DE3723864A1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollmantel-Schnecken­ zentrifuge zum Klären oder Trennen eines Flüssigkeits- Feststoffgemisches mit einer horizontal gelagerten Trom­ mel, an deren einem Ende Feststoffaustragsöffnungen und an deren anderem Ende ein Überlaufwehr zum Einstellen des Flüssigkeitsspiegels in der Trommel vorgesehen sind, wobei in der Trommel eine zu dieser mit Differenzdrehzahl umlau­ fende Förderschnecke angeordnet ist, deren Wendeln den sich an der Trommelperipherie absetzenden Feststoff zu den Feststoffaustragsöffnungen fördern, und für die Zuführung des Flüssigkeits-Feststoffgemisches in der Nabe der För­ derschnecke eine Verteilerkammer vorgesehen ist, die mit Einläufen von Leitkanälen in Verbindung steht, die sich radial auswärts erstrecken und deren Austritte tangential in Drehrichtung der Trommel ausgerichtet sind.

Eine derartige Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist bekannt aus der US 41 42 669. Dabei gehen die Einläufe der Leitka­ näle radial von der Verteilerkammer aus. Das der Vertei­ lerkammer zugeführte Flüssigkeits-Feststoffgemisch wird daher durch die Leitkanäle auf die an deren Einläufen herrschende Umfangsgeschwindigkeit unmittelbar beschleu­ nigt. Hierdurch werden hohe Scherbeanspruchungen auf das Produkt ausgeübt. Derartige Scherbeanspruchungen wirken sich bekanntermaßen bei stoßempfindlichen Produkten nach­ teilig auf den in der Trommel erzielten Klär- oder Trenn­ effekt aus. Obwohl die Austritte der Leitkanäle tangential in Drehrichtung der Trommel ausgerichtet sind, ist auch in diesem Bereich eine Stoßbeanspruchung des Flüssigkeits- Feststoffgemisches möglich. Da die Leitkanäle oberhalb des Flüssigkeitsspiegels enden und außerdem nur sehr kurz sind, kann es zu einem turbulenten Flüssigkeitsstrom am Austritt der Kanäle kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Klär- und Trenneffekt der bekannten Vollmantel-Schneckenzentrifuge zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einläufe der Leitkanäle tangential entgegen der Drehrichtung der Trom­ mel ausgerichtet und so ausgebildet sind, daß das Flüssig­ keits-Feststoffgemisch auf einer halbkreisförmigen Bahn in Drehrichtung der Trommel beschleunigt wird.

