DE2534788A1

DE2534788A1 - Schlammzentrifuge

Info

Publication number: DE2534788A1
Application number: DE19752534788
Authority: DE
Inventors: Kurt Nelson
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1975-08-04
Publication date: 1976-02-19
Also published as: US3930609A; DE2534788C2; IT1039413B; JPS5148863A; CA1033334A; JPS5912346B2

Description

Alfa - Laval AB, S-147 oo TumM (Schweden)

Schlammzentrifuge

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Schlammzentrifuge mit einer Vorrichtung zum abwechselnden Öffnen und Schließen des Zentrifugengehäuses an seinem Umfang, um intermittierend Schlamm aus der Trennkammer des Gehäuses zu entleeren, wobei das Gehäuse eine Schälkammer zur Aufnahme der Flüssigkeit besitzt, die in der Trennkammer abgetrennt worden ist, und eine feste Schälscheibe enthält zum Herauslassen der abgetrennten Flüssigkeit aus dem Gehäuse, während dessen Umfang bei der Anhäufung des Schlammes, der in der Trennkammer abgeschieden wird, geschlossen ist.

In Zentrifugen dieser Art hat die Schälkammer des Gehäuses üblicherweise einen Luftauslaß vom Gehäuseinneren zur

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Atmosphäre während, des Normalbetriebes, d.h. während ihr Umfang geschlossen ist zwecks Anhäufung des abgetrennten Schlammes während der Einspeisung der Mischung aus festen und flüssigen Bestandteilen in die Trennkammer des Gehäuses. Dieser Luftauslaßweg ist zwischen der Rotationsachse des Gehäuses und dem Flüssigkeitsstand gelegen, der im Gehäuse während des Normalbetriebes vorhanden ist, und der Auslaßweg dient dazu, den Aufbau eines Luftdruckes im freien zentralen Gehäuseraum während des Normalbetriebs zu verhindern.

Dieser Luftauslaßweg hat aber in bekannten Zentrifugen eine ungünstige Wirkung, wenn der Umfang des Gehäuses geöffnet wird, um angehäuften Schlamm zu entleeren. Dieses öffnen des Gehäuseumfanges veranlaßt nämlich den Flüssigkeitsstand im Gehäuse radial nach außen von der Rotationsachse zurückzuweichen, so daß Luft durch den Luftauslaßweg in das Gehäuse angesaugt wird, wenn der Schlamm am Gehäuseumfang entweicht. Als Ergebnis dringt Luft in die abgetrennte Flüssigkeit oder Ausflußmenge im Gehäuse während der Schlammentleerung ein, und dies ist gewöhnlich unerwünscht.

Die hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schlammzentrifuge der beschriebenen Art zu schaffen, in der diese nachteilige Wirkung nicht auftritt. Gemäß der Erfindung befindet sich im Gehäuse ein Damm, der mit dem Gehäuse umläuft, die auswärts gerichtete

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Bewegung der Flüssigkeit in der Schälkammer begrenzt und dadurch einen Minimal-Flüssigkeitsstand in dieser Kammer während der Schlammentleerung aufrechterhält; und die Schälkammer ist mit einer Vorrichtung versehen, die bei diesem Minimal-Flüssigkeitsstand in der Lage ist, gegen das Ansaugen von Luft in das Gehäuse durch den erwähnten Luftauslaß hindurch während der Schlammentleerung eine Abdichtung zu schaffen. Nach einer bevorzugten Ausführung umfaßt diese Abdichtvorrichtung einen zweiten Damm, der einen äußeren Ansatz an der festen Schälscheibe bildet und der so bemessen ist, daß er in die Flüssigkeit bei dem genannten Minimalstand in der Schälkammer im wesentlichen eingetaucht bleibt, und umfaßt ferner ein Absperrventil zum Luftauslassen aus dem Gehäuse durch den Luftauslaßweg hindurch, während sich die Flüssigkeit in ihrem Normalstand in der Schälkammer befindet, wobei das Absperrventil in der Lage ist, einen Lufteintritt in das Gehäuse durch den Luftauslaßweg hindurch zu verhindern, wenn das Gehäuse an seinem Außenumfang geöffnet wird. Um zu verhindern, daß Luft aus der Umgebung in die öffnung der Schälscheiben eintritt, wenn sich der Flüssigkeitsstand in der Schälkammer radial nach außen bewegt, wird der erwähnte zweite Damm zweckmäßig an diejenige Seite der Schälscheibe gelegt, die der Trennkammer der Zentrifuge abgewandt ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird Bezug genommen auf die beigegebene Zeichnung, in der die einzige Figur eine senkrechte Schnittansicht durch eine bevorzugte Ausführungs-

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form der erfindungsgemäßen Zentrifuge zeigt.

