WO2003064054A1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge mit einem wehr - Google Patents

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WO2003064054A1
WO2003064054A1 PCT/EP2003/000776 EP0300776W WO03064054A1 WO 2003064054 A1 WO2003064054 A1 WO 2003064054A1 EP 0300776 W EP0300776 W EP 0300776W WO 03064054 A1 WO03064054 A1 WO 03064054A1
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WO
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drum
nozzles
solid bowl
screw centrifuge
bowl screw
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/000776
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English (en)
French (fr)
Inventor
Paul BRÜNING
Jürgen HERMELER
Helmut Figgener
Original Assignee
Westfalia Separator Ag
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Publication date
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Priority to US10/502,788 priority patent/US7326169B2/en
Priority to KR1020047011720A priority patent/KR100857950B1/ko
Priority to EP03704471A priority patent/EP1474241A1/de
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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
    • B04B2001/2075—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 means for recovering the energy of the outflowing liquid
    • 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
    • B04B2001/2083—Configuration of liquid outlets

Definitions

  • the invention relates to a solid bowl screw centrifuge according to the preamble of claim 1.
  • a weir which has a passage which can be formed by a plurality of grooves extending from the inside diameter of the weir or by openings provided in the walls of the weir.
  • a throttle disc which is stationary relative to this while the drum is rotating and which is axially displaceable via a threaded bushing.
  • the distance between the weir and the throttle plate can be changed by turning the threaded bushing. This changes the discharge cross-section for the liquid running out of the centrifugal drum, which is composed of the total length of the transition edge of the passage and the distance between the weir and the throttle disc.
  • the change in the discharge cross-section causes a change in the liquid level in the centrifugal drum, so that this can be adjusted continuously
  • Liquid level is possible by moving the throttle plate.
  • the throttle plate can also be displaced in the axial direction in that the throttle plate is articulated and pivoted on its outer circumference, which in the area of the weir leads to an axial displacement between the throttle plate and the weir.
  • DE 43 20 265 AI has proven itself since it offers a solution to the problem with the construction of DE 41 32 029 AI that the devices for adjusting the transfer diameter on the weir rotate with the drum during operation , which makes a relatively complex and laborious transfer of actuating forces to the rotating centrifugal drum necessary.
  • the object of the invention is to solve this problem.
  • the passage is also assigned at least one nozzle or several nozzles rotating with the drum for discharging / discharging the clarified liquid.
  • the invention offers the possibility of deriving a fixed basic quantity from the drum through the nozzles and additionally using the variable throttle device, in particular the throttling disk, to finely regulate or fine-tune the liquid level in the solid bowl screw centrifuge ,
  • nozzles on solid-bowl screw centrifuges and their effect of saving energy with an appropriate orientation inclined to the drum axis are known per se, for example from DE 39 004 151 A1.
  • the throttle device is used to regulate the liquid level in the centrifuge. With increasing flow resistance at the gap through which the liquid exits the throttle device, a greater liquid pressure at the passage is required, which leads to an increase in the
  • the nozzles are particularly advantageously designed to be exchangeable in order to be able to easily preset the amount of liquid that runs off, e.g. with strongly varying throughput quantities. Another advantage of this measure can be seen in the fact that changing the nozzles against others with a different diameter provides a simple further possibility for changing the control and setting characteristics. "Nozzles" with blind bores (closed bores) can also be set, as a result of which the number of nozzles and the characteristics can also be changed.
  • the nozzles are preferably connected downstream of the passage and the throttle device is in turn connected downstream of the nozzles.
  • the nozzle chamber preferably also has a diameter which corresponds to the diameter at the outer edge of the passage. This ensures very favorable flow conditions in the nozzle chamber, which largely or completely prevent the accumulation of dirt. In this variant in particular, clearing elements are no longer required in the nozzle chamber.
  • the nozzles have a diameter of more than 2 mm. It is in particular possible to provide the nozzles with such a large diameter if they are arranged offset radially inwards relative to the outer drum shell, and particularly preferably such that the nozzles are at a distance from the outer drum radius in a plane perpendicular to the drum axis Have 25 to 75% of the drum radius.
  • the nozzles can basically only be designed so that blockages are reliably avoided. This was not recognized in the prior art. For this reason, too, the nozzles have not become particularly popular in practice.
