EP1434655A1 - Nassklassiereinrichtung - Google Patents

Nassklassiereinrichtung

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EP1434655A1
EP1434655A1 EP01274580A EP01274580A EP1434655A1 EP 1434655 A1 EP1434655 A1 EP 1434655A1 EP 01274580 A EP01274580 A EP 01274580A EP 01274580 A EP01274580 A EP 01274580A EP 1434655 A1 EP1434655 A1 EP 1434655A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting devices
wet classification
classification device
shaft
centrifugal drum
Prior art date
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EP01274580A
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English (en)
French (fr)
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EP1434655B1 (de
Inventor
Guntram Krettek
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Individual
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Publication date
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Priority to AT01274580T priority Critical patent/ATE324182T1/de
Publication of EP1434655A1 publication Critical patent/EP1434655A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1434655B1 publication Critical patent/EP1434655B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/08—Skimmers or scrapers for discharging ; Regulating thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B15/00—Other accessories for centrifuges
    • B04B15/06—Other accessories for centrifuges for cleaning bowls, filters, sieves, inserts, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/08—Skimmers or scrapers for discharging ; Regulating thereof
    • B04B2011/086—Skimmers or scrapers for discharging ; Regulating thereof with a plurality of scraper blades

Definitions

  • the present invention relates to a wet classifying device in the form of a centrifuge with a stationary outer housing, a centrifugal drum arranged in the outer housing, a cleaning device for the sediment deposited on the wall of the centrifugal drum and inlets and outlets.
  • Such a wet classification device is known. It is used, for example, to remove the large proportion of powders such as titanium dioxide.
  • Such problems do not occur with wet class centrifuges.
  • the solid (powder) is mixed with a liquid (usually water) in a premix tank in order to obtain a suspension.
  • the suspension is diluted in a subsequent dilution tank and then introduced into the wet classifier designed as a centrifuge.
  • the heavier and coarser particles are guided radially outwards against the drum wall faster than the lighter and finer ones in the suspension, where they settle as sediment.
  • the sediment is detached from the drum wall in the cleaning phases of the wet classification device, with cleaning liquids, mechanical cleaning devices such as knives etc. being used for this, depending on the embodiment.
  • the sediment redispersed in the cleaning liquid is finally removed from the centrifugal drum and, for example, fed to a separately arranged ball mill, in which the bulk of the redispersed suspension is ground.
  • the prepared suspension can then be reintroduced into the system, for example fed to the premix tank.
  • the classified suspension is continuously withdrawn from the wet classification device during the classification process and used for further use.
  • the object of the invention is to create a wet classifying device of the type specified at the outset with which the sediment cake can be removed or discharged in a particularly problem-free manner.
  • the cleaning device comprises a shaft which can be pivoted or moved linearly in the centrifugal drum, on the circumference of which at least two strip-shaped cutting devices are arranged, and a device for introducing a shaft
  • the two cutting devices are set against each other, form a space widening between them in the direction of movement of the shaft and have a gap between them at their adjacent ends.
  • the problems outlined above are avoided. It is thus possible to easily peel or remove the sediment cake without causing damage to the cutting devices and the shafts carrying them. In other words, the wear on the cutting devices and the shafts carrying them is reduced, and lower forces occur than in the prior art, so that breaks, bending etc. of the cutting devices and shafts are largely eliminated.
  • the problems with a negative influence (braking) of the main drive motor, which are caused by the high cutting forces in the prior art, are also avoided.
  • this is achieved by a special configuration of the cleaning device of the wet classification device.
  • the cleaning device uses a combination of mechanical features with the addition of a dispersing liquid.
  • the design of the mechanical features, ie the special arrangement and design of the cutting devices results in a swirling of the dispersing liquid supplied, which has a positive effect on the peeling and removal of the sediment cake.
  • the mutually opposed cutting devices which form a space which narrows against the direction of movement of the shaft and which opens into a gap, mean that no linear flow conditions of the dispersing liquid form, but instead generate turbulence by repeatedly pushing the liquid back towards the sediment that lead to an intensive swirling of the dispersion liquid, which results in an intensive washout on the sediment surface.
  • the cake can be detached more easily and better by the cutting devices penetrating it, i.e. lower forces are required for detachment than in the prior art.
  • the above-described hydrodynamic effects are achieved by the narrowing of two adjacent cutting devices, which results in the mentioned gap, which must be present in order to allow the dispersion liquid to pass through, albeit slightly.
  • the dispersing liquid is preferably added via the cutting and return movement phase of the cleaning device.
  • the liquid still present in the centrifugal drum from the classification process is usually not sufficient to achieve the hydrodynamic effect described above (swirling in the area of the sediment cake surface).
  • the narrowing or widening space ensures that the additional dispersion liquid (dilution liquid) supplied during the cleaning process is led to the largest drum diameter and thus also to the largest sediment mass. This results in the aforementioned intensive swirling, which also has a certain cake washing effect. There is therefore no concrete mechanical contact between the sediment cake and the tips of the cutting devices. Rather, the sediment cake is liquefied and discharged gently.
  • the device for introducing the dispersing liquid in the head region of the cutting devices preferably opens into the drum chamber.
  • the dispersing liquid is led directly into the vicinity of the sediment cake surface, so that the desired swirling effect can be achieved well.
  • the dispersing liquid supplied does not have to be introduced into the liquid column (classification liquid) located in the centrifugal drum, but the dispersing liquid is introduced directly inside the liquid column, which has a number of advantages.