Das dargestellte Zentrifugengehäuse enthält einen Rotor mit einem Oberteil 1o und einem in üblicher Weise ausgeführten, nicht dargestellten Hauptteil oder Gehäuse, an welchem der Oberteil Io in üblicher Weise befestigt ist. Dieser Hauptteil des Gehäuses bildet mit dem Oberteil eine Trennkammer 11, die einen üblichen Satz konischer Scheiben 12 enthält. Die letzteren sind in üblicher Weise an einem rohrförmigen Schaft 13 des Gehäuses befestigt, der koaxial zur Rotationsachse des Gehäuses ist und radiale Flügel 14 hat. Innerhalb des rohrförmigen Schaftes 13 befindet sich eine Einspeisekammer für das Gehäuse. Eine feste Abdeckung 17 ist am nicht dargestellten Zentrifugengestell befestigt. Die Abdeckung 17 trägt einen festen Mittelteil 18, der seinerseits einen festen Oberteil 19 trägt, welcher einen Einlaß 19a bildet für die schlammhaltige Mischung, die zentrifugiert werden soll. Der Oberteil 19 hat eine nach unten herabhängende Speiseröhre 19b, durch welche die eingespeiste Mischung vom Einlaß 19b nach unten in die Einspeisekammer 15 des Gehäuses gelangt. Eine Kappe 21 ist am oberen Teil des Halses 1oa des Gehäuseoberteils 1o mittels einer Mutter 22 befestigt. Die Kappe bildet eine Schälkammer 23 des Gehäuses. Der feste Mittelabschnitt 18 hat eine nach unten hängende Buchse 18a, die sich mit einem Zwischenraum durch eine Mittenöffnung im Oberteil der Kappe 21 erstreckt. Diese Buchse umgibt die Speiseröhre 19b in einem Abstand, so daß sich ein enger

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Durchlaß 24 bildet. Eine stationäre Schälscheibe 25 üblicher Form, die mit den üblichen Einlaßöffnungen 25a versehen ist, ist an der Buchse 18a befestigt und in der Schälkaramer 23 des Gehäuses angeordnet. Die Unterseite der Schälscheibe 25 besitzt eine ringförmige Dichtung 25b, die einen Zwischenteil der Speiseröhre 19b abdichtend umgibt. Eine Zentralnabe 27 ragt vom Boden des nicht dargestellten Hauptgehäuses nach oben und nimmt das obere Ende eines nicht dargestellten senkrechten Schaftes auf zum Antrieb des Gehäuses um seine zentrale Vertikalachse. Der obere Teil der Nabe ist mit Abstand etwas unterhalb des unteren Endes der Speiseröhre 19b angeordnet und bildet mit dieser einen Durchlaß 28, der in die Einspeisekammer 15 führt. Von der letzteren fließt das eingespeiste Gemisch nach unten durch die Einlaßwege 29 zwischen den röhrenförmigen Schaft 13 und die Nabe 27, und diese Einlaßwege führen in üblicher Weise zur Trennkammer 11. Ein übliches ringförmiges Schieberventil 3o ist zur Ausführung senkrechter Bewegungen im Hauptteil des Gefäßes befestigt. Das Ventil 3o wird normalerweise in seiner obersten Stellung gegen eine ringförmige Dichtung 31 im unteren Ende des Gehäuseoberteils 1o gehalten und schließt dabei die üblichen Schlammauslässe am Umfang des Gehäuses. Wenn eine größere Menge abgetrennten Schlammes am Umfang des Gehäuses angehäuft ist, wird das Schieberventil 3o nach unten bewegt und bewirkt dadurch das Auslassen des Schlammes radial nach außen durch die Umfangsauslässe des Gehäuses. Diese Schlammentleerung, manchmal als ein Schuß bezeichnet, erfolgt gewöhnlich wäh-

