DE2063063C3 - Verfahren zum Abtrennen der Feststoffe aus einer Suspension, sowie zur Förderung des inneren Transportes und des Austrage des eingedickten Schlammes in Vollmantelzentrifugen, sowie zur Durchführung des Verfahrens dienende Zentrifugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Abtrennen der Feststoffe aus einer Suspension sowie zur Förderung des inneren Transportes und des Austrags des eingedickten Schlammes in Volimantelzentrifugen, bei denen die Abtrennung der Feststoffe aus der Suspension durch Sedimention im Zentrifugalfeld erfolgt und die Suspension ruckartigen Änderungen der Tangentialgeschwindigkeit unterworfen wird, wobei die Rucke zugleich als Regel- oder Steuergröße für den Schlammaustrag dienen. Ferner betrifft die Erfindung die Ausbildung dazugehöriger Vollmantelzentrifugen. Der Anwendungsbereich der Erfindung betrifft alle Suspensionen, aus denen Feststoffanteile durch Zentrifugalkraft abgeschieden werden. Nur als Beispiele seien genannt die Klärung von Abwässern und die Trennung der Feststoffe aus Suspensionen in der chemischen Info dustrie.

Zum Austragen des Schlammes sind bei Zentrifugen düsenartige öffnungen von relativ kleinem Querschnitt bekannt, die vom austretenden Schlamm kontinuierlich durchflossen werden. Solche Düsen können sich leicht zusetzen. Außerdem bewirkt der Verschleiß innerhalb kurzer Zeit eine relativ große Querschnittserweiterung. Vor allem ist dabei nachteilig, daß eine Steuerung oder Regelung des Schlammaustrittes nicht möglich ist.

Zum Schlammtransport innerhalb der Zentrifuge sind in ihrem Aufbau komplizierte mechanische Transporteinrichtungen bekannt. Auch kennt nan Zentrifugen, deren den Sedimentierraum umgebender Mantelteil konisch verläuft, wobei die Neigung des Konus zur Zentrifugenlängsachse relativ groß ist. Damit kann der eingedickte Schlamm unter Wirkung der Zentrifugalkraft in Richtung zum Ausgang rutschen. Ein derart konisch geformter Trommelmantel hat den Nachteil, daß sein größter Außendurchmesser im Verhältnis zum Durchmesser des Flüssigkeitsspiegels der umlaufenden Suspension ziemlich groß sein muß, wodurch sich bei einem bestimmten Zentrifugaleffekt im Bereich des Flüssigkeitsspiegels am Außendurchmesser des Mantels relativ hohe Zentrifugalkräfte ergeben. Auch wird damit die effektiv wirksame Klärfläche verringert, die sich als Produkt aus der zylindrischen Flüssigkeitsspiegelfläche und dem Beschleunigungsfaktor ergibt.

Die DT-OS I 532 702 betriff! eine Vorrichlung zur Erzeugung von Rüttelschwingungen an rotierenden Arbeitsmaschinen, wie Zentrifugen, Klassiereinrichtungen od. dgl., insbesondere zum Ausräumen der Schleudertrommel von Zuckerzentrifugen. Sie beschreibt an Hand einer Siebzentrifuge mit perforierter Trommel für die Entfernung des Zuckerkuchens aus der Trommel das eingangs erläuterte Verfahren, wobei die Ablösung des Kuchens mittels der Trommel zugeführter Rüttel- oder Torsionsschwingungen erfolgt. Die Schwingungen werden elektrisch durch eine Induktionsbremse oder einen Motor mit ausgeprägten Polen erzeugt. Derartige Rüttelschwingungen würden bei Vollmanlelzentrifugen der eingangs genannten Gattung, bei denen im Gegensatz zu Siebzentrifugen unter Flüssigkeit gearbeitet wird, zu einem Aufwirbeln des bereits eingedickten Schlammes führen, da zwischen den relativ hochfrequenten, periodischen Rüttelschwingungen keine diese dämpfende Beruhigungsphase verfügbar ist. Sie hätten ferner ein Zerreißen der frisch gebildeten Flockung und damit eine erneute Trübung der Suspension zur Folge. Dies würde dem Hauptziel einer solchen Zentrifuge, nämlich der Sedimentation der in der Suspension schwebenden Feststoffteilchen unmittelbar entgegenwirken.

