NL8900438A - Continu werkende centrifugetrommel voor het concentreren van gesuspendeerde vaste stoffen. - Google Patents

Description

893007/Ti

Korte aanduiding: Continu werkende centrifugetroiranel voor het concentreren van gesuspendeerde vaste stoffen.

De uitvinding heeft betrekking op een continu werkende centrifugeertrommel voor het concentreren van gesuspendeerde vaste stoffen, waarbij de geconcentreerde vastestoffen uit een buitenste vastestofruimte der trommel via kanalen worden 5 geleid in een binnenste kamer der centrifugeertrommel, waaruit de geconcentreerde vastestoffen continu worden uitgetrokken, en waarbij tussen de kanalen en de binnenste kamer tenminste een wervelafvoerruimte is aangebracht, aan welks buitenbegrenzing de invoerplaatsen der kanalen zijn 10 aangebracht en waarvan de afvoer uitgaand van een radiaal verplaatst gelegen zone der wervel afvoerruimten in verbinding staat met de binnenste kamer.

Een dergelijke centrifugeertrommel is reeds bekend uit het Duitse octrooischrift 36 13 335. Daarbij monden de 15 kanalen uit in een gemeenschappelijke, concentrisch ten opzichte van de draaias aangebrachte wervelafvoerruimte. De door de wervelafvoerruimte stromende vaste stoffen ervaren in de wervelafvoerruimte door de wrijvingswerking een meer of minder sterke, van de viscositeit ervan afhankelijke 20 verandering van de omtrekssnelheid, die zij hadden bij het intreden van de wervelafvoerruimte. Deze van de viscositeit afhankelijke verandering der omtrekssnelheid leidt tot een verandering van het debiet der vaste stoffen, waardoor de concentratie der afgevoerde vaste stoffen min of meer 25 automatisch binnen een bepaald bereik wordt geregeld.

Cftn dit gewenste effect te bereiken, kan het echter nodig zijn gebruik te maken van wervelafvoerruimten met een grote radiale afmeting, wat leidt tot een zeer gecompliceerde constructie.

30 De uitvinding beoogt de constructieve maatregelen, nodig voor het vormen der wervelafvoerruimten, te verminderen en het effect te verhogen.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat aan elk kanaal een aparte wervelafvoerruimte is toegevoegd *900438.' * 2 die wordt gevormd door twee, bij voorkeur in vlakken loodrecht op de rotatie-as der centrifugeertrommel gelegen begrenzingsvlakken en een deze verbindende rondgaande wand worden gevormd en waarvan de radiale afmeting een veelvoud 5 is van de axiale afmeting, waarbij de invoerplaatsen der kanalen bij voorkeur verlopen in vlakken door de rotatie-as der centrifugeertrommel en de afvoeren van de wervelafvoerruimten op afstand van de wand zijn aangebracht.

Verrassenderwijs werd vastgesteld dat de afvoer van een 10 medium uit dergelijke wervelafvoerruimten wordt tegengewerkt door een hoge weerstand. Deze weerstand rust op de vorming van een afvoerwervel, zoals ook optredend aan de bodemafvoer van een houder.

Oorzaak van deze afvoerwervel zijn de in het centrifu-15 gaalveld werkzame corioliskrachten, die het grootste zijn in vlakken loodrecht op de rotatie-as van de centrifugeertrommel. Naarmate de plaats der begrenzingsvlakken van de wervelafvoerruimten meer van deze vlakken afwijkt, wordt de vorming der wervel zwakker.

20 Bovendien is de vorming van de wervel afhankelijk van de viscositeit van het door de wervelafvoerruimte stromend medium. Naarmate de viscositeit lager is, en daarmee ook de vloeistofwrijving aan de wanden van de wervelafvoerruimte, • ' is ook is de vorming der wervel groter, en omgekeerd.

25 Daardoor wordt ook het debiet van het medium door de afvoer-ruimte bij een gelijk aandrijvend drukverschil met toenemende viscositeit vergroot en met dalende viscositeit lager, waardoor een automatische beïnvloeding van de concentratie van het medium wordt bereikt. De wervelafvoerruimten kunnen 30 als gevolg van hun kleine afmetingen gemakkelijk worden vervaardigd en in de centrifugeertrommel worden ondergebracht.