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rend einer Unterbrechung der Einspeisung in den Zentrifugeneinlaß 19a, wobei die Einspeisung wieder aufgenommen wird, wenn das Schieberventil 3o in seine oberste Stellung zurückgekehrt ist zur Beendigung der Schlammentleerung. Die Auf- und Abbewegung des Schieberventils 3o werden hydraulisch durchgeführt in irgendeiner bekannten Art, z.B. entsprechend der Ausführung nach der amerikanischen Patentschrift 3 637 134. Der stationäre Mittelteil 18b besitzt einen horizontalen Mittelteil, der einen Auslaß für die in der Trennkammer 11 abgetrennte, ausfließende Flüssigkeit bildet. Bei Normalbetrieb des Gehäuses, mit geschlossenem Schieberventil 3o entsprechend der Zeichnung, häuft sich der von der eingespeisten Mischung abgetrennte Schlamm am Umfang der Trennkammer 11 an, während die ausfließende Flüssigkeit, die die leichtere Komponente darstelle, radial nach innen zwischen die Scheiben 12 und von dort aufwärts zwischen die Flügel 14 des röhrenförmigen Schaftes verdrängt wird. Die ausfließende Flüssigkeit überflutet dann eine horizontale Kante oder Damm, der durch einen ringförmigen Teil 32 gebildet wird, der an der obersten Scheibe 12a des Gefäßes befestigt ist. Der obere Teil der obersten Scheibe 12a ist mit einer äußeren, ringförmigen Dichtung 33 versehen, die an der Innenfläche des Gehäusehalses 1oa anliegt. Nach Überfluten des Dammes 32 fließt die ausfliessende Flüssigkeit nach außen über die Durchlässe 34 zur Schälkammer 23. Der Boden der Schälkammer wird von einer horizontalen Scheibe 35 gebildet, die am Oberteil des Gehäuses 1o befestigt ist und einen Zwischenraum rund um die

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Speiseröhre 19b bildet. Vermittels der Schälscheibe 25 wird die ausfließende Flüssigkeit in der üblichen Weise von der Kammer 23 abgeschält, und fließt nach oben durch den ringförmigen Durchlaß 24 zur Auslaßleitung 18b ab. Die Schälscheibe 25 ist an ihrem oberen äußeren Teil mit einem Flansch 36 versehen, der oberhalb des Niveaus der Scheibeneingänge 25a gelegen ist und sich gleichmäßig um die Gehäuseachse erstreckt. Der Flansch 36 steht radial nach außen vor, so daß sein äußerer Rand einen wesentlich grösseren radialen Abstand von der Gehäuseachse hat als die Scheibeneingänge 25a, wodurch der Flansch einen zweiten Damm bildet, der eine Dichtungsaufgabe erfüllt, wie nachfolgend beschrieben wird. Senkrecht durch den inneren Teil der Schälscheibe 25 erstreckt sich ein Rohr 38, das ein kugelförmiges Ventil 39 enthält. Dieses wird nach unten gegen seinen Sitz durch eine Schraubenfeder 4o gedrückt, die zwischen dem Ventil 39 und einen ringförmigen Teil im oberen Ende des Rohres 38 eingeschlossen ist. Auf diese Weise bilden die Teile 38 bis 41 ein Absperrventil, welches Luft nur nach oben durch das Rohr 38 entweichen läßt.

Im Betrieb der Zentrifuge wird das Gehäuse 1o kontinuierlich um seine senkrechte Achse angetrieben, so daß die in den Raum 11 eingespeiste Mischung durch Zentrifugalkraft in Schlamm und ausfließende Flüssigkeit getrennt wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Wenn sich das Schieberventil 3o in seiner oberen oder geschlossenen Stellung befindet, und wenn während der Einspeisung der Mischung durch den

π η π R r ι κ / m 7 F-

I b J U 7 8 8

Einlaß 19a die Ausscheideflüssigkeit durch die Schälscheibe 25 und den Auslaß 18b entleert wird, bildet der rotierende Körper der Ausscheideflüssigkeit im Gehäuse eine innere, ringförmige Wand, die die Rotorachse konzentrisch umgibt in einem geringen,radialen Abstand, wie durch die unterbrochene, senkrechte Linie X dargestellt ist. Diese Linie X stellt die Normallage der inneren Wand der Ausscheideflüssigkeit während des Abtrennvorganges dar und während der Zeit, in der der abgetrennte Schlamm am Umfangsteil des Gehäuses angesammelt wird. Es ist zu bemerken, daß die Normallage X genügend nahe an der Rotorachse lJegt, so daß sich die Schälscheibe 25 in beträchtlicher Tiefe in den ringförmigen Körper der Ausscheideflüssigkeit in der Schälkammer 23 erstreckt, wodurch es der Schälscheibe 25 ermöglicht ist, die abgetrennte Ausscheideflüssigkeit durch den Auslaß 18b zu entleeren.