Zur Erhöhung des Kläreffektes ist es bei Vollmantelzentrifugen mit kontinuierlichem Überlaufstrom be- kannt, hochmolekulare Flockungsmittel zuzusetzen und zugleich die Motordrehzahl wesentlich zu erniedrigen. Nachteiligerweise sind jedoch aufwendige Vorrichtungen oder lange Vermischungsstrecken nötig, um die Festsloffpartikel der Suspension und die Kettenmolekülaggregate des Flockungsmittels miteinander in intensiven Kontakt zu bringen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Vermeidung der erläuterten Nachteile durch eine einzige Verfahrensmaßnahme sowohl ein regel- oder steuerbares kontinuierliches Austragen des eingedickten Schlammes zu bewirken als auch den Transport dieses Schlammes innerhalb des Trommelmantels und die Flockulierung der Feststoffanteile in der Suspension zu fördern. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen sollen einen einfachen Aufbau besitzen, wobei der Schlammaustrag mit Hilfe von Schlammaustrittsöffnungen erfolgen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung zunächst zu einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß bei kontinuierlicher Zugabe einer Suspension mit eigener oder künstlich erzeugter Flockulierungsneigung die Zeitabstände zwischen zwei Rucken groß im Verhältnis zur Dauer des Einzelruckes gehalten werden, so daß die durch den einzelnen Ruck bewirkte Flockulierung in der nachfolgenden Ruhepau se ungestört zur Sedimentation führen kann, ohne daß dabei die durch Verringerung der Haftreibungskräfte bewirkte Begünstigung von Schlammtransport und -austrag beeinträchtigt wird, und daß die Bemessung des genannten Zeitverhälinisses ebenfalls auf den Schlammaustrag im kontinuierlichen Betrieb abgestimmt ist.

Die Suspension erhält durch diese Rucke Scherkräfte und eine Feinturbulenz. Dadurch wird die Flockulierung begünstigt, und zwar sowohl bei Zusatz von Flokkungsmittel als auch bei Eigenflockung der Suspension. Die Brems- oder Beschleunigungsrucke können dabei eine solche Größe erhalten, daß sie außerdem ein Ablösen der Grenzschicht zwischen abgesetztem Schlamm und Innenwandung des Trommelmantels bewirken oder zumindest fördern. Eine störende Wiederaufwirbelung der sedimentierten Partikel, wie im Fall der erläuterten Torsionsschwingzentrifuge nach der DT-OS I 532 702, ist dabei nicht zu befürchten, da die Rucke nach der Erfindung nicht in Form von Rüttelschwingungen, sondern in demgegenüber um ein vielfaches längeren Abständen auftreten mit der Folge, daß zwischen zwei Rucken genügend Zeit vorhanden ist, daß die erzeugten Störimpulse infolge der inneren Reibung der Trögerflüssigkeit abklingen können und sich nicht bis zum Überlauf hin auswirken. Die Haftreibung wird durch die Rucke jedoch vermindert mit der Folge, daß das Wandern des Schlammes entlang des Sedimentierteiles des Trommelmantels in Richtung zum Schlammaustritt hin begünstigt wird. Es ist also nicht wie bei den bekannten Zentrifugen notwendig, dem Sedhnentierteil des Trommelmantels eine stark zur Zentrifugenachse geneigte Konizität zu geben. Der kontinuierliche Betrieb ist gesichert, und zwar einschließlich des durch die Rucke bewirkten Schlammaustrages. Die Rucke werden der mit Nenndrehzahl umlaufenden Zentrifuge zugeführt, so daß keine größeren kinetischen Energien aufzubringen oder zu vernichten sind.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vollmantelzentrifuge mit Mitteln zur Förderung des inneren Transportes und des Austrages des eingedickten Schlammes, wobei diese Mittel durch Einrichtungen zum ruckartigen Beschleunigen und Verzögern der Trommeldrehung gebildet sind. Eine derartige Zentrifuge ist ebenfalls aus der DT-OS I 532 702 bekannt.

Zur Lösung der gleichen obenerwähnten Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß zur Durchführung des vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens Mittel zur kontinuierlichen Zugabe der Suspension sowie Einrichtungen zum Steuern oder Regeln des Verhältnisses von Einzelruckdauer zum Zeitabstand zwischen zwei Rucken vorgesehen sind.

