EP0243415B1 - Zentrifuge - Google Patents

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EP0243415B1
EP0243415B1 EP86906267A EP86906267A EP0243415B1 EP 0243415 B1 EP0243415 B1 EP 0243415B1 EP 86906267 A EP86906267 A EP 86906267A EP 86906267 A EP86906267 A EP 86906267A EP 0243415 B1 EP0243415 B1 EP 0243415B1
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EP
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drum
drum sleeve
centrifuge according
centrifuge
solids
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EP86906267A
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Paul Prof. Dr. Schmidt
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B04B7/18—Rotary bowls formed or coated with sieving or filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge for separating solid-liquid mixtures, with a drum shell permeable to liquid and with a device for the axial transport of the solid from the mixture feed to the solid discharge.
  • the invention has for its object to provide a simple centrifuge that is suitable for solid-liquid mixtures, such as. B. sludge, with high separation efficiency to drain continuously without having to apply the above-mentioned auxiliary measures for the axial transport of the solid.
  • the drum jacket is flexible.
  • One or more rollers, which do not co-rotate with the drum shell, are permanently pressed into the flexible drum shell from the outside, as a result of which each batch of the rotating drum shell is pressed in uniformly and the entire solid deposited is fluidized uniformly everywhere.
  • the necessary axial transport movement of the solid in the drum shell is effected as in the case of a moving fluidized bed by fluidizing the solid while overcoming Coulomb's friction, which at the same time causes wear or damage
  • Both on the drum casing and on the solid material to be treated are considerably reduced compared to previously known centrifuges, which had to work with screw conveyors, oscillating or pushing mechanisms.
  • the transport speed of the goods through the drum jacket and thus the residence time of the goods in the centrifuge can also be controlled very well, e.g. B. by the indentation and / or the number of pressure rollers;
  • the optimal dwell time or residence time of the material in the centrifuge can be optimally set and the scatter can be kept small by the set dwell time.
  • a filter centrifuge is used for the pre-dewatering of moist and comparatively coarse-grained ore known (SU-A-1 002 028), which consists of a vehicle tire-like flexible and perforated rotating filter element into which pressure rollers can be pressed from the outside; however, in this known filter centrifuge, axial material transport in the rotating drum is not effected.
  • the dwell time of the material to be dewatered in the rotating filter element is only about half the time of a complete revolution of the filter element, and it is therefore much too short to be able to dewater in particular sludges that are difficult to dewater.
  • a relative movement between the sieve drum and the rotating pivoting levers for local denting of the sieve drum does not take place, nor is there a uniform fluidization of the entire solid material deposited on the inner wall of the sieve drum, so that the axial solids transport through this known centrifuge only in connection with the vertically hanging downward conically enlarged sieve drum is accessible.
  • the feature of claim 2 of the invention can favor the axial transport of solids through the drum shell.
  • the features of claim 3 allow a special type of axial material transport through the drum jacket.
  • the features of claim 4 serve the possible adaptation of the material separation to the state of the substances at various points in the axial direction of the drum shell. Due to the features of claims 5 and 6, flexibility of the drum shell is achieved in the radial direction, in particular in the area of the two end disks. With the feature of claim 7, the transport speed of the goods can be controlled by the drum jacket. With the feature of claim 8, slippage between the drum shell and the pressure rollers can be prevented. With the features of claim 9, an overflow of liquid goods can be prevented in the drum jacket and the flow path of liquid goods can be extended and a liquid backlog can nevertheless be avoided.
  • the feature of claim 10 allows easy access to the centrifuge according to the invention, for. B. for changing the drum shell.
  • the flexible drum jacket of the centrifuge according to the invention can consist of a flexible grid, woven fabric, knitted fabric, perforated tube or the like. Blockages in the perforated drum jacket are avoided.
  • Fig. 1 shows the drum shell (1), the feed-side face plate (2), the discharge-side face plate (3), the ring (4) made of elastic material, the shaft (5), shaft bearing (6), the frame (7) , a disc (8), stud bolts (9), flexible discs (10), openings (11) in the drum shell, intermediate rings (12), the drive disc (17) and the cone angle ⁇ .
