EP3476488A1 - Decanter centrifuge - Google Patents

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EP3476488A1
EP3476488A1 EP17198929.6A EP17198929A EP3476488A1 EP 3476488 A1 EP3476488 A1 EP 3476488A1 EP 17198929 A EP17198929 A EP 17198929A EP 3476488 A1 EP3476488 A1 EP 3476488A1
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EP
European Patent Office
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drum
decanter centrifuge
helix
support walls
inlet pipe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17198929.6A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen HERMELER
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Priority to EP18778950.8A priority patent/EP3618968A1/en
Priority to PCT/EP2018/077016 priority patent/WO2019081177A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • 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
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B2001/2033—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl with feed accelerator inside the conveying screw
    • 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
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B2001/2041—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl with baffles, plates, vanes or discs attached to the conveying screw
    • 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
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B2001/2058—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl with ribbon-type screw conveyor

Definitions

  • the invention relates to a decanter centrifuge with a rotatably drivable drum, which tapers conically towards a solids outlet and forms at the opposite end a liquid outlet, a stationary inlet pipe axially leading into the drum for feeding a suspension into the interior of the drum, and a rotatably drivable in the drum arranged worm, which surrounds an outlet end of the inlet tube and forms a coil which extends radially to the inner peripheral surface of the drum zoom.
  • Decanter centrifuges of this type are used for the separation of mixtures, which usually consist of a solid and a liquid phase. However, there are also applications where there are two liquid phases and one solid phase.
  • the mixtures are referred to herein without restriction of the general public as "suspensions".
  • the suspension is pumped into the centrifuge via the central, standing inlet pipe, where a fluid ring, a so-called "pond", forms on the inner peripheral wall of the drum due to centrifugal force.
  • the screw has the function of bringing the suspension from the center to the outside in the liquid ring and thereby to accelerate the peripheral speed of the screw and the drum. Due to the centrifugal force, the heavier particles separate on the inner wall of the drum. Due to a small speed difference between the screw and the drum, the solid is transported through the helices of the screw to the solids outlet. Ultimately, the solid cake is pushed out of the liquid ring and discharged through outlets in the drum shell. At the same time, the clarified liquid on the opposite side of the drum flows over the liquid outlet.
  • the screw In the region of the outlet end of the inlet pipe, the screw forms a structure which is referred to as a distributor and has the function of accelerating the suspension to the peripheral speed of the screw. But it should only be as small as possible radial velocity component can be generated because the radial velocity component leads to high turbulence in the liquid ring and adversely affects the separation efficiency of the centrifuge. Depending on the properties of the suspension differently designed manifolds are used.
  • the object of the invention is to provide a decanter centrifuge with improved separation efficiency and reduced maintenance requirements.
  • the inlet pipe is thus not surrounded by a closed screw body, on which solids could be deposited asymmetrically. Rather, the solids are removed through the spaces between the star-shaped support walls radially to the peripheral wall of the drum and then discharged through the screw.
  • the arranged in radially and axially oriented planes supporting walls give the screw a very high bending stiffness, which further improves the smoothness and the formation of vibrations is suppressed.
  • the radial support walls can support or even replace the function of the distributor, by forcing an acceleration of the suspension in the circumferential direction.
  • the suspension flows outwardly in the form of a thin liquid film on the radial support walls, the radial component of the speed being greatly reduced by the friction on the support walls in conjunction with the small thickness of the liquid film. In this way, by reducing turbulence, the separation efficiency of the centrifuge is improved.
  • a further advantage of the invention is that the axial channels formed in the spaces between the star-shaped support walls in the region of the liquid ring, which allow a direct axial outflow of the clarified liquid to the liquid outlet, whereby due to the comparatively large flow cross-section of these channels a low flow velocity the liquid and thus a further reduction of turbulence and a corresponding improvement of the deposition behavior is achieved.
  • the height of the helix in the longitudinal section, in which the helix is held on the radial support walls is smaller than the radial dimension (the pond depth) of the liquid ring, which is determined by an annular weir at the liquid outlet.
  • the helix in a conical section of the screw which is located further to the solids outlet, can be designed as a full helix, which occupies virtually the entire radial clearance between the conical peripheral wall of the drum and an inner sheath of the screw, possibly also conical.
  • the screw in this section can also be designed as a column screw or as a combination of column screw and full helix.
  • the two sections of the screw can optionally be welded or screwed together.
  • a suitable distribution structure can be integrated, which can be optionally used for the screw connection of the two screw sections.