  • the strip-shaped cutting devices should preferably be arranged at an angle of 15-45 ° to a plane perpendicular to the shaft axis in order to achieve the best results with regard to problem-free peeling.
  • the gap between the adjacent ends of the cutting devices can expediently be set as a function of the solids content and the viscosity of the suspension or of further parameters. In this way, optimal conditions can be achieved for the respective application.
  • the size of the widening or narrowing space is also adjusted by the gap adjustment mentioned.
  • the cutting devices can also be adjusted so that their angle of attack is changed.
  • the gap additionally widens in the direction from the shaft to the head of the cutting devices. This results in a preferably double-conical design, which further promotes the effects mentioned above. This creates double turbulence that further promotes detachment.
  • the space between the two cutting devices thus narrows in addition to the smallest radius.
  • the cutting devices or their heads have structured surfaces. These surfaces can be formed, for example, by the arrangement of grooves, ridges, etc. All surfaces of the cutting devices or only a part of these surfaces can be structured. As a result, an additional vortex generation is achieved in the dispersion liquid supplied.
  • the cutting devices can be detachably arranged on the shaft, so they can be replaced depending on the application.
  • the device for introducing the dispersing liquid preferably has a channel extending through the shaft, from which channels running through the cutting devices branch off. As a result, the dispersing liquid can be guided up to the tips of the cutting devices and can exit into the centrifugal chamber at a point adjacent to the sediment cake.
  • the shaft can perform a linear movement or a pivoting movement in order to move into the sediment cake.
  • the shaft When performing a swiveling movement, the shaft preferably moves by 80-120 ° to penetrate the sediment. In this case, the shaft performs a step movement (back and forth) over the desired angle, which movement can preferably be adjusted depending on the respective product.
  • the device for introducing the dispersing liquid expediently introduces this during the cutting and return movement phase of the shaft.
  • strip-shaped cutting devices As far as the formation of the strip-shaped cutting devices is concerned, the invention has no restrictions here.
  • Known strip-shaped cutting devices can be used.
  • the strip-shaped cutting devices preferably consist of flat steel profiles clad with high-strength material.
  • these channels preferably open at the end faces of the cutting devices, so that the dispersing liquid exits from the end faces of the cutting devices into the drum chamber.
  • the introduced dispersing liquid can be under pressure in order to further support the washout effect described above.
  • the pure dispersing function it can also have other functions, for example
  • the invention leads to particularly good results if the centrifugal drum has chambers separated from one another by partitions. These partitions preferably extend horizontally and form rings which are connected to the outer wall of the drum. The arrangement of such partitions is known in principle.
  • the present invention is used in particular in wet classifying devices in which the slenderness ratio of the centrifugal drum is L / D> 1.2, where L is the length or height of the classifying surface available in the centrifugal drum and D is the inside diameter of the
  • Centrifugal drum is. Such a wet classification device is described in DE 199 25 082 AI. The disclosure of this publication is incorporated by reference into the present disclosure.
  • the invention is also particularly well suited to a wet classifier that is provided with an integrated grinder.
  • a wet classification device is described for example in DE 199 14 089 AI.
  • the disclosure of this publication is also incorporated by reference into the present disclosure.
  • the invention is particularly suitable for a wet classifying device which is at the same time designed as a dispersing device.
  • a wet classifying device which is at the same time designed as a dispersing device.
  • Such a device is described for example in DE 199 14 086 AI.
  • the disclosure of this publication is also incorporated by reference into the present disclosure.
  • FIG. 2 shows an enlarged partial view of the shaft with cutting devices arranged thereon
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 with cutting devices shown in detail
  • FIG. 4 shows a section along line A-B in FIG. 3
  • the wet classifying device shown in FIG. 1 in the form of a centrifuge has a stationary housing 1 with a cover 15 arranged thereon.
  • the stationary housing 1 is mounted on a storage rack by means of suitable vibration damping devices.
  • a centrifugal drum 2 with a vertical axis is arranged within the stationary housing 1 and is rotated by a vertical shaft 8.
  • the vertical shaft 8 extends into the centrifugal drum 2 from below. It is surrounded by a bearing housing 11 which contains an upper main bearing 9 and a lower second bearing 10 for supporting the shaft 8.
  • the bearing housing 11 is fastened to a plate 17, which in turn is fastened to the stationary housing 1.
  • the shaft 8 extends through the bearing housing 11 and the plate 17 downwards via a suitable coupling device. device 18 to a direct drive forming electric motor 12.
  • the speed of the shaft 8 is adjustable.
  • the centrifugal drum 2 has a suitable feed (not shown) for the suspension to be classified, which extends, for example in the form of a tube, through the centrifugal drum open at the top into the lower end region thereof and has an outlet opening there.
  • the classified suspension is drawn off from the upper end of the centrifugal drum 2 via a draw-off tube 16.
  • a discharge pipe 14 at the lower end of the centrifugal drum serves to remove the sediment.
  • the centrifugal drum is thus circular in its lower region and circular in its upper region.
  • Horizontal dividing walls 4 divide the inside of the centrifugal drum into six classification chambers 3 arranged one above the other, in the radial end regions of which the sediment is deposited. From there, this is shown schematically at 13
  • the centrifugal drum 2 described here is as slim as possible, and the main bearing 9 of the shaft is as central as possible, i.e. in the area of the focus of the
  • Centrifugal drum arranged. It can be seen that the main bearing 9 is arranged so deep in the centrifugal drum that the vertical center of the main bearing 9 of the shaft 8 is arranged at a height h, measured from the inner lower end of the centrifugal drum, which is approximately 40% of the
  • the slenderness ratio L / D of the centrifugal drum has, ie the ratio between the length or height of the classification area available in the centrifugal drum and that Inside diameter of the centrifugal drum, a value of about 1.24. It is understood that the values given above are purely exemplary. In this embodiment, there are six classification chambers 3 arranged one above the other in the centrifugal drum 2.