Das der Verteilerkammer zugeführte Flüssigkeits-Feststoff­ gemisch wird beim Eintritt in die Leitkanäle zunächst schonend durch die tangentiale Anordnung der Einläufe auf die Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt, bis die erste Hälfte der halbkreisförmigen Bahn erreicht ist. Die in ei­ ner dünnen Schicht durch die Leitkanäle strömende Flüssig­ keit wird anschließend in der zweiten Hälfte der halb­ kreisförmigen Bahn umgelenkt in die Drehrichtung der Trom­ mel und tritt dann erst in den Flüssigkeitsspiegel in der Trommel ein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung reicht der Austritt des Leitkanals bis in den Flüssigkeitsspiegel hinein. Hierdurch wird ein möglicher Eintrittsstoß der aus dem Leitkanal austretenden Flüssigkeit in die Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels mit Sicherheit vermieden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird zwi­ schen dem Einlauf und dem Austritt des Leitkanals minde­ stens ein Winkel von 45 Grad gebildet. Dadurch wird eine so große Länge des Leitkanals erzielt, daß sich im Leitka­ nal mit Sicherheit eine laminare Strömung ausbildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einlauf er­ heblich breiter und niedriger als der Austritt des Leitka­ nals. Der Einlauf kann beispielsweise den gesamten Abstand zwischen zwei Schneckenwendeln ausfüllen. Er muß dann aber so niedrig sein, daß er nicht bis in den Flüssigkeitsspie­ gel hineinragt und dadurch nicht die freie Strömung in den Schneckenwendeln behindert. Da der Austritt aber vorteil­ haft bis in die Flüssigkeitsoberfläche hineinragt, muß in diesem Bereich der Leitkanal wesentlich schmaler sein, da­ mit die Flüssigkeit zwischen zwei Wendeln genügend Platz hat, um an dem Leitkanal vorbeizuströmen. Eine besonders geringe Beeinflussung der Flüssigkeitsströmung wird dann erreicht, wenn der Austritt des Leitkanals die Form eines Dreiecks hat, dessen Basis radial einwärts gerichtet ist. Bei dieser Ausbildung des Austrittes ragt nur die Spitze des Dreiecks in die Flüssigkeitsoberfläche, so daß nur eine sehr geringe Beeinflussung der Flüssigkeitsströmung in den Schneckenwendeln bewirkt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Leitkanal über seine gesamte Länge an der Seite einer Wendel an, die zu den Feststoffaustragsöffnungen hin gerichtet ist. An dieser Seite der Wendel liegt zwangsläufig der Feststoff an, während an der gegenüberliegenden Seite die Flüssig­ keit in entgegengesetzter Richtung zum Flüssigkeitswehr strömt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Drehzahl der Förderschnecke kleiner als die der Trommel. Bei einer derart gewählten Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Förderschnecke dreht sich der sich innerhalb der Trommel absetzende Feststoff mit der Trommel schneller als die Förderschnecke und wird dabei zu den Feststoffaus­ tragsöffnungen hin gefördert. Da die Flüssigkeit zum ent­ gegengesetzten Ende der Schleudertrommel bewegt werden muß, muß sie zwangsläufig langsamer werden als die Dreh­ zahl der Förderschnecke, damit diese Strömungsrichtung er­ zielt wird. Die gewählte Form des Leitkanals in Drehrich­ tung der Trommel bewirkt jedoch zunächst eine Beschleuni­ gung des Flüssigkeits-Feststoffgemisches, so daß dieses Gemisch mit einer gegenüber der Trommel erhöhten Umfangs­ geschwindigkeit in die Flüssigkeitsoberfläche eintritt. Diese erhöhte Umfangsgeschwindigkeit bewirkt, daß die Flüssigkeit zunächst die Wendeln der Förderschnecke in Richtung der Feststoffaustragsöffnungen durchläuft, bis sie ihre Geschwindigkeit soweit abgebaut hat, daß sie wie­ der langsamer wird als die der Förderschnecke. Durch diese Vorbeschleunigung in Richtung der Feststoffaustragsöffnun­ gen wird für das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch eine größe­ re Absetzfläche und damit eine bessere Klärwirkung er­ zielt. Dieser Effekt, der bisher bei den konventionellen Vollmantel-Schneckenzentrifugen mit voreilenden Förder­ schnecken schon bekannt war, kann hier auf vorteilhafte Weise auch bei nacheilenden Förderschnecken erzielt wer­ den. Die nacheilende Förderschnecke hat darüber hinaus ge­ genüber der voreilenden Förderschnecke den Vorteil, daß wegen der geringeren Flüssigkeitsgeschwindigkeit in den Schneckenwendeln sich eine laminare Strömung ausbildet, die den Absetzvorgang begünstigt. Dies ist bekanntermaßen bei voreilenden Schnecken, bei denen die Flüssigkeit schneller als die Förderschnecke sein muß, nicht der Fall. Hier kommt es zu Verwirbelungen, die den Absetzvorgang be­ hindern. Bei konventioneller Ausführung der Förderschnecke mit radialen Leitkanälen hatte trotzdem die voreilende Schnecke Vorteile, da das Flüssigkeits-Feststoffgemisch beim Eintritt in die Trommel zunächst langsamer war als die Förderschnecke und damit in Richtung auf die Fest­ stoffaustragsöffnungen gefördert wurde und erst dann, nachdem es eine erhöhte Geschwindigkeit aufgenommen hatte, in Richtung Flüssigkeitswehr strömte. Durch diese längere Absetzfläche wurde der Nachteil der Verwirbelung durch die erhöhte Flüssigkeitsgeschwindigkeit mehr als kompensiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Vollmantel-Schnec­ kenzentrifuge,

Fig. 2 den Schnitt II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht der Förderschnecke im Bereich der Leitkanäle.

