EP1280606B1 - Solid bowl centrifuge for separating mixtures of liquids and solids - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vollmantelzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen mit im Trommelmantel an einem Endbereich angeordneten Dickstoff-Austragsöffnungen und mit in der Stirnwandung am anderen Endbereich der Zentrifugentrommel angeordneten Flüssigkeits-Ablauföffnungen und mit einem von außerhalb der Zentrifugentrommel her verstellbaren Wehr zum Einstellen bzw. Verändern des Flüssigkeitsstandes in der Zentrifugentrommel während des Zentrifugenbetriebes.The invention relates to a solid bowl centrifuge for the separation of Solid-liquid mixtures in a drum jacket on one End area arranged thick material discharge openings and with in the End wall arranged at the other end of the centrifuge drum Liquid drain openings and with one from outside the centrifuge drum adjustable weir for setting or Changing the liquid level in the centrifuge drum during of the centrifuge company.
Derartige bekannte Vollmantelzentrifugen sind meistens als Schnekkenzentrifugen ausgebildet, bei denen im Trommelmantel mit von der Trommeldrehzahl abweichender Drehzahl eine Förderschnecke zum Feststofftransport rotiert. Im Betrieb bildet sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft innerhalb der Trommel ein Flüssigkeitsring aus, dessen Innendurchmesser von der radialen Anordnung der um den Umfang der Trommelstirnwand gleichmäßig verteilten Flüssigkeits-Ablauföffnungen bzw. von der Höhe radial einstellbarer Wehrscheiben bestimmt ist, durch deren Verstellung das Flüssigkeitsniveau bzw. die Teichtiefe in der Zentrifugentrommel verändert werden kann.Such known solid bowl centrifuges are mostly as screw centrifuges trained in which in the drum jacket with the Drum speed different speed a screw conveyor for Solids transport rotates. In operation it forms under the influence the centrifugal force inside the drum creates a liquid ring, the inside diameter of the radial arrangement of the order Circumference of the drum front wall evenly distributed liquid drain openings or radially adjustable weir discs is determined by the adjustment of the liquid level or the pond depth in the centrifuge drum can be changed.
Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Vollmantelzentrifugen das Wehr zur Einstellung des Flüssigkeitsstandes in der Zentrifugentrommel während des Zentrifugenbetriebes durch eine außerhalb der Trommel angeordnete Verstelleinrichtung zu steuern. So ist aus der DE-A-39 21 327 ein Wehr bekannt, das aus Elementen wie Klappen, Schieber, Keile etc. besteht, die im Bereich der um den Umfang der Trommelstirnwand verteilten Zentratablauföffnungen angeordnet sind und die mit der Trommel mitrotieren. Die mitrotierenden Verstellelemente stehen über mechanische Verbindungselemente mit der nicht mitrotierenden Verstelleinrichtung wie z. B. einem axial verstellbaren zentralen Stellring in Wirkverbindung, durch dessen Stellung während des Zentrifugenbetriebes Einfluß auf die Zentratabflußmenge bzw. auf den Zentratabflußwiderstand und damit auf den Flüssigkeitsstand in der Zentrifugentrommel genommen werden kann. Ein solches Wehrsystem hat sich bei Vollmantelzentrifugen aber nicht durchgesetzt.It has already been suggested that in solid bowl centrifuges Weir for adjusting the liquid level in the centrifuge drum during the centrifuge operation by an outside of the To control the arranged drum adjustment. So is from the DE-A-39 21 327 a weir is known which consists of elements such as flaps, Sliders, wedges etc., which are in the range of around the circumference of the Drum end wall distributed centrate drain openings are arranged and rotate with the drum. The rotating adjusting elements are not about mechanical fasteners with the co-rotating adjustment device such. B. an axially adjustable central collar in operative connection, by its position during of the centrifuge operation influence on the centrate discharge quantity or on the centrate discharge resistance and thus on the liquid level can be taken in the centrifuge drum. Such one Weir system has not established itself in solid bowl centrifuges.