  • an upper main bearing 9 and a lower second bearing 10 for the shaft 8 are arranged in the bearing housing 11. This results in stable storage.
  • the shaft 8 extends from the top of the bearing housing 11 and ends in a section with a reduced diameter.
  • the central hub 6 of the centrifugal drum is fixed, which is formed in the axial extension of the cylindrical inner wall 5 of the centrifugal drum.
  • the fixation is realized via friction contact (at 7).
  • the hub 6 is closed by a cover.
  • the cleaning device 13 has a shaft 20 projecting into the centrifugal drum from above, which carries out a step movement (pivoting movement by an angular dimension of approximately 80-120 °) into the sediment cake formed on the drum wall and back into the starting position.
  • a step movement pivoting movement by an angular dimension of approximately 80-120 °
  • a dispersing liquid is introduced into the centrifugal drum for cleaning. Details of this will be described later.
  • Figure 2 shows an enlarged view of a portion of the shaft 20 of the cleaning device 13.
  • This shaft is driven by a suitable stepper motor.
  • a plurality of strip-shaped cutting devices 21, 22 are arranged one above the other on their circumference, two adjacent cutting devices 21, 22 being positioned against one another and forming between them a space 26 widening in the direction of movement of the shaft 20 and having a gap X between them at their adjacent ends ,
  • the strip-shaped cutting devices 21, 22 are structured over their entire surfaces, i.e. provided with grooves, as shown schematically at 25 on a cutting device 22.
  • Cutters 21, 22 It can be seen that the cutters are set up so that they are arranged at an angle (o./2) of 15-45 ° to a plane perpendicular to the shaft axis.
  • the main plane of the cutting devices 21, 22 extends in the embodiment shown here perpendicular to the axis of the shaft 20, but can also run obliquely to the latter, so that the gap X and the space 26 also widen in the radial direction towards a larger diameter.
  • the horizontal sectional view of FIG. 4 shows the lower one in FIG. 3 Cutting device 21 with its cutting head 27 and cutting bar 28.
  • the cutting device consists of a flat steel profile, which is armored.
  • FIG. 2 shows that a feed channel 23 for the dispersing liquid (cleaning liquid) is arranged in the shaft 20 and extends parallel to the shaft axis.
  • Two channels 24 extend from the channel 23 through the respective strip-shaped cutting devices 21, 22 which open at the end faces (heads) of the cutting devices.
  • the gap X formed between the adjacent cutting devices and thus the space 26 extending therefrom is adjustable.
  • the cleaning device works in such a way that the stepper motor (not shown) moves the shaft 20 counterclockwise by approximately 80-120 ° into the sediment cake formed in the chambers 3.
  • dispersing liquid is supplied via the channels 23 and 24 and discharged into the drum chamber at the tips (heads) of the cutting devices.
  • the dispersing liquid escaping is repeatedly pressed towards the sediment cake by the arrangement of the cutting devices and thereby swirled. In this way, a corresponding washout process is achieved on the surface of the sediment cake, so that the cutting devices no longer have to come into direct contact with the sediment cake. Rather, it is liquefied and thus peeled off gently by the cutting devices.
  • dispersing liquid is also supplied so that a good and complete removal of the sediment cake can be achieved.

Landscapes

  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Es wird eine Nassklassiereinrichtung in Form einer Zentrifuge mit einem stationären Aussengehäuse (1), einer im Aussengehäuse angeordneten Schleudertrommel (2), einer Reinigungsvorrichtung (13) für das an der Schleudertrommelwandung abgesetzte Sediment und Zu- und Abführungen beschrieben. Die Reinigungsvorrichtung umfaßt sowohl eine sich in die Schleuderkammer erstreckende Welle (20), an deren Umfang Schneidvorrichtungen (21, 22) angeordnet sind, als auch eine Einrichtung zur Einführung einer Dispergierflüssigkeit in die Schleudertrommel. Die Schneidvorrichtungen sind so ausgebildet und angeordnet, dass eine Verwirbelung der zugeführten Dispergierflüssigkeit erreicht wird, wodurch ein Auswascheffekt des Sedimentkuchens erzielt und somit dessen Ausschälung begünstigt wird.

Description

Naßklassiereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Naßklassiereinrichtung in Form einer Zentrifuge mit einem stationären Außengehäuse, einer im Außengehäuse angeordneten Schleudertrom- mel, einer Reinigungsvorrichtung für das an der Schleuder- trommeIwandung abgesetzte Sediment und Zu- und Abführungen.