Ferner sieht die Erfindung Schlammaustrittsöffnungen im Mantel der Zentrifuge und von den Brems- und Beschleunigungsrucken betätigte Mittel zum Öffnen und Schließen dieser Schlammaustrittsöffnungen vor. Die Schlammaustrittsöffnungen können im Querschnitt relativ groß sein. Eine Steuerung oder Regelung ihrer Öffnungszeit und der Dauer der dazwischenliegenden Schließabschnitte ist ohne weiteres durch entsprechende Steuerung oder Regelung der Brems- oder Beschleunigungsrucke möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trommel mit den Schlammaustrittsöffnungen in der Ebene des größten Trommeldurchmes-

sers versehen. Die Welle trägt einen Triebsiern in dieser Ebene, der mit der Welle gegenüber der Trommel zwischen festen Trommelanschlägen um einen bestimmten Drehwinkel drehbar ist, wobei der Triebsiern relativ zur Trommel oder die Trommel relati\ zum Triebstern ruckartig beschleunigbar und verzögerbar ist. Schließlich weist bei dieser Anordnung der Triebstern Einrichtungen zvn\ Abdecken der Schlammaustrittsöffnungen in einer seiner Drehendlagen auf. Dazu sieht die Erfindung weiter vor, daß als Trommelanschlage vom Trommelmantel nach innen ragende Nokken oder Vorsprünge vorgesehen sind, die mit einer Seite einen Mitnehmer und mit ihrer anderen Seite einen Stoppanschlag für die Arme des Triebsiernes bilden.

Damit kommt der Triebstern in beiden Drehrichtungen unmittelbar oder mittelbar über Mitnehmer und Stoppanschläge zur kraftschlüssigen Anlage an den Trommelmantel, wobei in der Phase des angetriebenen Laufes und des Beschleunigungsruckes die Schlammaustrittsöffnungen mittels der freien Enden des Triebsternes oder daran befindlicher Abdeckvorrichtungen geschlossen, nach einem Verdrehen des Triebsternes auf Grund eines Bremsruckes oder nicht angetriebenen Laufes dagegen geöffnet sind. Der Triebstern bewirkt also je nach seiner Schwenklage das Freigeben oder Schließen der Schlammaustrittsöffnungen.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Um dem Trommelmantel Brems- oder Beschleunigungsrucke zu vermitteln, können die Brems- und Beschleunigungsvorrichtungen rasch ein- und ausschaltbare Brems- oder Kupplungselemente sein, die auf die Antriebswelle bzw. den Trommelmantel oder auf damit starr oder elastisch gekoppelte, rotierende Maschinenteile wirken. Als Beispiele solcher Brems- oder Kuppiungselemente seien genannt: Rutschkupplungen, die mit nicht rotierenden oder mit niederer oder höherer Drehzahl rotierenden Maschinenelementen von ausreichendem, gegebenenfalls veränderlichem Trägheitsmoment in Eingriff gebracht werden können, ferner mechanische Bremsen, Magnetbremsen, Wirbelstrombremsen, Bremsgeneratoren u. dgl. Dabei können die unterschiedlichen Trägheitsmomente des Trommelmantels und des Triebsternes ausgenutzt werden. Die Intensität und Dauer der Brems- oder Beschleunigungsrucke kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen gewählt und entsprechend dem anfallenden Schlamm geregelt werden.

Der Zulaufsuspension wird infolge der durch die höhere Drehzahl gesteigerter. Zentrifugalkräfte ein im Effekt größeres spezifisches Gewicht verliehen, so daß sie zunächst unter den Flüssigkeitsspiegel der umlaufenden Füllsuspension taucht. Damit wird eine Kurzschlußströmung der Zulaufsuspension vermieden, die eintreten würde, wenn man sie mit einer geringeren Umfangsgeschwindigkeit als die der Füllsuspension dieser zuführen würde. Dies hätte zur Folge, daß die Zulaufsuspension infoige ihres dann im Effekt geringeren spezifischen Gewichtes an der Oberfläche der Füllsuspension verbleiben und nicht mehr der Sedimentation unterworfen, sondern statt dessen ganz oder zu einem wesentlichen Teil über das Überlaufwehr ablaufen würde.

Die Erfindung ist an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung, deren Figuren im wesentlichen schematisch sind, zeigt

F i g. 1 eine nach der Erfindung ausgebildete Zentrifuge im Längsschnitt mit verschiedenen Ausführungei zur Erzielung eines Bremsruckes,

F i g. 2 im Längsschnitt eine Ausführungsform de Trommelmantels,

F i g. 3 bis 7 in einem Querschnitt, etwa gemäß de Linie A-A in Fig. 2, verschiedene Ausführungsmög lichkeiten für das Abdecken und Freigeben de Schlammaustrittsöffnungen.

Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Vollmantelzentrifuge nach der Erfindung besitzt unte anderem eine Antriebswelle 1 und den im Prinzip au dem mittleren Schlammsammelteil 2 und den Sedimen tierteilen 3 bestehenden Trommelmantel, der über dii Speichen 19 mit einer koaxial außerhalb der Antriebs welle 1 angeordneten zweiten Welle la, la' verbundei ist und mit den Speichen 20 direkt mittels eines Lager auf der Welle 1 gelagert ist, wobei in diesem Beispie die Schlammaustrittsöffnungen mit 5 und die Überlauf' für die Klarflüssigkeit mit 21 bezeichnet sind. Dies is im vorliegenden Beispiel eine kontinuierlich arbeitend' Entnahmevorrichtung für die Klarflüssigkeit, Vorzugs weise ein rotationssymmetrisches Überlaufwehr. Dii Zulaufsuspension wird gemäß dem Pfeil 6 durch da Innere der Antriebswelle 1 zugeführt, gelangt von dor durch deren öffnungen 7 in die zu ihrer Vorbeschleuni gung dienende Zulaufvorrichtung, hier eine Hülse 8 und schließlich durch deren Ausströmöffnungen Sb ii die rotierende Füllsuspension, deren Spiegel und FuI lung der Zentrifuge strichpunktiert angedeutet sine Das Drehmoment der Antriebswelle 1 wird durch eil Übertragungsglied, hier einen Triebstern 9, an dei Trommelmantel 2, 3 und auf die zweite Welle \a, \ί weitergegeben. Die Welle 1 kann, wie unten näher er läutert, kurzzeitig abgebremst und beschleunigt wer den.

Eine Kupplung- oder Brems- und Beschleunigungs vorrichtung 10 dient zum kurzzeitigen Beschleunige! und Abbremsen der zweiten Welle la über deren Tei la'. Die zusätzliche Einleitung einer Drehmonientstö rung zur Herbeiführung eines Brems- oder Beschleuni gungsruckes auf die zweite Welle la bzw. la' kann ge maß der Darstellung in F i g. 1 rechts unten in der Wei se verwirklicht werden, daß eine mit dem Wellenteil
auf Drehmimahme verbundene und umlaufende Kupp lung 22 kurzzeitig mit einer schneller als die zweiti Welle la rotierenden Schwungscheibe 23 in Eingrif bringbar ist. Diese Schwungscheibe besitzt eil Schwungmoment, das im Vergleich zum Trägheitsmo ment der rotierenden Trommel einen nennenswerte: Teilbetrag von z. B. 5 bis 10% ausmacht Sobald di Kupplung mit der Schwungscheibe in Eingriff gebrach ist, muß das Schwungmoment der Schwungscheibe 2 ruckartig auf die volle Drehzahl der Trommel gebrach werden. Da von der Schwungmasse her zusätzliche An triebsenergie eingeleitet wird, stellt sich auf kürzesten Wege eine Drehzahl ein, die höher als die ursprüngli ehe Drehzahl der Trommel liegt. Die Schwungscheib 23 ist über Kugellager 24 auf dem Wellenteil la' gela gen und kann durch einen in der Zeichnung nur sehe matisch dargestellten Antrieb 42 auf seiner erhöhtei Drehzahl gehalten werden, die bei Eingriff der Kupp lung 22 auf den Wellenteil la' und damit auf die Well la übertragen wird.

Eine plötzliche Erhöhung der Geschwindigkeit de umlaufenden Trommelmantels durch ein kurzzeitige Erhöhen des Antriebsmomentes und die Beendigung dieser Geschwindigkeitsänderung bewirken die be schriebenen Brems- und Beschleunigungsrucke. Hier

durch wird das öffnen und Schließen der Schlammaustrittsöffnungen gesteuert. Im einzelnen ist dies an Hand der F i g. 3 bis 7 erläutert.

Das Abbremsen oder Beschleunigen der Welle 1 kann ?.. B. über die mit dem Hauptantrieb verbundene j Riemenscheibe 41 der Welle 1 erfolgen. Auch können dazu in dem in F i g. 1 links dargestellten Bereich der Welle 1 Vorrichtungen gemäß den Ziffern 10, 22 und 23 vorgesehen sein. Das ruckartige Abbremsen und Beschleunigen der Welle 1 und des mit ihm fest verbündenen Triebsternes einerseits und das ruckartige Beschleunigen und Abbremsen der zweiten Welle la, la' und des mit ihr fest verbundenen Trommelmantels andererseits sind gleichwertige Maßnahmen zur Erzielung der mit der Erfindung angestrebten Effekte. Dazu gehört die erläuterte Förderung der Flockulierung und bei entsprechender Ruckstärke auch die Erzeugung einer Axialbewegung des eingedickten Schlammes aus den Sedimentierteilen 3 kleineren Durchmessers zum Sammelteil 2 größeren Durchmessers des Trommelmantels. Mit jedem Brems- oder Beschleunigungsruck erfolgt ein tangentiales Verschieben des trägen Schlammes an der Innenseite der Sedimentierteile 3. Dies genügt, um die Haftkräfte zwischen Schlamm und Innenseite aufzuheben und die angestrebte Axialbewegung durch Nutzung der Zentrifugalkraftkomponente auch bei einer relativ geringen Neigung des vom Sedimentierteil gebildeten, sich zum Sammelteil hin öffnenden Konus zu erreichen. Das Verhältnis des Außendurchmessers 14 der Sedimentierteile 3 zum Durchmesser 15 des Flüssigkeitsspiegels der umlaufenden Füllsuspension ist günstig (s. dazu auch F i g. 2). Dieser Effekt kann noch durch ein- oder mehrgängige Leitschnecken oder -schaufeln 12 oder jalousieartige Krähler 13 verstärkt werden, die fest mit dem jeweiligen Sedimentierteil 3 verbunden, z. B. verschweißt sind. Während der Beschleunigungs- und Bremsphasen gleitet der Schlamm schrittweise an den Schneckenflanken in einer schraubenförmigen Bewegung in Richtung zum Schlammsammelteil. Bei Verwendung derartiger Schnecken oder Krähler kann man die Sedimentierteile 3 gegebenenfalls sogar zylindrisch ausbilden, falls die Rucke genügend stark sind.