In een gunstige uitvoeringsvorm zijn de wervelafvoerruimten concentrisch ten opzichte van de rotatie-as der 35 centrifugeertrommel aangebracht. Daardoor wordt het centrum der centrifugeertrommel vrijgelaten, zodat voldoende ruimte voor de toevoer in de centrifugeertrommel aanwezig is.

In een verdere gunstige uitvoeringsvorm mondt elke 89004 38.' < % 3 wervelafvoerruimte met zijn afvoer uit in de buitenzone van een daaropvolgende wervelafvoerruimte, en zijn de afvoeren der daaropvolgende wervelafvoerruimten verbonden met de inwendige kamer. Ook kunnen aan elke wervelafvoerruimte 5 meerdere daaropvolgende wervelafvoerruimten zijn toegevoegd.

Het smooreffect wordt daardoor nog vergroot, zodat, afhankelijk van de eigenschap der vaste stoffen, een instelling van het regelgedrag mogelijk wordt.

De wanden der wervelafvoerruimten kunnen op willekeuri-10 ge wijze zijn aangebracht. Dit maakt een gemakkelijke aanpasbaarheid aan de constructie der centrifugeertrommel mogelijk.

Bijzonder eenvoudig kunnen wervelafvoerruimten worden vervaardigd, waarvan de wanden in de vorm van een ovaal of 15 een cirkel zijn aangebracht.

Bij voorkeur worden de wervelafvoerruimten aangebracht als verdiepingen in een trommeldeel en voorzien van uitwisselbare kopstukken, waarin de afvoeren zijn aangebracht.

Door de toepassing van uitwisselbare kopstukken met afvoeren 20 met verschillende diameters en verschillende onderlinge afstanden ten opzichte van de invoerplaatsen der kanalen is het gemakkelijk mogelijk het regelgedrag van de afvoerruim-ten te veranderen.

Het regelgedrag der afvoerruimten kan ook worden 25 veranderd, doordat de kopstukken verschillend diep in de verdiepingen worden geplaatst. Daardoor wordt de vrije hoogte der wervelafvoerruimten veranderd.

In een gunstige uitvoeringsvorm monden de wervelafvoerruimten met hun afvoeren uit in de buitenzone van een enkele 30 daaropvolgende wervelafvoerruimte, die concentrisch ten opzichte van de rotatie-as der centrifugeertrommel is aangebracht en met zijn binnenbegrenzing is verbonden met de binnenkamer. De werking van de wervelafvoerruimten volgens de utivinding wordt daarbij door de concentrische wervelaf-35 voerruimte op gunstige wijze aangevuld.

Om ook bij zeer sterk wisselende gehalten aan vaste stof een bevredigend regelgedrag der wervelafvoerruimten zonder verandering van de afvoerdiameter te bereiken, kan 8900438. .

* 4 'idl aan elke afvoer van een wervelafvoerruimte een afhankelijk van druk en viscositeit openend smoororgaan zijn aangebracht. Gunstige uitvoeringsvormen van het smoororgaan zijn in de volgconclusies aangegeven.

5 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin is:

Figuur 1 een gedeeltelijke doorsnede door de centrifu-geertrommel;

Figuur 2 een doorsnede over de lijn II-II in figuur 1; 10 Figuur 3 een gedeeltelijke doorsnede door een centrifu- geertrommel met achtereenvolgens aangebrachte wervelafvoerruimten;

Figuur 4 een gedeeltelijke doorsnede door een centrifu-geertrommel met een daaropvolgende concentrische wervelaf-15 voerruimte;

Figuur 5 een aan de afvoer van een wervelafvoerruimte aangebracht membraan als smoororgaan;

Figuur 6 een aan de afvoer van een wervelafvoerruimte aangebrachte veerbelaste klepkegel; 20 Figuur 7 een aan de afvoer van een wervelafvoerruimte aangebrachte, door centrifugaalkracht belast kleplichaam.