Eine derartige Naßklassiereinrichtung ist bekannt . Sie fin- det beispielsweise zur Abtrennung des Grobanteiles von Pulvern, wie Titandioxid, Verwendung. So finden heutzutage immer mehr ultrafeine Materialien mit einer Partikelgröße zwischen 0,1-5 μm Verwendung. Derartige Partikelgrößen können durch Feinmahlen von Rohsubstanzen erzielt werden, was jedoch mit relativ hohen Betriebskosten verbunden ist, da hierzu sehr viel Energie verbraucht wird, Kühlsysteme benötigt werden, eine relativ starke Verschmutzung der Umwelt gegeben ist und ein großer Anteil von Partikeln mit Untergröße erzeugt wird etc. Solche Probleme treten bei Naßklas- sierzentrifugen nicht auf. Hierbei wird der Feststoff (Pulver) mit einer Flüssigkeit (üblicherweise Wasser) in einem Vormischtank vermischt, um eine Suspension zu erhalten. Die Suspension wird, falls erforderlich, in einem nachfolgenden Verdünnungstank verdünnt und dann in die als Zentrifuge ausgebildete Naßklassiereinrichtung eingeführt. Innerhalb der rotierenden Schleudertrommel werden die schwereren und gröberen Partikel schneller als die leichteren und feineren der Suspension radial nach außen gegen die Trommelwand geführt, wobei sie sich als Sediment absetzen. Das Sediment wird in Reinigungsphasen der Naßklassiereinrichtung von der Trommelwand gelöst, wobei hierzu, je nach Ausführungsform, Reinigungsflüssigkeiten, mechanische Reinigungseinrichtungen, wie Messer etc., eingesetzt werden. Das in der Reinigungsflüssigkeit redispergierte Sediment wird schließlich aus der Schleudertrommel abgeführt und beispielsweise einer getrennt angeordneten Kugelmühle zugeführt, in der der Grobanteil der redispergierten Suspension gemahlen wird. Die aufbereitete Suspension kann dann erneut in das System eingeführt werden, beispielsweise dem Vormischtank zuge- führt werden.
Die klassierte Suspension wird während des Klassiervorganges kontinuierlich von der Naßklassiereinrichtung abgezogen und der weiteren Verwendung zugeführt .
Bei dem Zentrifugieren von ultrafeinen Materialien werden für einen hohen Separierungseffekt neben einem optimalen Rotordesign in einer Vielzahl der Anwendungsfälle hohe Schleuderfaktoren benötigt. Bedingt durch diese hohen Schleuderfaktoren entsteht bei entsprechender Zentrifugier- zeit ein sehr stabiler und sehr harter Sedimentkuchen. Erschwerend hinzukommt, daß bei einer Vielzahl von Anwendungen Hartstoffe mit einer Härte nach Mohs zwischen 3 bis 10 in Flüssigkeit suspendiert zentrifugiert werden müssen. Die zum Entleeren von Zentrifugen bekannten Vorrichtungen versagen in der Regel hierbei, d.h. sie können den Sedimentkuchen nicht ausschälen bzw. austragen. Dies hat sich in der Vergangenheit durch verschlissene Messer, gebrochene SchälVorrichtungen sowie verbogene bzw. gebrochene Messer- wellen bestätigt. So kommt es aufgrund der hohen Schneid- kräfte auch zum Abbremsen des Hauptantriebsmotors bis zum Stillstand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Naßklassier- einrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit der der Sedimentkuchen auf besonders problemlose Weise ausgeschält bzw. ausgetragen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Naßklassier- einrichtung der angegebenen Art dadurch gelöst, daß
die ReinigungsVorrichtung eine in der Schleudertrommel verschwenkbare oder linear bewegbare Welle, an deren Umfang mindestens zwei leistenförmige Schneidvorrichtungen ange- ordnet sind, und eine Einrichtung zur Einführung einer
Dispergierflüssigkeit in die Schleuderkammer aufweist und
die zwei Schneidvorrichtungen gegeneinander angestellt sind, zwischen sich einen sich in Bewegungsrichtung der Welle erweiternden Raum bilden und an ihren benachbarten Enden zwischen sich einen Spalt aufweisen.
Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Lösung werden die vorstehend aufgezeigten Probleme vermieden. Es gelingt hiermit, den Sedimentkuchen problemlos auszuschälen bzw. auszutragen, ohne daß Beschädigungen an den Schneidvorrichtungen und den diese tragenden Wellen auftreten. Mit anderen Worten, der Verschleiß an den Schneidvorrichtungen sowie den diese tragenden Wellen wird reduziert, und es treten geringere Kräfte als beim Stand der Technik auf, so daß Brüche, Verbiegungen etc. der Schneidvorrichtungen und Wellen weitgehend ausgeschaltet werden. Auch die beim Stand der Technik durch die hohen Schneidkräfte verursachten Probleme hinsichtlich einer negativen Beeinflussung (Ab- bremsung) des Hauptantriebsmotors werden vermieden. Dies wird, wie vorstehend ausgeführt, durch eine spezielle Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung der Naßklassiereinrichtung erreicht. Bei der Reinigungsvorrichtung findet eine Kombination aus mechanischen Merkmalen mit der Zuführung einer Dispergierflussigkeit Verwendung. Durch die Ausgestaltung der mechanischen Merkmale, d.h. die spezielle Anordnung und Ausbildung der Schneidvorrichtungen, wird eine Verwirbelung der zugeführten Dispergierflussigkeit er- reicht, die sich positiv auf das Abschälen und Austragen des Sedimentkuchens auswirkt .
