DE966139C - Zentrifuge mit einem sich drehenden Gehaeuse und einem rotierenden Foerderer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Extrahieren von feinen Festteilchen aus flüssigen Suspensionen. Besonders richtet sich die Erfindung auf eine Maschine für die wirtschaftliche Behandlung flüssiger Suspensionen mit Festteilchen verschiedenen Feinheitsgrades, wobei entweder die Suspension durch Abscheiden im wesentlichen klarer Flüssigkeit entwässert wird oder eine Klassierung der Teilchen erfolgt, indem die Flüssigkeit Teilchen unter einem bestimmten Feinheitsgrad wegführt. Die Maschine nach der Erfindung kann dazu Verwendung finden, zufriedenstellend mit einem von einer Vielzahl verschiedener Festkörper zu arbeiten. Zur Erläuterung, aber nicht zur Einschränkung soll die Maschine im folgenden im Zusammenhang mit der Behandlung von Kaolinschlamm oder Porzellanerde beschrieben werden.

Es hat sich herausgestellt, daß Festteilchen einer Anzahl von Substanzen im Bereich der Partikelgröße, aus denen ultrafeine Teilchen entfernt waren, äußerst wertvoll und zweckmäßig zum Überziehen von Oberflächen sind. Insbesondere trifft dies bei mit Kaolin überzogenem Papier zur Aufnahme des Eindruckes der Drucktypen bei der Herstellung von Büchern, Magazinen, Zeitungen u. dgl. zu. Es hat sich herausgestellt, daß eine wäßrige haftende Zusammensetzung aus Kaolinteilchen mit 2 bis 3 μ Maximaldurchmesser und 0,25 μ Minimaldurchmesser in Verbindung mit einer haftenden Substanz, wie sie beim Überziehen

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des Papiers gewöhnlich Verwendung findet, in einer Konsistenz aufgebracht werden kann, wobei diese Zusammensetzung ausreichend dünnflüssig ist, so daß sie gleichmäßig über die Oberfläche des Papiers bei der Herstellung gesprüht werden kann, jedoch einen so geringen Wassergehalt aufweist, daß sie beim Durchlaufen durch eine übliche Papiertrockenanlage ohne Verbacken des Überzuges trocknet. Ferner wird die Kaolinfraktion weißer und glänzender und hat eine ίο größere Haftfestigkeit als die Kaolinfraktionen mit den ultrafeinen Teilchen und mit den Teilchen von 2 bis 3 μ Durchmesser.

Nach der Erfindung arbeitet eine Maschine für diesen Zweck als dauernd arbeitende Zentrifuge mit einer Förderschnecke, deren Elemente radial, d. h. senkrecht zur Drehachse, stehen. Die Maschine weist eine Anzahl entsprechend dicht nebeneinander angeordneter Hilfsschnecken auf, die zwischen den Windungen der Förderschnecke angeordnet sind. Die Randteile dieser Hilfsschnecken sind bezüglich radialer Ebenen geneigt. Eine Zentrifuge, die den Hauptgegenstand der Erfindung zeigt, ist in der Zeichnung dargestellt. Hauptziel der Erfindung ist, die wirksame Absetzgeschwindigkeit der Feinteilchen in einer wäßrigen oder ähnlichen Suspension, in der sie suspendiert sind, zu beschleunigen. Bei den früher verwendeten Zentrifugen ist der durchschnittlich freie Absinkweg der Teilchen mit den hier erwähnten Abmessungen so lang, daß die sich auf der Zentrifugenwandung absetzende Menge des festen Materials mit der obenerwähnten Teilchengröße zu gering ist, um wirtschaftlich sein zu können. Diese Maschinen sind groß und teuer, weshalb mit ihnen eine entsprechend große Menge von Kaolin in der Zeiteinheit gewonnen werden muß, um für diesen Zweck wirtschaftlich zu sein. Die Zeichnung zeigt in

Fig. ι einen Längsschnitt einer Zentrifuge nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1 und damit eine Seitenansicht dieser Figur von links,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 und damit eine Seitenansicht der Fig. 1 von rechts, Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch die Zentrifuge gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 5 einen Teil der Fig. 4 in einem nochmals vergrößerten Maßstab.

In den einzelnen Figuren sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden.