  • Conceivable distribution structures are, for example a baffle arranged at a distance from the mouth of the inlet pipe on the axis thereof, a so-called rib distributor with radially arranged around the axis of the inlet pipe around ribs, whose number can also be greater than the number of support walls, a hole distributor with holes in the peripheral wall of an end portion of the inlet pipe or a separate distributor body adjoining the inlet pipe, or else a bolt distributor with a plurality of bolts arranged in the axial direction of the drum, which are arranged at equal angular intervals around the axis of the inlet pipe and at the same time for a detachable screw connection between the star-shaped structure of the supporting walls and the conical Slug section can be used.
  • the star-shaped support walls are connected to each other by disk-shaped, oriented at right angles to the drum axis support rings.
  • the torsional rigidity of the structure formed by the supporting walls is increased.
  • decanter centrifuge has a drum 10, which is divided axially into a cylindrical portion 12 and a conical portion 14 and is terminated at both ends by respective hubs 16, 18.
  • a screw 20 is arranged, which, like the drum, is divided into a cylindrical section 22 and a conical section 24.
  • the worm on an inner shell 26 which is closed to the cylindrical portion through an end wall 28 and carries on its outer periphery a helical coil 30 which extends to the inner surface of the cylindrical portion 14 of the drum.
  • the cylindrical portion 22 of the screw has a helical coil 32, which has a lower height than the coil 30 and is supported with its inner periphery on the axially extending outer edges of support walls 34 which extend in the axial direction of the drum and a star shape around the axis of the drum are arranged around.
  • the cylindrical portion 22 of the screw is mounted with a bearing 36 on the hub 12 and the inner shell 26 of the conical portion 24 is mounted with a bearing 38 in the hub 18.
  • the hub 12 of the drum is in turn mounted with a bearing 40 rotatably in a housing, not shown. Another not shown bearing serves to support the drum 10 at the opposite end. By not shown rotary actuators, the drum 10 and the screw 20 are driven at slightly different speeds.
  • An inlet pipe 42 extends coaxially through the hub 12 and terminates inside the cylindrical portion 12 of the drum.
  • An outlet end 44 of the inlet pipe 42 is surrounded at a small distance from the radially inner longitudinal edges of the support walls 34.
  • the support walls 34 are interconnected by disc-shaped stiffening rings 46.
  • One of these stiffening rings also serves as a holder for a rotationally symmetric, centered on the axis of the drum baffle 48, which is arranged at a distance in front of the mouth of the inlet pipe 42.
  • the support walls 34 are welded to the inner shell 26 of the conical portion 24 of the screw and to the stiffening rings 46 and a housing of the bearing 36, so that a bending and torsion-resistant support structure for the helix 32 is formed.
  • Fig. 2 is the star-shaped arrangement of the support walls 34 to recognize, which preferably consist of a sheet having a thickness of, for example, 16 mm and are chamfered on the inner longitudinal edges in each case on one side.
  • a single turn of the coil 32 an outer part of the end wall 28 of the inner shell 26, the outer edge of one of the stiffening rings 46, the cross section of the inlet pipe 42 and, within this cross section, the tip of the impact body 48.
  • a baffle plate 50 which is arranged in the drum 10 at the transition between the cylindrical part 12 and the conical part 14 and which is interrupted in the region of the lower vertex by a slot 52.
  • the drum 10 and the screw 20 are driven at slightly different speeds so that the screw 20 runs slightly faster than the drum 10.
  • An emulsion to be decanted is pumped via the inlet pipe 42 into the interior of the drum 10 and through the baffle 48 radially outward distracted.
  • the radial support walls 34 By the radial support walls 34, the emulsion is accelerated in the circumferential direction, so that it spreads due to their inertia on the leading surface of each support wall into a thin film and flows radially outwardly due to the centrifugal force.
  • the Radial component of the flow velocity of the suspension remains relatively low due to the friction on the support walls 34.
  • the suspension collects into a liquid ring or "pond" whose inner surface in the upper half of the Fig. 1 indicated by dashed lines. Due to the centrifugal force, the heavier solid phase of the suspension settles on the inner surface of the drum and becomes due to the differential rotation of the screw and drum through the coil 32 to the left in Fig. 1 driven, ie in the direction of the conical end of the drum.
  • the solid cake is pressed with increasing compression through the slot 52 of the baffle plate 50 in the conical portion 24 of the screw and then taken from the coil 30 and transported to the tapered end of the conical portion 14 of the drum, where he over a solids outlet 54 formed by radial Austragöffhungen is discharged.
  • the hub 12 at the right end of the drum 10 is interrupted by openings 56, which together with an annular weir 58 form a liquid outlet 60.
  • the inner diameter of the weir 58 determines the position of the inner surface of the liquid ring.
  • the clarified liquid flows in a slow, smooth axial flow in the spaces between the support walls 34 to the liquid outlet 60.
  • the flowing liquid is only very little swirled, so that the solid phase can be deposited very effectively.
  • the depth of the pond can be varied according to the conditions of use.
  • the torsional stiffness of the support structure for the coil 32 can be increased by increasing the outer diameter of one or more of the stiffening rings 46, possibly to the inner surface of the liquid ring or, if you accept a small detour of the liquid over the interstices of the coil 32 in purchasing , even to the inner diameter of the helix 32nd

