forces. A decanting centrifuge according to the invention can be used in the pharmaceutical, chemical or metallurgical industries or the like.
Eine bekannte derartige Dekantierzentrifuge weist ein Gehäuse auf, eine zylindrisch-konische Trommel, eine Schnecke, bestehend aus einer zylindrisch-konischen Schneckentrommel und einer an ihr befestigten Spirale, ein im Inneren des zylindrischen Teiles der Schneckentrommel angeordnetes Tellerpaket, Fenster für den Abzug von geklärter Flüssigkeit und von Feststoffen, eine Druckscheibe, ein Speiserohr und zusätzliche konische Zargen bzw. konische trommeiförmige Bauteile, die konzentrisch um den konischen Teil der Trommel angeordnet sind. Die äussere Zarge ist dabei starr mit der Trommel und die innere Zarge ist mit der Schneckentrommel verbunden, und an den Außenflächen von Trommel und Zarge sind 8and- bzw. Austragsspiralen für einen Feststofftransport befestigt.A known decanting centrifuge of this type has a housing, a cylindrical-conical drum, a screw consisting of a cylindrical-conical screw drum and a spiral attached to it, a plate pack arranged inside the cylindrical part of the screw drum, windows for the removal of clarified liquid and solids, a pressure disk, a feed pipe and additional conical frames or conical drum-shaped components which are arranged concentrically around the conical part of the drum. The outer frame is rigidly connected to the drum and the inner frame is connected to the screw drum, and discharge spirals or discharge spirals for solids transport are attached to the outer surfaces of the drum and frame.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Restwassergehalt ausgetragener Feststoffe herabzusetzen.The invention is based on the task of reducing the residual water content of discharged solids.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Dekantierzentrifuge der genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.This object is achieved according to the invention in a decanting centrifuge of the type mentioned by the characterizing features of the claim.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dekantierzentrifuge ist anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:An embodiment of a decanting centrifuge according to the invention is explained using the drawing. They show:
Fig. 1 eine Dekantierzentrifuge im Längsschnitt, Fig. 2 eine Ansicht eines Teils der Dekantierzentrifuge gemäss Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A, Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B in Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils C in Fig. 2, Fig. 5 eine Variante im Längsschnitt und Fig. 6 eine weitere Variante im Schnitt.Fig. 1 shows a decanting centrifuge in longitudinal section, Fig. 2 shows a view of part of the decanting centrifuge according to Fig. 1 in the direction of arrow A, Fig. 3 shows a view in the direction of arrow B in Fig. 2, Fig. 4 shows a view in the direction of arrow C in Fig. 2, Fig. 5 shows a variant in longitudinal section and Fig. 6 shows another variant in section.
Eine Bewegung einer Suspension ist dabei in Figur I mit schwarz weißen Pfeilen dargestellt, eine Strömung einer geklärten Flüssigkeit mit weißen Pfeilen, und eine Strömung eines Gases mit welligen Pfeilen.A movement of a suspension is shown in Figure I with black and white arrows, a flow of a clarified liquid with white arrows, and a flow of a gas with wavy arrows.
Die Dekantierzentrifuge weist ein Gehäuse 1 auf, eine zylindrischkonische Trommel 2, eine Schnecke 3, bestehend aus der zylindrisch-konischen Schneckentrommel 4 und einer an ihr befestigten Spirale 5, ein im Inneren des zylindrischen Teiles der Schneckentrommel 4 angeordnetes Tellerpaket 6, Oeffnungen 7,8 für den Abzug von geklärter Flüssigkeit und von Feststoffen, eine Druckscheibe 9, ein Speiserohr 10 und zusätzliche Zargen bzw. konische trommeiförmige Bauteile 11, 12, die konzentrisch um den konischen Teil der Trommel 2 angeordnet sind. Die äussere Zarge 12 ist starr mit der Trommel 2 verbunden und die innere Zarge 11 mit der Schneckentrommel 4. An den Außenflächen der Trommel 2 und der Zarge 11 sind Bandspiralen als Ausstragsschnecken 13, 14 für einen Feststoffaustrag befestigt.The decanting centrifuge has a housing 1, a cylindrical-conical drum 2, a screw 3, consisting of the cylindrical-conical screw drum 4 and a spiral 5 attached to it, a plate pack 6 arranged inside the cylindrical part of the screw drum 4, openings 7, 8 for the removal of clarified liquid and solids, a pressure disk 9, a feed pipe 10 and additional frames or conical drum-shaped components 11, 12, which are arranged concentrically around the conical part of the drum 2. The outer frame 12 is rigidly connected to the drum 2 and the inner frame 11 to the screw drum 4. Belt spirals are attached to the outer surfaces of the drum 2 and the frame 11 as discharge screws 13, 14 for solids discharge.
