WO2013139920A2 - Vollmantel-schneckenzentrifuge - Google Patents

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WO2013139920A2
WO2013139920A2 PCT/EP2013/055956 EP2013055956W WO2013139920A2 WO 2013139920 A2 WO2013139920 A2 WO 2013139920A2 EP 2013055956 W EP2013055956 W EP 2013055956W WO 2013139920 A2 WO2013139920 A2 WO 2013139920A2
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WO
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solid bowl
drum
centrifuge according
control element
screw
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PCT/EP2013/055956
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French (fr)
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WO2013139920A3 (de
Inventor
Heinz Solscheid
Robert Wagenbauer
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Hiller Gmbh
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Priority to JP2015500929A priority patent/JP2015510840A/ja
Priority to EP13717724.2A priority patent/EP2827996A2/de
Priority to CA2868195A priority patent/CA2868195A1/en
Priority to US14/378,623 priority patent/US20150018190A1/en
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Publication of WO2013139920A3 publication Critical patent/WO2013139920A3/de

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Classifications

    • 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
    • B04B2001/2083—Configuration of liquid outlets

Definitions

  • the invention relates to a solid bowl screw centrifuge according to the preamble of patent claim 1.
  • the device for adjusting the fluid level consists of a weir, which can be mechanically adjusted during operation.
  • the mixture to be separated is fed via a static feed pipe into a feed chamber integrated in the screw body and from there into the working space of the centrifuge and subjected to a corresponding centrifugal acceleration on the basis of the drum speed.
  • the usually specific heavier solid settles on the drum inner wall and is conveyed by the screw conveyor to openings at the end of the conical drum and thrown off.
  • the clarified centrate, the light phase flows in the worm gear opposite to the solid transport direction and leaves the centrifuge via the weir opening.
  • the known from DE 39 21 327 weir is adjusted for adjusting the liquid level via an axially displaceable ring and a deflecting member in the radial direction.
  • a paring disc is arranged non-rotatably on the stationary during operation feed pipe, which is connected upstream of a throttle disk. Both discs can by means of a Electric drive can be adjusted axially.
  • the throttle disk may be formed as a member rotating with the drum.
  • the invention has for its object to simplify constructively in a worm centrifuge of the type specified in claim 1 type device for adjusting the liquid level while maintaining the possibility of level adjustment during operation.
  • the means for adjusting the liquid level consists of a control means for braking or accelerating the liquid particles of the light phase, which is driven in rotation at a different speed of the drum rotation and leaves a through-flow annular gap to the drum inner wall.
  • control element is designed as an immersion disk whose surface discontinuities can slow down or accelerate the liquid particles.
  • the control element is designed as an immersion disk whose surface discontinuities can slow down or accelerate the liquid particles.
  • As heat axially projecting ribs are possible from the immersion disk, but also slots or holes in the immersion disk, protrusions or surface roughening. These may be provided on one side or on both sides of the immersion disk.
  • control it is possible to form the control as a vane rotor.
  • the control can be attached to the hollow shaft of the screw conveyor, so that at the same time the speed of the control is connected with a change in the screw speed.
  • control can be rotatably mounted on a hollow shaft stub of the rotor drum and with its own rotary drive in the form of a motor be connected.
  • the rotary drive acts as an output for a generator.
  • FIG. 1 shows the schematic, partially sectioned view of a screw centrifuge in a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows two communicating tubes with a liquid filling
  • FIG. 3 shows the U-tube of FIG. 2 with two liquids of different density
  • FIG. 4 shows the centrifuge shown in FIG. 1 with a drive motor for the control element
  • FIG. 5 shows a variant of FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a further variant of FIG. 4,
  • FIG. 7 shows a variant of FIG. 6 as a three-phase centrifuge
  • FIG. 8 shows a further modified embodiment for the principle of FIG. 6,
  • FIG. 9 shows an enlarged detail view from FIG. 8,
  • FIG. 11 shows a detailed illustration from FIG. 10.
  • FIG. 1 shows schematically a first embodiment of a solid bowl screw centrifuge 10 according to the invention.
  • This consists in known manner of a rotor drum 12 which is supported at both ends in radial bearings 14 and rotatable about a horizontal axis 16 by a drive, not shown.
