Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit Schälscheibe
Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zentrifugen mit einer oder mehreren Schälscheibe(n) als Flüssigkeitsaustrag sind sowohl aus dem Gebiet der Separatoren als auch aus dem Gebiet der Vollmantel- Schneckenzentrifugen bekannt.
Es ist auch bekannt, aus Vollmantel-Schneckenzentrifugen mittels Schälscheiben eine Flüssigkeitsphase insbesondere unter Druck abzuleiten. In diesen Fällen ist im allgemeinen auf der Schnecke im Übergang zum konischen Bereich oder an anderer geeigneter Stelle eine Stauscheibe angeordnet. Zum Einstellen der Bedingungen in der Zentrifuge, insbesondere des Flüssigkeitsspiegels wird die Schälscheibe auf geeignete Weise angedrosselt. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf den gesamten Prozess, also die Zentrifuge als auch etwaige umgebende oder nachgeschaltete Komponenten. Das Einstellen von VoUmantel-Schneckenzentrifugen ist daher relativ aufwendig und im Betrieb nur eingeschränkt möglich.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, die Funktion und insbesondere die Einstellbarkeit von VoUmantel-Schneckenzentrifugen, die eine Schälscheibe als Flüssigkeitsaustrag aufweisen, zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Danach ist bei der gattungsgemäßen Vollmantel-Schneckenzentrifuge der Schälscheibe in dem Schälkammerabschnitt eine vorzugsweise im Betrieb bei Drehungen der Trommel insbesondere stufenlose verstellbare Drosseleinrichtung vorgeschaltet, wobei die Drosseleinrichtung den AblaufÖffhungen, die zusätzlich mit einer Überlauf-
scheibe versehen sein können, zugeordnet oder nachgeschaltet ist. Diese Drosseleinrichtung ermöglicht es, den Flüssigkeitsspiegel in der Trommel der Zentrifuge zusätzlich zur Funktion der Stauscheibe durch Androsseln des Flüssigkeitsauslassquerschnittes und damit durch Veränderung des Durchflusswiderstandes zwischen den Überläufen aus der Trommel und der Drosseleinrichtung vor der Schälscheibe bzw. dem Greifer zu beeinflussen, was die Möglichkeit Steuerung und/oder Regelung der Verhältnisse in der Zentrifuge überraschend deutlich optimiert.
Bei einem Einsatz von Schälscheiben, die an sich bereits eine gewisse Kontrolle des Flüssigkeitsspiegels in der Zentrifuge ermöglichen, wurde eine zusätzliche Drossel- einrichtung vor der Schälscheibe bisher nicht in Betracht gezogen, obwohl diese nach der Erkenntnis der Erfindung besondere Vorteile bei der Steuerung und oder Regelung des Flüssigkeitsspiegel in der Trommel mit sich bringt.
Die Drosseleinrichtung kann nach einer besonders vorteilhaften und kostengünstigen Variante als im Betrieb stillstehendes Element ausgebildet sein. Alternativ kann sie aber auch als im Betrieb - insbesondere mit der Trommel - rotierendes Element ausgebildet werden.
Nach einer Variante weist die Drosseleinrichtung wenigstens ein oder mehrere bewegliche Scheibenelemente, Schieberelemente und/oder pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Balg- oder Membranelemente auf, welches bzw. welche vorzugsweise den einzelnen Ablauföffiiungen zugeordnet ist/sind und diese mehr oder weniger freigeben und verschließen können.
Bevorzugt ist dabei die Drosseleinrichtung als in dem Schälkammerabschnitt angeordnete, den Ablauföffiiungen nachgeschaltete und der Schälscheibe vorgeschaltete bewegliche Drosselscheibe ausgebildet. Besonders bevorzugt ist hierbei ferner auf der Schnecke eine Stauscheibe angeordnet.
Aus der DE 39 21 327 AI ist es bekannt, ein Wehr aus Verstellorganen wie Druckbälgen und dgl. zu bilden. Auch mit derartigen Druckbälgen wäre eine Drosseleinrichtung realisierbar, wobei aber insbesondere der konstruktiv einfachen und leicht ver-
stellbaren Drosselscheibe - insbesondere in nicht mitdrehender Ausgestaltung - der Vorzug gegeben wird.
