DE4328369A1 - Zentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung ist auf eine Zentrifuge gerichtet, insbesondere auf eine Schnecken­ zentrifuge, für die Trennung von Flüssigkeits-Feststoffgemischen, bestehend aus einer Zentrifugentrommel, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, mit Ein­ richtungen zum Zuführen des zu trennenden Gemisches in die Zentrifugentrom­ mel, mit Öffnungen in der Zentrifugentrommel für den Austrag der abgetrennten schweren Stoffe (Feststoff) und mit einer Schälscheibe für den Austrag der leich­ ten Stoffe (Flüssigkeit) aus der Zentrifugentrommel, wobei die Schälscheibe min­ destens einen Schälkanal aufweist, der von der Peripherie der Schälscheibe ausge­ hend zum Zentrum der Schälscheibe zu einem in axialer Richtung verlaufenden Ableitkanal führt.

Bei vielen Trennaufgaben in einer Zentrifuge steht die Entwässerung des Feststof­ fes als Vorstufe zu einer thermischen Trocknung im Vordergrund. Die flüssige Phase strömt über die Wehrplatten der Zentrifuge mit hoher Umfangsgeschwin­ digkeit aus der Zentrifuge, dabei tritt eine starke Verwirbelung mit dem in der Zentrifuge vorhandenem Gas (normalerweise Luft) auf.

Bei Trennaufgaben, die die flüssige Phase als Wertstoff haben, kann diese Ver­ wirbelung zu starker Schaumbildung und/oder infolge des intensiven möglichen Stoffaustausches zu einer verstärkten Reaktion der Flüssigkeit mit dem Gas füh­ ren, was in der Regel unerwünscht ist. Deshalb wird bei diesen Trennaufgaben die Flüssigkeit nicht über Wehrplatten geleitet, sondern mit einer Schälscheibe aus der Zentrifuge gefördert. Die Flüssigkeit wird hierbei durch ihre hohe, der Trom­ meldrehzahl entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit in die Kanäle der stillste­ henden Schälscheibe und von dort über axiale Ableitkanäle aus der Zentrifuge ge­ drückt. Damit bei diesem Austragsvorgang kein Gas in die Kanäle der Schäl­ scheibe gedrückt wird, was ebenfalls zu einer Schaumbildung führen würde, ist es erforderlich, daß sich die Kanalöffnungen der Schälscheibe stets innerhalb der Flüssigkeit befindet, d. h. die Austragsmenge der Flüssigkeit ist der Menge des zugefügten Gemisches anzupassen.

Aus der DE-PS 38 33 063 ist eine Schälscheibe für Schleudertrommeln bekannt, bei der jedem Schälkanal ein Ableitkanal zugeordnet ist, der mittels eines Dros­ selkörpers in seinem wirksamen Querschnitt verändert werden kann. Mit Hilfe dieser Drosselkörper kann somit der durch die Schälkanäle ausgetragene Flüssig­ keitsvolumenstrom geregelt und den Einlaufmengen angepaßt werden, so daß si­ chergestellt ist, daß die Eintragsöffnung der Schälkanäle stets innerhalb der Flüs­ sigkeit bleiben. Trotzdem können infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit an der Schälscheibe vorbeiströmt, innerhalb der Schälkanäle weiterhin Turbulenzen entstehen, verbunden mit einem Einsaugen von Gas (Luft), selbst bei starker Drosselung hinter der Schälscheibe und damit kleinem Volumenstrom in­ nerhalb der Schälkanäle.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifuge, insbesondere eine Schneckenzen­ trifuge, mit einer Schälscheibe so auszubilden, daß eine Reduzierung und Mini­ mierung der Schaumbildung beim Austrag der Flüssigkeit aus der Zentrifuge er­ reicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des An­ spruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Durch die Maßnahme der Erfindung, den Schälkanal durch gegeneinander ver­ drehbare Einzelscheiben auszubilden, wobei durch Verdrehung der Einzelscheiben der wirksame Querschnitt des Schälkanals verändert werden kann, ist die Mög­ lichkeit gegeben, den auszutragenden Flüssigkeitsvolumenstrom durch Verände­ rung der Schälkanalquerschnittsfläche zu drosseln, wobei einer kleinen Quer­ schnittsfläche des Schälkanals im Einlaufbereich auch ein kleiner auszutragender Flüssigkeitsvolumenstrom entspricht und umgekehrt. Dies hat den Vorteil gegen­ über der Drosselung hinter der Schälscheibe, daß der Einlaufquerschnitt stets dem auszutragenden Volumenstrom angepaßt ist und nicht größer ist als notwendig.