  • the rotor drum has a cylindrical drum portion 18 and a conical drum portion 20.
  • a screw conveyor 22 is rotatably mounted about the axis 16 at a speed deviating from the drum speed.
  • the rotary drive required for this purpose is also not shown.
  • the screw conveyor 22 consists of a hollow shaft 24, are mounted on the screw helix 26 for the transport of the heavy phase to discharge openings 28 in the conical drum section 20.
  • a left-hand hollow tube stub 30 of the rotor drum 12 leads through a supply pipe 32, not shown in Figure 1 (see Figure 6), for the mixture to be separated (Feed suspension) axially into a formed in the hollow shaft 24 feed chamber 34, lead from the feed openings 36 in the working space 38 of the screw helix 26.
  • the screw helix 26 conveys the specifically heavy phase (thick material), which assumes the height ho to the drum inner wall, into the conical drum section 20, from which it is discharged via the discharge opening 28.
  • the liquid, light phase (centrate) with the height hp flows in the opposite direction to the end of the cylindrical drum portion 18 end wall 40, before which the control element 42 according to the invention is arranged.
  • this consists of a radially oriented plunger 44, projecting from the axial ribs 46 in the direction of the end wall 40.
  • the plunger 44 is attached here to a cylindrical ring 48 which is rotatably supported by two ball bearings 50 on the hollow shaft stub 30.
  • the ring 48 At its end projecting from the drum 12, the ring 48 has a pulley 52 for the belt connection 54 with an electric motor 56 (see Figure 4).
  • the pressure behaves as in a U-tube in which the Zentratteilchen initially flow radially to the drum inner wall 58 to then flow through the annular gap 60 and the overflow 62 in the end wall 40 to the outside.
  • FIG. 3 shows a corresponding model of a rotating U-tube in the region of the control element 42 of FIG. At the apex applies to the pressures Pz of the centrate F (liquid phase) and P D of the thick material D (heavy phase):
  • FIG. 1 shows the different angular velocities of the rotor drum and the control element cos.
  • the angular velocity of the rotor drum determines the angular velocity of the liquid phase:
  • the angular velocity cos of the control element 42 designed as a dip disk 44 with or without ribs 46 is approximately equal to the angular velocity of the thick material (heavy phase), but different from the centrate:
  • the dip disk 44 of the control element 42 is designed without ribs 46, as shown in FIG. 11.
  • a Zentratteilchen maintains the recorded on the inner wall of the drum 58 peripheral speed. This means that as the diameter decreases, the angular velocity of the centrate particle must increase. The centrate rushes ahead of the surrounding drum wall. By increasing the angular velocity, the centrifugal acceleration z and thus the fluid pressure in the gap 60 between the immersion disk 44 and the drum inner wall 58 increases. In this gap, the pressure behaves as in the U-tube of Figure 2, d. H. from the liquid columns on both sides of the dip disk 44, the same pressure is generated.
  • the pressure balance can only be achieved by increasing the height of the liquid column in the working space 38 of the centrifuge. In extreme cases, this can lead to an undesirable overflow of liquid through the solids discharge 28.
  • Case 2 corresponds to the sketches shown in FIGS. 6, 7, 8, 9, according to which the dipping disc 44 is fastened on the hollow shaft 24 of the screw conveyor 22 and provided with ribs 46 on its side facing the end wall 40.
  • a Zentratteilchen has first recorded on the drum inner wall 58 peripheral speed. As the diameter decreases, the centrate particle becomes the radius and the screw speed imposed corresponding peripheral speed. (The screw speed differs only insignificantly from the drum speed). This means that as the diameter decreases, the angular velocity of the centrate particle remains unchanged. The centrate has about the same angular velocity as the surrounding drum wall. As a result, there is no undesired leveling of the centrifuge working space 38 by the U-tube effect (the density of the liquid and the centrifugal acceleration are the same).
  • the third case corresponds to the representation in FIG. 4, according to which the control element 42 with the immersion disk 44 provided with ribs 46 can be driven by a motor 56 (or braked by a generator) relative to the drum speed.