Insbesondere beim Einsatz von Vollkammer-Schneckenzentrifugen mit Schälscheibe ist der Einsatz der zusätzlichen Drosseleinrichtung zur Beeinflussung des Flüssigkeitsspiegels in der Zentrifuge von besonderem Vorteil. Die EP 0 702 599 Bl offenbart zwar bereits, einem überlaufartigen Durchläse in einem Trommeldeckel außerhalb einer Schleudertrommel an der Außenseite der Trommel eine axial verschiebbare Drosselscheibe zuzuordnen, welche als im Betrieb stillstehendes Teil ausgebildet ist und die relativ zum Überlaufwehr axial beweglich, insbesondere axial verschieblich ausgebildet ist. Mittels der stillstehenden Drosselscheibe wird aber ein Durchflusswiderstand im Wehr erzeugt, der um so größer ist, je geringer der axiale Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe ist. Mit zunehmendem Durchflusswiderstand wird ein größerer Flüssigkeitsdruck am Durchfluss erforderlich, der zu einem Anstieg des Flüssigkeitsspiegels in der Schleudertrommel führt. Wird der axiale Abstand zwischen Wehr und Drosselscheibe vergrößert, so fällt der Flüssigkeitsspiegel in der Schleudertrommel bis auf einen Wert, der im wesentlichen allein durch den Durchlass des Wehres bzw. der Ablauföffiiungen bewirkt wird. Der Einsatz der Drosselscheibe bei einer Zentrifuge mit Schälscheibe wurde aber in dieser Schrift nicht in Erwägung gezogen, da Schälscheiben an sich bereits eine gewisse Regulierung des Flüssigkeitsspiegels in der Trommel ermöglichen. Diese Regelung erfolgt über die Verstellung eines Ventils im Ablaufstrang, welches über entsprechenden Gegendruck Einfluss auf die Regulierung des Flüssigkeitsspiegels nimmt.
Es ist in überraschender Weise vorteilhaft, die Schälscheibe mit einer beweglichen, insbesondere axial verstellbaren Drosselscheibe in der Trommel zu kombinieren, denn hierdurch wird es möglich, auch beim Einsatz einer Schälscheibe während des Betriebes die Teichtiefe stufenlos zu regulieren und damit das optimale Verhältnis zwischen Durchfluß in den Schälkammerabschnitt und der Teichtiefe in der Dekantertrommel einzustellen, ohne den Ablaufstrang androsseln zu müssen.
Dabei wird die Drosselscheibe - auch in nicht rotierender Ausgestaltung überraschend anders als beim Stand der Technik in der Trommel ganz anders als bei der Drosselscheibe der EP 0 702 599 Bl angeordnet.
Zum Stand der Technik wird auch die DE 37 28 901 Cl genannt, bei der bei einer gattungsgemäßen Vollmantel-Sclmeckenzentrifuge in einer Wehrscheibe , welche an den Durchlassöffnungen angeordnet ist, ein Drallflussraum ausgebildet ist, dessen Symmetrieachse parallel und mit radialem Abstand zur Rotationsachse der Trommel verläuft und dessen Zulaufkanal einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse der Zentrifugentrommel aufweist als der Ablaufkanal. Derart wird ein Betrieb bei zwei Flüssigkeitsständen erreicht, eine Einstellbarkeit im Betrieb ist aber nicht gegeben.
Bei schwierig auszutragenden Schlämmen ist oftmals eine hydraulische Unterstützung beim Austrag durch ein Δp vor oder hinter einer Stauscheibe auf der Schnecke erforderlich. Wird der Regulierdurchmesser am Flüssigkeitsaustrag auf diesen Wert starr eingestellt, ist feststoffseitig während des Anfahrprozesses mit
Flüssigkeitsdurchschlägen zu rechnen, da sich noch kein ausreichender
Feststoffverschluß an der Stauscheibe gebildet hat. Umgekehrt kann bei großer Einstellung des Regulierdurchmessers die maximale Teichtiefe Klärwirkung nicht erzielt werden. Mittels der Kombination aus Drosselscheibe und Schälscheibe kann nunmehr auf einfache Weise im Anfahrzustand „mit flachem Teich" gefahren werden, bis eine ausreichende Bettbildung bzw. ein Feststoffverschluß an der Stauscheibe erfolgt ist, um dann die Teichtiefe bis zum maximal möglichen Wert zu steigern. Die Erfindung ermöglicht es derart, auch schwierig auszutragende Schlämme zufriedenstellend mittels einer Schälscheibe verarbeiten zu können.
Dabei wird zur Einstellung nicht mehr die nicht rotierende Schälscheibe angedrosselt sondern nach einmaliger geeigneter Einstellung derselben auch eine Regelung der Verhältnisse in der Trommel auch im Betrieb möglich.