Met het verwijzingscijfer 1 is aangegeven de centrifu-geertrommel in het deksel 2, waarvan de kanalen 3 gaan, die een vaste stofruimte 4 verbinden met wervelafvoerruimten 5. 25 De wervelafvoerruimten 5 zijn gevormd op de grensvlakken 6, die verlopen in vlakken loodrecht op de rotatie-as 8 van de centrifugeertrommel 1, en een de begrenzingsvlakken 6 verbindende rondlopende wand 7. Van de wervelafvoerruimten 5 gaan afvoeren 9, die zijn aangebracht in uitwisselbare 30 kopstukken 10, naar een binnenste kamer 11, waarin een schaalorgaan 12 is aangebracht. De afvoeren 9 zijn op voldoende afstand tot de wand 7 aangebracht, zodat de afvoerwervel zich ongehinderd kan vormen. Een verder, in een kamer 13 aangebracht, schaalorgaan 14 dient voor het afvoe-35 ren van de afgescheiden vloeibare fase. De produkttoevoer 15 mondt uit in de afvoerruimte 16. De invoerplaatsen 17 der kanalen 4 monden uit in de nabijheid der wanden 7 in de wervelafvoerruimten 5.

89 0 04 3& * 5

Het via de produkttoevoer 15 toegevoerde, te centrifugeren materiaal wordt geklaard in de centrifugeertrommel 1 en de afgescheiden vaste stoffen worden opgezameld in de vaste stofruimte 4 en daarvandaan via kanalen 3 toegevoerd 5 naar de wervelafvoerruimten 5. Aan de afvoeren 9 der wervel-afvoerruimten 5 vormt zich als gevolg van de in de vlakken loodrecht op de rotatie-as der centrifugeertrommel werkende corioliskrachten een afvoerwervel, die voor de afvoer der vastestoffen uit de wervelafvoerruimten 5 een verhoogde 10 weerstand vormt. De afvoerwervel en daarmee de weerstand is des te groter naarmate de vastestoffen dun vloeibaarder zijn, en omgekeerd. Bij een dun vloeibaar vastestofconcentraat worden dan ook minder vastestoffen uit de vastestof-ruimte 4 uitgetrokken dan bij dik vloeibaren. Daar via de 15 hoeveelheid der afgevoerde vastestoffen de concentratie der vastestoffen wordt beïnvloed, leidt het beschreven effect tot een automatische regeling van de vastestofconcentratie.

De via de afvoeren 9 van de binnenste kamer 11 stromende vastestoffen worden door het schaalorgaan 12 onder druk uit 20 de centrifugeertrommel 1 afgevoerd.

Uit figuur 2 blijkt, hoe de wervelafvoerruimten 5 concentrisch ten opzichte van de rotatie-as 8 der centrifugeertrommel 1 zijn aangebracht. De figuur toont wervelafvoerruimten van verschillende vorm, waarbij uiteraard voor 25 een concrete uitvoeringsvorm van de centrifugeertrommel slechts wervelafvoerruimten met gelijke vorm worden toegepast.

Bij de uitvoering volgens figuur 3 wordt het beschreven regeleffect vergroot, doordat elke wervelafvoerruimte 5 met 30 zijn afvoer 9 uitmondt in een daaropvolgende wervelafvoerruimte 18, waarvan de afvoer 19 uitmondt in de binnenste kamer 11.

Ook bij de uitvoering volgens figuur 4 wordt de werking der wervelafvoerruimten 5 nog vergroot door een daaropvol-35 gende concentrische wervelafvoerruimte 20, waaraan alle afvoeren 9 van de wervelafvoerruimten 5 uitmonden. De wervelafvoerruimte 20 staat via zijn binnenste begrenzing 21 in verbinding met de binnenkamer 11.

£9 0 04 3 8.' 6

Een verdere beïnvloeding van de regelkarakteristiek der wervelafvoerruimten 5 kan worden bereikt wanneer op op zich bekende wijze een deel van het uit de centrifugeertroiranel 1 afgevoerd vastestofconcentraat weer wordt teruggevoerd in de 5 vastestofruimte 4 van de centrifugeertroiranel of in de invoerplaatsen 17 der kanalen 3.

