DE2907318A1 - Centrifuge drum with cylindrical and conical zones - where worm profile is designed for efficient sepn. of solids from liquids, esp. from liquids with high viscosity - Google Patents
Centrifuge drum with cylindrical and conical zones - where worm profile is designed for efficient sepn. of solids from liquids, esp. from liquids with high viscosityInfo
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Abstract
Description
Vollmantelschneckenzentrifuge mit Solid bowl screw centrifuge with
angepaßter Schneckenwendel Die Erfindung betrifft eine Votlmantelachneckenzentrifuge mit einer konisch-zylindrischen Trommel und einer ein oder mehrgänglgen Schnecke. Derartige Zentrifugen sind in zahlreichen Aüsführungen in der Literatur beschrieben (siehe z.B. DE-OS 23 21 653, DE-GBM 1 760 883, US-PS 3 285 507). Eine häufige Aufgabe, die mit Vollmantelsohneckenzentrifungen gelöst wird, ist die Feststoffabscheidung rs einer Suspension. Man unterscheidet dabei Suspensionen mit spezifisch leichterem, also aufschwimmendem Feststoff und Suspensionen mit spezifisch schwererem, d.h. sedimetierendem Feststoff. Die meisten Suspensionen enthalten sedimentierende Fests toffteilohen. Adapted screw helix The invention relates to a Votlmantel nachneckentrifuge with a conical-cylindrical drum and a single or multi-flight screw. Such centrifuges are described in numerous versions in the literature (see e.g. DE-OS 23 21 653, DE-GBM 1 760 883, US-PS 3 285 507). A common task solids separation is solved with full-jacket sonic centrifugation rs a suspension. A distinction is made between suspensions with specifically lighter, i.e. floating solids and suspensions with a specific heavier, i.e. sedimenting solid. Most suspensions contain sedimenting solids toffteilohen.
Suspensionen, deren Feststoffteilchen wegen ihrer Kleinheit oder wegen ihrer nur wenig über der der Flüssigkeit liegenden Dichte oder wegen der hohen Zähigkeit der Flüssigkeit nur langsam sedimentieren, können oft auch in Vollmantelschneckenzentrifugen nicht vollständig getrennt werden. Die ungenügende Abscheidung wird vor allem dadurch hervorgerufen, daß die zuströmende Suspension beim Auftreffen auf den im Inneren der Trommel mitrotierenden Flüssigkeitsring beschleunigt werden muß, so daß Sekundärströmungen entstehen, die das Absetzen der Teilchen verhindern. Weiterhin wird die Klärung dadurch verschlechtert, daß die zum Uberlauf strömende Flüssigkeit durch den wendelförmigen Kanal zwischen zwei Schneckenflanken - bei der üblichen zweigängigen Ausführung entsprechend durch beide Kanalwände - bei relativ geringer Schichthöhe mit hoher Geschwindigkeit quer zum Sedimenttransport strömt (ungefähr ein bis zwei Meter pro Sekunde) und dabei die Feststoffteilchen geringer Sinkgeschwindigkeit mitnimmt.Suspensions, their solid particles because of their small size or because of their density, which is only slightly higher than that of the liquid, or because of their high viscosity The liquid sediment only slowly, can often also in solid bowl screw centrifuges cannot be completely separated. The insufficient deposition is mainly due to this caused that the inflowing suspension when hitting the inside the drum rotating liquid ring must be accelerated, so that secondary currents that prevent the particles from settling. The clarification continues deteriorated by the fact that the liquid flowing to the overflow through the helical Channel between two screw flanks - with the usual two-flight design correspondingly through both channel walls - with a relatively low layer height with a high one Speed at right angles to the sediment transport (about one to two meters per Second) and in doing so takes the solid particles with it at a slow rate of descent.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantelschneckenzentrifuge zu entwickeln, die eine schnelle und problemlose Trennung der festen und flüssigen Phase bei Suspensionen mit langsam sedimentierendem Feststoff gestattet.The invention is based on the object of a solid bowl screw centrifuge to develop a quick and easy separation of solid and liquid Phase allowed for suspensions with slowly sedimenting solids.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnecke im zylindrischen Klärtej.l als Bandschnecke ausgebildet ist, deren Flankenhöhe h niedriger ist als der Abstand s zwischen innerer Trommelwand und äußerer Überlaufkante .According to the invention, this object is achieved in that the screw is designed as a belt screw in the cylindrical clarifier, the flank height of which h is lower than the distance s between the inner drum wall and the outer overflow edge .
