EP0640398A2 - Zentrifuge - Google Patents
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- B04B2001/2083—Configuration of liquid outlets
Definitions
- the invention is directed to a centrifuge, in particular to a screw centrifuge, for the separation of liquid-solid mixtures, consisting of a centrifuge drum which is rotatably mounted about its longitudinal axis, with means for feeding the mixture to be separated into the centrifuge drum, with openings in the Centrifuge drum for the discharge of the separated heavy substances (solid) and with a peeling disc for the discharge of the light substances (liquid) from the centrifuge drum, wherein the peeling disc has at least one peeling channel which extends from the periphery of the peeling disc to the center of the peeling disc in one leads in the axial direction discharge channel.
- the focus is on dewatering the solid as a preliminary stage to thermal drying.
- the liquid phase flows out of the centrifuge over the weir plates of the centrifuge at high circumferential speed, during which a strong turbulence occurs with the gas (normally air) present in the centrifuge.
- each peeling channel is assigned a discharge channel, the effective cross section of which can be changed by means of a throttle body.
- the liquid volume flow discharged through the peeling channels can thus be regulated and adapted to the inlet quantities, so that it is ensured that the entry opening of the peeling channels always remain within the liquid.
- turbulence can continue to arise within the peeling channels, combined with the suction of gas (air), even with strong throttling behind the peeling disc and thus a small volume flow within the peeling channels.
- This has the advantage over the throttling behind the peeling disc, that the inlet cross-section is always adapted to the volume flow to be discharged and is not larger than necessary.
- the peeling channel is according to the invention in the direction of drum rotation, i. H. Crescent-shaped in the direction of liquid rotation and runs divergently from the inlet area on the periphery of the peeling disk to the outlet area in the center of the peeling disk. H. its cross-sectional area increases.
- the cross-sectional area ratio of the inlet area to the outlet area is advantageously less than 1, preferably less than 0.1.
- the inventive design of the peeling channel not only advantageously adapts the liquid volume flow to the quantity to be discharged with the aim that the inlet opening of the peeling channel is always immersed in the liquid and no gas (air) is sucked into the peeling channel, but rather in the liquid-containing kinetic energy is converted into potential energy in a soft course with high efficiency and liquid shocks and cavitation are largely suppressed by avoiding turbulence.
- the partial disks forming the peeling disks are advantageously arranged on tubes which are inserted into one another and which are guided axially from the outside into the centrifuge drum and can be rotated relative to one another from the outside. In this way, it is possible to change the cross-section of the peeling channel in a simple manner from the outside, even during operation of the centrifuge, by rotating the tubes, and thus to adapt the peeling channel to fluctuating operating states of the centrifuge.
- the inner tube is at the same time also the feed tube through which the mixture to be separated is fed into the centrifuge drum from the outside.
- Fig. 1 shows a screw centrifuge (10) with an elongated centrifuge drum (11) and a coaxial inside the centrifuge drum (11) rotating screw conveyor (12), with solids discharge openings (13) at the end of the conical part of the centrifuge drum (11) and with a peeling disc (14) arranged at the opposite end of the centrifuge drum (11) for discharging the liquid.
- the peeling disc (14) is formed from two individual discs (15, 16) which are arranged at a distance from one another on tubes (17, 24) which are inserted into one another, so that there is between the individual discs (15, 16) forms a gap.
- the individual disks (15, 16) have inner disks (18, 19) screwed on, which, due to their geometry (crescent-shaped contour) and arrangement on the individual disks, have a radial distance from one another and the gap formed by the individual disks (15, 16) partially fill out.
- These inner disks (18, 19) form the peeling channel (20) in connection with the individual disks (15, 16), which runs from the periphery of the peeling disk to the center of the peeling disk (14).
- the dimension of the peeling disc (20) is constant in the axial direction and corresponds to the distance between the individual discs (15, 16). In the radial direction, the dimension of the The peeling channel (20) is determined by the radial distance between the inner disks (18, 19), the crescent-shaped curvature of the two inner disks (18, 19) being designed so that the peeling channel (20) from the periphery of the peeling disk (14) to it Center wider and thus the cross section of the peeling channel (14) is constantly increasing.
- the individual disks (15, 16) forming the peeling disk (14) are placed on each of the nested tubes (17, 24) - in the exemplary embodiment shown, the single disk (15) on the tube (17) and the single disk (16) on the tube (24) - and firmly connected to them, for example by welding.