Unterhalb des unteren Endes der Trommel 2 ist ein Sammler 15 zur Zufuhr erhitzten Gases angeordnet; im oberen Teil des Gehäuses 1 ist ein Stutzen 16 zum Abführen des erhitzten Gases vorgesehen. Die untere Stirnfläche der inneren Zarge 11 der Schnecke 3 und die obere Stirnfläche der äusseren konischen Zarge 12 der Trommel 2, weisen am Umfang liegende Öffnungen 17,18 und Leitschaufeln 19, für die Zu- und Abfuhr des erhitzten Gases auf. Die Leitschaufeln 19 an der unteren Stirnfläche der inneren konischen Zarge 11 sindBelow the lower end of the drum 2, a collector 15 is arranged for supplying heated gas; in the upper part of the housing 1, a nozzle 16 is provided for discharging the heated gas. The lower face of the inner frame 11 of the screw 3 and the upper face of the outer conical frame 12 of the drum 2 have openings 17, 18 and guide vanes 19 on the circumference for supplying and discharging the heated gas. The guide vanes 19 on the lower face of the inner conical frame 11 are
in Drehrichtung der Trommel 2 geneigt, um die Aufrechterhaltung des Druckes des erhitzten Gases in der Trommel 2 sicherzustellen, und die Leitschaufeln 20 an der oberen Stirnfläche der äusseren konischen Zarge 12 sind gegen die Drehrichtung der Trommel 2 geneigt, um einen Unterdruck in den Öffnungen 18 zu schaffen.inclined in the direction of rotation of the drum 2 to ensure that the pressure of the heated gas in the drum 2 is maintained, and the guide vanes 20 on the upper end face of the outer conical frame 12 are inclined against the direction of rotation of the drum 2 to create a negative pressure in the openings 18.
Im oberen Teil der Zarge 11 sind Öffnungen 21 für die Abfuhr von teilweise entwässerten Feststoffen und in der äusseren Zarge 12 sind Öffnungen für die aus den Feststoffen ausgedrückte Flüssigkeit ausgebildet. In dem Gehäuse 1 ist eine Tasche 23 ausgebildet, die die äussere Zarge 12 umgibt um aus den Feststoffen in den Zargen 11, 12 ausgedrückte Flüssigkeit zu sammeln. Ein Spalt zwischen der Tasche 23 und der Zarge 12 ist dabei klein ausgeführt, um eine Leckage eines wärmeübertragenden Mediums, wie bspw. des erhitzten Gases durch ihn zu erschweren. Um Wärmeverluste auszuschließen ist das Gehäuse 1 der Zentrifuge mit einer Wärmeisolierung 24 versehen, und der Anschluß zwischen der Zentrifuge und einem Feststoffaufnehmer ist im wesentlichen hermetisch dichtend ausgeführt.Openings 21 are formed in the upper part of the frame 11 for the removal of partially dewatered solids and openings are formed in the outer frame 12 for the liquid expressed from the solids. A pocket 23 is formed in the housing 1, which surrounds the outer frame 12 in order to collect liquid expressed from the solids in the frames 11, 12. A gap between the pocket 23 and the frame 12 is designed to be small in order to make it difficult for a heat-transfer medium, such as the heated gas, to leak through it. In order to prevent heat loss, the housing 1 of the centrifuge is provided with thermal insulation 24 and the connection between the centrifuge and a solids collector is designed to be essentially hermetically sealed.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Dekantierzentrifuge beschrieben.The operation of the decanting centrifuge is described below.
