WO1993013865A1

WO1993013865A1 - Vollmantelschneckenzentrifuge

Info

Publication number: WO1993013865A1
Application number: PCT/EP1992/002866
Authority: WO
Inventors: Ulrich Wrede
Original assignee: Westfalia Separator Aktiengesellschaft
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1993-07-22
Also published as: DE4201427A1

Abstract

Die Vollmantelschneckenzentrifuge dient zur Trennung eines Feststoffe enthaltenden 2-Phasen-Flüssigkeitsgemisches. Das zu trennende Produkt wird einer Trommel (1) über ein Einlaufrohr (11) zugeführt und gelangt über eine Einlauföffnung (10) in ein Verteilerrohr (7), das mit einer in der Trommel (1) vorgesehenen Schnecke (2) rotiert. Im Verteilerrohr (7) wird das Produkt auf die Drehzahl der Schnecke (2) beschleunigt und gelangt anschließend durch zwei Austrittsöffnungen (8, 9) in den Bereich einer Trennzone 'T' zwischen den beiden Flüssigkeitsphasen, ohne eine dieser Phasen passieren zur müssen. Dadurch wird nicht nur eine schonende Produktbeschleunigung erzielt, sondern auch eine kreuzungsfreie Produktzuführung, wodurch eine Verbesserung des Trennergebnisses bei beiden abgetrennten Flüssigkeitsphasen erreicht wird.

Description

Vollmantelschneckenzentrifuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollmantelschnecken¬ zentrifuge zur Trennung eines 2Phasen-Flüssigkeitsgemi- sches, das auch Feststoffe enthalten kann, mit einer um¬ laufend antreibbaren Trommel und einer in der Trommel mit Differenzdrehzahl umlaufend antreibbaren Förderschnecke, deren Wendeln auf einem Schneckenkörper angeordnet sind, in dessen Zentrum eine Einlaufkammer vorgesehen ist, der ein Einlaufrohr zugeordnet ist und die über mindestens zwei einander gegenüberliegende, in der Wandung des Schneckenkörpers vorgesehene Öffnungen mit dem Innenraum der Trommel in Verbindung steht, wobei die Trommel mit Mitteln versehen ist, die die Einstellung einer Trennzone zwischen den beiden Flüssigkeitsphasen ermöglichen.

Eine derartige Vollmantelschneckenzentrifuge ist bekannt aus der DE C 29 01 607. In der Trommel derartiger Zentri¬ fugen stellt sich zwischen den beiden Phasen des zugeführ- ten Flüssigkeitsgemisches eine Trennzone ein. Die schwere¬ re Phase sammelt sich dabei im radial äußersten Trommelbe¬ reich, und die leichtere liegt radial einwärts darüber. Während die Schneckenwendeln beide Flüssigkeitsschichten durchdringen, ist der Durchmesser des Schneckenkörpers so gewählt, daß er die Flüssigkeiten nicht tangiert. Die über das Einlaufrohr und die Einlaufkammer zugeführte Suspensi¬ on tritt über die Öffnungen im Schneckenkörper zunächst in einen flüssigkeitsfreien Bereich der Trommel ein, trifft dann auf die Oberfläche der leichten Flüssigkeitsphase und durchdringt diese, um sich anschließend unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft ebenfalls in ihre Bestandteile zu zerlegen. Bei dem Durchdringen der bereits abgetrennten leichten Phase wird diese durch das zugeführte Gemisch wieder mit schwerer Flüssigkeitsphase durchmischt. Dadurch wird das Trennergebnis insgesamt negativ beeinflußt.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, bei Schneckenzentri¬ fugen, die zum Trennen eines Flüssigkeit-Feststoffgemi¬ sches ausgebildet sind, das Schleudergut durch radial ver¬ laufende Kanäle zuzuführen, die sich mit ihren Austritt- söffnungen bis in einen Bereich der Zentrifugentrommel er- strecken, in dem sich das Flüssigkeit-Feststoffgemisch be¬ findet. Dadurch sollte eine Beeinträchtigung der Flüssig¬ keitsphase verhindert werden. Dieses Ziel wurde jedoch nicht erreicht. Durch die Kanäle wird zwar verhindert, daß das zugeführte Schleudergut auf die freie Flüssigkeits- Oberfläche in der Zentrifugentrommel auftrifft, aber die durch die Kanäle erzeugte Spülwirkung unterhalb der Flüs¬ sigkeitsoberfläche führt zu einem Aufwirbeln bereits abge¬ setzter Feststoffpartikel. Dieser Effekt ist noch nachtei¬ liger für den Absetzvorgang als das Auftreffen des Schleu- dergutes auf die freie Flüssigkeitsoberfläche. Es ist hierbei zu berücksichtigen, daß die Austrittsgeschwindig- keit des Schleudergutes aus den Kanälen etwa genau so groß ist wie die Umfangsgeschwindigkeit an den Austrittsöffnun¬ gen der Kanäle. Je weiter also die Kanäle sich radial aus¬ wärts erstrecken, desto größer ist der unerwünschte Spül- effekt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einlaufbe- reich der bekannten Zentrifuge so zu gestalten, daß eine Beeinträchtigung der bereits getrennten Flüssigkeitsphasen durch die zugeführte Suspension vermieden wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einlaufkammer und die Öffnungen von einem Verteilerrohr durchdrungen werden, welches sich mit seinen beiden Austrittsöffnungen jeweils bis in einen Bereich der Trommel erstreckt, in dem sich die Trennzone "T" zwischen den beiden Flüssigkeits¬ phasen einstellt, wobei die Wandung des Verteilerrohres mit einer zentralen EinlaufÖffnung versehen ist, die in Wirkverbindung mit dem Einlaufröhr steht.