  • the control 42 as outlined in Figure 5 as a rotor 64 with i. w. radially aligned wings 66 may be formed.
  • the brake case will be explained below; the drive case is correspondingly reversed.
  • the Zentratteilchen enters with the recorded on the drum inner wall 58 peripheral speed in the gap 60 between plunger 44 and end wall 40 a.
  • the centrate particles are approximately forced to the speed of the immersion disk 44 or wing 66.
  • the peripheral speed of the Zentratteilchens is decelerated according to the speed of the plunger or vanes and the diameter considered.
  • the braking energy is converted into electrical energy in the generator.
  • the centrifugal acceleration acting on the centrate particle is reduced.
  • the equilibrium condition in the gap 60 between plunger 44 and drum inner wall 58 adjusts itself by a reduction of the liquid level in the working space 38 of the centrifuge.
  • a partition wall 68 to the working space 38 of the centrifuge is required.
  • FIG. 7 shows a three-phase version of the centrifuge with circumferentially distributed, radially adjustable overflow tubes 72 for discharging a light liquid.
  • the discharge openings 70 for the discharge of a heavy liquid can be closed by screws 74.
  • the solids are discharged via the discharge opening 28.
  • FIGS. 8 and 9 are comparable to the version of FIG. 7, in which the immersion disk 44 is fastened to the hollow shaft 24 of the screw conveyor 22 and provided with ribs 46.
  • FIG. 9 one of the screws 74 for closing the discharge opening 70 in the immersion disk 44 can be clearly seen.
  • FIGS. 10 and 11 once again show a version with immersion disk 44 without ribs.
  • the means for decelerating or accelerating the liquid particles may consist of other surface discontinuities, e.g. As roughening or protrusions.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Vollmantel-Schneckenzentrifuge dient zum kontinuierlichen Trennen eines Gemisches fließfähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte. Sie hat eine um eine horizontale Achse (16) drehbare Rotortrommel (12) mit einem zylindrischen Trommelabschnitt (18) und einem konischen Trommelabschnitt (20) und eine darin gelagerte, um dieselbe Achse (16) rotierende Förderschnecke (22) mit an einer Hohlwelle (24) angebrachter Schneckenwendel (26) für den Transport der schweren Phase zu Austragsöffnungen (28) im konischen Trommelabschnitt (20). An einer den zylindrischen Trommelabschnitt (18) abschließenden Stirnwand (40) wenigstens eine Abflussöffnung (62) für die leichte Phase mit einer Einrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes vorgesehen. Gemäß der Erfindung besteht die Einrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes aus einem Steuerelement (42) mit Mitteln zum Abbremsen oder Beschleunigen der Flüssigkeitsteilchen der leichten Phase, das mit einer von der Trommeldrehzahl unterschiedlichen Drehzahl rotierend angetrieben ist und zur Trommelinnenwand (58) einen Durchström-Ringspalt (60) freilässt.

Description

Vollmantel- S chneckenzentrifuge
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Schneckenzentrifugen des Standes der Technik, z. B. gemäß DE 39 21 327, besteht die Einrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes aus einem Wehr, das im Betrieb mechanisch verstellt werden kann. Das zu trennende Gemisch wird dabei über ein statisches Zulaufrohr in eine im Schneckenkörper integrierte Aufgabekammer und von dort in den Arbeitsraum der Zentrifuge aufgegeben und auf Grund der Trommeldrehzahl einer entsprechenden Zentrifugalbeschleunigung unterworfen. Im Arbeitsraum der Zentrifuge setzt sich der meist spezifisch schwerere Feststoff an der Trommelinnenwand ab und wird durch die Förderschnecke zu Öffnungen am Ende der konischen Trommel gefördert und abgeschleudert. Das geklärte Zentrat, die leichte Phase, fließt im Schneckengang entgegen der Feststofftransportrichtung und verlässt die Zentrifuge über die Wehröffnung.
Das aus DE 39 21 327 bekannte Wehr wird zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes über einen axial verschiebbaren Ring und ein Umlenkorgan in radialer Richtung verstellt.
Eine andere Einstellmöglichkeit ist in EP 702 599 Bl beschrieben und dargestellt, wo die Drosselscheibe des Wehres axial verstellt wird, um den Durchlass relativ zu einer stillstehenden Drosselscheibe verändern zu können.