  • Another advantage of the measure of arranging the nozzles further inward toward the axis of rotation is that it is possible to change the annular chamber provided according to DE 43 20 265 AI - called an annular channel there - in such a way that the annular chamber there
  • Ring channel arranged and provided broaching tools that are necessary to avoid the accumulation of dirt can be saved.
  • Liquid from the solid bowl screw centrifuge should be mentioned as a further advantage that, with appropriate alignment of the openings of the nozzles inclined to the axis of symmetry, the liquid emerging from the nozzles reduces the drive power and energy to be applied of the solid bowl screw centrifuge. This Energy saving is not insignificant and can lead to a noticeable reduction in the energy consumption of the solid bowl screw centrifuge.
  • the openings of the nozzles are preferably oriented backwards in relation to the direction of rotation of the drum in order to save energy.
  • the openings of the nozzles are preferably oriented in relation to a tangent in a plane perpendicular to the drum axis of rotation on the drum surface such that they have an inclination between 0 ° and 30 °.
  • An inclination of 0 ° brings maximum energy gain. Values greater than 0 ° and less than 30 ° can be implemented constructively.
  • the energy gain is particularly great in solid-bowl screw centrifuges with such a design that the peripheral speed of the drum on the outer diameter of the drum during operation is more than 70 m / s, since the energy gain has a particularly significant effect in such centrifuges.
  • FIG. 1 shows the area of the weir of a solid bowl screw centrifuge according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic view of a known solid bowl screw centrifuge with a weir designed as an overflow
  • FIGS. 3, 4 are diagrams for illustrating effects of the prior art and the invention.
  • Fig. 2 is intended to illustrate the basic structure of a solid bowl screw centrifuge.
  • FIG. 2 shows a solid-bowl screw centrifuge 1 with a drum 3, in which a screw 5 is arranged.
  • the drum 3 and the screw 5 each have an essentially cylindrical section and a section which tapers conically here.
  • An axially extending central inlet pipe 7 is used to feed the centrifuged material via a distributor 9 into the centrifugal chamber 11 between the
  • the screw 5 rotates at a somewhat lower or greater speed than the drum 3 and conveys the ejected solid to the conical section from the drum 3 to the solids discharge 13.
  • the liquid flows to the larger drum diameter at the rear end of the cylindrical section of the drum 3 and is derived there by or over a weir 15.
  • the weir 15 has a passage 17 in an axial cover 19 of the drum 3, to which a combination of at least one or more nozzles 21 and an adjustable throttle device is assigned - here connected downstream.
  • the nozzles 21 are designed as screw bodies inserted into openings 23 of a stepped ring extension 25 that are configured in radial or inclined directions with respect to the drum axis, the bores or openings 27 of which are oriented perpendicular or at an angle to the drum axis S of the drum.
  • the ring extension 25 has an inner diameter which corresponds to the outer diameter of the passage 17.
  • the nozzle chamber 33 thus also has a diameter which corresponds to the diameter at the outer edge of the passage 17.
  • the inlet openings 27 of the nozzles are preferably flush with the diameter of the overflow-like passage 17. This prevents dirt from accumulating in the nozzle chamber 33.
  • the ring extension 25 forms at its end facing away from the passage 21 an axial outlet 29, which is followed by the throttle disc 31, the distance to the outlet 29, for example in the manner described in DE 43 20 265 AI, with a wide variety of drive devices (here not shown) is changeable.
  • the distance of the throttle disc 31 to the outlet 29 is preferably changed by axial movement, in particular by axial displacement (which can also be achieved by pivoting) of the throttle disc 31 which is stationary relative to the rotating drum 3.
  • axial displacement which can also be achieved by pivoting
  • the throttle disc 31 rotates with the drum 3 during operation (not shown).
  • this solution is structurally more complex than the non-rotating variant.
  • the term nozzle 21 is to be understood here in such a way that the bore 27 can have a diameter which is constant or variable over the axial extent of the opening.
  • the nozzle 21 can also be designed as a bore in the ring extension 25, but the screw bodies offer the advantage of being interchangeable and thus of presetting the discharge quantity.
  • ribs (not shown here) can improve the delivery.
  • a preset basic quantity of liquid is derived from the drum 3 through the nozzles 21, depending on the design and diameter of the openings of the exchangeable screw body.
  • the optimal alignment of the nozzles 21 for maximum energy savings can be determined with simple experiments.