Vorteilhaft ist die Bandschnecke an der Außenkante von mehreren, mindestens Jedoch 3 radialen, in axialer Richtung verlaufenden Blechen befestigt, die am Schneckenkern angebracht sind.The belt screw on the outer edge of several, at least However, 3 radial, axially extending sheets attached to the screw core are appropriate.
Da der zu transportierende Sedimentstrom nahe am Überlauf sehr gering ist und in Richtung zum Zulauf; d. h. zum konischen Teil der Trommel hin, zunimmt, können die Schneckenflanken bei gleicher Steigung zum Uberlauf h:Ln immer niedriger werden. Damit steht im maßgebenden Bereich der Klärung ein gentigender freier Querschnitt für eine axiale PlüssigkeitsfUhrung mit einem gegenüber den Ublichen AusfUhrungen 5 bis 10 mal größeren Strömungsquerschnitt zur Verfugung. Man kann die Schneckenflanken auch im gesamten Klärteil niedrig halten, wenn man zum konischen Teil hin die Schneckensteigung oder die Gangzahl oder beides erhöht.Since the sediment flow to be transported is very low near the overflow is and in the direction of the inlet; d. H. towards the conical part of the drum, increases, the screw flanks can be lower and lower with the same gradient to the overflow h: Ln will. This means that there is a sufficient free cross-section in the decisive area of clarification for an axial fluid guide with one compared to the usual designs 5 to 10 times larger flow cross-section available. You can see the snail flanks also keep it low in the entire clarification section, if you move towards the conical part, the screw pitch or the number of gears or both are increased.
Wesentlich ist also, daß die Fördercharakteristik der Schnecke im Klarteil nicht konstant ist, sondern dem sich längs der Trommel ändernden Sedimentvolumenstrom angepaßt ist.It is therefore essential that the conveying characteristics of the screw in the Clear part is not constant, but rather the changing sediment volume flow along the drum is adapted.
Um einen definierten Suspensionszulauf zu erreichen, sind zu beiden Seiten der Zulaufbohrungen des FlUssigkeitseinlaufs parallele, radial verlaufende Stege ange -bracht. Außerdem sind die radialen Bleche, die die Bandschnecke tragen, mit Durchbrüchen ersehen, damit sich die einströmende Suspension rasch tlber den gesamten Umfang verteilen kann.In order to achieve a defined suspension inflow, both Sides of the inlet bores of the liquid inlet parallel, radially extending Bridges attached. In addition, the radial plates that carry the screw conveyor are see with breakthroughs so that the inflowing suspension quickly over the can distribute the entire scope.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht man eine wesentlich. Verbesserung der Trennwirkung bei langsam sedimentierenden Suspensionen. Die verbesserte Ab-Abscheidung ist im wesentlichen auf die Verminderung der Strömnngsgeschwindigkeit im Klärteil und die weitgehende Trennung von Sediment- und FlUssigkeitsstrcm aufgrund der veränderlichen Fördercharakteristik im Klärte ii zurückzuPUhren.Due to the measures according to the invention one achieves a substantial. Improvement of the separation effect with slowly sedimenting suspensions. The improved Deposition is essentially due to the reduction of the flow velocity in the clarification section and the extensive separation of sediment and liquid streams due to the variable funding characteristics in clarification ii.
Im folgenden werden Ausflihrungsbeispieb der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Gesamtansicht einer Vollmantelschneckenzentrifuge mit einem Teilschnitt und einem Schnitt A-B in Höhe der Zulaufbohrungen und Figur 2 eine AusfUhrung, bei der die Bandschnecke eine veränderliche Steigung und Gängigkeit aufweist ebenfalls mit einem Schnitt A-B in Höhe der Zulaufbobrungen.In the following are Ausführungsbeispieb the invention based on a Drawing explained in more detail. FIG. 1 shows the overall view of a solid bowl screw centrifuge with a partial section and a section A-B at the level of the inlet holes and figure 2 an embodiment in which the conveyor screw has a variable pitch and speed also has a section A-B at the level of the inlet port.