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

1. Dekanterzentrifuge mit einer drehantreibbaren Trommel (10), die sich zu einem Feststoffauslass (54) hin konisch verjüngt und am entgegengesetzten Ende einen Flüssigkeitsauslass (60) bildet, einem axial in die Trommel führenden stationären Einlaufrohr (42) zum Zuführen einer Suspension in das Innere der Trommel, und einer drehantreibbar in der Trommel angeordneten Schnecke (20), die ein Auslass-Ende (44) des Einlaufrohres umgibt und eine Wendel (30, 32) bildet, die radial an die innere Umfangsfläche der Trommel (10) heranreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel (30, 32) der Schnecke (20) zumindest in einem axial an den Flüssigkeitsauslass (60) angrenzenden Abschnitt (22) auf axial verlaufenden und sternförmig um das Auslass-Ende (44) des Einlaufrohres (42) herum angeordneten Tragwänden (34) gehalten ist.A decanter centrifuge having a rotatably drivable drum (10) tapering to a solids outlet (54) and forming at the opposite end a liquid outlet (60), a stationary inlet pipe (42) axially leading into the drum for feeding a suspension into the drum Interior of the drum, and a screw (20) rotatably drivably disposed in the drum, surrounding an outlet end (44) of the inlet pipe and forming a helix (30, 32) that extends radially to the inner peripheral surface of the drum (10), characterized in that the helix (30, 32) of the screw (20) at least in an axially adjacent to the liquid outlet (60) portion (22) on axially extending and star-shaped around the outlet end (44) of the inlet pipe (42) around arranged supporting walls (34) is held.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dekanterzentrifuge mit einer drehantreibbaren Trommel, die sich zu einem Feststoffauslass hin konisch verjüngt und am entgegengesetzten Ende einen Flüssigkeitsauslass bildet, einem axial in die Trommel führenden stationären Einlaufrohr zum Zuführen einer Suspension in das Innere der Trommel, und einer drehantreibbar in der Trommel angeordneten Schnecke, die ein Auslass-Ende des Einlaufrohres umgibt und eine Wendel bildet, die radial an die innere Umfangsfläche der Trommel heran reicht.The invention relates to a decanter centrifuge with a rotatably drivable drum, which tapers conically towards a solids outlet and forms at the opposite end a liquid outlet, a stationary inlet pipe axially leading into the drum for feeding a suspension into the interior of the drum, and a rotatably drivable in the drum arranged worm, which surrounds an outlet end of the inlet tube and forms a coil which extends radially to the inner peripheral surface of the drum zoom.

Dekanterzentrifugen dieser Art werden zur Trennung von Gemischen eingesetzt, die in der Regel aus einer festen und einer flüssigen Phase bestehen. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen zwei flüssige Phasen und eine feste Phase vorliegen. Die Gemische werden hier ohne Einschränkung der Allgemeinheit als "Suspensionen" bezeichnet.Decanter centrifuges of this type are used for the separation of mixtures, which usually consist of a solid and a liquid phase. However, there are also applications where there are two liquid phases and one solid phase. The mixtures are referred to herein without restriction of the general public as "suspensions".

Ein Beispiel einer Dekanterzentrifuge dieser Art wird beschrieben in JP. Hermeler, L. Horstkötter, T. Hartmann, "Neue Dekantergeneration mit verbessertem energetischen Wirkungsgrad", F & S Filtrieren und Separieren, Jahrgang 26 (2012) Nr. 3 .An example of a decanter centrifuge of this type is described in JP. Hermeler, L. Horstkötter, T. Hartmann, "New Decanter Generation with Improved Energy Efficiency", F & S Filtration and Separation, Volume 26 (2012) No. 3 ,

Über das zentrale, stehende Einlaufrohr wird die Suspension in die Zentrifuge gepumpt, wo sich durch Fliehkraftwirkung ein Flüssigkeitsring, ein sogenannter "Teich" an der inneren Umfangswand der Trommel bildet. Die Schnecke hat die Funktion, die Suspension vom Zentrum nach außen in den Flüssigkeitsring zu bringen und dabei auf die Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke und der Trommel zu beschleunigen. Aufgrund der Zentrifugalkraft scheiden sich die schwereren Partikel an der Innenwand der Trommel ab. Aufgrund einer kleinen Drehzahldifferenz zwischen der Schnecke und der Trommel wird der Feststoff durch die Wendeln der Schnecke zum Feststoffauslass transportiert. Letztlich wird der Feststoffkuchen aus dem Flüssigkeitsring herausgeschoben und über Auslässe im Trommelmantel ausgetragen. Gleichzeitig strömt die geklärte Flüssigkeit auf der entgegengesetzten Seite der Trommel über den Flüssigkeitsauslass ab.The suspension is pumped into the centrifuge via the central, standing inlet pipe, where a fluid ring, a so-called "pond", forms on the inner peripheral wall of the drum due to centrifugal force. The screw has the function of bringing the suspension from the center to the outside in the liquid ring and thereby to accelerate the peripheral speed of the screw and the drum. Due to the centrifugal force, the heavier particles separate on the inner wall of the drum. Due to a small speed difference between the screw and the drum, the solid is transported through the helices of the screw to the solids outlet. Ultimately, the solid cake is pushed out of the liquid ring and discharged through outlets in the drum shell. At the same time, the clarified liquid on the opposite side of the drum flows over the liquid outlet.