  • Fig. 2 shows the roller (13) in section, recesses (18) of the flexible discs (10), the hood (20) and the liquid drain (22).
  • Fig. 3 shows a roller (13), roller bearing (14) and the indentation s.
  • Fig. 4 shows the embodiment of the invention with a floating shaft and inflatable rings (21).
  • the material is moved continuously and controllably along the drum casing axially to the material discharge (11) from the material feed (15, 16).
  • This invention finds application in the dewatering of solid / liquid suspensions, for the washing of disperse solids and for the sieving of disperse substances.

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, mit einem für Flüssigkeit durchlässigen Trommelmantel und mit einer Einrichtung zum Axialtransport des Feststoffes von der Gemischaufgabe zum Feststoffaustrag.
  • Bei kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, auch bei Siebmantelzentrifugen, bereitet der axial zum Zentrifugen-Trommelmantel verlaufende Axialtransport des Feststoffes von der Gemischaufgabe zum Feststoffaustrag Schwierigkeiten. Als bisher in der Praxis eingesetzte Einrichtungen zum Axialtransport des Feststoffes von der Gemischaufgabe zum Feststoffaustrag sind Förderschnecken bei Schneckenzentrifugen, Schwingantriebe bei Schwingzentrifugen oder Schubmechanismen bei Schubzentrifugen bekannt (Aufsatz "Kontinuierliche Zentrifugen zur Trennung fest/flüssig in der chemischen Industrie" in Zeitschrift Verfahrenstechnik 6 (1972), Seiten 7 bis 15). Alle diese zur axialen Transportbewegung des Feststoffes durch die Trommel einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge notwendigen Hilfseinrichtungen sind aufwendig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach gebaute Zentrifuge zu schaffen, die geeignet ist, Feststoff-Flüssigkeitsgemische, wie z. B. Schlämme, mit hoher Trennleistung kontinuierlich zu entwässern, ohne die obengenannten Hilfsmaßnahmen zum Axialtransport des Feststoffes anwenden zu müssen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
  • Bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge ist der Trommelmantel flexibel. In den flexiblen Trommelmantel sind von außen eine oder mehrere, mit dem Trommelmantel nicht mitrotierende Rollen permanent eingedrückt, wodurch jede Partie des rotierenden Trommelmantels gleichmäßig eingedrückt und der gesamte abgelagerte Feststoff gleichmäßig überall fluidisiert wird. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß durch das Eindrücken des flexiblen Trommelmantels mittels der mindestens einen Andrückrolle der an der Innenwandung des Trommelmantels abgelagerte Feststoff im Bereich der Andrückrolle zunächst etwas angestaut und dann quasi losgelöst von der Mantelinnenwandung im Schwebezustand gehalten bzw. fluidisiert wird, so daß das Feststoffmaterial in diesem fluidisierten Zustand im Trommelmantel ideal eine translatorische Axialbewegung mitmachen kann, und zwar infolge des Fließdruckes, der durch den über die Gutaufgabe in den Trommelmantel einfließenden Gutstrom entsteht. Dies gilt auch für Zentrifugen mit zylindrischem Trommelmantel mit horizontaler Rotationsachse.
  • Bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen wird also die notwendige axiale Transportbewegung des Feststoffes im Trommelmantel wie bei einem bewegten Fließbett durch eine Fluidisierung des Feststoffs unter Überwindung der Coulomb'schen Reibung bewirkt, wodurch gleichzeitig bewirkt wird, daß der Verschleiß bzw. Beschädigungen sowohl am Trommelmantel als auch am zu behandelnden Feststoffmaterial gegenüber bisher bekannten Zentrifugen, die mit Förderschnecken, Schwing- oder Schubmechanismen arbeiten mußten, erheblich reduziert sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge ist außerdem die Transportgeschwindigkeit des Gutes durch den Trommelmantel und damit die Verweilzeit des Gutes in der Zentrifuge sehr gut steuerbar, z. B. durch die Eindrücktiefe und/oder die Anzahl der Andrückrollen; je nach Schlammtyp läßt sich die optimale Verweilzeit bzw. Aufenthaltszeit des Gutes in der Zentrifuge optimal einstellen und die Streuung um die eingestellte Verweilzeit klein halten. Dies alles war bisher nur möglich durch den Einsatz der oben bereits erwähnten Förderschnecken bzw. Schwing- oder Schubmechanismen, wohingegen bei der Erfindung solche Hilfseinrichtungen gänzlich wegfallen.