- the two nested pipes (17, 24) form a discharge channel (22) between them, which is connected to the peeling channel (20) and which functions - the discharge of the liquid - even when the pipes (17, 24) are rotated against each other maintains and is led out of the centrifuge drum (11) with the two tubes (17, 24).
- the tubes (17, 24) leading from the outside into the centrifuge drum (11) - the inner tube (17) serves as a feed tube for feeding the suspension to be separated in the direction of arrow 23 into the centrifuge drum (11) - can be rotated relative to one another from the outside and thus also the individual disks (15, 16) attached to the pipe reels (17, 24), whereby the radial distance of the inner disks (18, 19) arranged on individual disks (15, 16) and thus the cross section of the peeling channel (20) changes.
- the peeling disc (19) described in this exemplary embodiment consists of a total of four parts, the two individual discs (15, 16) on each of the inner discs (18, 19), the base area of which corresponds to approximately half of the one individual disc (15, 16) , is attached.
- Such a peeling disc (14) can be produced with simple means, in particular the shape of the peeling channel can be adapted to the requirements of the liquid to be discharged by simply replacing the inner discs (18, 19) with correspondingly differently shaped inner discs.
- the inner disks it is also possible to use more than two inner disks, the inner disks then being able to be arranged axially or radially next to one another. According to the invention, it is also possible to dispense entirely with the inner panes. In this latter case, the peeling channel contours must then be machined out of the individual disks by a metalworking process, for example by milling.
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- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Bei der Trennung von Flüssigkeit-Feststoffgemischen in Zentrifugen, insbesondere von Schneckenzentrifugen, mit dem Ziel, die flüssige Phase als Wertstoff zu gewinnen, führt der Flüssigkeitsaustrag über Schälscheiben häufig zu einer Verwirbelung der Flüssigkeit mit dem in der Zentrifuge vorhandenen Gas (normalerweise Luft), was zu einer unerwünschten starken Schaumbildung und zu einer unerwünschten Reaktion des Gases mit der Flüssigkeit führen kann. Erfindungsgemäß wird zur Verhinderung dieser Verwirbelung vorgeschlagen, die Schälscheibe (14) aus mindestens zwei gegeneinander verdrehbare Einzelscheiben (15, 16) auszubilden, die zwischen sich mindestens einen Schälkanal (20) bilden, der in seiner Querschnittsfläche durch Verdrehen der Einzelscheiben (15, 16) verstellbar ist und so der Austragsmenge angepaßt werden kann. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung ist auf eine Zentrifuge gerichtet, insbesondere auf eine Schneckenzentrifuge, für die Trennung von Flüssigkeits-Feststoffgemischen, bestehend aus einer Zentrifugentrommel, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, mit Einrichtungen zum Zuführen des zu trennenden Gemisches in die Zentrifugentrommel, mit Öffnungen in der Zentrifugentrommel für den Austrag der abgetrennten schweren Stoffe (Feststoff) und mit einer Schälscheibe für den Austrag der leichten Stoffe (Flüssigkeit) aus der Zentrifugentrommel, wobei die Schälscheibe mindestens einen Schälkanal aufweist, der von der Peripherie der Schälscheibe ausgehend zum Zentrum der Schälscheibe zu einem in axialer Richtung verlaufenden Ableitkanal führt.
- Bei vielen Trennaufgaben in einer Zentrifuge steht die Entwässerung des Feststoffes als Vorstufe zu einer thermischen Trocknung im Vordergrund. Die flüssige Phase strömt über die Wehrplatten der Zentrifuge mit hoher Umfangsgeschwindigkeit aus der Zentrifuge, dabei tritt eine starke Verwirbelung mit dem in der Zentrifuge vorhandenem Gas (normalerweise Luft) auf.