Ferner ist aus der DE-A-43 20 265 eine Vollmantelzentrifuge mit einem regelbaren Wehr für den Ablauf der Flüssigphase bekannt. Dabei ist außerhalb der Trommel den Ablauföffnungen für die Flüssigphase gegenüberliegend eine stillstehende, aber axial verschiebbare Drosselscheibe angeordnet. Dabei bestimmt der freie Querschnitt zwischen den mit der Trommel mitrotierenden Zentratabschleuderöffnungen und der achsparallel und planparallel verschiebbaren Drosselscheibe den Abflußquerschnitt für die Flüssigkeit und auch deren Standhöhe in der Trommel. Abgesehen davon, daß die Einrichtung zur achsparallelen Führung und Verschiebung der zur Trommelstirnwand planparallelen stillstehenden Drosselscheibe nicht außerhalb des Naß- und Schmutzteils der Zentrifuge angeordnet ist, drückt die Drosselscheibe den Flüssigkeitsausfluß aus den Wehröffnungen direkt gegen die rotierende Trommelstirnwand, d. h. die Drosselscheibe übt auf die Zentrifugentrommel - ähnlich wie bei einer Wirbelstrombremse - eine Bremswirkung aus, was durch eine erhöhte Antriebsleistung der Zentrifuge kompensiert werden muß.Furthermore, from DE-A-43 20 265 a solid bowl centrifuge is included an adjustable weir known for the progress of the liquid phase. The drainage openings for the liquid phase are outside the drum opposite a stationary, but axially displaceable Throttle disc arranged. The free cross-section determines between the centrate centrifuge openings rotating with the drum and the axially parallel and plane parallel movable Throttle disc the discharge cross section for the liquid and also their standing height in the drum. Apart from the fact that the Device for axially parallel guidance and displacement of the The end wall of the drum is not parallel to the stationary throttle disc is located outside the wet and dirty part of the centrifuge, the throttle disc pushes the liquid outflow from the weir openings directly against the rotating drum front wall, d. H. the Throttle disc exerts on the centrifuge drum - similar to an eddy current brake - a braking effect from what is caused by a increased drive power of the centrifuge must be compensated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantelzentrifuge mit einem einfach gebauten stufenlos verstellbaren Flüssigkeitsablauf-Wehr zu schaffen, mit dem das Flüssigkeitsniveau in der Zentrifugentrommel betriebssicher und bei kleinstmöglichem Energieaufwand während des Zentrifugenbetriebes gesteuert bzw. geregelt werden kann.The invention has for its object a solid bowl centrifuge with a simply built, infinitely adjustable liquid drain weir to create with which the liquid level in the centrifuge drum reliable and with the lowest possible energy consumption be controlled or regulated during centrifuge operation can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with a centrifuge Features of claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the subclaims.
Charakteristisch für die erfindungsgemäße Zentrifuge ist, daß die von den Feststoffen befreite Zentratflüssigkeit nach Verlassen der Trommelstirnwandöffnungen bzw. des Wehrs nicht mit hoher Geschwindigkeit unmittelbar in das Zentrifugengehäuse abgeschleudert wird, sondern das verstellbare Wehr besteht aus einer mit dem Zentrifugengehäuse verbundenen und die Flüssigkeits-Ablauföffnungen der Trommel von außen mit Abstand abdeckenden feststehenden, d. h. nicht mitrotierenden, aber auch nicht axial zu verschiebenden Ringtasse, in welche die Zentratflüssigkeit aus den trommelstirnwandseitigen Ablauföffnungen zunächst frei ausläuft. Aus der Ringtasse tritt dann die Flüssigkeit durch wenigstens eine am Ringumfang angeordnete Durchtrittsöffnung, deren Größe durch eine Verstelleinrichtung veränderbar ist, mit vergleichsweise geringer Umfangsgeschwindigkeit in die Flüssigkeits-Auffangkammer des Zentrifugengehäuses aus. Eine energieaufzehrende Nachbeschleunigung der Zentratflüssigkeit an der äußeren Trommelstirnwandseite tritt dabei nicht auf. Dabei bestimmt der Flüssigkeitsstand in der feststehenden, nicht mitrotierenden Ringtasse den Flüssigkeitsstand in der Zentrifugentrommel.A characteristic of the centrifuge according to the invention is that of Centrate liquid freed from solids after leaving the drum end wall openings or the weir not at high speed is thrown directly into the centrifuge housing, but the adjustable weir consists of a with the centrifuge housing connected and the liquid drain openings of the drum fixed from the outside covering a distance, d. H. Not co-rotating but not axially displaceable ring cup, in which the centrate liquid from the drum openings on the end wall of the drum initially runs out freely. Then comes out of the ring cup Liquid through at least one arranged on the ring circumference Passage opening, the size of which can be changed by an adjusting device is, with a comparatively low peripheral speed in the liquid collection chamber of the centrifuge housing. A energy-consuming post-acceleration of the centrate fluid the outer drum front wall does not appear. Determined the liquid level in the fixed, not co-rotating Ring cup the liquid level in the centrifuge drum.