Um die mit hoher Umfangsgeschwindigkeit umlaufende Flüssigkeit (bis etwa 50 m/s) auf eine für Rohrleitungen sinnvolle Geschwindigkeit herunterzudrosseln (ca. 2 bis 4 m/s) und dabei die kinetische Energie der Flüssigkeit mit hohem Wir­ kungsgrad d. h. ohne hohem Druckverlust in potentielle Energie (Druck) umzu­ wandeln, ist der Schälkanal erfindungsgemäß in Trommeldrehrichtung, d. h. in Flüssigkeitsdrehrichtung sichelförmig gekrümmt ausgebildet und verläuft vom Einlaufbereich an der Peripherie der Schälscheibe zum Auslaufbereich im Zen­ trum der Schälscheibe divergent, d. h. seine Querschnittsfläche vergrößert sich. Erfindungsgemäß ist hierbei mit Vorteil das Querschnittsflächenverhältnis vom Einlaufbereich zum Auslaufbereich kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,1.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Schälkanals wird nicht nur mit Vor­ teil eine optimale Anpassung des Flüssigkeitsvolumenstroms an die auszutragende Menge erreicht mit dem Ziel, daß die Einlauföffnung des Schälkanals stets in der Flüssigkeit eintaucht und kein Gas (Luft) in den Schälkanal gesaugt wird, sondern die in der Flüssigkeit enthaltende kinetische Energie in einem weichen Verlauf mit hohem Wirkungsgrad in potentielle Energie umgewandelt und Flüssigkeitsstöße und Kavitation durch Vermeidung von Turbulenzen weitgehend unterdrückt.

Mit Vorteil sind gemäß der Erfindung die die Schälscheiben bildenden Teilschei­ ben auf ineinander gesteckte Rohre angeordnet, die axial von außen in die Zentri­ fugentrommel hineingeführt sind und von außen gegeneinander verdrehbar sind. Auf diese Weise wird es möglich, von außen auch während des Betriebes der Zentrifuge durch Verdrehen der Rohre in einfacher Weise den Schälkanal in sei­ nem Querschnitt zu verändern und so den Schälkanal schwankenden Betriebszu­ ständen der Zentrifuge anzupassen.

In konstruktiv einfacher Weise ist mit Vorteil gemäß der Erfindung hierbei das innere Rohr gleichzeitig auch das Aufgaberohr, durch das das zu trennende Ge­ misch von außen in die Zentrifugentrommel hinein aufgegeben wird.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden anhand von schematischen Zeichnungsfiguren an einem Ausführungsbeispiel nachfolgende nä­ her erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine Schneckenzentrifuge mit einer erfindungsgemaßen Schälscheibe;

Fig. 2 einen schematischen Axialschnitt in vergrößertem Maßstab durch eine Schälscheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Radialschnitt entsprechend der Linie III-III der Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt eine Schneckenzentrifuge (10) mit einer länglich umlaufenden Zentrifugentrommel (11) und einer koaxial innerhalb der Zentrifugentrommel (11) umlaufenden Förderschnecke (12), mit Feststoffaustragsöffnungen (13) am Ende des konischen Teils der Zentrifugentrommel (11) und mit einer am entgegenge­ setzten Ende der Zentrifugentrommel (11) angeordnete Schälscheibe (14) zum Austrag der Flüssigkeit.

Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, wird die Schälscheibe (14) aus zwei Einzel­ scheiben (15, 16) gebildet, die mit Abstand voneinander auf ineinandergesteckte Rohre (17, 24) angeordnet sind, so daß sich zwischen den Einzelscheiben (15, 16) ein Spalt ausbildet.

Innen sind an die Einzelscheiben (15, 16) Innenscheiben (18, 19) angeschraubt, die aufgrund ihrer Geometrie (sichelförmig gekrümmte Kontur) und Anordnung auf den Einzelscheiben einen radialen Abstand voneinander haben und die den aus den Einzelscheiben (15, 16) gebildeten Spalt teilweise ausfüllen.

Durch diese Innenscheiben (18, 19) wird in Verbindung mit den Einzelscheiben (15, 16) der Schälkanal (20) gebildet, der von der Peripherie der Schälscheibe zum Zentrum der Schälscheibe (14) verläuft. Die Abmessung der Schälschei­ be (20) ist in axialer Richtung dabei konstant und entspricht dem Abstand der Ein­ zelscheiben (15, 16) voneinander. In radialer Richtung wird die Abmessung des Schälkanals (20) durch den radialen Abstand der Innenscheiben (18, 19) vonein­ ander bestimmt, wobei die sichelförmige Krümmung der beiden Innenscheiben (18, 19) so ausgeführt ist, daß der Schälkanal (20) von der Peripherie der Schäl­ scheibe (14) zu ihrem Zentrum hin breiter und somit der Querschnitt des Schälka­ nals (14) stetig größer wird.

Die die Schälscheibe (14) bildenden Einzelscheiben (15, 16) sind auf je einem der ineinandergesteckten Rohre (17, 24) aufgesteckt - im dargestellten Ausführungs­ beispiel die Einzelscheibe (15) auf das Rohr (17) und die Einzelscheibe (16) auf das Rohr (24) - und mit diesen fest verbunden, beispielsweise durch Verschweißen.