Der Schlammsammelteil 2 besitzt mittig einen zylindrischen Abschnitt 16 mit den Schlammaustrittsöffnungen 5 und seitlich zwei Wandungen 17 von steiler Konizität, an denen der Schlamm ohne Transporthilfe nach außen gleiten kann. Die Sedimentierteile 3 können gemäß Ziffer 18 lösbar mit den Stirnseiten des Schlammsammelteiles 2 verschraubt sein und sind damit leicht gegen andere Sedimentierteile. z. B. von anderer Neigung oder Größe, austauschbar.

Bei dieser Ausbildung des Trommelmantels kann man die Speichen 19, 20 relativ nahe beidseitig des Triebsternes 9 vorsehen. Damit können sich auch die Ausströmöffnungen Sb der Zulaufvorrichtung 8a nahezu in der Mitte des Trommelmantels befinden. Die Ausströmöffnungen Sb sind nach außen und zugleich zum Sammelteil 2 hin gerichtet, so daß festere und dicke Schlammteile schnellstmöglichst an den Boden des Schlammsammelraumes, d. h. an die Innenseite der Wandung 16 gelangen. Außerdem empfiehlt es sich, die Ausströmöffnungen nahe der Oberfläche der Füllsuspension münden zu lassen.

Die Vorrichtung für die Zuführung der Suspension in das Trommelinnere kann verschieden ausgestaltet sein, z. B. in Art eines Sprengers. Gemäß der obengenannten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zufuhrvorrichtung als Vorbeschleunigungshülse ausgebildet. Die Suspension tritt aus den tüllenartigen Ausströmöffnungen Sb der Hülse 8a mit Überdrehzahl in den zylinderförmigen Spiegel der rotierenden Füllsuspension ein. Die Differenzdrehzahl kann durch Antrieb der Vorbeschleunigerhülse 8a von einer gesonderten, unabhängigen Antriebsquelle, z. B. über Zahnrad-, Riemen- oder Kettentrieb erreicht werden. Auch ist die in F i g. 1 dargestellte Ableitung eines zusätzlichen Drehmomentes unter Drehzahlveränderung von der Antriebswelle 1 durch ein Vorgelege 11 oder durch Planetengetriebe möglich.

Das die Kraftübertragung auf den Trommelmantel bewirkende Übertragungsglied trägt oder bildet die Abdeckvorrichtungen für die Schlammaustrittsöffnungen. Eine konstruktiv besonders einfache und wirksame Vorrichtung zur Übertragung des Brems- oder Beschleunigungsruckes auf den Trommelmantel besteht nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung darin, daß der Triebstern 9 um einen begrenzten Winkelbetrag relativ zum Trommelmantel verdrehbar ist und mit seinen freien Enden am Trommelmantel in beiden Drehrichtungen unmittelbar oder über Mitnehmer und Stoppanschläge zur kraftschlüssigen Anlage kommt. Wird die mit Normaldrehzahl angetriebene Welle und der mit ihr starr gekuppelte Triebstern plötzlich abgebremst oder die Trommel plötzlich beschleunigt, so wird der Kraftfluß zwischen Triebstern und Trommelmanlei unterbrochen und der Triebstern bewegt sich um den genannten Winkelbetrag relativ zur Drehrichtung nach rückwärts. Je größer der Drehwinkel ist, desto größer ist der Bremsdruck. Wird die Bremse an der Antriebswelle losgelassen oder die Beschleunigung der Trommel unterbrochen, so schnellt der Triebstern auf Grund der ihm von der Welle erneut vermittelten vollen Antriebskraft in die Ausgangslage zurück und gelangt wieder in Kraftschluß mit dem Trommelmantel.