Während dieses Normalbetriebs der Zentrifuge gestattet das Absperrventil 38 - 41 der Luft, aus dem freien Raum unterhalb des Absperrventils über einen ringförmigen Luftauslaßweg 21a zwischen der rotierenden Kappe 21 und der stationären Buchse 18a in die Atmosphäre zu entweichen. Auf diese Weise kann Luft aus der Einspeisekammer 15 durch die Kompressionszonen 13a und 35a in die Schälkammer 23 zum Ausströmen durch das Absperrventil 38 - 41 gelangen und verhindert dadurch einen Aufbau von Druckluft im freien Gehäuseraum, der von dem ringförmigen Flüssigkeitskörper beim Normalstand X umgeben ist. Mit dieser ausströmenden

IS j u 7 B H

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Luft kann sich gleichzeitig die Luft vereinigen, die aus der abgetrennten Ausscheideflüssigkeit in den freien Raum gelangt.

Wenn das Schieberventil 3o nach unten bewegt wird, um den angesammelten Schlamm durch den Gehäuseumfang zu entleeren, indem z.B. ein Gehäuseschuß ausgelöst wird, bewegt sich der Flüssigkeitsstand im Gehäuse vom Normalstand X radial nach außen. Aber wegen des Dammes 32 kann sich der Flüssigkeitsstand in der Schälkammer 23 nicht über einen Minimalstand nach außen bewegen, der durch die unterbrochene Linie Y dargestellt ist. Bei diesem Minimalstand Y bleibt der Damm 36 an der Schälscheibe eingetaucht in den Flüssigkeitskörper der Ausscheideflüssigkeit in der Schälkammer 23 und bildet so eine Dichtung, um Luft am Eintritt in die Ausscheideflüssigkeit unter dem Damm 36 zu hindern. Obwohl der Minimalstand Y keine ausreichende Druckhöhe schafft, damit die Schälscheibe 25 die Entleerung der Ausscheidungsflüssigkeit fortsetzen kann, ist er ausrei-* chend, um die Scheibenöffnungen 25a zu bedecken und zu verhindern, daß Luft aus der Schälscheibe in die Schälkammer eintritt. Gleichzeitig verhindert das Absperrventil 38 - 41, daß Luft während der Schlammentleerung in das Gehäuse durch den Luftdurchlaß 21a gesaugt wird.

Wenn das Schieberventil 3o in seine obere Stellung zurückgekehrt ist und den Gehäuseumfang nach beendeter Schlammentleerung wieder schließt, bewegt sich der Flüssigkeits-

ORiGlNAL INSPECTED

P O Q ρ π R / Q 3 7 β

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- 1o -

stand im Gehäuse nach innen (Zunahme), aufgrund der Wiederaufnahme der Einspeisung durch den Einlaß 19a, falls die Einspeisung während der Schlammentleerung unterbrochen wurde oder aufgrund der Fortdauer der Einspeisung, wenn sie nicht unterbrochen war. Auf diese Weise kehrt die Flüssigkeit in der Schälkammer 23 zu ihrem Normalstand X zurück und die Entleerung der Flüssigkeit durch die Schälscheibe 25 und den Auslaß 18b wird wieder aufgenommen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der rotierende Damm 32 einen Minimal-Flüssigkeitsstand Y in der Schälkammer während der Schlammentleerung aufrechterhält, ohne Rücksicht auf den Flüssigkeitsstand in der Trennkammer 11. Der stationäre Damm 36 und das Absperrventil 38 - 41 stellen in der Schälkammer Vorrichtungen dar, die es verhindern, daß beim Minimal-Flüssigkeitsstand Y Luft in das Gehäuse eingesaugt wird durch den Luftdurchlaß 21a während der Schlammentleerung, während das Absperrventil es ermöglicht, Luft durch den Luftdurchlaß 21a auszulassen, wenn sich die Flüssigkeit auf ihrem normalen Stand X in der Schälkammer befindet.