Bei bekannten Dekanterzentrifugen kommt es während des Abscheideprozesses häufig im Bereich des Auslass-Endes des Einlaufrohres zu einer Leckage der Suspension in einen zwischen dem Innenumfang eines Schneckenkörpers und dem Einlaufrohr gebildeten Hohlraum. Feststoffe lagern sich an der Innenwand des Schneckenkörpers ab und härten dort aus. Da jedoch die Feststoffablagerung nicht rotationssymmetrisch erfolgt, entstehen Produktunwuchten, die die Zentrifuge zu starken Schwingungen anregen, so dass der Betrieb der Zentrifuge instabil wird und es letztlich zur Selbstabschaltung der Zentrifuge kommt. Außerdem verursachen die Schwingungen eine erhöhte Belastung für die Bauteile der Zentrifuge, beispielsweise Wälzlager, Motor und Getriebe, so dass vorzeitige Schäden an diesen Bauteilen auftreten können. Zur Beseitigung der Produktunwuchten ist deshalb eine häufige, relativ arbeitsaufwändige manuelle Reinigung der Schnecke erforderlich.In known decanter centrifuges, leakage of the suspension into a cavity formed between the inner circumference of a screw body and the inlet pipe often occurs during the deposition process in the region of the outlet end of the inlet pipe. Solids deposit on the inner wall of the screw body and harden out there. However, since the solid deposition is not rotationally symmetric, arise product imbalances that stimulate the centrifuge to strong vibrations, so that the operation of the centrifuge is unstable and it ultimately comes to self-deactivation of the centrifuge. In addition, the vibrations cause an increased load on the components of the centrifuge, such as bearings, engine and transmission, so that premature damage to these components can occur. To eliminate the product imbalances therefore a frequent, relatively laborious manual cleaning of the screw is required.

Im Bereich des Auslass-Endes des Einlaufrohres bildet die Schnecke eine Struktur, die als Verteiler bezeichnet wird und die Funktion hat, die Suspension auf Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke zu beschleunigen. Dabei soll aber nur eine möglichst geringe radiale Geschwindigkeitskomponente erzeugt werden, da die radiale Geschwindigkeitskomponente zu hohen Turbulenzen in dem Flüssigkeitsring führt und die Abscheideleistung der Zentrifuge ungünstig beeinflusst. Je nach Eigenschaften der Suspension werden unterschiedlich gestaltete Verteiler eingesetzt.In the region of the outlet end of the inlet pipe, the screw forms a structure which is referred to as a distributor and has the function of accelerating the suspension to the peripheral speed of the screw. But it should only be as small as possible radial velocity component can be generated because the radial velocity component leads to high turbulence in the liquid ring and adversely affects the separation efficiency of the centrifuge. Depending on the properties of the suspension differently designed manifolds are used.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dekanterzentrifuge mit verbesserter Abscheideleistung und vermindertem Wartungsbedarf zu schaffen.The object of the invention is to provide a decanter centrifuge with improved separation efficiency and reduced maintenance requirements.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wendel der Schnecke zumindest in einem axial an den Flüssigkeitsauslass angrenzenden Abschnitt auf axial verlaufenden und sternförmig um des Auslass-Ende des Einlaufrohres herum angeordneten Tragwänden gehalten ist.This object is achieved in that the helix of the screw is held at least in an axially adjacent to the liquid outlet section on axially extending and star-shaped around the outlet end of the inlet pipe around supporting walls.

Bei dieser Bauweise ist somit das Einlaufrohr nicht von einem geschlossenen Schneckenkörper umgeben, an dem sich Feststoffe asymmetrisch ablagern könnten. Vielmehr werden die Feststoffe durch die Zwischenräume zwischen den sternförmig angeordneten Tragwänden radial zur Umfangswand der Trommel abgeführt und dann durch die Schnecke ausgetragen. Die in radial und axial orientierten Ebenen angeordneten Tragwände verleihen dabei der Schnecke eine sehr hohe Biegesteifigkeit, wodurch die Laufruhe weiter verbessert und die Entstehung von Schwingungen unterdrückt wird. Weiterhin können die radialen Tragwände die Funktion des Verteilers unterstützen oder gar ersetzen, indem sie eine Beschleunigung der Suspension in Umfangsrichtung erzwingen. Die Suspension strömt dabei in der Form eines dünnen Flüssigkeitsfilms an den radialen Tragwänden nach außen, wobei die Radialkomponente der Geschwindigkeit durch die Reibung an den Tragwänden in Verbindung mit der geringen Dicke des Flüssigkeitsfilms stark vermindert wird. Auf diese Weise wird durch Verringerung von Turbulenzen die Abscheideleistung der Zentrifuge verbessert.In this construction, the inlet pipe is thus not surrounded by a closed screw body, on which solids could be deposited asymmetrically. Rather, the solids are removed through the spaces between the star-shaped support walls radially to the peripheral wall of the drum and then discharged through the screw. The arranged in radially and axially oriented planes supporting walls give the screw a very high bending stiffness, which further improves the smoothness and the formation of vibrations is suppressed. Furthermore, the radial support walls can support or even replace the function of the distributor, by forcing an acceleration of the suspension in the circumferential direction. The suspension flows outwardly in the form of a thin liquid film on the radial support walls, the radial component of the speed being greatly reduced by the friction on the support walls in conjunction with the small thickness of the liquid film. In this way, by reducing turbulence, the separation efficiency of the centrifuge is improved.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die im Bereich des Flüssigkeitsrings in den Zwischenräumen zwischen den sternförmig angeordneten Tragwänden axiale Kanäle gebildet werden, die einen direkten axialen Abstrom der geklärten Flüssigkeit zum Flüssigkeitsauslass ermöglichen, wobei durch den vergleichsweise großen Strömungsquerschnitt dieser Kanäle eine geringe Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und damit eine weitere Verringerung der Turbulenzen und eine entsprechende Verbesserung des Abscheideverhaltens erreicht wird.A further advantage of the invention is that the axial channels formed in the spaces between the star-shaped support walls in the region of the liquid ring, which allow a direct axial outflow of the clarified liquid to the liquid outlet, whereby due to the comparatively large flow cross-section of these channels a low flow velocity the liquid and thus a further reduction of turbulence and a corresponding improvement of the deposition behavior is achieved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the subclaims.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Höhe der Wendel in dem Längsabschnitt, in dem die Wendel auf den radialen Tragwänden gehalten ist, kleiner als die radiale Abmessung (die Teichtiefe) des Flüssigkeitsrings, die durch ein ringförmiges Wehr am Flüssigkeitsauslass bestimmt wird. Das hat den Vorteil, dass ein großer Anteil der geklärten Flüssigkeit den direkten axialen Abströmweg in den Zwischenräumen zwischen den Tragwänden nehmen kann.In an advantageous embodiment, the height of the helix in the longitudinal section, in which the helix is held on the radial support walls, is smaller than the radial dimension (the pond depth) of the liquid ring, which is determined by an annular weir at the liquid outlet. This has the advantage that a large proportion of the clarified liquid can take the direct axial Abströmweg in the spaces between the support walls.