- Bei Trennaufgaben, die die flüssige Phase als Wertstoff haben, kann diese Verwirbelung zu starker Schaumbildung und/oder infolge des intensiven möglichen Stoffaustausches zu einer verstärkten Reaktion der Flüssigkeit mit dem Gas führen, was in der Regel unerwünscht ist. Deshalb wird bei diesen Trennaufgaben die Flüssigkeit nicht über Wehrplatten geleitet, sondern mit einer Schälscheibe aus der Zentrifuge gefördert. Die Flüssigkeit wird hierbei durch ihre hohe, der Trommeldrehzahl entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit in die Kanäle der stillstehenden Schälscheibe und von dort über axiale Ableitkanäle aus der Zentrifuge gedrückt. Damit bei diesem Austragsvorgang kein Gas in die Kanäle der Schälscheibe gedrückt wird, was ebenfalls zu einer Schaumbildung führen wurde, ist es erforderlich, daß sich die Kanalöffnungen der Schälscheibe stets innerhalb der Flüssigkeil befindet, d. h. die Austragsmenge der Flüssigkeit ist der Menge des zugefügten Gemisches anzupassen.
- Aus der DE-PS 38 33 063 ist eine Schälscheibe für Schleudertrommeln bekannt, bei der jedem Schälkanal ein Ableitkanal zugeordnet ist, der mittels eines Drosselkörpers in seinem wirksamen Querschnitt verändert werden kann. Mit Hilfe dieser Drosselkörper kann somit der durch die Schälkanäle ausgetragene Flüssigkeitsvolumenstrom geregelt und den Einlaufmengen angepaßt werden, so daß sichergestellt ist, daß die Eintragsöffnung der Schälkanäle stets innerhalb der Flüssigkeit bleiben. Trotzdem können infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit an der Schälscheibe vorbeiströmt, innerhalb der Schälkanäle weiterhin Turbulenzen entstehen, verbunden mit einem Einsaugen von Gas (Luft), selbst bei starker Drosselung hinter der Schälscheibe und damit kleinem Volumenstrom innerhalb der Schälkanäle.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifuge, insbesondere eine Schneckenzentrifuge, mit einer Schälscheibe so auszubilden, daß eine Reduzierung und Minimierung der Schaumbildung beim Austrag der Flüssigkeit aus der Zentrifuge erreicht wird.
- Diese Aufgabe wird gelöst mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Durch die Maßnahme der Erfindung, den Schälkanal durch gegeneinander verdrehbare Einzelscheiben auszubilden, wobei durch Verdrehung der Einzelscheiben der wirksame Querschnitt des Schälkanals verändert werden kann, ist die Möglichkeit gegeben, den auszutragenden Flüssigkeitsvolumenstrom durch Veränderung der Schälkanalquerschnittsfläche zu drosseln, wobei einer kleinen Querschnittsfläche des Schälkanals im Einlaufbereich auch ein kleiner auszutragender Flüssigkeitsvolumenstrom entspricht und umgekehrt. Dies hat den Vorteil gegenüber der Drosselung hinter der Schälscheibe, daß der Einlaufquerschnitt stets dem auszutragenden Volumenstrom angepaßt ist und nicht größer ist als notwendig.
- Um die mit hoher Umfangsgeschwindigkeit umlaufende Flüssigkeit (bis etwa 50 m/s) auf eine für Rohrleitungen sinnvolle Geschwindigkeit herunterzudrosseln (ca. 2 bis 4 m/s) und dabei die kinetische Energie der Flüssigkeit mit hohem Wirkungsgrad d. h. ohne hohem Druckverlust in potentielle Energie (Druck) umzuwandeln, ist der Schälkanal erfindungsgemäß in Trommeldrehrichtung, d. h. in Flüssigkeitsdrehrichtung sichelförmig gekrümmt ausgebildet und verläuft vom Einlaufbereich an der Peripherie der Schälscheibe zum Auslaufbereich im Zentrum der Schälscheibe divergent, d. h. seine Querschnittsfläche vergrößert sich. Erfindungsgemäß ist hierbei mit Vorteil das Querschnittsflächenverhältnis vom Einlaufbereich zum Auslaufbereich kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,1.
- Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Schälkanals wird nicht nur mit Vorteil eine optimale Anpassung des Flüssigkeitsvolumenstroms an die auszutragende Menge erreicht mit dem Ziel, daß die Einlauföffnung des Schälkanals stets in der Flüssigkeit eintaucht und kein Gas (Luft) in den Schälkanal gesaugt wird, sondern die in der Flüssigkeit enthaltende kinetische Energie in einem weichen Verlauf mit hohem Wirkungsgrad in potentielle Energie umgewandelt und Flüssigkeitsstöße und Kavitation durch Vermeidung von Turbulenzen weitgehend unterdrückt.