Die in der Zeichnung dargestellte Zentrifuge ist durch eine sieblose Trommel und eine in der Trommel befindliche konzentrische Förderschnecke gekennzeichnet, die entsprechend drehbar ist, so daß die Teilchen zu einem Ende der Trommel geschoben werden. Die Trommel ist mit 10 bezeichnet. Sie weist an ihren Enden senkrecht zur Achse stehende Kopfteile auf. Eine Nabe 12 steht axial vom vorderen Kopfteil 14 der Zentrifuge vor und trägt ein Zahnrad 16, durch das die Zentrifuge gedreht wird. Eine hohle Welle 18 ist in die Nabe eingepaßt und erstreckt sich axial durch das Zentrifugengehäuse. Diese Welle trägt ein Zahnrad 20, durch das sie angetrieben wird. Die Naben der Trommel sind in Ständern 22 und 24 gelagert. Innerhalb des Gehäuses schließt an die Trommel 10 ein zu ihr zentrisch angeordneter Hohlzylinder 26 an, auf dem eine Förderschnecke 30 aufgesetzt ist. Sowohl die Trommel 10 als auch die Förderschnecke 30 werden mit hoher Geschwindigkeit gedreht, wodurch das in das Gehäuse eingeführte Material einer starken Zentrifugalkraft ausgesetzt ist. Die Umdrehung beider erfolgt jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, so daß die Umdrehungen der Förderschnecke 30 so wirken, daß das verhältnismäßig nichtflüssige Material, welches sich durch die Zentrifugalkraft auf der Wandung des Gehäuses abgesetzt hat, zum vorderen Ende der Zentrifuge gefördert wird. Dort befinden sich zum Austritt der Festteilchen Durchlässe 32, deren Ränder 34 gleich weit von der Achse entfernt sind.

Eine feste Zuführungsleitung 36 tritt in das vordere Ende der Zentrifuge durch die Welle 18 ein und entlädt das Gut in die Kammer innerhalb des Hohlzylinders 26, aus der die Auslässe 40 die durch die Leitung 36 in das Innere der Trommel 10 zugeführte Suspension vorzugsweise in der Nähe des vorderen Endes austreten lassen. Die Festbestandteile, die sich auf der Wandung der Trommel 10 absetzen, werden durch die Förderschnecke über die Ränder der Austrittdurchlässe 32 in den vorderen Kopfteil der Zentrifuge gedrückt, während der flüssige Rest, der klar ist oder zu feine Teilchen enthält, welche sich unter den gegebenen Betriebsbedingungen nicht absetzen können, durch die Durchlässe 42 im entgegengesetzten Kopfteil der Zentrifuge ausströmt. Diese Durchlässe sind ferner weiter von der Drehachse entfernt als die Ränder 34 der Festkörperdurchlässe 32.

Die Linie 44 bezeichnet die freie Oberfläche des Suspensionsscnlamm.es an der Wandung des Zentrifugengehäuses. Ihre Höhe ist durch die radiale Entfernung der Auslässe 42 von der inneren Zylinderwandung des Zentrifugengehäuses bestimmt. Da die Zuführung der Suspension in die Zentrifuge in der Nähe ihres vorderen Endes und der Abstrom der Flüssigkeit durch ihr rückwärtiges Ende erfolgt, wird während des Betriebes der Zentrifuge ein konstanter nach rückwärts gerichteter Flüssigkeitsstrom innerhalb des Gehäuses hervorgerufen.

Wird Kaolinschlamm behandelt, so setzen sich die gröberen Teilchen allein durch die Zentrifugalkraft schnell genug ab und lagern sich auf der Wandung des Gehäuses über einen beträchtlichen Teil seiner Länge ab. Sie werden durch die Förderschnecke längs der Wandung zum vorderen Ende der Zentrifuge getrieben und durch die Durchlässe 32 entladen. Die feineren Teilchen werden vom Flüssigkeitsstrom zum rückwärtigen Ende der Zentrifuge getragen. Beispielsweise haben solche Kaolinteilchen eine Größe von ι μ oder weniger, wobei die freie Absetzgeschwindigkeit dieser Teilchen in diesem Größenbereich zu langsam für einen wirtschaftlichen Betrieb ist. Nach der Erfindung werden Mittel zur Beschleunigung des Niederschlages solcher Feinteilchen vorgesehen, und zwar in Form der Hilfsschnecken 50, von denen eine Anzahl parallel zwischen den Windungen der Förderschnecke 30 angeordnet ist. Diese Hilfsschnecken weichen in radialer Richtung von der Förderschnecke insofern ab, als, lag während die Förderschnecke radial steht, die Rand-