In einem weiter zum Feststoffauslass gelegenen konischen Abschnitt der Schnecke kann die Wendel dagegen als Vollwendel ausgebildet sein, die praktisch den gesamten radialen Zwischenraum zwischen der konischen Umfangswand der Trommel und einem - ggf. gleichfalls konischen - Innenmantel der Schnecke einnimmt. Wahlweise kann die Schnecke in diesem Abschnitt auch als Stützenschnecke oder als Kombination aus Stützenschnecke und Vollwendel ausgebildet sein.On the other hand, in a conical section of the screw which is located further to the solids outlet, the helix can be designed as a full helix, which occupies virtually the entire radial clearance between the conical peripheral wall of the drum and an inner sheath of the screw, possibly also conical. Optionally, the screw in this section can also be designed as a column screw or as a combination of column screw and full helix.

Die beiden Abschnitte der Schnecke können wahlweise miteinander verschweißt oder verschraubt sein. In die sternförmige Anordnung der Tragwände kann eine geeignete Verteilerstruktur integriert sein, die wahlweise auch für die Verschraubung der beiden Schneckenabschnitte genutzt werden kann. Denkbare Verteilerstrukturen sind zum Beispiel ein in Abstand zur Mündung des Zulaufrohres auf deren Achse angeordneter Prallkörper, ein sogenannter Rippenverteiler mit radial um die Achse des Einlaufrohres herum angeordneten Rippen, deren Anzahl auch größer sein kann als die Anzahl der Tragwände, ein Lochverteiler mit Löchern in der Umfangswand eines Endabschnittes des Einlaufrohres oder eines separaten, an das Einlaufrohr anschließenden Verteilerkörpers, oder auch ein Bolzenverteiler mit mehreren in Axialrichtung der Trommel angeordneten Bolzen, die in gleichmäßigen Winkelabständen um die Achse des Einlaufrohres herum angeordnet sind und zugleich für eine lösbare Schraubverbindung zwischen der sternförmigen Struktur der Tragwände und dem konischen Schneckenabschnitt genutzt werden können.The two sections of the screw can optionally be welded or screwed together. In the star-shaped arrangement of the support walls, a suitable distribution structure can be integrated, which can be optionally used for the screw connection of the two screw sections. Conceivable distribution structures are, for example a baffle arranged at a distance from the mouth of the inlet pipe on the axis thereof, a so-called rib distributor with radially arranged around the axis of the inlet pipe around ribs, whose number can also be greater than the number of support walls, a hole distributor with holes in the peripheral wall of an end portion of the inlet pipe or a separate distributor body adjoining the inlet pipe, or else a bolt distributor with a plurality of bolts arranged in the axial direction of the drum, which are arranged at equal angular intervals around the axis of the inlet pipe and at the same time for a detachable screw connection between the star-shaped structure of the supporting walls and the conical Slug section can be used.

Es können auch mehrere, je nach Anwendungsfall gegeneinander austauschbare Verteilerstrukturen vorgesehen sein.It can also be provided several, depending on the application, interchangeable distribution structures.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die sternförmig angeordneten Tragwände durch scheibenförmige, rechtwinklig zur Trommelachse orientierte Stützringe miteinander verbunden. Durch solche Stützringe wird die Verwindungssteifigkeit der durch die Tragwände gebildeten Struktur erhöht.In an advantageous embodiment, the star-shaped support walls are connected to each other by disk-shaped, oriented at right angles to the drum axis support rings. By such support rings, the torsional rigidity of the structure formed by the supporting walls is increased.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following an embodiment will be explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:

Fig. 1
einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dekanterzentrifuge; und
Fig. 2
einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
Show it:
Fig. 1
an axial section through a decanter centrifuge according to the invention; and
Fig. 2
a section along the line II-II in Fig. 1 ,