Bij de uitvoering volgens figuur 5 zijn aan de afvoeren 9 smoororganen 22 toegevoegd, die bestaan uit flexibele membranen 23 met sluitingen 24 en die de uittree-openingen 10 27 der afvoeren 9 afsluiten. De spleetsluiters 24 worden gevormd door twee elkaar kruisende insnijdingen in het centrum van de membranen 23. Daardoor wordt het smooreffect van de wervelafvoerruimten 5 in het bijzonder bij kleine debieten nog versterkt. Met toenemende viscositeit van de 15 volumestroom der vastestoffen neemt de druk op de smoororga-nen 22 toe en bewerkstelligt daardoor een vergroting van de door de spleetsluitingen 24 vrijgegeven dwarsdoorsneden en daarmee ook een vergroting van de door de wervelafvoerruimten 5 stromende volumestromen vastestof. De regelkarakteris-20 tiek der smoororganen 22 werkt aldus in dezelfde richting als die van de wervelafvoerruimten 5 zelf. De afvoeren 9 van de wervelafvoerruimten 5 kunnen bij deze uitvoering zo groot worden gekozen dat de grote hoeveelheden vaste stof geen ongewenst smooreffect door de afvoeren 9 wordt opgewekt. Bij 25 kleinere hoeveelheden vastestof wordt door de aan de afvoeren 9 toegevoerde smoororganen 22 een extra smoring boven het werveleffect der wervelafvoerruimten 5 bereikt, waardoor een verbeterde regeling van de concentratie aan vastestoffen wordt bereikt. Wanneer het aandeel der aan de centrifugeer-30 trommel toegevoerde vastestoffen toeneemt, neemt aanvankelijk ook de concentratie van de door de wervelafvoerkamers 5 stromende vastestofvolumestroom toe. Met toenemende concentratie vastestoffen neemt ook de viscositeit van de volumestroom vastestoffen toe, waardoor als gevolg van de van de 35 viscositeitafhankelijke afname der wervels in de wervelafvoerruimten 5 een hogere druk op de smoororganen 22 wordt uitgeoefend. Daardoor verwijden de doorsneden daarvan zich vanzelf en laten daarmee een grotere volumestroom de wervel- 8900438.

► 7 afvoerruimten 5 doorstromen. Het smooreffect van de smooror-ganen 22 is bij hoge debieten aanzienlijk kleiner dan het smooreffect der wervelafvoerruimten 5 zelf, zodat een ontoelaatbare beïnvloeding van de gewenste werking niet 5 optreedt.

Volgens figuur 6 is het smoororgaan 22 uitgevoerd als een klepkegel 25, die door een verend element 26 wordt aangedrukt tegen de uittree-opening 27 van de afvoer 9. Bij toenemende viscositeit der vastestoffen en de daarmee 10 gepaard gaande toename der druk wordt de klepkegel 25 naar buiten bewogen en geeft daarmee een grotere uitstroomdoor-snede vrij.

Volgens figuur 7 is de uittree-opening 27 van de afvoer 9 radiaal naar binnen gericht. Als smoororgaan is een 15 radiaal beweegbaar kleplichaam 28 in de vorm van een kogel aangebracht, welke door de daarop inwerkende centrifugaal-kracht tegen de uittree-opening 27 wordt gedrukt. Afhankelijk van de hoeveelheid en de viscositeit wordt het kleplichaam 28 radiaal naar binnen bewogen en geeft daarbij een 20 meer of minder grote doorsnede vrij. Daarbij wordt in de afvoer 9 een drukdaling teweeg gebracht, die afhankelijk is van grootte en 'soortelijk gewicht van het kleplichaam 28.