Mit dem Verdrehen des Triebsternes zum Trommelmantel um einen gewissen Winkelbetrag werden in der Phase des angetriebenen Laufes und des Beschleunigungsruckes die Schlammaustrittsöffnungen von den freien Enden des Triebsternes oder von daran befindlichen Abdeckvorrichtungen geschlossen, nach einem Verdrehen des Triebsternes auf Grund eines Bremsrukkes oder einer Antriebsverzögerung dagegen geöffnet.

Dazu zeigt F i g. 3 vom Trommelmantel nach innen ragende Nocken oder Vorsprünge 4, die mit einer Seite den Mitnehmer 4' und an ihrer anderen Seite den Stoppanschlag 4" bilden. Außerdem sind die Schlammaustrittsöffnungen 5 durch diese Nocken oder Vorsprünge 4 hindurchgeführt und münden an der Mitnehmerseite 4'. Damit können die Triebsternenden bzw. deren Abdeckvorrichtungen während der Schließphase mit ihren Dichtflächen 9' dichtend an der Mitnehmerseite 4' anliegen. Die Öffnungen 5 sind verschlossen. Im übrigen sind sie gemäß F i g. 3 entgegen der mit Pfeil angedeuteten Antriebsdrehrichtung gerichtet.

Wird die Antriebswelle 1 abgebremst, oder die Welle la mit der Trommel beschleunigt, so bleibt der Triebstern zurück und gelangt mit seiner Fläche 9" zur Anlage an die den Stoppanschlag bildende Gegenfläche 4" des nächsten Nockens. Während dieser Freigabe der öffnungen 5 kann Schlamm austreten. Wird die Abbremsung der Welle 1 oder die Beschleunigung der Welle la aufgehoben, so eilt der Triebstern 9 wieder vor und gelangt in die dargestellte Position zurück. Der dabei von den Triebsternarmen durchlaufene Winkel λ kann verschieden groß gewählt werden, sofern nur ein

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Schlammaustritt gewährleistet ist.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 4 sind die Triebsternarme 9 an einem Bund 28 der Welle 1 in Drehrichtung um einen begrenzten Winkel β kippbar gelagert, wodurch sich eine entsprechende, relative Drehbeweglichkeit der Welle 1 zum Trommelmantel ergibt. Die freien Enden der Triebsternarme ragen in die Schlammdurchtrittsöffnungen 29 des Trommelmantels, hinein. Bei Normalantrieb in Drehrichtung verschließen sie die öffnungen 29 (Darstellung mit ausgezogenen Linien). Bei Abbremsung der Welle 1 oder Beschleunigung der Welle \a kippen sie um den Winkel β und geben die schlitzartigen öffnungen 29 infolge Änderung des Durchdringungswinkels teilweise frei (Darstellung mit gestrichelten Linien). Die Oberfläcne des Bundes 28 ist so ausgebildet, daß sie das Kippen der Arme zwar begrenzt, aber zugleich um den Winkel β ermöglicht.

Zur Erzielung einer besseren Dichtwirkung und auch zur Dämpfung der Beschleunigungs- und Bremsrucke können sich an den Mitnehmern oder Stoppanschlägen bzw. den entsprechenden Flächen des Trommelmantels oder an den dazugehörigen Anlageflächen der Triebsternarme elastische Dämpfungsmittel befinden. Eine Ausführungsmöglichkeit dieser Dämpfung ist in F i g. 5 dargestellt. Die Triebsternarme 9 besitzen Dichtelemente 30, die während der Antriebsphase zur Anlage an die Gegenfläche des Schlitzes 31 des Trommelmantels kommen. Die gegenüberliegende Seite der Schlammaustrittsöffnung ist durch eine elastische, verformbare Dichtung 32 abgeschlossen, die zugleich der Stoßdämpfung dient. Bei einem Bremsruck der Antriebswelle 1 werden diese Teile 32 zusammengequetscht und geben zwischen dem Dichtelement JO und der Fläche des Schlitzes 31 einen Durchtritt für den Schlamm frei.

Im Beispiel der F i g. 6 sind die Triebsternarme 9 mit Gleitschuhen 33 versehen, die von einem Dichtmaterial 34 umhüllt sind. Sie kommen während der Antriebsphase zur Anlage an die Mitnehmerkante 36 des Trommelmantels und dichten damit den Schlitz 35 ab. Während der Bremsphase dagegen liegen sie an dem rückwärtigen Stoppanschlag 37 an und geben den Schlitz 35 frei.