Die Vollmantelzentrifuge gemäß Figur 1 besteht aus der auf einem Kern 1 befestigten, zweigängigen Schnecke 2 und dem die Schnecke 2 umgebenden Trommelmantel 3 (Gehäuse).The solid bowl centrifuge according to FIG. 1 consists of the one on a core 1 attached, two-flight screw 2 and the drum shell surrounding the screw 2 3 (housing).
Die Trommel 3 und die Schnecke 2 sind drehbar gelagert und können mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben werden. Im Klärteil sind Trommel und Schnecke zylindrisch und im Entfeuchtungsteil konisch ausgebildet.The drum 3 and the screw 2 are rotatably mounted and can be driven at different speeds. In the clarifying section are drum and Cylindrical screw and conical in the dehumidifying part.
Die zu klärende Suspension wird durch das Zulaufrohr 4 zugeflilirt und tritt etwa an der Grenze zwischen Zylinderkern und konischem Trommelteil durch Bohrungen 5 des Schneckenkerns 1 in die Zentrifugentrommel 3 ein.The suspension to be clarified is filtered in through the feed pipe 4 and occurs approximately at the boundary between the cylinder core and the conical drum part Bores 5 of the screw core 1 in the centrifuge drum 3.
Infolge der Z<itrifugalkraft wird der schwerere Feststoff nach außen geschleudert und von der Schnecke 2 zum Feststoffaustritt 6 hin gefördert. Die leichtere Flüssigkeit strömt zur anderen Seite über die Endscheibe 7 durch die überläufe 8 ab. Zumindest imBerelSh des Klärteiles ist die Schnecke 2 als Bandschnecke 9 ausgebildet. Das Schneckenband ist an radial und axial verlaufenden Blechen 10 befestigt, die gleichmäßig über den Umfang verteilt am zylindrischen Kern 1 angebracht sind (siehe auch Figur 2). Die zu klärende Suspension strömt vom Zulauf 4 her durch die oeffnungen 5 jeweils zwischen den radialen Blechen 10 ein. Um bei ungleich verteiltem Zulauf einen raschen Mengenausgleich herbeizuführen, sind die radialen Bleche 10 mit Durchbrüchen 12 im Bereich des Flüssigkeitsspiegels 15 versehen. Zu beiden Seiten der Zulaufbohrungen 5 sind parallele, radial verlaufende Stege 13 angebracht.As a result of the centrifugal force, the heavier solid becomes after centrifuged on the outside and conveyed by the screw 2 to the solids outlet 6. The lighter liquid flows to the other side via the end plate 7 through the overflows 8 from. At least in the BerelSh of the clarifying section, the screw 2 is a ribbon screw 9 trained. The worm belt is on radially and axially extending metal sheets 10 attached, which is attached to the cylindrical core 1 distributed evenly over the circumference are (see also Figure 2). The suspension to be clarified flows through from inlet 4 the openings 5 each between the radial plates 10. To with unevenly distributed To bring about a rapid flow equalization, the radial plates 10 provided with openings 12 in the area of the liquid level 15. On both sides parallel, radially extending webs 13 are attached to the inlet bores 5.