Die Verstelleinrichtung zur Einstellung des Flüssigkeitsstandes in der Ringtasse und damit auch in der Zentrifugentrommel kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aus einer konzentrisch zur Ringtasse angeordneten ringförmigen Lochblende bestehen, die durch ihre Verdrehung den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung/en der Ringtasse mehr oder weniger weit abdeckt. Die ringförmige Lochblende kann aber auch so angeordnet sein, daß durch ihre Axialverschiebung der freie Querschnitt der Durchtrittsöffnung/en der Ringtasse mehr oder weniger weit abgedeckt wird. Die Verstelleinrichtung kann auch aus einem Verstellantrieb bestehen, der mit einem Verschiebebolzen an einem Randbereich der Ringtasse angreift, während der gegenüberliegende Ringtassenrand am Zentrifugengehäuse angelenkt ist, so daß durch Verschiebung des Verschiebebolzens die Ringtasse in eine von der Vertikalen abweichende Schräglage mit sich schräg erweiterndem Auslaufschlitz positionierbar ist.The adjustment device for adjusting the liquid level in the Ring cup and thus also in the centrifuge drum can another feature of the invention from a concentric to Ring cup arranged ring-shaped pinhole consist of the through their twisting the free cross-section of the passage opening / s the ring cup covers more or less far. The ring-shaped Pinhole can also be arranged so that by their Axial displacement of the free cross section of the passage opening (s) Ring cup is more or less covered. The adjustment device can also consist of an adjustment drive with attacks a sliding bolt on an edge area of the ring cup, while the opposite ring cup rim on the centrifuge housing is articulated so that by moving the shift bolt the ring cup in a different from the vertical Can be positioned at an incline with an obliquely widening outlet slot is.
Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand
der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt:
Die Schneckenzentrifuge aller Figuren weist einen drehbar gelagerten
Trommelmantel 10 auf, innerhalb dessen koaxial eine Förderschnecke
11 drehbar gelagert ist, die in der Trommel in gleicher
Drehrichtung, aber mit von der Trommeldrehzahl abweichender Drehzahl
rotiert. Das einzudickende bzw. zu entwässernde Feststoff-Flüssigkeitsgemisch
12 (Fig. 3) wie z. B. Klärschlamm wird über den
Schneckentragkörper in die Zentrifugentrommel 10 eingeleitet. Im
Betrieb der Schneckenzentrifuge bildet sich unter der Einwirkung der
Zentrifugalkraft innerhalb der Trommel 10 ein Flüssigkeitsring aus,
wobei die an die Trommelwandung sedimentierten schweren Stoffe
mit Hilfe der Förderschnecke 11 nach rechts transportiert, vom nicht
dargestellten rechten konischen Trommelmantelteil aus der Suspensionsflüssigkeit
ausgehoben und von der Förderschnecke zu den
ebenfalls nicht dargestellten Feststoff- bzw. Dickstoff-Austragsöffnungen
gefördert werden, während die von den Feststoffen befreite
Flüssigkeit (Zentrat) aus der Zentrifugentrommel 10 über Flüssigkeits-Ablauföffnungen
13 abläuft, die in der am linken Trommelende
angebrachten Trommelstirnwand 14 gleichmäßig um den Umfang
verteilt angeordnet sind. Das aus den Öffnungen 13 austretende
Zentrat wird in einer Auffangkammer 15 des Zentrifugengehäuses 16
aufgefangen und von dort über eine Schurre 17 nach unten abgeleitet.The screw centrifuge of all figures has a rotatable one
Das regelbare Wehr für den Ablauf des Zentrats besteht aus einer mit
der linken Zentrifugengehäuse-Seitenwand 18 verbundenen und die
Flüssigkeits-Ablauföffnungen 13 der Zentrifugentrommel 10 von