Wegen der bekannten Nachteile des Spüleffektes, der durch in die Flüssigkeit eintauchende Kanäle erzeugt wird, war auch bei der gattungsgemäßen Zentrifuge zu erwarten, daß sich der Spüleffekt nicht nur nachteilig auf den Absetz¬ vorgang der Feststoffe auswirken wird, sondern auch auf den Trennvorgang des Flüssigkeitsgemisches. Es wurde je¬ doch überraschend festgestellt, daß durch die erfindungs- gemäße Ausbildung der Zentrifuge nicht nur die Trennlei- stung der Zentrifuge um ein Vielfaches erhöht wird, son¬ dern daß auch an den Feststoffpartikeln anhaftende Be¬ standteile der leichten Flüssigkeitsphase besser abge¬ schieden werden.

Ein typisches Anwendungsgebiet für die gattungsgemäße Zen¬ trifuge ist die Trennung eines Öl-Wassergemisches, welches auch Feststoffe enthalten kann. In der Zentrifugentrommel bilden sich dabei drei Schichten aus, nämlich als radial äußerste Schicht die Feststoffe, darüber das Wasser und als radial innerste Schicht das Öl. Im Gegensatz zum Klär¬ vorgang, bei dem die abgeschiedenen Partikel radial aus¬ wärts wandern, bewegen sich beim Trennvorgang die aus dem Wasser abgeschiedenen Ölpartikel radial einwärts. Wenn in diesem Fall die Austrittsöffnungen der Kanäle bis in den

Bereich der Trennzone führen, so wird durch den Spüleffekt die besonders sensible Ölphase überhaupt nicht beeinträch¬ tigt. Andererseits führt der Spüleffekt bei den Feststof¬ fen zu einem Abwaschen der daran noch haftenden Ölbestand- teile. Somit wird der bei der gattungsgemäßen Zentrifuge vorhandene Aufprall des Schleudergutes auf die sich be¬ reits abgetrennte Ölphase und damit eine Beeinträchtigung dieser Phase vermieden und andererseits der Spüleffekt in positiver Weise genutzt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung münden die Austrittsöffnungen des Verteilerrohres in die schwere Flüssigkeitsphase. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Anteil der schweren Flüssigkeitsphase überwiegt, da die größere Menge der schweren Flüssigkeitsphase die leichte Flüssigkeitsphase dann kreuzungsfrei passieren kann und damit keine unerwünschten Mischeffekte auftreten.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung münden die Austrittsöffnungen des Verteilerrohres in die leichte Flüssigkeitsphase. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der An- teil der leichten Flüssigkeitsphase überwiegt, da dann die größere Menge der leichten Flüssigkeitsphase die schwere Flüssigkeitsphase nicht tangiert, während der geringere Anteil der schweren Flüssigkeitsphase nur einen kurzen Ab- scheideweg innerhalb der leichten Flüssigkeitsphase zu- rücklegen muß.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Verteilerrohr einen rechteckigen Querschnitt besitzt. An den Wandungen eines rechteckigen Verteilerrohres bildet sich ein homogenes Geschwindig¬ keitsprofil, wodurch die Beeinflussung der bereits abge¬ trennten Flüssigkeitsphasen besonders gering ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden in dem Verteilerrohr durch axial verlaufende Wände mindestens zwei Kanäle gebildet, wobei die Wände in einer Ebene lie¬ gen, die durch die Symmetrieachse der Trommel verläuft. Durch, diese Lösung werden Übergescliwindigkeiten aufgrund der Coriolisbeschleunigung reduziert. Es reicht auch aus, diese Kanäle nur im Bereich der beiden Austrittsöffnungen des Verteilerrohres vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zei¬ gen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Trommel der Voll¬ mantelschneckenzentrifuge