teile der Hilfsschnecken 50 zur radialen Ebene scharf geneigt sind und somit ein Absinken der Teilchen in radialer Richtung unterbrechen. Die inneren Teile der Hilfsschnecken bilden nur die Träger für die äußeren Teile, die in den Schlamm eintauchen. Die Hilfsschnecken sind vorzugsweise getrennt, aber dicht beieinander angeordnet, so daß die in der Flüssigkeit suspendierten Teilchen eine verhältnismäßig kurze radiale Entfernung zwischen ihnen zu durchlaufen haben. Sammeln sich die feinen Teilchen auf einer Oberfläche der Hilfsschnecke, so bilden sie auf dieser Oberfläche einen Strom von wesentlich höherer Konzentration der Festteilchen als normalerweise und weisen ein höheres spezifisches Gewicht als die Restsuspension auf. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß ein solcher konzentrierter Strom ein spezifisches Gewicht von 1,7 im Vergleich zu einem spezifischen Gewicht von 1,1 der Restsuspension haben kann. Die Absetzgeschwindigkeit eines jeden solchen Teilchens in dem gegebenen Beispiel wird infolgedessen stark gesteigert. Das Ergebnis solcher konzentrierter Ströme von Feinteilchen auf den geneigten Randteilen der Hilfsschnecken 50 führt zu einer Beschleunigung des Absinkens dieser Feinteilchen auf die Wandung des Gehäuses 10, wo sie zum vorderen Ende der Zentrifuge vorgetrieben und entladen werden. Somit wird ein beträchtlicher Teil der Feinteilchen, die gewöhnlich mit der abfließenden Flüssigkeit weggeführt werden und verlorengehen, weil ihre freie Absinkgeschwindigkeit als Einzelteilchen zu gering ist, um die Gehäusewandung in vernünftiger Zeit bei einer gewöhnlichen Zentrifuge zu erreichen, auf den geneigten Flächen konzentriert, was zu einer Beschleunigung der Absetzgeschwindigkeit führt, wodurch die Teilchen auf der Gehäusewandung zum Absetzen gebracht werden, bevor sie mit der abströmenden Flüssigkeit zum Abfluß gelangen. Die Ströme des stärker konzentrierten Schlammes, der sich auf den Hilfsschnecken 50 bildet, fließen zu den Kanten der Hilfsschnecken und dann radial zur Wandung der Zentrifuge. Der Strom dünnen Schlammes, der in die Zentrifuge in der Nähe des vorderen Endes eingeführt wird und zu ihrem rückwärtigen Ende fließt, strömt notwendigerweise, da er wegen der Abscheidung der Festteilchen fortschreitend dünner wird, auf einer schraubenförmigen Bahn zwischen aufeinanderfolgenden Windungen der Schnecke 30. Somit ist an jeder Stelle, wo dieser Strom auf die Hilfsschnecken 50 trifft, seine Richtung rechtwinklig zum Strom des konzentrierten Schlammes.

Daher hindert der Strom des dünnen Schlammes in keiner Weise den des Schlammes mit der dickeren Beschaffenheit.

Die Hilfsschnecken 50 können zwischen bestimmten Windungen der Förderschnecke 30 oder zwischen allen Windungen dieser Förderschnecke angebracht werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sie zwischen einigen Windungen am rückwärtigen Ende der Zentrifuge angeordnet. Die Hilfsschnecken tauchen in den Schlamm im Gehäuse ein, kommen jedoch vorzugsweise nicht so weit an die Wandung des Gehäuses heran, daß sie die abgesetzten Teilchen, die durch die Förderschnecke längs der Wandung vorgetrieben werden, stören.

Durch die Verwendung von Hilfsschnecken 50, wie sie beschrieben wurden, kann ein sehr beträchtlicher Teil feiner Kaolinteilchen mit einem Durchmesser von ι μ und weniger wirtschaftlich wiedergewonnen werden.

Es hat sich gezeigt, daß der optimale Neigungswinkel der Randteile der Hilfsschnecken sich mit den verschiedenen Sorten von Schlamm oder verwendetem Material ändert. Im Fall von Kaolinschlamm eignen sich Hilfsschnecken, deren Gänge um 45 ° gegen eine radiale Ebene geneigt sind, am besten für einen Schlamm mit 25 % Festteilchen, während eine Neigung von 6o° am besten für Kaolinschlamm mit 8% Festteilchen geeignet ist.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Zentrifuge mit einem sich drehenden Gehäuse und einem rotierenden Förderer, dessen Förderschnecke im Gehäuse so angeordnet ist, daß sie die im Gehäuse von einem diesem Gehäuse zugeführten Suspensionsstrom getrennten Festteilchen zu einem Ende der Zentrifuge befördert und dort entlädt, gekennzeichnet durch Hilfsschnecken zwischen den Gängen der Förderschnecke, wobei eingetauchte Teile dieser Hilfsschnecken bezüglich radialer Ebenen geneigt sind.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingetauchten Teile der Hilfsschnecken (50) gegen das Ende der Zentrifuge geneigt sind, an dem die Festteilchen entladen werden.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Flüssigkeit aus dem Gehäuse an einem Ende und die Festteilchen am anderen Ende entladen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschnecken (50) auf den Teil der Förderschnecke (30) beschränkt sind, die an das Flüssigkeitsaustrittsende der Zentrifuge anschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Buch von Berthold Block, »Die sieblose Schleuder«, Leipziger Verlag Otto Spamer, 1921, S. 23, 24;

Alliierte Referate der Patentanmeldungen des Reichspatentamts, S. 902;

Buch von E. Parow, »Handbuch der Stärkefabrikation «, Verlag Paul Parey, Berlin, 1928, 2. Aufl., S. 410.

Entgegengehaltene ältere Rechte:

Deutsches Patent Nr. 906 798.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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