Die in Fig. 1 gezeigte Dekanterzentrifuge weist eine Trommel 10 auf, die sich axial in einen zylindrischen Abschnitt 12 und einen konischen Abschnitt 14 gliedert und an beiden Enden durch jeweilige Naben 16, 18 abgeschlossen ist. Im Inneren der Trommel 10 ist eine Schnecke 20 angeordnet, die sich ebenso wie die Trommel in einen zylindrischen Abschnitt 22 und einen konischen Abschnitt 24 gliedert. In dem zylindrischen Abschnitt 24 weist die Schnecke einen Innenmantel 26 auf, der zum zylindrischen Abschnitt hin durch eine Stirnwand 28 abgeschlossen ist und auf seinem äußeren Umfang eine schraubenförmig verlaufende Wendel 30 trägt, die bis an die Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 14 der Trommel heranreicht. Der zylindrische Abschnitt 22 der Schnecke weist eine schraubenförmig verlaufende Wendel 32 auf, die eine geringere Höhe hat als die Wendel 30 und sich mit ihrem inneren Umfang auf den axial verlaufenden äußeren Kanten von Tragwänden 34 abstützt, die sich in Axialrichtung der Trommel erstrecken und sternförmig um die Achse der Trommel herum angeordnet sind.In the Fig. 1 shown decanter centrifuge has a drum 10, which is divided axially into a cylindrical portion 12 and a conical portion 14 and is terminated at both ends by respective hubs 16, 18. Inside the drum 10, a screw 20 is arranged, which, like the drum, is divided into a cylindrical section 22 and a conical section 24. In the cylindrical portion 24, the worm on an inner shell 26 which is closed to the cylindrical portion through an end wall 28 and carries on its outer periphery a helical coil 30 which extends to the inner surface of the cylindrical portion 14 of the drum. The cylindrical portion 22 of the screw has a helical coil 32, which has a lower height than the coil 30 and is supported with its inner periphery on the axially extending outer edges of support walls 34 which extend in the axial direction of the drum and a star shape around the axis of the drum are arranged around.

Der zylindrische Abschnitt 22 der Schnecke ist mit einem Lager 36 auf der Nabe 12 gelagert und der Innenmantel 26 des konischen Abschnitts 24 ist mit einem Lager 38 in der Nabe 18 gelagert. Die Nabe 12 der Trommel ist ihrerseits mit einem Lager 40 drehbar in einem nicht gezeigten Gehäuse gelagert. Ein weiteres nicht gezeigtes Lager dient zur Lagerung der Trommel 10 am entgegengesetzten Ende. Durch nicht gezeigte Drehantriebe sind die Trommel 10 und die Schnecke 20 mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibbar.The cylindrical portion 22 of the screw is mounted with a bearing 36 on the hub 12 and the inner shell 26 of the conical portion 24 is mounted with a bearing 38 in the hub 18. The hub 12 of the drum is in turn mounted with a bearing 40 rotatably in a housing, not shown. Another not shown bearing serves to support the drum 10 at the opposite end. By not shown rotary actuators, the drum 10 and the screw 20 are driven at slightly different speeds.

Ein Einlaufrohr 42 verläuft koaxial durch die Nabe 12 und endet im Inneren des zylindrischen Abschnitts 12 der Trommel. Ein Auslass-Ende 44 des Einlaufrohres 42 ist mit geringem Abstand von den radial inneren Längsrändern der Tragwände 34 umgeben.An inlet pipe 42 extends coaxially through the hub 12 and terminates inside the cylindrical portion 12 of the drum. An outlet end 44 of the inlet pipe 42 is surrounded at a small distance from the radially inner longitudinal edges of the support walls 34.

Die Tragwände 34 sind durch scheibenförmige Versteifungsringe 46 miteinander verbunden. Einer dieser Versteifungsringe dient zugleich als Halter für einen rotationssymmetrischen, auf die Achse der Trommel zentrierten Prallkörper 48, der in Abstand vor der Mündung des Einlaufrohres 42 angeordnet ist.The support walls 34 are interconnected by disc-shaped stiffening rings 46. One of these stiffening rings also serves as a holder for a rotationally symmetric, centered on the axis of the drum baffle 48, which is arranged at a distance in front of the mouth of the inlet pipe 42.

Die Tragwände 34 sind mit dem Innenmantel 26 des konischen Abschnitts 24 der Schnecke sowie mit den Versteifungsringen 46 und einem Gehäuse des Lagers 36 verschweißt, so dass eine biege- und verwindungssteife Tragstruktur für die Wendel 32 gebildet wird.The support walls 34 are welded to the inner shell 26 of the conical portion 24 of the screw and to the stiffening rings 46 and a housing of the bearing 36, so that a bending and torsion-resistant support structure for the helix 32 is formed.

In Fig. 2 ist die sternförmige Anordnung der Tragwände 34 zu erkennen, die vorzugsweise aus einem Blech mit einer Dicke von beispielsweise 16 mm bestehen und an den inneren Längskanten jeweils auf einer Seite abgefast sind. Außerdem erkennt man in Fig. 2 eine einzelne Windung der Wendel 32, einen äußeren Teil der Stirnwand 28 des Innenmantels 26, den äußeren Rand eines der Versteifungsringe 46, den Querschnitt des Einlaufrohres 42 und, innerhalb dieses Querschnitts, die Spitze des Prallkörpers 48. In dem Zwischenraum zwischen der Wendel 32 und der Stirnwand 28 blickt man auf eine Stauscheibe 50, die in der Trommel 10 am Übergang zwischen dem zylindrischen Teil 12 und dem konischen Teil 14 angeordnet ist und die im Bereich des unteren Scheitels durch einen Schlitz 52 unterbrochen ist.In Fig. 2 is the star-shaped arrangement of the support walls 34 to recognize, which preferably consist of a sheet having a thickness of, for example, 16 mm and are chamfered on the inner longitudinal edges in each case on one side. In addition one recognizes in Fig. 2 a single turn of the coil 32, an outer part of the end wall 28 of the inner shell 26, the outer edge of one of the stiffening rings 46, the cross section of the inlet pipe 42 and, within this cross section, the tip of the impact body 48. In the space between the coil 32 and the end wall 28 is seen on a baffle plate 50, which is arranged in the drum 10 at the transition between the cylindrical part 12 and the conical part 14 and which is interrupted in the region of the lower vertex by a slot 52.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Dekanterzentrifuge beschrieben.The following describes the mode of operation of the decanter centrifuge.