außen mit Abstand 19 abdeckenden feststehenden, d. h. nicht mitrotierenden
Ringtasse 20, die an ihrem Ringumfang wenigstens eine
durch eine Verstelleinrichtung in ihrer Größe veränderbare Durchtrittsöffnung
19 bzw. 21 aufweist, durch welche das Zentrat in die
Auffangkammer 15 austritt. Der Durchmesser der nicht mitrotierenden
Ringtasse 20 entspricht etwa dem Durchmesser des Kreises, der alle
Zentrat-Ablauföffnungen 13 der Zentrifugentrommel 10 umschließt. In
Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Zentrat-Ablauföffnungen 13 an ihrer
Außenperipherie noch mit Wehrscheiben 22 ausgestattet sein können. The controllable weir for the flow of the centrate consists of a
the left centrifuge
Während nach Fig. 1 die Verstelleinrichtung für das regelbare Wehr
aus einer konzentrisch zur Ringtasse 20 angeordneten ringförmigen
Lochblende 23 besteht, die durch ihre Verdrehung mittels Organ 24
den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung(en 21 der Ringtasse 20
mehr oder weniger weit abdeckt, besteht nach Fig. 2 die Verstelleinrichtung
aus einer konzentrisch zur Ringtasse 20 angeordneten ringförmigen
Lochblende 25, die durch ihre Axialverschiebung mittels Organ
26 den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung/en 21 der Ringtasse
20 mehr oder weniger weit abdeckt. Ringtasse 20 und Lochblende
23 bzw. 25 sind an der Zentrifugengehäusewand 18 befestigt.
Das Stellorgan 24 bzw. 26 kann z. B. durch einen Hydraulikzylinder,
Pneumatikzylinder, Stellmotor, Gewindebuchse etc. betätigt werden.1, the adjusting device for the controllable weir
from a ring-shaped arranged concentrically to the
Nach Fig. 3 kann die Ringtasse 20 dadurch in eine von der Vertikalen
abweichende Kipp- bzw. Schrägstellung gebracht werden, daß die
Ringtasse 20 an einem Randbereich, z. B. am unteren Randbereich
an wenigstens einem Gelenk 27 angelenkt ist und am gegenüberliegenden
Randbereich über ein weiteres Gelenk 28 ein Verschiebebolzen
29 angreift, der von einem Stellantrieb 30 axial verschiebbar ist.
Auf diese Weise ist die Ringtasse 20 in eine Schräglage positionierbar,
so daß ein entsprechend schräger sich erweiternder Ringspalt
bzw. Auslaufschlitz 19 entsteht, durch den das Zentrat aus der Ringtasse
20 mit stark reduzierter Umfangsgeschwindigkeit in die Auffangkammer
15 des Zentrifugengehäuses austritt. Die Durchlaß-Kapazität
des sich erweiternden Auslaufschlitzes 19 am gesamten
Schlitzumfang ist größer als bei einzelnen wenigen Wehröffnungen.
Mit Vorteil erweitert sich der schräge Zentrat-Auslaufschlitz 19 nach
unten in Richtung zur Zentratablaufschurre, womit auch eine Selbstreinigung
des Auslaufschlitzes 19 erreicht wird, d. h. die Gefahr, daß
der Auslaufschlitz mit Feststoff verstopfen könnte, der noch im Zentrat
enthalten ist, ist minimiert. 3, the
Außerdem sind beim erfindungsgemäßen regelbaren Wehr eine von
der Ringtasse 20 auf dei Trommelstirnwand 14 ausgeübte Bremswirkung
sowie ein Materialverschleiß minimiert.In addition, one of
the
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Stellorgan zur
automatischen Regelung des Wehrs, d. h. zur Verstellung der wirksamen
Breite des der Ringtasse 20 zugeordneten Auslaufschlitzes 19
bzw. 21 etc. mit Meßwertgebern verbunden sein zur Messung von
Menge und/oder TS-Gehalt und/oder Zähigkeit des eingedickten
Feststoffaustrages und/oder von Menge/Konzentration des Schlammzulaufes
und/oder von Trübung des Zentratablaufes. Auf diese Weise
kann z. B. der Trockensubstanzgehalt TS des aus der Zentrifuge
ausgetragenen Dickstoffs durch Regeleingriff auf die Flüssigkeitsstandhöhe
in der Zentrifugentrommel 10 automatisch geregelt, z. B.