  • the amount of solids is, for example, 20 m 3 / h. With this quantity, a nozzle design for 110 m / h and, in turn, a discharge of 70 m / h for regulating the mirror via the throttle disk 31 would be recommended.
  • the nozzles 21 are simply exchanged for those with a different diameter. A complex exchange of expensive and complicated components is not necessary.
  • the nozzles 21 are preferably arranged in a plane perpendicular to the drum axis at a distance from the outer drum radius or circumference of 25 to 75% of the drum radius, since the energy gain is greater the closer the nozzles 21 come to the drum circumference, but one Arranging further inwards offers the advantage that the diameter of the nozzles or their opening cross section can be larger than in the case of an arrangement further out, so that they clog less quickly.
  • the area mentioned represents a good compromise between the effects mentioned.
  • a change in the discharge cross-section brings about a change in the liquid level in the drum 3 by adjusting the distance between the throttle disk 31 and the outlet 29.
  • the liquid level FS in the solid-bowl screw centrifuge is used in particular fine-tuned.
  • This formula is used to calculate a significant reduction in power consumption at a nozzle inclination angle between 0 and 30 °.
  • A depends on the diameter and the cross-sectional shape of the nozzle 21, the level of the mirror in the drum and the beam angle of the nozzle jet.
  • the cross-sectional geometry of the nozzles 21 can be designed as desired, e.g. round or square or in some other way.
  • Fig. 3 shows the conditions in a construction of the type of DE 43 20 265 AI without nozzles.
  • the gap width s between the throttle plate 31 and drum weir outlet 17 is plotted on the X axis, and the volume flow VX is plotted on the Y axis.
  • a volume flow V1X thus results for a gap width X.
  • the larger the gap width S the larger the volume flow , which is derived between the throttle plate 31 and the drum weir 17 from the drum 3.
  • the volume flow becomes smaller, the narrower the gap between throttle plate 31 and drum weir is set.
  • the pond depth increases within the decanter drum, i.e. the surface level moves further inwards as the gap decreases.
  • FIG. 4 shows the behavior of the volume flow V at the nozzles 21.
  • the volume flow increases with increasing pond depth due to the pressure in the liquid at the nozzle inlet. Both effects overlap. In practice, this extends the control range on the decanter according to the type of FIG. 1 up to double compared to a decanter without nozzles 21 according to the type of FIG. 3. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einem Wehr (15) zum Ableiten geklärter Flüssigkeit aus einer Trommel (3), das einen Durchlass (17) aufweist, dem eine Drosseleinrichtung, insbesondere eine Drosselscheibe (31), zugeordnet ist, deren Abstand zum Durchlass (17) veränderlich ist und die als im Betrieb der Zentrifuge relativ zur Trommel (3) stillstehendes Teil ausgebildet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass dem Durchlass (17) ferner wenigstens eine sich mit der Trommel (3) mitdrehende Düse (21) zum Auslass der geklärten Flüssigkeit zugeordnet ist.

Description

VoIImantel-Schneckenzentrifuge mit einem Wehr
Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Zentrifuge ist aus der DE 43 20 265 AI bekannt. Die in dieser
Schrift offenbarte Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist an der Flüssigkeitsaustrittsseite mit einem Wehr versehen, welches einen Durchlass aufweist, der durch mehrere vom Innendurchmesser des Wehres ausgehende Nuten oder durch in den Wandungen des Wehres vorgesehene Öffnungen gebildet sein kann. Dem Durchlass ist eine während des Drehens der Trommel relativ zu dieser stillstehende Drosselscheibe zugeordnet, die über eine Gewindebuchse axial verschiebbar ist.
Durch Verdrehen der Gewindebuchse kann der Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe verändert werden. Dadurch verändert sich für die aus der Schleudertrommel ablaufende Flüssigkeit der Abflussquerschnitt, welcher sich aus der Gesamtlänge der Übertrittskante des Durchlasses und dem Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe zusammensetzt.
Die Veränderung des Abflussquerschnittes bewirkt eine Änderung des Flüssig- keitsspiegels in der Schleudertrommel, so dass eine stufenlose Einstellung dieses
Flüssigkeitsspiegels durch Verschieben der Drosselscheibe möglich ist.
Das Verschieben der Drosselscheibe in axialer Richtung kann auch dadurch realisiert werden, dass die Drosselscheibe an ihrem Außenumfang angelenkt ist und verschwenkt wird, was im Bereich des Wehres quasi zu einer axialen Verschiebung zwischen der Drosselscheibe und dem Wehr führt.