  • Zwar ist eine zur Vorentwässerung von feuchtem und vergleichsweise grobkörnigem Erz dienende Filterzentrifuge bekannt (SU-A-1 002 028), die aus einem fahrzeugreifenähnlichen flexiblen und perforierten rotierenden Filterelement besteht, in welches von außen Andrückrollen eindrückt werden können; jedoch wird bei dieser bekannten Filterzentrifuge ein axialer Guttransport in der rotierenden Trommel nicht bewirkt. Bei der bekannten Filterzentrifuge beträgt die Verweilzeit des zu entwässernden Gutes im rotierenden Filterelement nur etwa die Hälfte der Zeit einer ganzen Umdrehung des Filterelementes, und sie ist daher viel zu kurz, um insbesondere schwierig zu entwässernde Schlämme entwässern zu können. Bei einer ferner bekannten Siebzentrifuge (DE-A-12 88 989) sind an mehreren Umfangsstelle bzw. Mantellinien der Siebtrommel mit dieser mitrotierende Schwenkhebel befestigt, durch deren periodisches Verschwenken das elastische Material der Siebtrommel periodisch örtlich verformbar ist. Bei dieser bekannten Zentrifuge werden nur bestimmte Zonen der Siebtrommel elastisch verformt, nämlich die Zonen, an denen die Siebtrommel an den Schwenkhebeln befestigt ist, und auch diese Zonen werden nicht permanent, sondern nur periodisch verformt. Das heißt, bei der bekannten Zentrifuge erfolgt die Ablösung des Feststoffes von der Innenwandung der Siebtrommel primär nur an den Umfangsstellen, an denen die mitrotierenden Schwenkhebel an der Siebtrommel befestigt sind. Eine Relativbewegung zwischen der Siebtrommel und den mitrotierenden Schwenkhebeln zum örtlichen Einbeulen der Siebtrommel findet nicht statt, ebenso nicht eine gleichmäßige Fluidisierung des gesamten an der Siebtrommelinnenwandung abgelagerten Feststoffmateriales, so daß der axiale Feststofftransport durch diese bekannte Zentrifuge nur in Verbindung mit der vertikal hängenden, nach unten konisch erweiterten Siebtrommel erreichbar ist.
  • Das Merkmal des Anspruchs 2 der Erfindung kann den axialen Feststofftransport durch den Trommelmantel begünstigen. Die Merkmale des Anspruchs 3 lassen eine besondere Art des axialen Guttransportes durch den Trommelmantel zu. Die Merkmale des Anspruchs 4 dienen der möglichen Anpassung der Stofftrennung an den Zustand der Stoffe an verschiedenen Stellen in axialer Richtung des Trommelmantels. Durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 wird eine Nachgiebigkeit des Trommelmantels in radialer Richtung insbesondere im Bereich der beiden Stirnscheiben erreicht. Mit dem Merkmal des Anspruchs 7 kann die Transportgeschwindigkeit des Gutes durch den Trommelmantel gesteuert werden. Mit dem Merkmal des Anspruchs 8 kann ein Schlupf zwischen dem Trommelmantel und den Andrückrollen verhindert werden. Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 kann im Trommelmantel ein Überströmen flüssigen Gutes verhindert und der Fließweg von flüssigem Gut verlängert und dennoch ein Flüssigkeitsstau vermieden werden. Das Merkmal des Anspruchs 10 ermöglicht eine gute Zugänglichkeit zur erfindungsgemäßen Zentrifuge, z. B. zwecks Wechsels des Trommelmantels.