Mit 1 ist in der Fig. 1 die Trommel bezeichnet, die die Förderschnecke 2 mit ihren Schneckenwendeln 3 konzentrisch umgibt. Die Trommel 1 ist an ihrem einen Ende mit Fest­ stoffaustragsöffnungen 4 und an ihrem entgegengesetzten Ende mit einem Überlaufwehr 5 versehen. In der Nabe 6 der Förderschnecke 2 ist eine Verteilerkammer 7 vorgesehen, in die über ein Einlaufrohr 8 das Flüssigkeits-Feststoffge­ misch eingeführt werden kann. Die Verteilerkammer 7 steht mit Einläufen 9 von Leitkanälen 10 in Verbindung, deren Austritte 11 bis in den Flüssigkeitsspiegel hineinreichen.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, wie der Einlauf 9 und der Leitkanal 10 zusammen eine halbkreisförmige Bahn erzeugen, die es dem Feststoff-Flüssigkeitsgemisch erlaubt, zunächst entgegen der Drehrichtung der Trommel in den Einlauf tan­ gential einzuströmen, wonach es dann auf der halbkreisför­ migen Bahn um 180 Grad umgelenkt wird und zum Austritt 11 des Leitkanals 10 gefördert wird. Durch die wirkenden Be­ schleunigungskräfte erhält dabei das Feststoff-Flüssig­ keitsgemisch eine gegenüber dem Leitkanal erhöhte Umfangs­ geschwindigkeit, mit der es dann in Drehrichtung in die Schneckenwendeln 3 einströmt.

Fig. 3 veranschaulicht, wie die besondere Form des Leitka­ nals 10 ein ungehindertes Fördern des Feststoffes S sowie das Vorbeiströmen der Flüssigkeit L innerhalb der Schnec­ kenwendeln 3 ermöglicht.

Claims (7)

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge zum Klären oder Trennen eines Flüssigkeits-Feststoffgemisches mit einer horizontal gelagerten Trommel, an deren einem Ende Feststoffaustrags­ öffnungen und an deren anderem Ende ein Überlaufwehr zum Einstellen des Flüssigkeitsspiegels in der Trommel vorge­ sehen sind, wobei in der Trommel eine zu dieser mit Diffe­ renzdrehzahl umlaufende Förderschnecke angeordnet ist, de­ ren Wendeln den sich an der Trommelperipherie absetzenden Feststoff zu den Feststoffaustragsöffnungen fördern, und für die Zuführung des Flüssigkeits-Feststoffgemisches in der Nabe der Förderschnecke eine Verteilerkammer vorgese­ hen ist, die mit Einläufen von Leitkanälen in Verbindung steht, die sich radial auswärts erstrecken und deren Aus­ tritte tangential in Drehrichtung der Trommel ausgerichet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einläufe (9) der Leitkanäle (10) tangential entgegen der Drehrichtung der Trommel (1) ausgerichtet und so ausgebildet sind, daß das Flüssigkeits-Feststoffgemisch auf einer halbkreisförmigen Bahn in Drehrichtung der Trommel beschleunigt wird.

2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt (11) des Leitkanals (10) bis in den Flüssigkeitsspiegel hineinreicht.

3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlauf (9) und dem Austritt (11) des Leitkanals (10) mindestens ein Winkel von 45 Grad gebildet wird.

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkanal (10) im Bereich des Einlaufs (9) erheblich breiter und niedriger ist als im Bereich des Austritts (11).

5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt (11) des Leitkanals (10) die Form eines Dreiecks hat, dessen Basis radial einwärts gerichtet ist.

6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkanal (10) über seine gesamte Länge an der Seite einer Wendel (3) an­ liegt, die zu den Feststoffaustragsöffnungen (4) gerichtet ist.

7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der För­ derschnecke (2) kleiner ist als die der Trommel (1).