Die Veröffentlichung „Patent Abstracts of Japan", Nummer 11179236 A, zeigt, dass man einem Durchlass Leitbleche zuordnen kann, welche der aus der Trommel austretenden Flüssigkeit einen Drall geben, wobei der auftretende Rückstosseffekt zur Energieeinsparung genutzt werden soll.
Die Konstruktion der DE 43 20 265 AI hat sich an sich bewährt, da sie eine Lösung des bei der Konstruktion des in der DE 41 32 029 AI auftretenden Problems bietet, dass sich die Einrichtungen zur Verstellung des Übertrittsdurchmessers am Wehr im Betrieb mit der Trommel mitdrehen, was eine relativ aufwendige und umständliche Übertragung von Stellkräfte auf die rotierende Schleudertrommel notwendig macht.
Dennoch ist es wünschenswert, für verschiedene Einsatzzwecke mit einfachen Mitteln eine zusätzliche Einstellmöglichkeit des Wehres der Vollmantel- Schneckenzen-trifuge auf unterschiedliche Zulaufleistungen zu schaffen. Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Danach ist dem Durchlass ferner wenigstens eine sich mit der Trommel mitdrehende Düse oder mehrere Düsen zum Auslaß/Ableiten der geklärten Flüssigkeit zuge- ordnet ist/sind.
Die Erfindung bietet auf diese Weise die Möglichkeit dazu, durch die Düsen aus der Trommel eine im Betrieb feste Grundmenge abzuleiten und mit Hilfe der veränderlichen Drosseleinrichtung, insbesondere der Drosselscheibe, den Flüssigkeits- stand in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge zusätzlich fein zu regulieren bzw. fein einzustellen.
Zwar sind Düsen an Vollmantelschneckenzentrifugen und ihr Effekt der Energieeinsparung bei entsprechender Ausrichtung geneigt zur Trommelachse an sich be- kannt, so z.B. aus der DE 39 004 151 AI. Nicht bekannt ist dagegen die vorteilhaf- te Wirkung, welche sich daraus ergibt, dass sie mit einer Drosseleinrichtung am Flüssigkeitsaustrag kombiniert werden. Die Drosseleinrichtung dient zur Regelung des Flüssigkeitspegels in der Zentrifuge. Mit zunehmendem Durchflusswiderstand am Spalt, durch welche die Flüssigkeit an der Drosseleinrichtung austritt, wird ein größerer Flüssigkeitsdruck am Durchlass erforderlich, der zu einem Anstieg des
Flüssigkeitsspiegels in der Zentrifuge führt. Da sich durch diese Druckveränderung auch die Menge des Flüssigkeitsmenge verändert, welcher durch die Düsen ausströmt, addieren sich diese beiden Effekte, d.h. der erzielbare Regelbereich wird größer und die Regelcharakteristik wird vorteilhaft beeinflusst. Dieser Effekt tritt nach dem Stand der Technik nicht auf, da dort keine Drosseleinrichtung mit vorgeschalteten Düsen sondern lediglich Düsen mit nachgeschaltetem Uberströmöffhung vorgesehen sind. Mit der Düse erhofft man sich denn nach dem Stand der Technik auch eher den Effekt der Energieeinsparung und der Verbesserung der Verhältnisse am Feststoffaustrag.
Besonders vorteilhaft sind die Düsen wechselbar ausgebildet, um auf einfache Weise eine Voreinstellung der ablaufenden Flüssigkeitsmenge vornehmen zu können, z.B. bei stark variierenden Durchsatzmengen. Ein weiter Vorteil dieser Maßnahme ist darin zu sehen, dass durch ein Wechseln der Düsen gegen andere mit einem an- deren Durchmesser eine einfache weitere Möglichkeit zum Verändern der Regel- und Einstellcharakteristik gegeben ist. Es können auch „Düsen" mit Blindbohrungen (geschlossene Bohrungen) gesetzt werden, wodurch die Anzahl der Düsen und die Charakteristik ebenfalls veränderbar ist.
Dabei sind vorzugsweise die Düsen dem Durchlass nachgeschaltet und die Drosseleinrichtung ist wiederum den Düsen nachgeschaltet.