Fig. 2 den Schnitt II -II durch das Einlaufröhr gemäß Fig. 1

Mit 1 ist in der Fig. 1 die Trommel der Vollmantelschnek- kenzentrifuge bezeichnet, in der eine Förderschnecke 2 an¬ geordnet ist, deren Wendeln 3 auf einem Schneckenkörper 4 angeordnet sind. In dem Schneckenkörper 4 ist eine Ein- laufkammer 5 vorgesehen, die zwei einander gegenüberlie¬ gende, in der Wandung des Schneckenkörpers 4 vorgesehene Öffnungen 6 besitzt. Die Einlaufkammer 5 und die Öffnungen 6 werden von einem Verteilerrohr 7 durchdrungen, welches sich mit seinen beiden Austrittsöffnungen 8, 9 jeweils bis in einen Bereich der Trommel 1 erstreckt, in dem sich die Trennzone "T" zwischen den beiden Flüssigkeitsphasen ein¬ stellt. Die Wandung des Verteilerrohres 7 ist mit einer zentralen Einlauföffnung 10 versehen, die in Wirkverbin¬ dung mit einem Einlaufröhr 11 steht. Die Trommel 1 ist an ihrem einen Ende konisch verjüngt und mit Austragsöffnun- gen 12 für den Feststoff versehen. Am anderen Ende der Trommel sind Mittel 13, 14 vorgesehen, die die Einstellung einer Trennzone zwischen den beiden Flüssigkeitsphasen er¬ möglichen.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß in dem Verteilerrohr 7 durch eine axial verlaufende Wand 15 zwei Kanäle 16, 17 gebildet werden.

Die zu trennende Suspension wird der Trommel 1 über das Einlaufrohr 11 zugeführt und gelangt über die Einlauföff- nung 10 in das Verteilerrohr 7, das mit der Schnecke 2 ro¬ tiert. Im Verteilerrohr 7 wird die Suspension in den par¬ allel verlaufenden Kanälen 16, 17 auf die Drehzahl der Schnecke 2 beschleunigt und gelangt anschließend durch die beiden Austrittsöffnungen 8, 9 in den Bereich der Trennzo- ne "T" der beiden Flüssigkeitsphasen, ohne eine dieser

Phasen passieren zu müssen. Die aus der Suspension abge¬ trennten Feststoffpartikel sammeln sich an der Wand der Trommel 1 und werden von den Wendeln 3 in Richtung der Austragsöffnungen befördert. Die voneinander getrennten Flüssigkeitsphasen verlassen die Trommel 1 am entgegenge¬ setzten Ende.

Claims

VollmantelschneckenzentrifugeP A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Vollmantelschneckenzentrifuge zur Trennung eines 2Pha- sen-Flüssigkeitsgemisches, das auch Feststoffe enthalten kann, mit einer umlaufend antreibbaren Trommel und einer in der Trommel mit Differenzdrehzahl umlaufend antreibba¬ ren Förderschnecke, deren Wendeln auf einem Schneckenkör- per angeordnet sind, in dessen Zentrum eine Einlaufkammer vorgesehen ist, der ein Einlaufröhr zugeordnet ist und die über mindestens zwei einander gegenüberliegende, in der Wandung des Schneckenkörpers vorgesehene Öffnungen mit dem Innenraum der Trommel in Verbindung steht, wobei die Trom- mel mit Mitteln versehen ist, die die Einstellung einer

Trennzone zwischen den beiden Flüssigkeitsphasen ermögli¬ chen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkammer (5) und die Öffnungen (6) von einem Verteilerrohr (7) durch¬ drungen werden, welches sich mit seinen beiden Austrit - söffnungen (8, 9) jeweils bis in einen Bereich der Trommel erstreckt, in dem sich die Trennzone "T" zwischen den bei¬ den Flüssigkeitsphasen einstellt, wobei die Wandung des Verteilerrohres (7) mit einer zentralen EinlaufÖffnung (10) versehen ist, die in Wirkverbindung mit dem Einlauf- röhr (11) steht.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (8, 9) des Verteilerrohres (7) in die schwere Flüssigkeitsphase münden.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (8, 9) des Verteilerrohres (7) in die leichte Flüssigkeitsphase münden.

4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerrohr (7) einen rechtecki- gen Querschnitt besitzt.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verteilerrohr (7) durch axial verlaufende Wände (15) mindestens zwei Kanäle (16, 17) ge- bildet werden, wobei die Wände (15) in einer Ebene liegen, die durch die Symmetrieachse der Trommel (1) verläuft.