Es ist ferner möglich, die Lage der Abdeckvorrichtung der Schlammaustrittsöffnungen durch Zusammenwirken von Trägheitskraft und Zentrifugalkraft zu steuern oder zu regeln, wobei die Freigabe und das Schließen der Schlammaustrittsöffnung durch eine Änderung der Trägheitskraft bewirkt wird, die ebenfalls durch Brems- oder Beschleunigungsrucke erfolgt. Dies ist im Ausführungsbeispiel der F i g. 7 näher erläutert. Die hier mit 27 bezeichneten Arme haben die Funktion eines Speichenkreuzes und sind in dieser Funktion fest mit dem Trommelmantei verbunden. Sie tragen radial außen winkelig ausgebildete Kipphebel 38, die gelenkig an ihm angebracht sind und nach innen gerichtete Gegengewichtsarme 38' aufweisen. Während der An- triebsphase bleiben die Gegengewichtsarme infolge ihrer Trägheit zurück, so daß die äußeren Arme der Hebel 38 die Schlammaustrittsöffnungen 39 verschließen. Während der Bremsphase bewirkt dagegen die Träg heil das Umkippen dieser Hebel und damit die Freiga be der Öffnungen 39 für den Schlammaustrag. Durch einen erneuten Antriebsdruck wird die dargestellte Lage wieder hergestellt. Der Querschnitt der Schlammaustrittsöffnungen

ίο kann relativ groß gewählt werden, da die Erfindung einerseits relativ kurze Öffnungszeiten, z. B. von Bruchteilen einer Sekunde, andererseits längere Intervalldau- °rn zwischen zwei Öffnungsphasen, z. B. Bruchteilen einer Minute, ermöglicht. Die Zeitabstände zwischen

,_s zwei Rucken sind in diesem Fall also im Verhältnis zur Dauer des Einzelruckes groß. Große Querschnittsöffnungen der Schlammaustrittsdüsen oder -schlitze sind aber erwünscht, da sie sich wesentlich einfacher herstellen lassen als Düsen oder Schlitze kleineren Durch- messers. Auch ist die Gefahr einer Verstopfung geringer. Hinzu kommt, daß der beim Schlammaustritt sich zwangläufig ergebende Verschleiß durch Abtragen des die Öffnung umgebenden Materials bei kleinerem Öffnungsdurchmesser im Verhältnis eine wesentlich grö- ßere Querschnittserweiterung bedingt als bei Düsen größeren Durchmessers. Die Zahl der Schlammaustrittsöffnungen einer Zentrifuge kann, wie die Zeichnungen zeigen, gering sein. Die Erfindung gewährleistet einen einwandfreien Austrag sowohl kleiner Schlammengen, da hier zwar im kontinuierlichen Betrieb, aber nicht in einem ständig fließenden Schlammstrom, sondern nur während bestimmter Öffnungsintervalle abgeschieden wird, die von Schließintervallen unterbrochen sind. Auch ist das Abscheiden größerer Schlammengen möglich, da im Querschnitt große Austrittsöffnungen vorgesehen sind. Wie erläutert, kann die Länge der Schließ- und der Öffnungsintervalle gesteuert werden. Bevorzugt empfiehlt sich gemäß der Erfindung eine Steuerung entsprechend dem anfallenden Schlamm. Dies kann durch eine Fotozelle 25 erfolgen, die sich gemäß F i g. 2 an einer Stelle kurz unterhalb des eigentlichen Überlaufs 21 oder eines Sekundärüberlaufs 26 befindet und die Freigabe der Schlammaustrittsöffnungen bewirkt, sobald dort eine gewisse Trübung eingetreten ist. Damit ist gewährleistet, daß nur Klarflüssigkeit überläuft.

Der sekundäre Überlauf 26 besteht aus einer oder mehreren Bohrungen, die sich am Umfang unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden. Damit wird erreicht,