auf einen konstanten Wert geregelt werden, wobei eine größere
Auslaufschlitz-Durchtrittsöffnung an der Ringtasse 20 eine niedrigere
Flüssigkeitsstandhöhe sowie einen höheren TS-Gehalt des ausgetragenen
Dickstoffs ergibt, und umgekehrt. Die Differenzdrehzahl zwischen
Trommel 10 und Förderschnecke 11 muß dazu nicht geändert
werden, so daß aufwendige Differenzdrehzahlantriebe entfallen können.
Außerdem ist das erfindungsgemäße automatisch regelbare
Wehr bei Schneckenzentrifugen mit und ohne Stauscheibe (negative/
positive pool) anwendbar, und bereits installierte Zentrifugen können
mit dem erfindungsgemäßen automatisch regelbaren Wehr nachgerüstet
werden.According to a further feature of the invention, the actuator for
automatic control of the weir, d. H. to adjust the effective
Width of the
Claims (9)
- A solid bowl centrifuge for separating mixtures of solids and liquids, with thick-matter delivery openings arranged in the drum shell (10) at an end region and with liquid discharge openings (13) arranged in the end wall (14) on the other end region of the centrifuge drum and with a weir adjustable from outside the centrifuge drum for setting or altering the level of liquid in the centrifuge drum (10) during the operation of the centrifuge, characterized in that the adjustable weir comprises a fixed, i.e. not corotating, annular cup (20), which is connected to the centrifuge housing (18) and covers the liquid discharge openings (13) of the centrifuge drum (10) from the outside at a distance and which on its annular periphery comprises at least one through-opening which can be varied in its size by an adjustment device (24, 26, 30) and through which the liquid passes out into the liquid-collection chamber (15) of the centrifuge housing.
- A solid bowl centrifuge according to Claim 1, characterized in that the diameter of the fixed annular cup (20) corresponds approximately to the diameter of the circle which surrounds all the liquid discharge openings (13) of the centrifuge drum (10), and a free annular gap (19) is formed between the free end face of the annular cup and the adjacent end wall of the drum.
- A solid bowl centrifuge according to Claim 1 or 2, characterized in that the at least one through-opening (19) for liquid arranged on the fixed annular cup (20) comprises an oblique annular gap or outlet slot, in particular increasing downwards.
- A solid bowl centrifuge according to Claim 1, characterized in that the adjustment device comprises an apertured diaphragm (23) which is arranged concentrically with the annular cup (20) and which, by means of its rotation, covers the free cross-section of the through-opening or openings (21) of the annular cup (20) to a greater or lesser extent.
- A solid bowl centrifuge according to Claim 1, characterized in that the adjustment device comprises an apertured diaphragm (25) which is arranged concentrically with the annular cup (20) and which, by means of its axial displacement, covers the free cross-section of the through-opening or openings (21) of the annular cup (20) to a greater or lesser extent.
- A solid bowl centrifuge according to Claims 4 to [sic] 5, characterized in that the annular cup (20) and the apertured diaphragm (23, 25) of the adjustment device are fastened to the centrifuge-housing wall (18) adjacent to the end wall (14) of the drum with the liquid discharge openings (13).
- A solid bowl centrifuge according to Claim 6, characterized in that an adjustment member (24, 26), which is operatively connected to the apertured diaphragm (23, 25) adjustable inside the housing wall, is arranged outside the centrifuge-housing wall (18).
- A solid bowl centrifuge according to Claim 7, characterized in that the adjustment member (24, 26) comprises a servomotor (30), an hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, a threaded bush etc.
- A solid bowl centrifuge according to Claim 8, characterized in that the adjustment member for the automatic adjustment of the weir, i.e. for the adjustment of the effective width of the outlet slot (19 and 21 respectively) associated with the annular cup (20) is connected to measurement-value pick-ups in order to measure the quantity and/or the dry-substance content and/or the viscosity of the thickened solids supply and/or the quantity / concentration of the slurry feed and/or the turbidity of the centrate discharge.
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