Die Trommel 2 mit der konischen Zarge 12 und die Schnecke 3 mit der konischen Zarge 11 werden durch einen entsprechenden, nicht dargestellten, Antrieb in eine Drehung 6? versetzt. Der Antrieb bewirkt eine kleine Nacheilung oder eine Voreilung der Schnecke 3 in Bezug auf die Trommel 2 von beispielsweise 10-20 U/min.The drum 2 with the conical frame 12 and the screw 3 with the conical frame 11 are set in rotation 6? by a corresponding drive (not shown). The drive causes a slight lag or lead of the screw 3 in relation to the drum 2 of, for example, 10-20 rpm.
Vor einer Zugabe einer Suspension wird erhitztes Gas über den Sammler 15 in die Zentrifuge geführt. Aufgrund ihrer konischen Ausbildung wird über die Zarge 12 das erhitzte Gas in Richtung zu dem Ende mit größerem Durchmesser gefördert. Die vor den Öffnungen 17 angeordneten Leitschaufeln 19 drücken das erhitzte Gas in den durch die Trommel 2 und die Zarge 11 gebildeten Raum. Die vor den Öffnungen 18 angeordneten Leitschaufeln 20 schaffen im Bereich der Öffnungen 18 einen Unterdurck. Dieser trägt dazu bei, daß Gas und Dämpfe einer verdampfenden Flüssigkeit, während der Zufuhr einer Suspension in die Zentrifuge, aus dem über die Trommel 2 und die konischen Zargen 11, 12 gebildeten Raum, zwangsweise austreten. Unter der Wirkung des wärmeübertragenden Mediums findet eineBefore a suspension is added, heated gas is fed into the centrifuge via the collector 15. Due to its conical design, the heated gas is conveyed via the frame 12 towards the end with a larger diameter. The guide vanes 19 arranged in front of the openings 17 press the heated gas into the space formed by the drum 2 and the frame 11. The guide vanes 20 arranged in front of the openings 18 create a negative pressure in the area of the openings 18. This contributes to the gas and vapors of an evaporating liquid being forced to escape from the space formed by the drum 2 and the conical frames 11, 12 while a suspension is being fed into the centrifuge. Under the effect of the heat-transfer medium, a
Erwärmung der zusätzlichen konischen Zargen 11, 12 sowie des konischen Teils der Trommel 2 und der Austragssschnecken 13, 14 statt. Für eine wirksamere Einwirkung des wärmeübertragenden Mediums, auf die Außenfläche der Zarge 12, ist die Tasche 23 für die Aufnahme ausgedrückter Flüssigkeit in der Nähe der Öffnungen 22 ausgebildet. Diese Anordnung der Tasche 23 vergrössert eine Kontaktfläche der Außenfläche der Zarge 12 mit dem wärmeübertragenden Medium.Heating of the additional conical frames 11, 12 as well as the conical part of the drum 2 and the discharge screws 13, 14 takes place. For a more effective effect of the heat transfer medium on the outer surface of the frame 12, the pocket 23 for receiving expressed liquid is designed near the openings 22. This arrangement of the pocket 23 increases a contact area of the outer surface of the frame 12 with the heat transfer medium.
Nach einer vorläufigen Erwärmung der Zargen 11,12 wird, ohne die Zufuhr des erhitzten Gases als wärmeübertragendes Medium, die Ausgangssuspension, die in den konischen Teil der Trommel 2 eintritt und innerhalb dieser eine Ringschicht bildet, deren innerer Halbmesser die Lage der Oeffnungen &eegr; bestimmt, durch das Speiserohr 10 in die Zentrifuge aufgegeben. Die flüssige Phase der Suspension wird im Laufe des Durchflusses durch die Klärzone der Trommel 2 und des Tellerpaketes 6 von Feststoffteilchen geklärt, die aus der Trommel 2 als Feststoffe durch die Oeffnung 7 herausgeführt und mit der Druckscheibe 9 aus der Zentrifuge herausgeführt werden. Die auf den Wänden der Trommel 2 niedergeschlagenen Teilchen bilden eine Feststoffschicht, die mit der Schnecke 3 über die Wand der Trommel 2 zu dem Ende kleineren Durchmessers transportiert und auf die Innenfläche der Zarge 11 übergeleitet wird, über die sie mit der Austragsschnecke 13 in Richtung zu dem größeren Durchmesser bis zu den Öffnungen 21 gefördert wird. Die Feststoffe werden durch diese Öffnungen 21 auf die Innenfläche der Zarge 12 übergeleitet und mit der Austragsschnecke 14 zum Fenster 8 zum Entladen aus der Trommel 2 transportiert.After preliminary heating of the frames 11, 12, without the supply of heated gas as a heat transfer medium, the initial suspension, which enters the conical part of the drum 2 and forms an annular layer within it, the inner radius of which determines the position of the openings η , is fed into the centrifuge through the feed pipe 10. The liquid phase of the suspension is clarified of solid particles as it flows through the clarifying zone of the drum 2 and the disk pack 6, which are led out of the drum 2 as solids through the opening 7 and out of the centrifuge with the pressure disk 9. The particles deposited on the walls of the drum 2 form a layer of solids which is transported by the screw 3 over the wall of the drum 2 to the end of the smaller diameter and transferred to the inner surface of the frame 11, over which it is conveyed by the discharge screw 13 in the direction of the larger diameter to the openings 21. The solids are transferred through these openings 21 to the inner surface of the frame 12 and transported by the discharge screw 14 to the window 8 for unloading from the drum 2.