Die Trommel 10 und die Schnecke 20 werden mit leicht unterschiedlicher Drehzahl so angetrieben dass die Schnecke 20 etwas schneller läuft als die Trommel 10. Eine zu dekantierende Emulsion wird über das Einlaufrohr 42 in das Innere der Trommel 10 gepumpt und durch den Prallkörper 48 radial nach außen abgelenkt. Durch die radialen Tragwände 34 wird die Emulsion in Umfangsrichtung beschleunigt, so dass sie sich aufgrund ihrer Trägheit auf der vorauslaufenden Fläche jeder Tragwand zu einem dünnen Film verteilt und aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen abströmt. Die Radialkomponente der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension bleibt jedoch aufgrund der Reibung an den Tragwänden 34 relativ gering.The drum 10 and the screw 20 are driven at slightly different speeds so that the screw 20 runs slightly faster than the drum 10. An emulsion to be decanted is pumped via the inlet pipe 42 into the interior of the drum 10 and through the baffle 48 radially outward distracted. By the radial support walls 34, the emulsion is accelerated in the circumferential direction, so that it spreads due to their inertia on the leading surface of each support wall into a thin film and flows radially outwardly due to the centrifugal force. The Radial component of the flow velocity of the suspension, however, remains relatively low due to the friction on the support walls 34.

An der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 12 der Trommel sammelt sich die Suspension zu einem Flüssigkeitsring oder "Teich", dessen innere Oberfläche in der oberen Hälfte der Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet ist. Aufgrund der Zentrifugalkraft setzt sich die schwerere Feststoffphase der Suspension an der Innenfläche der Trommel ab und wird aufgrund der differentiellen Rotation von Schnecke und Trommel durch die Wendel 32 nach links in Fig. 1 getrieben, also in Richtung auf das konische Ende der Trommel. Durch die letzte Windung der Wendel 32 wird der Feststoffkuchen unter zunehmender Verdichtung durch den Schlitz 52 der Stauscheibe 50 in den konischen Abschnitt 24 der Schnecke gedrückt und dann von der Wendel 30 übernommen und zum verjüngten Ende des konischen Abschnitts 14 der Trommel transportiert, wo er über einen durch radiale Austragöffhungen gebildeten Feststoffauslass 54 ausgetragen wird.On the inner peripheral surface of the cylindrical part 12 of the drum, the suspension collects into a liquid ring or "pond" whose inner surface in the upper half of the Fig. 1 indicated by dashed lines. Due to the centrifugal force, the heavier solid phase of the suspension settles on the inner surface of the drum and becomes due to the differential rotation of the screw and drum through the coil 32 to the left in Fig. 1 driven, ie in the direction of the conical end of the drum. Through the last turn of the coil 32, the solid cake is pressed with increasing compression through the slot 52 of the baffle plate 50 in the conical portion 24 of the screw and then taken from the coil 30 and transported to the tapered end of the conical portion 14 of the drum, where he over a solids outlet 54 formed by radial Austragöffhungen is discharged.

Die Nabe 12 am rechten Ende der Trommel 10 ist durch Öffnungen 56 unterbrochen, die zusammen mit einem ringförmigen Wehr 58 einen Flüssigkeitsauslass 60 bilden. Der Innendurchmesser des Wehrs 58 bestimmt die Lage der Innenfläche des Flüssigkeitsrings. Mit zunehmendem Eintrag von Suspension nimmt die Tiefe des "Teiches" zu und sobald das Niveau des Innendurchmessers des Wehrs 58 erreicht ist, fließt die geklärte Flüssigkeit in einer langsamen, ruhigen axialen Strömung in den Zwischenräumen zwischen den Tragwänden 34 zum Flüssigkeitsauslass 60 ab. Dabei wird die strömende Flüssigkeit nur sehr wenig verwirbelt, so dass die Feststoffphase sehr wirksam abgeschieden werden kann.The hub 12 at the right end of the drum 10 is interrupted by openings 56, which together with an annular weir 58 form a liquid outlet 60. The inner diameter of the weir 58 determines the position of the inner surface of the liquid ring. As the level of suspension increases, the depth of the "pond" increases and as soon as the level of the inside diameter of the weir 58 is reached, the clarified liquid flows in a slow, smooth axial flow in the spaces between the support walls 34 to the liquid outlet 60. The flowing liquid is only very little swirled, so that the solid phase can be deposited very effectively.

Durch Auswechseln des Wehrs 58 kann die Tiefe des Teiches je nach Einsatzbedingungen variiert werden.By changing the weir 58, the depth of the pond can be varied according to the conditions of use.