Speziell führen die gegeneinander angestellten Schneidvorrichtungen, die einen sich entgegen der Bewegungsrichtung der Welle verengenden Raum bilden, der in einen Spalt mündet, dazu, daß sich keine linearen Strömungsverhältnisse der Dispergierflussigkeit ausbilden, sondern durch das immer wieder erfolgende Zurückdrängen der Flüssigkeit zum Sediment hin Turbulenzen erzeugt werden, die zu einer in- tensiven Verwirbelung der Dispergierflussigkeit führen, welche eine intensive Auswaschung auf der Sedimentoberfläche zur Folge hat . Hierdurch kann der Kuchen durch die in ihn eindringenden Schneidvorrichtungen leichter und besser abgelöst werden, d.h. es sind geringere Kräfte zum Ab- lösen erforderlich als beim Stand der Technik. Die vorstehend geschilderten hydrodynamischen Effekte werden durch die Verengung von zwei benachbarten Schneidvorrichtungen erzielt, die in dem erwähnten Spalt resultiert, der vorhanden sein muß, um ein, wenn auch geringfügiges, Hin- durchtreten der Dispergierflussigkeit zu ermöglichen.
Die Dispergierflüssigkeit wird vorzugsweise über die Einschneid- und Rückbewegungsphase der Reinigungsvorrichtung zugegeben. Die vom Klassiervorgang noch vorhandene Flüssig- keit in der Schleudertrommel reicht in der Regel nicht aus, um den vorstehend geschilderten hydrodynamischen Effekt (Verwirbelung im Bereich der Sedimentkuchenoberfläche) zu erzielen.
Durch den sich verengenden bzw. erweitertenden Raum wird gewährleistet, daß die beim Reinigungsvorgang zugeführte zusätzliche Dispergierflussigkeit (Verdünnungsflüssigkeit) zum größten Trommeldurchmesser und somit auch zur größten Sedimentmasse geführt wird. Hierdurch erfolgt die bereits erwähnte intensive Verwirbelung, die auch einen gewissen Kuchenauswascheffekt mit sich bringt. Somit findet kein konkreter mechanischer Kontakt zwischen Sedimentkuchen und den Spitzen der Schneidvorrichtungen statt. Vielmehr wird der Sedimentkuchen verflüssigt und materialschonend ausge- tragen.
Was die Einführung der Dispergierflussigkeit in die Schleudertrommel anbetrifft, so mündet vorzugsweise die Einrichtung zur Einführung der Dispergierflussigkeit im Kopfbe- reich der Schneidvorrichtungen in die Trommelkammer. Hierdurch wird die Dispergierflussigkeit unmittelbar in die Nähe der Sedimentkuchenoberfläche geführt, so daß der gewünschte Verwirbelungseffekt gut erzielt werden kann. Bei dieser Lösung muß die zugeführte Dispergierflussigkeit nicht erst in die in der Schleudertrommel befindliche Flüssigkeitssäule (Klassierflüssigkeit) eingeführt werden, sondern es erfolgt eine Einführung der Dispergierflüssigkeit direkt innerhalb der Flüssigkeitssäule, was eine Reihe von Vorteilen mit sich bringt.
Untersuchungen haben gezeigt, daß die leistenförmigen Schneidvorrichtungen vorzugsweise unter einem Winkel von 15-45° zu einer die Wellenachse senkrecht schneidenden Ebene angeordnet sein sollten, um die besten Ergebnisse hinsichtlich einer problemlosen Ausschälung zu erzielen. Der Spalt zwischen den benachbarten Enden der Schneidvorrichtungen ist zweckmäßigerweise in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt und der Viskosität der Suspension bzw. von wei- teren Parametern einstellbar. Auf diese Weise lassen sich für den jeweiligen Anwendungsfall optimale Verhältnisse erreichen. Es versteht sich, daß durch die erwähnte Spaltverstellung die Größe des sich erweiternden bzw. verengenden Raumes (der Abstand zwischen den angestellten Schneidvor- richtungen) mit verstellt wird. Natürlich können auch die Schneidvorrichtungen so verstellt werden, daß ihr Anstellwinkel verändert wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin- düng erweitert sich der Spalt zusätzlich in Richtung von der Welle zum Kopf der Schneidvorrichtungen hin. Es ergibt sich somit hierbei eine vorzugsweise doppelkonische Ausbildung, die die vorstehend erwähnten Effekte weiter begünstigt. Dadurch entstehen Doppelturbulenzen, die die Ablö- sung weiter fördern. Bei dieser Ausführungsform verengt sich somit der Raum zwischen den zwei Schneidvorrichtungen zusätzlich zum kleinsten Radius hin.
In Weiterbildung der Erfindung besitzen die Schneidvorrich- tungen bzw. deren Köpfe strukturierte Oberflächen. Diese Oberflächen können beispielsweise durch die Anordnung von Rillen, Graten etc. gebildet werden. Es können sämtliche Flächen der Schneidvorrichtungen oder nur ein Teil dieser Flächen strukturiert sein. Hierdurch wird eine zusätzliche Wirbelerzeugung in der zugeführten Dispergierflussigkeit erreicht .
Die Schneidvorrichtungen können lösbar an der Welle angeordnet sein, somit je nach Anwendungsfall ausgetauscht wer- den. Die Einrichtung zur Einführung der Dispergierflussigkeit weist vorzugsweise einen sich durch die Welle erstreckenden Kanal auf, von dem durch die Schneidvorrichtungen verlau- fende Kanäle abzweigen. Hierdurch kann die Dispergierflussigkeit bis zu den Spitzen der Schneidvorrichtungen geführt werden und an einer Stelle benachbart zum Sedimentkuchen in die Schleuderkammer austreten.