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Claims

Patentansprüche

1. Schlammzentrifuge mit einem Zentrifugalgehäuse, das sich um eine Achse dreht und eine Trennkammer bildet, die einen Einlaß für eine Mischung aus einer Flüssigkeit und festen Bestandteilen hat, das Gehäuse ferner eine Schälkammer bildet, die in Verbindung mit der Trennkammer steht, um von dieser eine Flüssigkeit zu erhalten, die als eine verhältnismäßig leicnte Komponente aus der genannten Mischung abgetrennt ist, wobei die Trennkammer einen äußeren Schlammraum hat zur Aufnahme der festen Bestandteile, die von der genannten Mischung abgetrennt sind als eine verhältnismäßig schwere Schlammkomponente, mit einer Vorrichtung zum öffnen und Schließn des äußeren Umfangs des Gehäuses zur intermittierenden Schlammentleerung aus dem genannten Schlammraum mit einer stationären Schälscheibe in der Schälkammer zum Entleeren der abgetrennten Flüssigkeit aus dem Gehäuse, während dessen genannter äußerer Umfang geschlossen ist, um ein Normalniveau der Flüssigkeit im Gehäuse aufrechtzuerhalten, wobei das genannte Flüssigkeitsniveau sich von der Gehäuseachse radial nach außen bewegt als Reaktion auf die Öffnung des Außenumfangs des Gehäuses, und wobei die Schälkammer einen Luftdurchlaßweg besitzt, der radial von dem genannten Normalniveau liegt zum Entlassen der Luft aus dem Gehäuse in die Atmosphäre, während sich die Flüssigkeil, auf dem genannten Normalniveau befindet, gekennzeichnet durch einen Damm (32), der mit dem Gefäß rotiert,

r; η Π R η R / ill 7 β

2h U 7 B 8

die genannte Auswärtsbewegung des Flüssigkeitsstandes in der Schälkammer (23) begrenzt und ein Minimal-Flüssigkeitsniveau (Y) in der Schälkammer (23) während der genannten Schlammentleerung aufrechterhält, und durch Vorrichtungen (36, 38 - 41) in der Schälkammer (23), die bei dem genannten Minimal-Flüssigkeitsniveau (Y) verhindern, daß Luft in das Gehäuse durch den Luftdurchlaßweg (21a) während der genannten Schlammentleerung angesaugt wird.

2. Schlammzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen in der Schälkammer (36, 38 - 41) einen zweiten Damm (36) enthalten, der mit der stationären Schälscheibe (25) verbunden 1st und so bemessen ist, daß er im wesentlichen in die Flüssigkeit eingetaucht bleibt bei dem Minimal-Flüssigkeitsstand (Y).

3. Schlammzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Damm (36) ein nach außen gerichtetes Verlängerungsstück der stationären Schälscheibe (25) bildet.

4. Schlammzentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Damm (36) an derjenigen Seite der Schälscheibe (25) gelegen ist, die von der Trennkammer

(11) abgewandt ist.

5. Schlammzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Vorrichtungen (36, 38 - 41) in der

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Schälkammer (23) ein Absperrventil (38 - 41) enthalten zum Auslassen der Luft aus dem Gehäuse durch den Luftdurchlaßweg (21a), während die Flüssigkeit in der Schälkammer (23) auf Normalstand (X) ist, und das Absperrventil (38 - 41) den Luftdurchlaßweg (21a) gegen einen Luftzustrom aus dem Luftdurchgangsweg (21a) in das Gehäuse hinein, als Reaktion auf die genannte Öffnung des Außenumfangs des Zentrifugengehäuses, abschließt.

6. Schlammzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vorrichtungen (36, 38-41) in der Absperrkammer (23) einen zweiten Damm (36) enthalten, der ein nach außen gerichtetes Verlängerungsstück der stationären Schälscheibe bildet und so dimensioniert ist, daß er im wesentlichen in die Flüssigkeit eingetaucht bleibt bei dem genannten Minimalstand (Y), wodurch der zweite Damm (36) gegen Lufteintritt aus dem Luftdurchlaß (21a) in die abgetrennte Flüssigkeit im Gehäuse während der Schlammentleerung abdichtet, die genannten Vorrichtungen (36, 38 41) in der Schälkammer (23) ferner ein Absperrventil (38 41) enthalten zum Auslassen der Luft aus dem Gehäuse durch den genannten Luftdurchgang (21a), wenn die Flüssigkeit auf normalem Stand (X) in der Schälkammer ist, und das Absperrventil (38 - 41) gegen Luftzustrom aus dem genannten Luftdurchgang (21a) in das Gehäuse, als Reaktion auf das genannte Öffnen des Gehäuseaußenumfangs, abdichtet.

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7. Schlammzentrifuge nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß sich das Absperrventil (38 - 41) durch die Schälscheibe (25) erstreckt von einem inneren Teil der Schälscheibe an der einen Seite der Schälkammer (23) zum Bereich des genannten Luftdurchlasses (21a) an der anderen Seite der Schälscheibe (25).

8. Schlammzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte rotierende Damm (32) ringförmig ist und eine radiale innere Kante hat, über die die Flüssigkeit fließt bei ihrem Lauf von der Trennkammer (11) zur Schälkarnmer (23).