In DE 103 36 350 AI ist eine Vollmantelschneckenzentrifuge beschrieben und dargestellt, bei der auf dem im Betrieb stillstehenden Zulaufrohr eine Schälscheibe unverdrehbar angeordnet ist, der eine Drosselscheibe vorgeschaltet ist. Beide Scheiben können mittels eines Elektroantriebs axial verstellt werden. Alternativ kann die Drosselscheibe als mit der Trommel rotierendes Element ausgebildet sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schneckenzentrifuge der im Patentanspruch 1 angegebenen Bauart die Einrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes unter Beibehaltung der Möglichkeit einer Niveauverstellung bei laufendem Betrieb konstruktiv zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes aus einem Steuerelement mit Mitteln zum Abbremsen oder Beschleunigen der Flüssigkeitsteilchen der leichten Phase besteht, das mit einer von der Trommeldrehzahl unterschiedlichen Drehzahl rotierend angetrieben ist und zur Trommelinnenwand einen Durchström-Ringspalt freilässt.
Diese Lösung hat gegenüber dem Stand der Technik den erheblichen Vorteil, dass für die Einstellung des Flüssigkeitspegels kein Wehr mit einem mechanischen Stellmechanismus erforderlich ist, weil stattdessen ein Steuerelement vorgesehen ist, dessen Drehzahl veränderbar ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Steuerelement als Tauchscheibe ausgebildet, deren Oberflächendiskontiunitäten die Flüssigkeitsteilchen abbremsen oder beschleunigen können. Als Oberflächendiskontinuitäten sind von der Tauchscheibe axial abstehende Rippen möglich, daneben aber auch Schlitze oder Löcher in der Tauchscheibe, Vorsprünge oder Oberflächenaufrauhungen. Diese können auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Tauchscheibe vorgesehen sein.
Alternativ besteht die Möglichkeit, das Steuerelement als Flügelrotor auszubilden.
Das Steuerelement kann an der Hohlwelle der Förderschnecke befestigt sein, so dass mit einer Änderung der Schneckendrehzahl gleichzeitig die Drehzahl des Steuerelements verbunden ist.
Bei einer Variante der Erfindung kann das Steuerelement auf einem Hohlwellenstummel der Rotortrommel drehbar gelagert und mit einem eigenen Drehantrieb in Form eines Motors verbunden sein. Bei einem Abbremsen des Steuerelementes wirkt der Drehantrieb als Abtrieb für einen Generator.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:
Figur 1 die schematische , teilweise geschnittene Ansicht einer Schneckenzentrifuge in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 zwei kommunizierende Röhren mit einer Flüssigkeitsfüllung,
Figur 3 das U-Rohr der Figur 2 mit zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte,
Figur 4 die in Figur 1 dargestellte Zentrifuge mit Antriebsmotor für das Steuerelement,
Figur 5 eine Variante der Figur 4,
Figur 6 eine weitere Variante der Figur 4,
Figur 7 eine Variante der Figur 6 als Dreiphasenzentrifuge,
Figur 8 eine nochmals abgeänderte Ausfuhrungsform für das Prinzip der Figur 6,
Figur 9 eine vergrößerte Ausschnittdarstellung aus Figur 8,
Figur 10 eine Variante der Figur 8 und
Figur 11 eine Detaildarstellung aus Figur 10.
Figur 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Vollmantel- Schneckenzentrifuge 10 gemäß der Erfindung. Diese besteht in bekannter Weise aus einer Rotortrommel 12, die an beiden Enden in Radiallagern 14 abgestützt und durch einen nicht gezeigten Antrieb um eine horizontale Achse 16 drehbar ist. Die Rotortrommel hat einen zylindrischen Trommelabschnitt 18 und einen konischen Trommelabschnitt 20.
In der Rotortrommel 12 ist eine Förderschnecke 22 mit einer von der Trommeldrehzahl abweichenden Drehzahl um die Achse 16 drehbar gelagert. Der hierfür erforderliche Drehantrieb ist ebenfalls nicht dargestellt. Die Förderschnecke 22 besteht aus einer Hohlwelle 24, an der Schneckenwendel 26 für den Transport der schweren Phase zu Austragsöffnungen 28 im konischen Trommelabschnitt 20 angebracht sind.