Die Welle kann eine Linearbewegung oder eine Schwenkbewegung ausführen, um sich in den Sedimentkuchen hineinzubewegen. Bei Ausführung einer Schwenkbewegung bewegt sich die Welle vorzugsweise um 80-120°, um in das Sediment einzudringen. In diesem Fall führt somit die Welle eine Schritt- bewegung (vor und zurück) über das gewünschte Winkelmaß durch, wobei diese Bewegung vorzugsweise in Abhängigkeit vom jeweiligen Produkt eingestellt werden kann.
Die Einrichtung zur Einführung der Dispergierflüssigkeit führt diese zweckmäßigerweise während der Einschneid- und Rückbewegungsphase der Welle ein.
Was die Ausbildung der leistenförmigen Schneidvorrichtungen anbetrifft, so weist die Erfindung hier keine Beschränkun- gen auf . Es können bekannte leistenförmige Schneidvorrichtungen (Messer) Verwendung finden. Vorzugsweise bestehen die leistenförmigen Schneidvorrichtungen aus mit hochfestem Material verkleideten Flachstahlprofilen.
Bei der Ausführungsform, bei der die Dispergierflüssigkeit durch durch die Schneidvorrichtungen verlaufende Kanäle geführt wird, münden diese Kanäle vorzugsweise an den Stirnseiten der Schneidvorrichtungen, so daß die Dispergierflüssigkeit von den Stirnseiten der Schneidvorrichtungen in die Trommelkammer austritt. Die eingeführte Dispergierflüssigkeit kann unter Druck stehen, um den vorstehend beschriebenen Auswascheffekt weiter zu unterstützen. Sie kann neben der reinen Dispergierfunk- tion auch weitere Funktionen besitzen, beispielsweise
Waschfunktionen, Feststoffkonzentrationseinsteilfunktionen etc.
Die Erfindung führt zu besonders guten Ergebnissen, wenn die Schleudertrommel durch Trennwände voneinander getrennte Kammern aufweist. Diese Trennwände erstrecken sich vorzugsweise horizontal und bilden mit der Außenwandung der Trommel in Verbindung stehende Ringe . Die Anordnung von derartigen Trennwänden ist grundsätzlich bekannt.
Die vorliegende Erfindung findet insbesondere bei Naßklassiereinrichtungen Verwendung, bei denen das Schlankheitsverhältnis der Schleudertrommel L/D > 1,2 ist, wobei L die Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche und D der Innendurchmesser der
Schleudertrommel ist. Eine derartige Naßklassiereinrichtung ist in der DE 199 25 082 AI beschrieben. Die Offenbarung dieser Veröffentlichung wird durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingearbeitet.
Die Erfindung ist ferner besonders gut geeignet bei einer Naßklassiereinrichtung, die mit einem integrierten Mahlwerk versehen ist. Eine derartige Naßklassiereinrichtung ist beispielsweise in der DE 199 14 089 AI beschrieben. Auch die Offenbarung dieser Veröf entlichung wird durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingearbeitet.
Schließlich eignet sich die Erfindung besonders gut für eine Naßklassiereinrichtung, die gleichzeitig als Disper- giervorrichtung ausgebildet ist. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 199 14 086 AI beschrieben. Auch die Offenbarung dieser Veröffentlichung wird durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingearbeitet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spieles in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Naßklassierein- richtung, wobei die an der Welle vorgesehenen
Schneidvorrichtungen nicht dargestellt sind;
Figur 2 eine vergrößerte Teilansicht der Welle mit daran angeordneten Schneidvorrichtungen;
Figur 3 einen Ausschnitt aus Figur 2 mit im Detail dargestellten Schneidvorrichtungen; und
Figur 4 einen Schnitt entlang Linie A-B in Figur 3
Die in Figur 1 dargestellte Naßklassiereinrichtung in Form einer Zentrifuge besitzt ein stationäres Gehäuse 1 mit einem darauf angeordneten Deckel 15. Das stationäre Gehäuse 1 ist über geeignete Vibrationsdämpfungseinrichtungen auf einem Lagergestell gelagert. Innerhalb des stationären Gehäuses 1 ist eine Schleudertrommel 2 mit vertikaler Achse angeordnet, die von einer vertikalen Welle 8 in Rotation versetzt wird. Die vertikale Welle 8 erstreckt sich von unten in die Schleudertrommel 2 hinein. Sie wird von einem Lagergehäuse 11 umgeben, das ein oberes Hauptlager 9 und ein unteres zweites Lager 10 zum Lagern der Welle 8 enthält. Das Lagergehäuse 11 ist an einer Platte 17 befestigt, welche wiederum am stationären Gehäuse 1 befestigt ist. Die Welle 8 erstreckt sich durch das Lagergehäuse 11 und die Platte 17 nach unten über eine geeignete Kupplungseinrich- tung 18 bis zu einem einen Direktantrieb bildenden Elektromotor 12. Die Drehzahl der Welle 8 ist regelbar.
Die Schleudertrommel 2 weist eine geeignete Zuführung (nicht gezeigt) für die zu klassierende Suspension auf, die sich beispielsweise in der Form eines Rohres durch die oben offene Schleudertrommel in diese hinein bis zu deren unterem Endbereich erstreckt und dort eine Austrittsöffnung aufweist. Die klassierte Suspension wird über ein Abzugs- röhr 16 vom oberen Ende der Schleudertrommel 2 abgezogen. Ein Abzugsrohr 14 am unteren Ende der Schleudertrommel dient zum Abziehen des Sedimentes.