Vorzugsweise hat die Düsenkammer ebenfalls einen Durchmesser, der dem Durchmesser am äußeren Rand des Durchlasses entspricht. Hierdurch werden sehr günstige Strömungs Verhältnisse in der Düsenkammer sichergestellt, welche ein An- sammeln von Verschmutzungen weitestgehend oder ganz verhindern. Räumorgane sind insbesondere auch bei dieser Variante nicht mehr in der Düsenkammer erforderlich.
Um Verstopfungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Düsen einen Durchmesser von mehr als 2 mm aufweisen. Es ist insbesondere möglich, die Düsen mit einem derart großen Durchmesser zu versehen, wenn sie relativ zum Trommelaußenmantel radial nach innen versetzt angeordnet sind, und zwar besonders bevorzugt derart, dass die Düsen in einer Ebene senkrecht zur Trommelachse einen Ab- stand zum äußeren Trommelradius von 25 bis 75% des Trommelradius aufweisen.
Je weiter die Düsen nach innen hin angeordnet sind, desto größer kann ihr Durchmesser gewählt werden, um eine gleichbleibende Austragsleistung zu verwirklichen. Durch die Anordnung weiter nach innen hin können die Düsen also im Grunde erst so ausgelegt werden, dass Verstopfungen sicher vermieden werden. Dies wurde beim Stand der Technik nicht erkannt. Auch aus diesem Grund haben sich die Düsen in der Praxis daher nicht nennenswert durchgesetzt.
Ein weiterer Vorteil der Maßnahme, die Düsen weiter innen zur Drehachse hin anzuordnen liegt darin, dass es möglich wird, die nach der DE 43 20 265 AI vorgese- hene Ringkammer - dort Ringkanal genannt - derart zu verändern, dass die dort im
Ringkanal angeordneten und vorgesehenen Räumwerkzeuge, die notwendig sind, um das Ansammeln von Verschmutzungen zu vermeiden, eingespart werden können.
Neben der guten Einstellbarkeit und Anpassbarkeit der Menge der ablaufenden
Flüssigkeit aus der Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist als weiterer Vorteil zu erwähnen, dass bei entsprechender Ausrichtung der Öffnungen der Düsen geneigt zur Symmetrieachse die aus den Düsen austretende Flüssigkeit die aufzubringende Antriebsleistung und -energie der Vollmantel-Schneckenzentrifuge verringert. Diese Energieeinsparung ist nicht unerheblich und kann zu einer spürbaren Senkung des Energieverbrauchs der Vollmantel-Schneckenzentrifuge führen.
Vorzugsweise werden die Öffnungen der Düsen - bezogen auf die Drehrichtung der Trommel - rückwärts ausgerichtet, um eine Energieersparnis zu erzielen.
Bevorzugt sind die Öffnungen der Düsen - bezogen auf eine Tangente in einer E- bene senkrecht zur Trommeldrehachse auf der Trommeloberfläche derart ausgerichtet, daß sie eine Neigung zwischen 0° und 30° aufweisen. Eine Neigung von 0° bringt einen maximalen Energiegewinn. Konstruktiv gut realisierbar sind Werte größer als 0° und kleiner als 30°.
Wird eine Variante mit radialer Ausrichtung der Düsenöffnungen realisiert, entfällt der Vorteil der Energieersparnis beim Antrieb der Trommel. Erhalten bleibt aber die leichte Anpassbarkeit an verschiedene Durchlaufmengen, so daß auch eine derartige Variante noch einen erheblichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik bietet.
Besonders groß ist der Energiegewinn bei Vollmantel-Schneckenzentrifugen mit einer derartigen Auslegung, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel am äußeren Durchmesser der Trommel im Betrieb mehr als 70m/s beträgt, da sich bei derartigen Zentrifugen der Energiegewinn besonders deutlich auswirkt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu ent- nehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 den Bereich des Wehres einer erfindungsgemäßen Vollmantel- Schneckenzentrifuge; Fig. 2 eine schematische Ansicht einer bekannten Vollmantel- Schneckenzentrifuge mit einem als Überlauf ausgestalteten Wehr; und Fig. 3, 4 Diagramme zur Veranschaulichung von Effekten des Standes der Technik und der Erfindung.
Fig. 2 soll den grundsätzlichen Aufbau einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge verdeutlichen.