Im Laufe des Transports über die Innenflächen der Zargen 11, 12 findet eine zusätzliche Entwässerung der Feststoffe, infolge einer Entfeuchtung bzw. Entwässerung im Fliehkraftfeld, statt. Die aus den Feststoffen entwässerte Flüssigkeit fließt aus der äusseren Zarge 12 durch die Öffnungen 22 in die Empfangstasche 23 und wird aus der Zentrifuge herausgeführt. Das erhitzte Gas tritt weiter in den über die Wand der Trommel 2 und die Zarge 12 gebildeten Raum. Ins Innere der Trommel 2 gelangt Gas nur bis zu der, zu einem Wasserverschluss führenden, durch die Flüssigkeit gebildeten Ringschicht. During transport over the inner surfaces of the frames 11, 12, additional dewatering of the solids takes place as a result of dehumidification or dewatering in the centrifugal force field. The liquid dewatered from the solids flows from the outer frame 12 through the openings 22 into the receiving pocket 23 and is led out of the centrifuge. The heated gas continues into the space formed by the wall of the drum 2 and the frame 12. Gas only reaches the interior of the drum 2 as far as the ring layer formed by the liquid, which leads to a water seal.
Die im Laufe der Förderung und Entfeuchtung von Feststoffen gebildeten Dämpfe der flüssigen Phase werden, mit dem strömenden Gas, aus der Entfeuchtungszone durch die Öffnungen 22 und dann aus dem Zentrifugengehäuse durch Stutzen 16 herausgeführt.The vapours of the liquid phase formed during the conveying and dehumidification of solids are led out of the dehumidification zone with the flowing gas through the openings 22 and then out of the centrifuge housing through nozzle 16.
Die Erfindung ermöglicht es, daß trockene rieselfähige Feststoffe erhalten werden, ohne daß eine weitere Wärmebhandlung erforderlich ist.The invention makes it possible to obtain dry, free-flowing solids without the need for further heat treatment.
Die in Fig. 5 dargestellte Variante zeigt zusätzlich einen heizbaren Mantel H, der das Gehäuse 1 umgibt.The variant shown in Fig. 5 additionally shows a heatable jacket H that surrounds the housing 1.
Fig. 6 zeigt im Schnitt eine Variante für die Separation von Suspensionen, in welchen Kristalle enthalten sind, die ihrerseits leichter als das Filtrat sind. Für diesen Fall ist ein Filtertuch F vorgesehen, das die Kristalle zurückhält. Das Filtrat wird über eine separate Kammer FK und ein Schälrohr S abgezogen.Fig. 6 shows a cross-section of a variant for the separation of suspensions containing crystals that are lighter than the filtrate. In this case, a filter cloth F is provided that retains the crystals. The filtrate is drawn off via a separate chamber FK and a peeling tube S.
Zur Verbesserung der Trocknung der separierten Kristalle kann der Separationsraum mit einem Kondenser bzw. einem Vakuumpumpensystem verbunden sein.To improve the drying of the separated crystals, the separation chamber can be connected to a condenser or a vacuum pump system.
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