Die vorzugsweise nicht rotierende, axial bewegliche Drosselscheibe in Kombination mit der Schälscheibe und einer Stauscheibe auf der Schnecke ist auch insbesondere
beim Anfahren der Vollmantel-Schneckenzentrifuge von Vorteil. Gerade auch dieser Vorteil wurde nach dem Stand der Technik nicht erkannt.
Weiterhin besteht oft die Forderung, während des Betriebes Einfluss auf die Teichtie- fe (bzw. die Tiefe des Flüssigkeitsspiegels) nehmen zu können, um Schwankungen im Zulauf und in der Produktqualität ausgleichen zu können und damit den Dekanter im optimalen Betriebszeitpunkt zu betreiben (Wirkungsgrad). Dies war bisher bei Dekan- tern mit Schälscheibe nur durch Drosseln des Ablaufstranges möglich.
Die Drosselscheibe kann als im Betrieb stillstehendes oder mitrotierendes Teil ausgebildet werden, wobei die Ausbildung als stillstehendes Teil aus den in der EP 0 702 599 Bl beschriebenen Gründen bevorzugt wird.
Die Drosselscheibe kann auf einfache Weise als im Betrieb stillstehend ausgebildet werden, wenn sie mittels einer Schubstange beweglich ist, welche ein im Betrieb nicht drehbares stillstehendes Zulaufrohr oder ein mit dem Zulaufrohr verbundenes Bauelement durchsetzt. Besonders bevorzugt ist dabei die Drosselscheibe auf dem Zulaufrohr und/oder der Schälscheibe verschieblich geführt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprü- chen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Trommel einer erfindungsgemäßen Vollmantel- Schneckenzentrifuge; Fig. 2a einen Schnitt durch die Vollmantel-Schneckenzentrifuge in einem ersten Betriebszustand; Fig. 2b eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 2a;
Fig. 3 a einen Schnitt durch die Vollmantel-Schneckenzentrifuge in einem zweiten Betriebszustand; Fig. 3b eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 3 a;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Trommel einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer drehbaren Trommel 2 und einer drehbaren Schnecke 3, wobei die Trommel 2 und die Schnecke 3 während des Betriebs relativ zueinander eine Differenzdrehzahl aufweisen, d.h., relativ zueinander rotieren.
Die Schnecke 3 weist einen inneren Schneckenkörper 4 sowie ein äußeres Schecken- blatt 5 auf. Die Schnecke 3 verjüngt sich an einem ihrer Enden konisch, wobei im Bereich des Überganges zum konischen Bereich der Schnecke 3 auf dieser eine Stauscheibe 6 angeordnet ist.
Die Trommel 2 weist einen Trommelmantel 7 auf, welcher sich an einem seiner En- den hier ebenfalls konisch verjüngt. An diesem Ende der Trommel 2 ist ein Feststoff- austrag 8 ausgebildet.
An ihrem von dem verjüngten Ende abgewandten zweiten Ende wird die Trommel 2 axial von einem Trommeldeckel 9 verschlossen. Den Trommeldeckel 9 durchsetzt an seinem Innenumfang ein Zulaufrohr 10 zur Zuleitung des Schleudergutes durch einen hier nicht weiter zu erläuternden Verteiler 23 in die Trommel 2. Das Zulaufrohr 10 steht hier im Betrieb bei Drehungen der Trommel 2 relativ zur Trommel 2 still.
Dem Trommeldeckel 9 mit überlaufartigen Ablauföffiiungen 11, deren Innenradius durch eine an den Deckel angesetzten Ringscheibe 16 begrenzt ist, ist hier ein Schälkammerabschnitt 12 nachgeschaltet, der mit dem Trommeldeckel 9 unverdrehbar verbunden ist.
Der Schälkammerabschnitt 12 besteht aus einem gestuften Ringansatz 22, welcher den der Trommel nachgeschalteten Schälkammerabschnitt 12 nach außen begrenzt, in welchem eine Schälscheibe 13 zur Ableitung der Flüssigkeitsphase nachgeschaltet ist. Der Ringansatz 22 wird vom Zulaufrohr 10 und von einem ggf. mit dem Zulaufrohr 10 kombinierten Schaftansatz 21 der Schälscheibe 13 durchsetzt. Die Schälscheibe 13
ist ebenfalls stillstehend bzw. unverdrehbar auf dem Zulaufrohr 10 angeordnet und leitet Flüssigkeit durch einen Ableitungskanal 14 in dem Schaftansatz 21 der Schälscheibe 13 zu einem Auslass 15.