  • Der flexible Trommelmantel der erfindungsgemäßen Zentrifuge kann aus einem flexiblen Gitter, Gewebe, Gewirke, perforiertem Schlauch oder dergleichen bestehen. Verstopfungen des perforierten Trommelmantels sind vermieden.
  • Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt den Trommelmantel (1), die aufgabeseitige Stirnscheibe (2), die austragsseitige Stirnscheibe (3), den aus elastischem Werkstoff bestehenden Ring (4), die Welle (5), Wellenlager (6), den Rahmen (7), eine Scheibe (8), Stehbolzen (9), flexible Scheiben (10), Öffnungen (11) im Trommelmantel, Zwischenringe (12), die Antriebsscheibe (17) und den Kegelwinkel α.
  • Fig. 2 zeigt die Rolle (13) im Schnitt, Ausnehmungen (18) der flexiblen Scheiben (10), die Haube (20) und den Flüssigkeitsablauf (22).
  • Fig. 3 zeigt eine Rolle (13), Rollenlager (14) und die Eindrücktiefe s.
  • Fig. 4 zeigt die Ausführung der Erfindung mit fliegend gelagerter Welle und aufblasbaren Ringen (21).
  • Durch das permanente Eindrücken des Trommelmantels (1) wird das Gut von der Gutaufgabe (15, 16) stetig und steuerbar entlang des Trommelmantels axial zu dessen Gutaustrag (11) bewegt.
  • Diese Erfindung findet Anwendung für das Entwässern von Fest/Flüssig-Suspensionen, zum Waschen von dispersen Feststoffen und zum Siebklassieren disperser Stoffe.
  • Eine typische Ausführung der Erfindung zeigt etwa folgende Daten:
    Trommeldurchmesser D = 0,2 - 1,5 m, Trommellänge L = 1 bis 3 D, Zentrifugalbeschleunigung z = 10 bis 1.000 g entspricht 100 bis 100.000 m/s², Anzahl der Rollen n = 1 bis 8, Rollendurchmesser d ≈ D/5, Kegelwinkel α = 2 bis 10°, Eindrücktiefe s der Rollen bei Anwendung als Entwässerungs- bzw. Wasch-Zentrifuge: s = 0,05 bis 0,1 d, für Siebklassieren: s = 0,1 bis 0,5 d.

Claims (10)

  1. Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, mit einem für Flüssigkeit durchlässigen Trommelmantel und mit einer Einrichtung zum Axialtransport des Feststoffes von der Gemischaufgabe zum Feststoffaustrag, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel (1) flexibel ist und daß die Einrichtung zum Axialtransport des Feststoffes aus einer oder mehreren von außen in den Trommelmantel (1) eingedrückten Rollen (13) besteht.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel (1) von der Gutaufgabe zum Gutaustrag kegelstumpfförmig erweitert ist.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutaufgabe (15, 16) in den Trommelmantel (1) durch dessen gutaufgabeseitige Stirnscheibe (2) angeordnet ist und daß zum Gutaustrag der Trommelmantel (1) Öffnungen (11) aufweist, die in Nähe der gutaustragsseitigen Stirnscheibe (3) angeordnet sind.
  4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel (1) in verschiedenen axialen Zonen verschieden große Maschen oder Öffnungen aufweist.
  5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel (1) auf Stirnscheiben (2 und 3) über zwischengeschaltete, in radialer Richtung nachgiebige Ringe (4) befestigt ist.
  6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (4) aus elastischem Werkstoff bestehen und aufblasbar sind.
  7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (13) verschieden tief in den Trommelmantel (1) eindrückbar sind bzw. eingedrückt werden.
  8. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (13) eine kegelstumpfförmige Form aufweisen.
  9. Zentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Trommelmantels (1) Scheiben (10) aus flexiblem Werkstoff vorhanden sind, die am Umfang Ausnehmungen (18) aufweisen können, wobei die Ausnehmungen (18) benachbarten Scheiben (10) in Umfangsrichtung versetzt sind.
  10. Zentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (5) der Trommel (1) fliegend gelagert sind.
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