- Mit Vorteil sind gemäß der Erfindung die die Schälscheiben bildenden Teilscheiben auf ineinander gesteckte Rohre angeordnet, die axial von außen in die Zentrifugentrommel hineingeführt sind und von außen gegeneinander verdrehbar sind. Auf diese Weise wird es möglich, von außen auch während des Betriebes der Zentrifuge durch Verdrehen der Rohre in einfacher Weise den Schälkanal in seinem Querschnitt zu verändern und so den Schälkanal schwankenden Betriebszuständen der Zentrifuge anzupassen.
- In konstruktiv einfacher Weise ist mit Vorteil gemäß der Erfindung hierbei das innere Rohr gleichzeitig auch das Aufgaberohr, durch das das zu trennende Gemisch von außen in die Zentrifugentrommel hinein aufgegeben wird.
- Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden anhand von schematischen Zeichnungsfiguren an einem Ausführungsbeispiel nachfolgende näher erläutert:
Es zeigen - Fig. 1:
- einen schematischen Axialschnitt durch eine Schneckenzentrifuge mit einer erfindungsgemäßen Schälscheibe;
- Fig. 2:
- einen schematischen Axialschnitt in vergrößertem Maßstab durch eine Schälscheibe gemäß der Erfindung;
- Fig. 3:
- einen Radialschnitt entsprechend der Linie III-III der Fig. 2.
- Die Fig. 1 zeigt eine Schneckenzentrifuge (10) mit einer länglich umlaufenden Zentrifugentrommel (11) und einer koaxial innerhalb der Zentrifugentrommel (11) umlaufenden Förderschnecke (12), mit Feststoffaustragsöffnungen (13) am Ende des konischen Teils der Zentrifugentrommel (11) und mit einer am entgegengesetzten Ende der Zentrifugentrommel (11) angeordnete Schälscheibe (14) zum Austrag der Flüssigkeit.
- Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, wird die Schälscheibe (14) aus zwei Einzelscheiben (15, 16) gebildet, die mit Abstand voneinander auf ineinandergesteckte Rohre (17, 24) angeordnet sind, so daß sich zwischen den Einzelscheiben (15, 16) ein Spalt ausbildet.
- Innen sind an die Einzelscheiben (15, 16) Innenscheiben (18, 19) angeschraubt` die aufgrund ihrer Geometrie (sichelförmig gekrümmte Kontur) und Anordnung auf den Einzelscheiben einen radialen Abstand voneinander haben und die den aus den Einzelscheiben (15, 16) gebildeten Spalt teilweise ausfüllen.
- Durch diese Innenscheiben (18, 19) wird in Verbindung mit den Einzelscheiben (15, 16) der Schälkanal (20) gebildet, der von der Peripherie der Schälscheibe zum Zentrum der Schälscheibe (14) verläuft. Die Abmessung der Schälscheibe (20) ist in axialer Richtung dabei konstant und entspricht dem Abstand der Einzelscheiben (15, 16) voneinander. In radialer Richtung wird die Abmessung des Schälkanals (20) durch den radialen Abstand der Innenscheiben (18, 19) voneinander bestimmt, wobei die sichelförmige Krümmung der beiden Innenscheiben (18, 19) so ausgeführt ist, daß der Schälkanal (20) von der Peripherie der Schälscheibe (14) zu ihrem Zentrum hin breiter und somit der Querschnitt des Schälkanals (14) stetig größer wird.
- Die die Schälscheibe (14) bildenden Einzelscheiben (15, 16) sind auf je einem der ineinandergesteckten Rohre (17, 24) aufgesteckt - im dargestellten Ausführungsbeispiel die Einzelscheibe (15) auf das Rohr (17) und die Einzelscheibe (16) auf das Rohr (24) - und mit diesen fest verbunden, beispielsweise durch Verschweissen.