Fig. 2 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer Trommel 3, in der ei- ne Schnecke 5 angeordnet ist. Die Trommel 3 und die Schnecke 5 weisen jeweils einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt und einen sich hier konisch verjüngenden Abschnitt auf.
Ein sich axial erstreckendes zentrisches Einlaufrohr 7 dient zur Zuleitung des Schleudergutes über einen Verteiler 9 in den Schleuderraum 11 zwischen der
Schnecke 5 und der Trommel 3.
Wird beispielsweise ein schlammiger Brei in die Zentrifuge geleitet, setzen sich an der Trommelwandung gröbere Feststoffpartikel ab. Weiter nach innen hin bildet sich eine Flüssigkeitsphase aus.
Die Schnecke 5 rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die Trommel 3 und fördert den ausgeschleuderten Feststoff zum konischen Abschnitt hin aus der Trommel 3 zum Feststoffaustrag 13. Die Flüssigkeit strömt da- gegen zum größeren Trommeldurchmesser am hinteren Ende des zylindrischen Abschnittes der Trommel 3 und wird dort durch bzw. über ein Wehr 15 abgeleitet.
Wie ein derartiges Wehr 15 im Rahmen erfindungsgemäß ausgestaltet werden kann, zeigt Fig. 1. Nach Fig. 1 weist das Wehr 15 einen Durchlass 17 in einem axialen Deckel 19 der Trommel 3 auf, dem eine Kombination aus wenigstens einer oder mehreren Düsen 21 sowie eine verstellbare Drosseleinrichtung zugeordnet - hier nachgeschaltet - ist.
Die Düsen 21 sind als in radial oder geneigt zur Trommelachse ausgestaltete gerichtete Öffnungen 23 eines gestuften Ringansatzes 25 eingesetzte Schraubkörper ausgebildet, deren Bohrungen oder Öffnungen 27 senkrecht oder winklig zur Trommelachse S der Trommel ausgerichtet sind.
Der Ringansatz 25 weist in dem sich an den Durchlass 17 anschließenden Bereich bzw. Abschnitt einen Innendurchmesser aus, welcher dem äußeren Durchmesser des Durchlasses 17 entspricht. Die Düsenkammer 33 hat damit ebenfalls einen Durchmesser, der dem Durchmesser am äußeren Rand des Durchlasses 17 ent- spricht. Dabei liegen ferner bevorzugt die Eintrittsöffnungen 27 der Düsen bündig zu dem Durchmesser des überlaufartigen Durchlasses 17. Hiermit wird das Ansammeln von Schmutz in der Düsenkammer 33 verhindert.
Der Ringansatz 25 bildet an seinem vom Durchlass 21 abgewandten Ende einen a- xialen Auslass 29 aus, dem die Drosselscheibe 31 nachgeschaltet ist, deren Abstand zum Auslass 29 beispielsweise auf die in der DE 43 20 265 AI beschriebenen Art und Weisen mit verschiedensten Antriebseinrichtungen (hier nicht dargestellt) veränderlich ist.
Vorzugsweise wird der Abstand der Drosselscheibe 31 zum Auslaß 29 durch axiales Bewegen, insbesondere durch ein axiales Verschieben (auch realisierbar durch ein Verschwenken) der relativ zur drehenden Trommel 3 stillstehenden Drosselscheibe 31 verändert. Alternativ ist es auch denkbar, daß sich die Drosselscheibe 31 mit der Trommel 3 im Betrieb mitdreht (nicht dargestellt). Diese Lösung ist jedoch konstruktiv aufwendiger als die nicht mitdrehende Variante. Der Begriff Düse 21 ist hier derart zu verstehen, dass die Bohrung 27 einen über die axiale Erstreckung der Öffnung konstanten oder sich veränderlichen Durchmesser aufweisen kann. Die Düse 21 kann ferner auch als Bohrung im Ringansatz 25 ausgebildet sein, allerdings bieten die Schraubkörper der Vorteil der Wechselbar- keit und damit der Voreinstellung der Ablaufmenge.
In der inneren Düsenkammer 33 können (hier nicht dargestellte) Rippen die Förderung verbessern.
Durch die Düsen 21 wird eine je nach Auslegung und Durchmesser der Öffnungen der wechselbaren Schraubkörper voreingestellte Grundmenge an Flüssigkeit aus der Trommel 3 abgeleitet. Die optimale Ausrichtung der Düsen 21 zur maximalen Energieersparnis lässt sich mit einfachen Versuchen ermitteln.
Bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Eindickung eines Schlammes im Verhältnis 1: 10 mit einer Zulaufleistung von 300 m3/h und einer Feststoffabfuhr von 30 m3/h ist beispielsweise eine Düsenauslegung für 200 m3/h sowie eine Ableitung von 70 m3/h zur Regulierung des Spiegels über die Drosselscheibe 31 empfeh- lenswert.
Wenn kleinere Leistungen von z.B. 200 m3/h Zulauf gefahren werden, ergibt sich eines Feststoffmenge von z.B. 20 m3/h. Bei dieser Menge wäre eine Düsenausle- gung für 110 m /h sowie wiederum eine Ableitung von 70 m /h zur Regulierung des Spiegels über die Drosselscheibe 31 empfehlenswert.
Zur Anpassung an verschiedene Leistungen werden die Düsen 21 also einfach gegen solche mit einem anderem Durchmesser ausgetauscht. Ein aufwendiger Austausch teuerer und komplizierter Bauelemente ist nicht erforderlich. Vorzugsweise sind die Düsen 21 in einer Ebene senkrecht zur Trommelachse in einem Abstand zum äußeren Trommelradius bzw. -umfang von 25 bis 75% des Trommelradius angeordnet, da der Energiegewinn um so größer ist, je näher die Düsen 21 dem Trommelumfang kommen, wobei aber eine Anordnung weiter nach innen hin den Vorteil bietet, dass der Durchmesser der Düsen bzw. ihr Öffhungs- querschnitt größer sein kann als bei einer Anordnung weiter außen, so dass sie weniger schnell verstopfen. Der genannte Bereich stellt einen guten Kompromiss zwischen den genannten Effekten dar.
Wie in der DE 43 20 265 AI bewirkt eine Veränderung des Abflussquerschnittes durch Verstellen des Abstandes zwischen der Drosselscheibe 31 und dem Auslass 29 eine Veränderung des Flüssigkeitsspiegels in der Trommel 3. Mit Hilfe der Drosselscheibe 31 wird dabei insbesondere der Flüssigkeitsstand FS in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge fein eingestellt.
Bei der Vollmantel-Schneckenzentrifuge der Figur 2 gilt für den ablaufenden Teil- chenstrom Qw über das Wehr 15 mit einem Durchmesser dw, wobei die Umfangsgeschwindigkeit Uw am Wehrdurchmesser dw beträgt:
P (Qw) = p x Qw x U
Im Gegensatz dazu gilt bei der Erfindung, daß der größte Teil des Volumenstroms am Durchmesser dw durch die Düsen 21 abgeleitet wird (Volumenstrom QD), und daß ein weiterer Teilstrom durch den Auslaß 29 einer Drosselscheibe 31 abgeleitet wird.
Wird durch die Drosselscheibe 31 der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer auf dem Wehrdurchmesser dw gehalten, so beträgt die Leistung durch den aus den Düsen 21 abfließenden Durchsatzanteil QD P (QD) = p x QD x U2 wx A.
Aus dieser Formel errechnet sich die bei einem Düsenneigungswinkel zwischen 0 und 30° eine deutliche Leistungsbedarfsreduzierung. A ist abhängig vom Durchmesser und der Querschnittsform der Düse 21, dem Spiegelstand in der Trommel und dem Abstrahlwinkel des Düsenstrahls. Die Querschnittsgeometrie der Düsen 21 kann beliebig ausgelegt werden, so z.B. rund oder quadratisch oder in anderer Weise.
Fig. 3 zeigt die Verhältnisse bei einer Konstruktion nach Art der DE 43 20 265 AI ohne Düsen. Auf der X-Achse ist die Spaltweite s zwischen Drosselscheibe 31 und Trommelwehr -Auslass 17 - aufgetragen, auf der Y-Achse der Volumenstrom VX Für eine Spaltweite X ergibt sich damit ein Volumenstrom V1X Je größer die Spaltweite S ist, desto größer ist der Volumenstrom, welche zwischen Drosselscheibe 31 und Trommelwehr 17 aus der Trommel 3 abgeleitet wird. Im Um- kehrschluß wird der Volumenstrom um so kleiner, desto enger die Spaltweite zwischen Drosselscheibe 31 und Trommelwehr eingestellt ist. Gleichzeitig steigt die Teichtiefe innerhalb der Dekantertrommel, d.h., der Oberflächenspiegel wandert mit abnehmendem Spalt weiter nach innen.