Zwischen der Schälscheibe 13 und den Ablauföffiiungen bzw. hier der Ringscheibe 16 ist im Schälkammerabschnitt 12 eine Drosselscheibe 17 angeordnet, deren Außenumfang vorzugsweise größer oder gleich dem Innenumfang der Ablauföffiiungen ist.
Die Drosselscheibe 17 ist axial beweglich, d.h. beispielsweise axial verschiebbar oder verschwenkbar relativ zur Trommel 2 angeordnet, so dass ihr Abstand zu den Ablauföffiiungen ganz oder teilweise veränderlich ist. Sie ist hier auf dem Zulaufrohr 10 verschieblich angeordnet, wobei sie beispielsweise mittels wenigstens einer Schubstange 18 bewegbar ist, welche den Schaftansatz 21 der Drosselscheibe 13 durchsetzt. An das von der Drosselscheibe 17 abgewandte Ende der Schubstange 18 greift beispielhaft ein Elektroantrieb 19 zum Bewegen der einen oder mehreren Schubstange(n) 18 und damit zum Verschieben der Drosselscheibe 17 an.
Die Drosselscheibe 17 - siehe auch Fig. 2b - besteht aus einem äußeren Drosselscheibenabschnitt 20, einem rohrartigen mittleren Abschnitt 24 und einem inneren Ringab- schnitt 25, der hier axial zum Drosselscheibenabschnitt 20 versetzt angeordnet ist. Der rohrartige Abschnitt 24 ist auf Ringansätzen 26 des Zulaufrohrs 10 und einem Ringansatz 27 der Drosselscheibe abgedichtet und verschieblich geführt.
Mit der Anordnung der Figur 1 ist die Möglichkeit gegeben, die Teichtiefe (grau) in der Trommel stufenlos zu regulieren und das optimale Verhältnis zwischen dem Durchfluß in den Schälkammerabschnitt 12 und der Teichtiefe in der Trommel 2 einzustellen. Auf diese Weise können insbesondere die eingangs näher beschriebenen positiven Effekte erreicht werden. Dabei ist die Drosselscheibe 17 zwischen der Schälscheibe 13 und den Ablauföffiiungen 11 beweglich.
Figur 2 und Figur 3 zeigen am Beispiel eines relativ engen Spaltes (Figur 2) bzw. eines relativ großen Spaltes (Figur 3) zwischen Drosselscheibe 17 und Ablauföffiiungen 11 die Wirkung der Drosselscheibe 17. Die eigentliche Ableitung erfolgt jeweils
durch die Schälscheibe 13, wohingegen mittels der Drosselscheibe 17 die Ablaufinen- ge und die Teichtiefe in der Trommel reguliert werden. Von besonderem Vorteil ist auch die Kombination aus der Schälscheibe 13, der Drosselscheibe 17 und der Stauscheibe 6 auf der Schnecke, die im Zusammenspiel mit der Drosselscheibe hier be- sonders vorteilhafte Einstellung der Zustände erlauben. So kann beispielsweise mittels der Drosselscheibe 17 ein anderer Zustand mit sog. flachem Teich, d.h. mit geringer Teichtiefe gefahren werden bis eine ausreichende Bettbildung an Feststoffen in der Trommel erfolgt ist, um dann die Teichtiefe bis zum maximal möglichen Wert zu steigern. Mit der Drosseleinrichtung wird also nicht nur die Überlaufhöhe eingestellt sondern durch Androsseln des Ablaufes Einfluss auf die Teichtiefe genommen.
Figur 4 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Stand der Technik, wo in der dem Schälkammerabschnitt keine Drosselscheibe 17 angeordnet ist.
Bezugszeichen
Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1
Trommel 2
Schnecke 3 Schneckenkörper 4
Scheckenblatt 5
Stauscheibe 6
Trommelmantel 7
Feststoffaustrag 8 Trommeldeckel 9
Zulaufrohr 10
Ablauföffnungen 11
Schälkammerabschnitt 12
Schälscheibe 13 Ableitungskanal 14
Auslass 15
Ringscheibe 16
Drosselscheibe 17
Schubstange 18 Elektroantrieb 19
Drosselscheibenabschnitt 20
Schaftansatz 21
Ringansatz 22
Verteiler 23 rohrartiger Abschnitt 24
Ringabschnitt 25
Ringansatz 26
Ringansatz 27