Die beiden ineinandergesteckten Rohre (17, 24) bilden zwischen sich einen Ab­ leitkanal (22) aus, der mit dem Schälkanal (20) in Verbindung steht und der seine Funktion - den Austrag der Flüssigkeit - auch bei Verdrehung der Rohre (17, 24) gegeneinander beibehält und mit den beiden Rohren (17, 24) aus der Zentrifugen­ trommel (11) herausgeführt wird. Die von außen in die Zentrifugentrommel (11) hineinführenden Rohre (17, 24) - das innere Rohr (17) dient als Aufgaberohr zur Zuführung der zu trennenden Suspension in Pfeilrichtung 23 in die Zentrifugen­ trommel (11) - sind gegeneinander von außen her verdrehbar und damit auch die auf den Rohren (17, 24) aufgesteckten Einzelscheiben (15, 16), wodurch sich der radiale Abstand der auf Einzelscheiben (15,16) angeordneten Innenscheiben (18, 19) und damit der Querschnitt des Schälkanals (20) verändert.

Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Schälscheibe (19) besteht aus insgesamt vier Teilen, den zwei Einzelscheiben (15, 16) auf die jeweils eine der Innenscheiben (18, 19), deren Basisfläche jeweils etwa der Hälfte der einen Ein­ zelscheibe (15, 16) entspricht, befestigt ist. Eine derartig zusammengesetzte Schälscheibe (14) läßt sich mit einfachen Mitteln herstellen, insbesondere kann durch einfaches Auswechseln der Innenscheiben (18, 19) durch entsprechend an­ ders geformte Innenscheiben die Form des Schälkanals den Erfordernissen der auszutragenden Flüssigkeit angepaßt werden.

Es ist gemäß der Erfindung jedoch auch möglich, mehr als zwei Innenscheiben zu verwenden, wobei die Innenscheiben dann axial oder radial nebeneinander ange­ ordnet sein können. Es ist gemäß der Erfindung weiterhin auch möglich, auf die Innenscheiben in Gänze zu verzichten. In diesem letzteren Fall müssen dann die Schälkanalkonturen aus den Einzelscheiben durch einen Metallbearbeitungsvor­ gang, beispielsweise durch Fräsen herausgearbeitet werden.

Claims (7)

1. Zentrifuge, insbesondere Schneckenzentrifuge, für die Trennung von Flüs­ sigkeits-Feststoffgemischen, bestehend aus einer Zentrifugentrommel, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, mit Einrichtungen zum Zuführen des zu trennenden Gemisches in die Zentrifugentrommel, mit Öffnungen in der Zentrifugentrommel für den Austrag der abgetrennten schweren Stoffe (Feststoff) und mit einer Schälscheibe für den Austrag der leichten Stoffe (Flüssigkeit) aus der Zentrifugentrommel, wobei die Schälscheibe minde­ stens einen Schälkanal aufweist, der von der Peripherie der Schälscheibe ausgehend zum Zentrum der Schälscheibe zu einem in axialer Richtung ver­ laufenden Ableitkanal führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälschei­ be (14) aus mindestens zwei gegeneinander verdrehbaren Einzelscheiben (15, 16) zusammengesetzt ist, die zwischen sich mindestens einen Schälkanal (20) ausbilden, dessen Querschnittsfläche durch Verdrehung der Einzelscheiben (15, 16) verstellbar ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schäl­ scheibe (14) bildenden Einzelscheiben (15, 16) auf ineinandergesteckte Rohre (17, 24) angeordnet sind, die von außen koaxial in die Zentrifugen­ trommel (11) hineinführen und von außerhalb der Zentrifuge (11) gegenein­ ander verdrehbar sind.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (17) der beiden ineinander gesteckten Rohre (17, 24) zum Zuführen des zu trennenden Gemisches in die Zentrifugentrommel (11) verwendet wird.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schälkanal (20) sichelförmig gekrümmt in Trommeldrehrichtung von der Peripherie zum Zentrum der Schälscheibe (14) verläuft.

5. Zentrifuge nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälkanal-Querschnittsfläche von der Peripherie zum Zentrum der Schäl­ scheibe (14) hin sich stetig vergrößert.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Schälkanal-Querschnittsflächen zwischen dem Einlaufbereich an der Peri­ pherie der Schälscheibe (14) und dem Auslaufbereich im Zentrum der Schäl­ scheibe (14) kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,1 ist.

7. Zentrifuge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zentrifugentrommeldurchmesser mindestens 200 mm beträgt, und daß die Schälscheibe (14) so dimensioniert ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Suspension am Eintrittsquerschnitt der Schälscheibe (14) bei einer Zentrifugentrommeldrehzahl von mindestens 600 min^-1 mindestens 45 m·sec^-1 beträgt.