Wie man ferner Figur 1 entnehmen kann, ist die Schleuder- trommel somit in ihrem unteren Bereich kreisringförmig und in ihrem oberen Bereich kreisförmig ausgebildet. Horizontale Trennwände 4 unterteilen das Innere der Schleudertrommel in sechs übereinander angeordnete Klassierkammern 3, in deren radialen Endbereichen das Sediment abgelagert wird. Dieses wird von dort über eine schematisch bei 13 gezeigte
Reinigungseinrichtung entfernt .
Die hier beschriebene Schleudertrommel 2 ist möglichst schlank ausgebildet, und das Hauptlager 9 der Welle ist möglichst mittig, d.h. im Bereich des Schwerpunktes der
Schleudertrommel, angeordnet. Man erkennt, daß hierbei das Hauptlager 9 so tief in der Schleudertrommel angeordnet ist, daß die vertikale Mitte des Hauptlagers 9 der Welle 8 auf einer Höhe h, gemessen vom inneren unteren Ende der Schleudertrommel aus, angeordnet ist, die etwa 40 % der
Länge oder Höhe L der in der Schleudertrommel 2 zur Verfügung stehenden Klassierfläche beträgt. Ferner besitzt das SchlankheitsVerhältnis L/D der Schleudertrommel, d.h. das Verhältnis zwischen der Länge oder Höhe der in der Schleu- dertrommel zur Verfügung stehenden Klassierfläche und dem Innendurchmesser der Schleudertrommel, einen Wert von etwa 1,24. Es versteht sich, daß die vorstehend wiedergegebenen Werte rein beispielhaft sind. Bei dieser Aus ührungsform ergeben sich in der Schleudertrommel 2 sechs übereinander angeordnete Klassierkammern 3.
Wie erwähnt, sind im Lagergehäuse 11 ein oberes Hauptlager 9 und ein unteres zweites Lager 10 für die Welle 8 angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine stabile Lagerung. Die Welle 8 erstreckt sich oben aus dem Lagergehäuse 11 heraus und endet in einem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser. An diesem Abschnitt ist die zentrale Nabe 6 der Schleudertrommel fixiert, die in axialer Verlängerung der zylindrischen Innenwand 5 der Schleudertrommel ausgebildet ist. Die Fi- xierung ist dabei über Reibkontakt (bei 7) realisiert. Am oberen Ende ist die Nabe 6 über einen Deckel geschlossen.
Die Funktionsweise einer derartigen Naßklassiereinrichtung ist bekannt und muß an dieser Stelle nicht mehr im einzel- nen erläutert werden. Wesentlich ist, daß sich durch das gewählte hohe Schlankheitsverhältnis eine große Distanz zwischen Aufnahme und Entnahme und somit eine Reduzierung der Gefahr von Kurzschlußströmen ergibt, die letztendlich zu einer besseren Trennung führt. Ferner werden ein hoher Schleuderfaktor (es kann mit großen Drehzahlen gefahren werden) und eine große Klassierfläche durch eine Vielzahl von übereinander angeordneten Kammern erreicht .
Es versteht sich, daß aufgrund dieser Gegebenheiten beson- ders hohe Anforderungen an die Funktionsfähigkeit der Reinigungsvorrichtung 13 zu stellen sind, da ein entsprechend stabiler und sehr harter Sedimentkuchen entsteht. Diese Anforderungen werden mit der nachfolgend beschriebenen Reinigungsvorrichtung erfüllt . Die Reinigungsvorrichtung 13 besitzt eine von oben in die Schleudertrommel hineinragende Welle 20, die eine Schrittbewegung (Schwenkbewegung um ein Winkelmaß von etwa 80-120°) in den an der TrommeIwandung ausgebildeten Sedimentkuchen hinein und zurück in die Ausgangsstellung durchführt. Sowohl während der Einschneid- als auch während der Rückbewegungsphase der Welle 20 wird zum Reinigen eine Dispergierflüssigkeit in die Schleudertrommel eingeführt. Einzelheiten hierzu werden später beschrieben.
Figur 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Welle 20 der Reinigungsvorrichtung 13. Diese Welle wird über einen geeigneten Schrittmotor angetrieben. An ihrem Umfang ist übereinander eine Vielzahl von leistenförmigen Schneidvorrichtungen 21, 22 angeordnet, wobei zwei benachbarte Schneidvorrichtungen 21, 22 gegeneinander angestellt sind und zwischen sich einen sich in Bewegungsrichtung der Welle 20 erweiternden Raum 26 bilden und an ihren benachbarten Enden zwischen sich einen Spalt X aufweisen. Die leistenförmigen Schneidvorrichtungen 21, 22 (Messer) sind über ihre gesamten Oberflächen strukturiert, d.h. mit Rillen versehen, wie schematisch bei 25 an einer Schneidvorrichtung 22 dargestellt.
Die Figuren 3 und 4 zeigen den genaueren Aufbau der
Schneidvorrichtungen 21, 22. Man erkennt, daß die Schneidvorrichtungen so angestellt sind, daß sie unter einem Winkel (o./2) von 15-45° zu einer die Wellenachse senkrecht schneidenden Ebene angeordnet sind. Die Hauptebene der Schneidvorrichtungen 21, 22 erstreckt sich bei der hier dargestellten Ausführungsform senkrecht zur Achse der Welle 20, kann jedoch auch schräg zu dieser verlaufen, so daß sich der Spalt X und der Raum 26 auch in radialer Richtung zu einem größeren Durchmesser hin erweitern. Die Horizon- talschnittansicht der Figur 4 zeigt die in Figur 3 untere Schneidvorrichtung 21 mit ihrem Schneidkopf 27 und Schneidbalken 28. Die Schneidvorrichtung besteht aus einem Flachstahlprofil, das gepanzert ist.