daß ständig ein kleiner Anteil des Überlaufstromes abläuft. Sobald an dieser Stelle eine Trübung entsteht, ist eine Anzeige dafür gegeben, daß der Schlammpegel über das Niveau des eigentlichen Schlammsammelraumes, der von den Wänden 17 begrenzt wird, hinausge- wachsen ist. Hierdurch ist ein Einschalten der Regelung möglich, bevor der eigentliche Hauptüberlauf trüb läuft.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtrennen der Feststoffe aus einer Suspension sowie zur Förderung des inneren Transportes und des Austrag* des eingedickten Schlammes in Vollmantelzentrifugen, bei denen die Abtrennung der Feststoffe aus der Suspension durch Sedimentation im Zentrifugalfeld erfolgt und die Suspension ruckartigen Änderungen der Tangentialgeschwindkeit unterworfen wird, wobei die Rucke zugleich als Regel- oder Steuergröße für den Schlammaustrag dienen, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlicher Zugabe einer Suspension mit eigener oder künstlich erzeugter Flockulierungsneigung die Zeitabstände zwischen zwei Rucken groß im Verhältnis zur Dauer des Einzelruckes gehalten werden, so daß die durch den einzelnen Ruck bewirkte Flockulierung in der nachfolgenden Ruhepause ungestört zur Sedimentation führen kann, ohne daß dabei die durch Verringerung der Haftreibungskräfte bewirkte Begünstigung vom Schlammtransport und -austrag beeinträchtigt wird, und daß die Bemessung des genannten Zeitverhältnisses ebenfalls auf den Schlammaustrag im kontinuierlichen Betrieb abgestimmt ist.

2. Vollmantelzentrifuge mit Mitteln zur Förderung des inneren Transportes und des Austrags des eingedickten Schlammes, wobei diese Mittel durch Einrichtungen zum ruckartigen Beschleunigen und Verzögern der Trommeldrehung gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 Mittel zur kontinuierlichen Zugabe der Suspension sowie Einrichtungen zum Steuern oder Regeln des Verhältnisses von Einzelruckdauer zum Zeitabstand zwischen zwei Rucken vorgesehen sind.

3. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Schlammaustrittsöffnungen im Mantel der Zentrifuge und durch von den Brems- und Beschleunigungsrucken betätigte Mittel zum öffnen und Schließen dieser Schlammaustrittsöffnungen.

4. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2, 3) mit den Schlammaustrittsöffnungen (S, 29, 31, 35) in der Ebene des größten Trommeldurchmessers versehen ist, daß die Welle (1) einen Triebstern (9) in dieser Ebene trägt, der mit der Welle gegenüber der Trommel zwischen festen Trommelanschlägen um einen bestimmten Drehwinkel (ac, β) drehbar ist, und daß der Triebstern relativ zur Trommel oder die Trommel relativ zum Triebstern ruckartig beschleunigbar und verzögerbar ist, wobei der Triebstern Einrichtungen zum Abdecken der Schlammaustrittsöffnungen in einer seiner Drehendlagen aufweist.

5. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch vom Trommelmantel nach innen ragende Nocken oder Vorsprünge (4), die mit einer Seite einen Mitnehmer (4') und mit ihrer anderen Seite einen Stoppanschlag (4") bilden.

6. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammaustrittsöffnungen (5) durch die Nocken oder Vorsprünge (4) hindurchgehen und an der Mitnehmerseite (4') münden, und daß die Triebsternenden bzw. deren Abdeckvorrichtungen daran während der Schließphase anliegende Dichtfläche (9') besitzen.

7. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die freien Triebsternenden ganz oder teilweise in die Schlammaustrittsöffnungen (29.31) hineinragen, und da3 die Triebsternenden und die Schlammaustrittsöffnungen in der Schließphase aneinanderlitgende Dichtflächen besitzen.

8. Vollmantelzentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Mitnehmern (4') und an den Stoppanschlägen (4") oder an den Triebsternenden bzw. davon getragenen Abdeckvorrichtungen Stoßdämpfungsmittel (32) befinden.

9. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2, 3) mit den Schlammaustrittsöffnungen (39) in der Ebene des größten Trommeldurchmessers versehen ist, daß die Welle (1) in dieser Ebene über Arme (27) mit der Trommel verbunden ist, welche an ihren Außenenden Winkelhebel (38,38') tragen, die um zur Trommelachse parallele Achsen zwischen Anschlägen schwenkbar sind, deren einer Hebelarm (38') zur Trommelachse weist und deren anderer Hebelarm (38) zum Abdecken der Schlammaustrittsöffnungen in einer Schwenkendlage des Winkelhebels dient, und daß die ruckarligen Beschleunigungen bzw. Verzögerungen direkt auf die Welle einwirken.

10. Vollmantelzentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch wenige Schlammaustrittsöffnungen (5, 29, 3t, 35, 39) relativ großen Querschnittes und an sich bekannte Vorrichtungen zur Steuerung und Regelung der Öffnungszeiten.

11. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stelle kurz unterhalb eines Primär-Überlaufs (21) oder eines Sekundär-Überlaufs (26) Fotozellen (25) zur Trübungsmessung vorgesehen sind, welche der Steuerung der Dauer der Schließintervaile und der Öffnungszeiten dienen.