Durch den in Figur 1 linken Hohlwellenstummel 30 der Rotortrommel 12 führt ein in Figur 1 nicht dargestelltes Zulaufrohr 32 (vgl. Figur 6) für das zu trennende Gemisch (Aufgabesuspension) axial in eine in der Hohlwelle 24 ausgebildete Aufgabekammer 34, von der Aufgabeöffnungen 36 in den Arbeitsraum 38 der Schneckenwendel 26 führen.
Im Betrieb der Zentrifuge fördert die Schneckenwendel 26 die spezifisch schwere Phase (Dickstoff), die zur Trommelinnenwand die Höhe ho einnimmt, in den konischen Trommelabschnitt 20, aus dem sie über die Austragsöffnung 28 abgegeben wird. Die flüssige, leichte Phase (Zentrat) mit der Höhe hp fließt in entgegengesetzter Richtung zu der den zylindrischen Trommelabschnitt 18 abschließenden Stirnwand 40, vor der erfindungsgemäß das Steuerelement 42 angeordnet ist. Im Beispiel der Figur 1 besteht dieses aus einer radial ausgerichteten Tauchscheibe 44, von der axiale Rippen 46 in Richtung auf die Stirnwand 40 abstehen. Die Tauchscheibe 44 ist hier an einem zylindrischen Ring 48 befestigt, der über zwei Kugellager 50 drehbar auf dem Hohlwellenstummel 30 gelagert ist. An seinem aus der Trommel 12 ragenden Ende hat der Ring 48 eine Riemenscheibe 52 für die Riemenverbindung 54 mit einem Elektromotor 56 (vgl. Figur 4).
Im Bereich des Steuerelementes 42 verhält sich der Druck wie in einem U-Rohr, in dem die Zentratteilchen zunächst radial zur Trommelinnenwand 58 strömen, um dann durch den Ringspalt 60 und den Überlauf 62 in der Stirnwand 40 nach außen abzufließen.
Figur 2 zeigt ein U-Rohr, dessen beide Röhren mit einer Flüssigkeit der Höhe h gefüllt sind. Am Scheitelpunkt des U-Rohres herrscht der Druck p= h · p · g mit p= Dichte der Flüssigkeit und g= Erdbeschleunigung.
In Figur 3 ist ein entsprechendes Modell eines rotierenden U-Rohres im Bereich des Steuerelementes 42 der Figur 1 gezeigt. Im Scheitelpunkt gilt für die Drücke Pz des Zentrats F (flüssige Phase) und PD des Dickstoffs D (schwere Phase):
PF = PD wobei mit z= Zentrifugalbeschleunigung gilt:
Figure imgf000006_0001
PD = hD-pD-z In Figur 1 sind die unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten der Rotortrommel und des Steuerelementes cos angegeben. Die Winkelgeschwindigkeit der Rotortrommel bestimmt die Winkelgeschwindigkeit der flüssigen Phase:
Die Winkelgeschwindigkeit cos des als Tauchscheibe 44 mit oder ohne Rippen 46 ausgebildeten Steuerelementes 42 ist ungefähr gleich der Winkelgeschwindigkeit des Dickstoffes (schwere Phase), aber verschieden von des Zentrats:
COs Φ
Nachstehend werden drei unterschiedliche Fälle betrachtet. Im ersten Fall sei die Tauchscheibe 44 des Steuerelementes 42 ohne Rippen 46 ausgeführt, etwa wie in Figur 11 dargestellt. Hierbei behält ein Zentratteilchen die an der Trommelinnenwand 58 aufgenommene Umfangsgeschwindigkeit bei. Das bedeutet, dass bei kleiner werdendem Durchmesser die Winkelgeschwindigkeit des Zentratteilchens zunehmen muss. Das Zentrat eilt der umgebenden Trommelwandung also voraus. Durch die Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit nimmt die Zentrifugalbeschleunigung z und damit der Flüssigkeitsdruck im Spalt 60 zwischen Tauchscheibe 44 und Trommelinnenwand 58 zu. In diesem Spalt verhält sich der Druck wie im U-Rohr der Figur 2, d. h. von den Flüssigkeitssäulen beidseitig der Tauchscheibe 44 wird der gleiche Druck erzeugt. Da die Flüssigkeiten vor und hinter der Tauchscheibe 44 die gleiche Dichte p haben, jedoch verschiedenen Zentrifugalbeschleunigungen unterliegen, kann das Druckgleichgewicht nur durch eine Vergrößerung der Höhe der Flüssigkeitssäule im Arbeitsraum 38 der Zentrifuge erreicht werden. Im Extremfall kann es dadurch zu einem unerwünschten Überlauf von Flüssigkeit durch den Feststoffaustrag 28 kommen.