Fig. 4 zeigt dagegen das Verhalten des Volumenstromes V an den Düsen 21. Hier steigt der Volumenstrom mit zunehmender Teichtiefe durch den in der Flüssigkeit anstehenden Druck am Düseneinlauf. Beide Effekte überlagern sich. Dies erweitert in der Praxis den Regelbereich am Dekanter nach Art der Fig. 1 bis hin zum Doppelten im Vergleich zu einem Dekanter ohne Düsen 21 nach Art der Fig. 3. Bezugszeichenliste
Schneckenzentrifuge 1
Trommel 3
Schnecke 5
Einlaufrohr 7
Verteiler 9
Schleuderraum 11
Feststoffaustrag 13
Wehr 15
Durchlass 17
Deckel 19
Düsen 21
Öffnungen 23
Ringsansatz 25
Öffnungen 27
Auslass 29
Drosselscheibe 31
Düsenkammer 33
Symmetrie- und Drehachse S Flüssigkeitsspiegel FS

Claims

Patentansprüche
1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einem Wehr (15) zum Ablei- ten geklärter Flüssigkeit aus einer Trommel (3), das einen Durchlass (17) aufweist, dem eine Drosseleinrichtung, insbesondere eine Drosselscheibe (31), zugeordnet ist, deren Abstand zum Durchlass (17) veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Durchlass (17) ferner wenigstens eine sich mit der Trommel (3) mitdrehende Düse (21) oder mehrere Düsen zum Auslass der ge- klärten Flüssigkeit zugeordnet ist/sind.
2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auslegung derart, daß die Düsen (21) in einer Ebene senkrecht zur Trommelachse einen Abstand zum äußeren Trommelradius von 25 bis 75% des Trom- melradius aufweisen.
3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (21) einen Durchmesser von mehr als zwei mm aufweisen.
4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (21) dem Durchlass (17) nachgeschaltet sind und dass die Drosseleinrichtung (31) wiederum den Düsen (21) nachgeschaltet ist.
5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (21) wechselbar ausgebildet sind.
6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (21) als Schraubkörper ausgebildet sind.
7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Düsen (21) am Trommeldeckel (19) oder einem an den Trommeldeckel angesetzten Bauteil (19) verteilt sind.
8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubkörper in Öffnungen (23) eines Ringansatzes (25) an dem Deckel (19) der Trommel (3) eingeschraubt sind.
9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (21) in einer Düsenkammer (33), bevorzugt gebildet durch den Ringansatz (25), angeordnet sind und dass der Innendurchmesser der Düsenkammer (33) dem äußeren Durchmesser des überlaufartigen Durchlasses (17) entspricht.
10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Eintrittsöffnungen (27) der Düsen bündig zum Durchmesser der Düsenkammer (33) angeordnet sind.
11. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (27) der Düsen (21) winklig zur Drehachse (S) der Trommel (3) ausgerichtet sind.
12. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (27) der Düsen (21) bezogen auf die
Drehrichtung der Trommel rückwärts ausgerichtet sind.
13. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (27) der Düsen (21) - bezogen auf eine Tangente zur Trommeloberfläche in einer Ebene senkrecht zur Trommeldrehachse - eine Neigung zwischen Null und 30° aufweisen.
14. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (27) der Düsen (21) - bezogen auf die äußere Wandung der Trommel (3) - radial nach außen gerichtet sind.
15. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringansatz (25) an seinem vom Durchlass (21) abgewandten Ende einen axialen Auslass (29) aufweist oder ausbildet, dem die Drosselscheibe (31) nachgeschaltet ist.
16. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Drosselscheibe (31) zum Auslaß (29) durch axiales Bewegen, insbesondere durch ein axiales Verschieben, der
Drosselscheibe (31) veränderlich ist.
17. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auslegung derart, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel (3) am äußeren Durchmesser der Trommel (3) im Betrieb mehr als 70m/s beträgt.
18. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselscheibe (31) als im Betrieb der Zentri- fuge relativ zur Trommel (3) stillstehendes Teil ausgebildet ist.
19. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselscheibe (31) als sich im Betrieb der Zentrifuge mit der Trommel mitdrehendes Teil ausgebildet ist.
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