- Die beiden ineinandergesteckten Rohre (17, 24) bilden zwischen sich einen Ableitkanal (22) aus, der mit dem Schälkanal (20) in Verbindung steht und der seine Funktion - den Austrag der Flüssigkeit - auch bei Verdrehung der Rohre (17, 24) gegeneinander beibehält und mit den beiden Rohren (17, 24) aus der Zentrifugentrommel (11) herausgeführt wird. Die von außen in die Zentrifugentrommel (11) hineinführenden Rohre (17, 24) - das innere Rohr (17) dient als Aufgaberohr zur Zuführung der zu trennenden Suspension in Pfeilrichtung 23 in die Zentrifugentrommel (11) - sind gegeneinander von außen her verdrehbar und damit auch die auf den Rohrren (17, 24) aufgesteckten Einzelscheiben (15, 16), wodurch sich der radiale Abstand der auf Einzelscheiben (15, 16) angeordneten Innenscheiben (18, 19) und damit der Querschnitt des Schälkanals (20) verändert.
- Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Schälscheibe (19) besteht aus insgesamt vier Teilen, den zwei Einzelscheiben (15, 16) auf die jeweils eine der Innenscheiben (18, 19), deren Basisfläche jeweils etwa der Hälfte der einen Einzelscheibe (15, 16) entspricht, befestigt ist. Eine derartig zusammengesetzte Schälscheibe (14) läßt sich mit einfachen Mitteln herstellen, insbesondere kann durch einfaches Auswechseln der Innenscheiben (18, 19) durch entsprechend anders geformte Innenscheiben die Form des Schälkanals den Erfordernissen der auszutragenden Flüssigkeit angepaßt werden.
- Es ist gemäß der Erfindung jedoch auch möglich, mehr als zwei Innenscheiben zu verwenden, wobei die Innenscheiben dann axial oder radial nebeneinander angeordnet sein können. Es ist gemäß der Erfindung weiterhin auch möglich, auf die Innenscheiben in Gänze zu verzichten. In diesem letzteren Fall müssen dann die Schälkanalkonturen aus den Einzelscheiben durch einen Metallbearbeitungsvorgang, beispielsweise durch Fräsen herausgearbeitet werden.
Claims (7)
- Zentrifuge, insbesondere Schneckenzentrifuge, für die Trennung von Flüssigkeits-Feststoffgemischen, bestehend aus einer Zentrifugentrommel, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, mit Einrichtungen zum Zuführen des zu trennenden Gemisches in die Zentrifugentrommel, mit Öffnungen in der Zentrifugentrommel für den Austrag der abgetrennten schweren Stoffe (Feststoff) und mit einer Schälscheibe für den Austrag der leichten Stoffe (Flüssigkeit) aus der Zentrifugentrommel, wobei die Schälscheibe mindestens einen Schälkanal aufweist, der von der Peripherie der Schälscheibe ausgehend zum Zentrum der Schälscheibe zu einem in axialer Richtung verlaufenden Ableitkanal führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälscheibe (14) aus mindestens zwei gegeneinander verdrehbaren Einzelscheiben (15, 16) zusammengesetzt ist, die zwischen sich mindestens einen Schälkanal (20) ausbilden, dessen Querschnittsfläche durch Verdrehung der Einzelscheiben (15, 16) verstellbar ist.
- Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schälscheibe (14) bildenden Einzelscheiben (15, 16) auf ineinandergesteckte Rohre (17, 24) angeordnet sind, die von außen koaxial in die Zentrifugentrommel (11) hineinführen und von außerhalb der Zentrifuge (11) gegeneinander verdrehbar sind.
- Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (17) der beiden ineinander gesteckten Rohre (17, 24) zum Zuführen des zu trennenden Gemisches in die Zentrifugentrommel (11) verwendet wird.
- Zentrifuge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schälkanal (20) sichelförmig gekrümmt in Trommeldrehrichtung von der Peripherie zum Zentrum der Schälscheibe (14) verläuft.
- Zentrifuge nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälkanal-Querschnittsfläche von der Peripherie zum Zentrum der Schälscheibe (14) hin sich stetig vergrößert.
- Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Schälkanal-Querschnittsflächen zwischen dem Einlaufbereich an der Peripherie der Schälscheibe (14) und dem Auslaufbereich im Zentrum der Schälscheibe (14) kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,1 ist.
- Zentrifuge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugentrommeldurchmesser mindestens 200 mm beträgt, und daß die Schälscheibe (14) so dimensioniert ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Suspension am Eintrittsquerschnitt der Schälscheibe (14) bei einer Zentrifugentrommeldrehzahl von mindestens 600 min⁻¹ mindestens 45 m.sec⁻¹ beträgt.
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