Fall 2 entspricht der in den Figuren 6, 7, 8, 9 gezeigten Skizzen, wonach die Tauchscheibe 44 auf der Hohlwelle 24 der Förderschnecke 22 befestigt und auf ihrer der Stirnwand 40 zugewandten Seite mit Rippen 46 versehen ist. Ein Zentratteilchen hat zunächst die an der Trommelinnenwand 58 aufgenommene Umfangsgeschwindigkeit. Bei kleiner werdendem Durchmesser wird dem Zentratteilchen die dem Radius und der Schneckendrehzahl entsprechende Umfangsgeschwindigkeit aufgezwungen. (Die Schneckendrehzahl unterscheidet sich bei dieser Betrachtung nur unwesentlich von der Trommeldrehzahl). Das bedeutet, dass bei kleiner werdendem Durchmesser die Winkelgeschwindigkeit des Zentratteilchens unverändert bleibt. Das Zentrat hat etwa die gleiche Winkelgeschwindigkeit wie die umgebenden Trommelwandung. Dadurch findet keine unerwünschte Niveaubeeinfiussung auf den Arbeitsraum 38 der Zentrifuge durch den U-Rohr-Effekt statt (die Dichte der Flüssigkeit und die Zentrifugalbeschleunigung sind gleich).
Der 3. Fall entspricht der Darstellung in Figur 4, wonach das Steuerelement 42 mit der mit Rippen 46 versehenen Tauchscheibe 44 relativ zur Trommeldrehzahl von einem Motor 56 angetrieben (bzw. durch einen Generator abgebremst) werden kann. Alternativ kann das Steuerelement 42 wie in Figur 5 skizziert als Rotor 64 mit i. w. radial ausgerichteten Flügeln 66 ausgebildet sein. Nachstehend wird der Bremsfall erläutert; der Antriebsfall ist entsprechend umgekehrt.
Das Zentratteilchen tritt mit der an der Trommelinnenwand 58 aufgenommenen Umfangsgeschwindigkeit in den Spalt 60 zwischen Tauchscheibe 44 und Stirnwand 40 ein. Im Bereich der Rippen 46 bzw. Flügel 66 wird dem Zentratteilchen annähernd die Drehzahl der Tauchscheibe 44 bzw. Flügel 66 aufgezwungen. Die Umfangsgeschwindigkeit des Zentratteilchens wird entsprechend der Drehzahl der Tauchscheibe oder Flügel und des betrachteten Durchmesser abgebremst. Die Bremsenergie wird im Generator in elektrische Energie umgewandelt. Entsprechend der geringeren Umfangsgeschwindigkeit reduziert sich die auf das Zentratteilchen wirkende Zentrifugalbeschleunigung. Die Gleichgewichtsbedingung im Spalt 60 zwischen Tauchscheibe 44 und Trommelinnenwand 58 stellt sich durch eine Verringerung der Flüssigkeitshöhe im Arbeitsraum 38 der Zentrifuge ein. Beim Einsatz von Flügeln 66 ist eine Trennwand 68 zum Arbeitsraum 38 der Zentrifuge erforderlich.