Figur 2 zeigt, daß in der Welle 20 ein Zuführkanal 23 für die Dispergierflüssigkeit (Reinigungsflüssigkeit) angeordnet ist, der sich parallel zur Wellenachse erstreckt. Vom Kanal 23 erstrecken sich zwei Kanäle 24 durch die jeweiligen leistenförmigen Schneidvorrichtungen 21, 22, die an den Stirnflächen (Köpfen) der Schneidvorrichtungen münden.
Der zwischen den benachbarten Schneidvorrichtungen gebildete Spalt X und damit der von diesem ausgehende, sich erweiternde Raum 26 ist verstellbar.
Die Reinigungsvorrichtung funktioniert derart, daß der Schrittmotor (nicht gezeigt) die Welle 20 gegen den Uhrzeigersinn um etwa 80-120° in den in den Kammern 3 gebildeten Sedimentkuchen hineinbewegt. Während dieser Bewegungs- phase wird Dispergierflüssigkeit über die Kanäle 23 und 24 zugeführt und an den Spitzen (Köpfen) der Schneidvorrichtungen in die Trommelkammer abgegeben. Die austretende Dispergierflüssigkeit wird durch die angestellte Anordnung der Schneidvorrichtungen immer wieder zum Sedimentkuchen hin gedrückt und dabei verwirbelt. Hierdurch wird ein entsprechender Auswaschungsvorgang auf der Oberfläche des Sedimentkuchens erreicht, so daß die Schneidvorrichtungen nicht mehr in direkten Kontakt mit dem Sedimentkuchen treten müssen. Dieser wird vielmehr verflüssigt und somit materialschonend von den Schneidvorrichtungen ausgeschält. Bei der Rückwärtsbewegung der Welle wird ebenfalls Dispergierflüssigkeit zugeführt, so daß sich eine gute und vollständige Ausräumung des Sedimentkuchens erzielen läßt.

Claims

Patentansprüche
1. Naßklassiereinrichtung in Form einer Zentrifuge mit einem stationären Außengehäuse (1) , einer im Außengehäuse (1) angeordneten Schleudertrommel (2) , einer Reinigungsvorrichtung (13) für das an der Schleuder- trommeIwandung abgesetzte Sediment und Zu- und Abführungen (14, 16) , wobei
die Reinigungsvorrichtung (13) eine in der Schleuder- trommel (2) verschwenkbare oder linear bewegbare Welle (20) , an deren Umfang mindestens zwei leistenförmige Schneidvorrichtungen (21, 22) angeordnet sind, und eine Einrichtung zur Einführung einer Dispergierflüssigkeit in die Schleudertrommel (2) aufweist und
die zwei Schneidvorrichtungen (21, 22) gegeneinander angestellt sind, zwischen sich einen sich in Bewegungsrichtung der Welle (20) erweiternden Raum (26) bilden und an ihren benachbarten Enden zwischen sich einen Spalt (X) aufweisen.
2. Naßklassiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung von Dispergierflüssigkeit im Kopfbereich der Schneidvor- richtungen (21, 22) in die Trommelkammer mündet.
3. Naßklassiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leistenförmigen Schneidvorrichtungen (21, 22) unter einem Winkel von 15-45° zu einer die Wellenachse senkrecht schneidenden Ebene angeordnet sind.
4. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (X) zwischen den benachbarte Enden der Schneidvorrichtungen (21, 22) einstellbar ist.
5. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorahgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spalt (X) zusätzlich in Richtung von der Welle (20) zum Kopf (27) der Schneidvorrichtungen (21, 22) hin erweitert.
6. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvor- richtungen (21, 22) bzw. deren Köpfe (27) strukturierte Oberflächen (25) besitzen.
7. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvor- richtungen (21, 22) lösbar an der Welle (20) angeordnet sind.
8. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung der Dispergierflüssigkeit einen sich durch die Welle (20) erstreckenden Kanal (23) aufweist, von dem durch die Schneidvorrichtungen (21, 22) verlaufende Kanäle (24) abzweigen.
9. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (20) eine Schwenkbewegung um 80-120° in das Sediment hinein durchführt .
10. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung der Dispergierflüssigkeit diese während der Einschneid- und Rückbewegungsphase der Welle (20) einführt .
11. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leisten- förmigen Schneidvorrichtungen (21, 22) aus mit hochfestem Material verkleideten Flachstahlprofilen be- stehen.
12. Naßklassiereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung von Dispergierflüssigkeit von den Stirn- Seiten der Schneidvorrichtungen (21, 22) in die Trommelkämmer mündet .
13. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeführte Dispergierflüssigkeit unter Druck gesetzt ist.
14. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierflüssigkeit weitere Funktionen besitzt, beispielsweise Waschfunktionen, Feststo fkonzentrationseinstellfunk- tionen etc.
15. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuder- trommel (2) durch Trennwände (4) voneinander getrennte Kammern (3) aufweist.
16. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlank- heitsverhältnis der Schleudertrommel (2) L/D > 1,2 ist, wobei L die Länge oder Höhe der in der Schleudertrommel (2) zur Verfügung stehenden Klassierfläche und D der Innendurchmesser der Schleudertrommel (2) ist.
17. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem integrierten Mahlwerk versehen ist.
18. Naßklassiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie gleichzeitig als Dispergiervorrichtung ausgebildet ist .
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