Dadurch wird der zufließende Suspensionsstrom bis zum Eintauchen in den rotierenden Flüssigkeitsring 14 auch seitlich geführt. Die erheblich verbesserte Abscheidung bei langsam sedimentierenden Feststoffen wird hier durch eine spezielle Dimensionierung der Schneckenwendel im Klärteilbereich erreicht. Die ffberläufe 8 und die Bandschnecke 9 werden so angebracht bzw. dimensioniert, daß die Flankenhöhe h kleiner ist als der Abstand s zwischen innerer Trommelwand und äußerer überlaufkante am Flüssigkeitsaustritt 8. Dabei bedeutet h die Höhe der Schneckenflanken am äußeren, dem überlauf 8 benachbarten Rand des Klärteils.In der geze:chneten Ausführung ist h im Klärteilbereich konstant und nimmt dann im konischen Entfeuchtungsteil entsprechend dem wachsenden Sedimentstrom zu. Dabei wird der Tatsache rechnung getragen, daß der zu transportierende Sedimer.tstrom nahe am über- lauf 8 sehr gering ist und erst etwa ab dem Auftauchen aus dem Flüssigkeitsspiegel (15) der gesamte Sedimentstrom zu transportieren ist. Die Flüssigkeitsströmung zum Ueberlauf 8 hin kann nunmehr axial und weitgehend unabhängig vom Sedimenttransport erfolgen. Der innere Flüssigkeitszylinder rotiert mit der Umfangsgeschwindigkeit der radialen Stütz- bzw. Führungsbleche 10, während das auf der Trommelinnenfläche abgelagerte Sediment etwa mit deren Umfangsgeschwindigkeit rotiert. Daraus resultiert ein Geschwindigkeitsgradient, der bei etwa 0,5 m/s liegt, also bei einem Drittel des bisher üblichen Wertes.As a result, the inflowing suspension flow is maintained until it is immersed in the rotating liquid ring 14 is also guided laterally. The vastly improved Separation of slowly sedimenting solids is carried out here by a special Dimensioning of the screw helix achieved in the clarifying section. The ff overflows 8 and the screw conveyor 9 are attached or dimensioned so that the flank height h is smaller than the distance s between the inner drum wall and the outer overflow edge at the liquid outlet 8. Here, h means the height of the screw flanks on the outer, the edge of the clarifying section adjacent to the overflow 8 h is constant in the clarification section and then increases accordingly in the conical dehumidification section to the growing sediment flow. This takes into account the fact that the sedimer.tstrom to be transported is close to the run 8 very much is low and only from about the emergence from the liquid level (15) of the entire sediment flow is to be transported. The liquid flow to the overflow 8 can now take place axially and largely independently of the sediment transport. The inner liquid cylinder rotates with the peripheral speed of the radial one Support or guide plates 10, while the deposited on the drum inner surface Sediment rotates roughly at its peripheral speed. This results in a speed gradient, which is around 0.5 m / s, i.e. a third of the previously usual value.
Die dem in Figur 1 von links nach rechts zunehmenden Sedimentstrom angepaßte Fördercharakteristik der Schnecke kann alternativ auch dadurch erreicht werden, daß die Steigung der Schnecke im Klärteil zum Entfeuchtungsteil hin zunimmt. Eine weitere Alternative besteht darin, daß man etwa kurz vor dem Zulauf zusätzliche Wendeln am Kern anbringt und damit auch die Gängigkeit erhöht (siehe Figur 2). Durch die Erhöhung der Schneckensteigung und der Gängigkeit kann die Differenzdrehzahl zwischen Trommel 3 und Schnecke 2 und damit auch der Geschwindigkeitsgradient weiter vermindert werden. Diese Maßnahme kommt außerdem der Entfeuchtung des Sediments im konischen Teil zugute.The sediment flow increasing from left to right in FIG Adapted conveying characteristics of the screw can alternatively also be achieved in this way be that the pitch of the screw increases in the clarifying section towards the dehumidifying section. Another alternative is that one additional shortly before the inflow Attaches coils to the core and thus also increases the ease of movement (see Figure 2). By the increase in screw pitch and speed can change the speed difference between drum 3 and screw 2 and thus also the speed gradient continues be reduced. This measure also comes from the dehumidification of the sediment benefit in the conical part.
Die erfindungsgemäße Vollmantelzentrifuge wurde mit großem Erfolg zur Abscheidung von festen Stoffen von hochviskosen Flüssigkeiten eingesetzt. Das gleiche System kann selbstverständlich auch zur Trennung einer Suspension verwendet werden, die aus zwei nicht ineinander löslichen FlUssigkeiten unterschiedlicher Dichte und einem sedimentierenden Feststoff besteht.The solid bowl centrifuge according to the invention has been met with great success used for the separation of solids from highly viscous liquids. That The same system can of course also be used to separate a suspension that are made up of two non-mutually soluble liquids are more different Density and a sedimenting solid consists.
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