Die Verwindungssteifigkeit der Tragstruktur für die Wendel 32 lässt sich dadurch erhöhen, dass der Außendurchmesser eines oder mehrerer der Versteifungsringe 46 vergrößert wird, ggf. bis zur Innenfläche des Flüssigkeitsringes oder, wenn man einen kleinen Umweg der Flüssigkeit über die Zwischenräume der Wendel 32 in Kauf nimmt, auch bis zum Innendurchmesser der Wendel 32.The torsional stiffness of the support structure for the coil 32 can be increased by increasing the outer diameter of one or more of the stiffening rings 46, possibly to the inner surface of the liquid ring or, if you accept a small detour of the liquid over the interstices of the coil 32 in purchasing , even to the inner diameter of the helix 32nd

Claims (8)

Dekanterzentrifuge mit einer drehantreibbaren Trommel (10), die sich zu einem Feststoffauslass (54) hin konisch verjüngt und am entgegengesetzten Ende einen Flüssigkeitsauslass (60) bildet, einem axial in die Trommel führenden stationären Einlaufrohr (42) zum Zuführen einer Suspension in das Innere der Trommel, und einer drehantreibbar in der Trommel angeordneten Schnecke (20), die ein Auslass-Ende (44) des Einlaufrohres umgibt und eine Wendel (30, 32) bildet, die radial an die innere Umfangsfläche der Trommel (10) heranreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel (30, 32) der Schnecke (20) zumindest in einem axial an den Flüssigkeitsauslass (60) angrenzenden Abschnitt (22) auf axial verlaufenden und sternförmig um das Auslass-Ende (44) des Einlaufrohres (42) herum angeordneten Tragwänden (34) gehalten ist.A decanter centrifuge having a rotatably drivable drum (10) tapering to a solids outlet (54) and forming at the opposite end a liquid outlet (60), a stationary inlet pipe (42) axially leading into the drum for feeding a slurry into the interior of the drum Drum, and a rotatably drivable in the drum arranged screw (20) surrounding an outlet end (44) of the inlet pipe and a helix (30, 32) which extends radially to the inner peripheral surface of the drum (10), characterized in that the helix (30, 32) of the worm (20), at least in a section (22) adjoining the liquid outlet (60), is arranged axially on support walls arranged in a star shape around the outlet end (44) of the inlet pipe (42) (34) is held. Dekanterzentrifuge nach Anspruch 1, bei der die Tragwände (34) durch flache, geschlossene Blechplatten gebildet sind.Decanter centrifuge according to claim 1, wherein the support walls (34) are formed by flat, closed sheet metal plates. Dekanterzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Tragwände (34) durch scheibenförmige, rechtwinklig zur Achse der Trommel (10) orientierte Versteifungsringe (46) miteinander verbunden sind.Decanter centrifuge according to claim 1 or 2, wherein the support walls (34) are interconnected by disc-shaped, at right angles to the axis of the drum (10) oriented stiffening rings (46). Dekanterzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Flüssigkeitsauslass (60) ein ringförmiges Wehr (58) aufweist, dessen Innendurchmesser den Innendurchmesser eines an der Umfangswand der Trommel (10) gebildeten Flüssigkeitsringes definiert, und bei der die Höhe der Wendel (32) in dem an den Flüssigkeitsauslass (60) angrenzenden Abschnitt (22) kleiner ist als die Differenz zwischen Außenund Innendurchmesser des Flüssigkeitsringes.A decanter centrifuge as claimed in any one of the preceding claims, wherein the liquid outlet (60) comprises an annular weir (58) whose inner diameter defines the inner diameter of a liquid ring formed on the peripheral wall of the drum (10) and wherein the height of the helix (32) is in the portion (22) adjacent to the liquid outlet (60) is smaller than the difference between the outside and inside diameters of the liquid ring. Dekanterzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein konischer Abschnitt (24) der Schnecke (20) in einem konisch verjüngten Abschnitt (14) der Trommel (10) einen geschlossenen Innenmantel (26) und eine Wendel (30) aufweist, die zumindest zum Teil als Vollwendel ausgebildet ist.Decanter centrifuge according to one of the preceding claims, wherein a conical portion (24) of the screw (20) in a conically tapered portion (14) of the drum (10) has a closed inner shell (26) and a helix (30) at least Part is designed as a full helix. Dekanterzentrifuge nach Anspruch 5, bei der die Tragwände (34) und der Innenmantel (26) miteinander verschweißt sind.Decanter centrifuge according to claim 5, wherein the support walls (34) and the inner shell (26) are welded together. Dekanterzentrifuge nach Anspruch 5, bei der die Tragwände (34) zusammen eine Tragstruktur bilden, die mit dem Innenmantel (26) verschraubt ist.A decanter centrifuge as claimed in claim 5, wherein the support walls (34) together form a support structure which is bolted to the inner shell (26). Dekanterzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Tragwände (34) eine Tragstruktur bilden, in die eine Verteilerstruktur (48) für die aus dem Auslass-Ende (44) des Einlaufrohres (42) austretende Suspension integriert ist.A decanter centrifuge as claimed in any one of the preceding claims, wherein the support walls (34) form a support structure into which is integrated a manifold structure (48) for the suspension exiting the outlet end (44) of the inlet tube (42).
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