De voorgestelde oplossing vergt geen smooropeningen in de kanalen om de gewenste concentratie vastestoffen te 25 bereiken, zoals dit wel het geval is bij de bekende stelsels. Daardoor wordt slechts een minimaal aandrijvend drukverschil voor de doorvoer der vastestoffen door de wervelafvoerruimten nodig. Het opgenomen vermogen der centrifugeertrommel wordt daardoor op gunstige wijze geredu-30 ceerd.

8900438.

Claims (15)

1. 2. Centrifugeertroiranel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de wervelafvoerruimten (5) concentrisch rond de rotatie-as (8) van de centrifugeertroiranel (1) zijn aange- 25 bracht.
2. 3. Centrifugeertroiranel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat elke wervelafvoerruimte (5) met zijn afvoer (9) uitmondt in de buitenzone van een daaropvolgende wervelaf-voerruimte (8) en de afvoeren (19) van de daaropvolgende 30 wervelafvoerruimten (8) zijn verbonden met de binnenste kamer (11).
3. 4. Centrifugeertroiranel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat aan elke wervelafvoerruimte (5) meerdere daaropvolgende wervelafvoerruimten (18) zijn toegevoegd.
4. 5. Centrifugeertroiranel volgens een der conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de wanden (7) der wervelafvoerruimte 8900438. φ (5) op willekeurige wijze kunnen zijn aangebracht.
5. 6. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de wanden (7) der wervelafvoerruimte (5) in de vorm van een ovaal zijn aangebracht.
6. 7. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de wanden (7) der wervelafvoerruimte (5) in de vorm van een cirkel zijn aangebracht.
7. 8. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 7, met het kenmerk, dat de wanden (7) der wervelafvoerruimte 10 (5) zijn uitgevoerd als verdiepingen in een trommeldeel en zijn voorzien van uitwisselbare kopstukken (10), waarin de afvoeren (9) zijn aangebracht.
8. 9. Centrifugeertrommel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de afvoeren (9) in de uitwisselbare kopstukken 15 (10) verschillende diameters kunnen hebben.
9. 10. Centrifugeertrommel volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de afvoeren (9) in de uitwisselbare kopstukken (10) verschillende afstanden tot de invoerplaatsen (17) der kanalen (3) kunnen hebben.
10. 11. Centrifugeertrommel volgens conclusie 8 tot 10, met het kenmerk, dat de kopstukken (10) verschillend diep in de verdiepingen kunnen zijn ingezet om daardoor de vrije hoogte der wervelafvoerruimten (5) te veranderen.
11. 12. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 25 11, met het kenmerk, dat de werkvelafvoerruimten (5) met hun afvoeren (9) uitmonden in de buitenzone van een enkele daaropvolgende wervelafvoerruimte (20), welke concentrisch ten opzichte van de rotatie-as (8) is aangebracht en met zijn binnenbegrenzing is verbonden met de binnenkamer (11).
12. 13. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 12, met het kenmerk, dat aan elke afvoer (9) van een wervelafvoerruimte (5) een afhankelijk van druk en viscositeit openend smoororgaan (22) is toegevoegd.
13. 14. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 35 12, met het kenmerk, dat als smoororgaan (22) een membraan (23) uit flexibel materiaal aan de uittree-opening (27) van elke individuele afvoer (9) is aangebracht en zodanig is uitgevoerd, dat een in het membraan (23) aangebrachte 8900438. Λ spleetsluiting (24) bij toenemende druk automatisch met toenemende dwarsdoorsnede opent.
14. 15. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 12, met het kenmerk, dat als smoororgaan (22) een klepkegel 5 (25) aan de uittree-opening (27) van elke individuele afvoer (9) is aangebracht en aan de klepkegel (25) een verend element (26) voor het opwekken van een voorspanning in de richting naar de uittree-opening (27) van de afvoer (9) is toegevoegd.
15. 16. Centrifugeertrommel volgens een der conclusies 1 tot 12, met het kenmerk, dat de uittree-opening (27) van de afvoer (9) radiaal naar binnen is gericht en aan de uittree-opening (27) een radiaal beweegbaar kleplichaam (28) is toegevoegd, dat onder invloed van de daarop werkende centri-15 fugaalkracht als smoororgaan (22) werkzaam is. 8900438.1