Im Beispiel der Figur 6 ist, wie bereits erwähnt, die Tauchscheibe 44 des Steuerelementes 42 unmittelbar auf der Hohlwelle 24 der Förderschnecke 22 befestigt, deren Drehantrieb bekannt und nicht weiter dargestellt ist. Zwischen den Rippen 46 hat die Tauchscheibe 44 Abflussöffnungen 70 für den Austrag der flüssigen Phase. Figur 7 zeigt eine Dreiphasenversion der Zentrifuge mit auf dem Umfang verteilten, radial einstellbaren Überlaufrohren 72 für den Austrag einer leichten Flüssigkeit. Die Abflussöffnungen 70 für den Austrag einer schweren Flüssigkeit können durch Schrauben 74 verschlossen werden. Im konischen Trommelabschnitt 20 werden die Feststoffe über die Austragsöffnung 28 abgegeben.
Die in den Figuren 8 und 9 dargestellte Ausführungsform ist mit der Version der Figur 7 vergleichbar, bei der die Tauchscheibe 44 an der Hohlwelle 24 der Förderschnecke 22 befestigt und mit Rippen 46 versehen ist. In Figur 9 ist eine der Schrauben 74 zum Verschließen der Abflussöffnung 70 in der Tauchscheibe 44 deutlich zu erkennen.
Die Figuren 10 und 11 zeigen schließlich nochmals eine Version mit Tauchscheibe 44 ohne Rippen. Die Mittel zum Abbremsen oder Beschleunigen der Flüssigkeitsteilchen können hier aus anderen Oberflächendiskontinuitäten bestehen, z. B. Aufrauhungen oder Vorsprüngen.
Durch die Beeinflussung des Flüssigkeitsniveaus während des Betriebs der Zentrifuge ergeben sich folgende Möglichkeiten:
1. Anpassung der Zentrifuge bei veränderter Zulaufmengen bzw. schwankender Feststoffkonzentration.
2. Beeinflussung der Trockenheit des Feststoffes und der Klarheit des Zentrates.
3. Anpassung des Transportverhaltens des Feststoffes an spezifische Produkteigenschaften.

Claims

Patentansprüche
1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge zum kontinuierlichen Trennen eines Gemisches fließ fähiger Stoffe unterschiedlicher Dichte, umfassend eine um eine horizontale Achse (16) drehbare Rotortrommel (12) mit einem zylindrischen Trommelabschnitt (18) und einem konischen Trommelabschnitt (20) und eine darin gelagerte, um dieselbe Achse (16) rotierende Förderschnecke (22) mit an einer Hohlwelle (24) angebrachter Schneckenwendel (26) für den Transport der schweren Phase zu Austragsöffnungen (28) im konischen Trommelabschnitt (20), während an einer den zylindrischen Trommelabschnitt (18) abschließenden Stirnwand (40) wenigstens eine Abflussöffnung (62) für die leichte Phase mit einer Einrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes aus einem Steuerelement (42) mit Mitteln zum Abbremsen oder Beschleunigen der Flüssigkeitsteilchen der leichten Phase besteht, das mit einer von der Trommeldrehzahl unterschiedlichen Drehzahl rotierend angetrieben ist und zur Trommelinnenwand (58) einen Durchström-Ringspalt (60) freilässt.
2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (42) in Fließrichtung der leichten Phase vor der den zylindrischen Trommelabschnitt (18) abschließenden Stirnwand (40) angeordnet ist.
3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (42) als Tauchscheibe (44) ausgebildet ist.
4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (42) als Rotor (64) mit Flügeln (66) ausgebildet ist.
5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abbremsen oder Beschleunigen der Flüssigkeitsteilchen aus an dem Steuerelement (42) ausgebildeten Oberflächendiskontinuitäten bestehen.
6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als von dem Steuerelement (42) axial abstehende Rippen (46) ausgebildet sind.
7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (42) an der Hohlwelle (24) der Förderschnecke (22) befestigt ist.
8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (42) auf einem Hohlwellenstummel (30) der Rotortrommel (12) drehbar gelagert und mit einem eigenen Drehantrieb (56) oder Drehabtrieb verbunden ist.
9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächendiskontmuität aus wenigstens einer Abflussöffnung (70) besteht.
10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflussöffnung (70) verschließbar ist.
11. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rotortrommel (12) in Fließrichtung der leichten Phase vor dem Steuerelement (42) wenigstens ein radial nach innen ragendes Überlaufrohr (72) für eine Dreiphasentrennung angeordnet ist.
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