Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen

Abstract

 Bei einer Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, bei welcher mindestens eine eingedickte Feststoffphase mindestens teilweise durch mindestens eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Mantel (70) angeordnete Öffnung (73) ausgetragen wird, wobei auch Tellerpakete (80) vorgesehen sind zur Beeinflussung der Strömungsrichtung der schweren Phase. Die Problemlösung sieht vor, daß eine Steuervorrichtung (75) innerhalb des Mantels (70) zum Öffnen oder Schließen der Öffnungen (73) vorgesehen ist. Die Steuervorrichtung (75) ist mit einem Antrieb (77, 83, 86, 87, 89) ausgestattet. Der Mantel (70) ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet und es sind eine oder mehrere Düsen (73) auf dem Mantel verteilt angeordnet.
Die Steuervorrichtungen (75) haben den Zweck, die eingedickte Feststoffphase in kontrollierter Menge und auf einfache Weise regelbar auch in Teilmengen an beliebiger Stelle im Mantelbereich abziehen zu können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, bei welcher mindestens eine eingedickte Feststoffphase mindestens teilweise durch mindestens eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnete Öffnung ausgetragen wird, wobei auch Tellerpakete vorgesehen sind, zur Beeinflussung der Strömungsrichtung der schweren Phase.

[0002] Aus der DE-A-2223711 ist eine Steuervorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Auslaßöffnung im Mantel einer Zentrifuge bekannt, wobei die Steuervorrichtung außerhalb der Trommel bzw. des Mantels angeoranet ist. Nachteilig ist die genannte Steuervorrichtung sehr kompliziert aufgebaut uno störanfällig. Aus der FR-A-1359356 ist eine Zentrifuge mit Tellerpaketen bekannt, jedoch weist diese Vorrichtung ebenfalls ein kompliziertes und nicht regelbares Austragssystem für die eingedickte Feststoffphase auf.

[0003] Durch diese bekannten Anordnungen und Ausbildungen einer Zentrifuge wird ein Ablassen der zu trennenden schweren Phasen mit einer Steuervorrichtung funktionell nicht voll beherrschbar, wobei auch auf einfache Weise der Auslaß beispielsweise durch ein Getriebe betätigt werden kann. Auch wird nicht erreicht, daß eine Abhängigkeit von Betriebszuständen wie Drücken oder ruckweisen Beschleunigungen vermieden ist.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zentrifuge vorzustellen, die bezüglich des Öffnens und Schließens der im Mantel angeordneten Öffnungen dahingehend verbessert wird, d. h. daß die eingedickte schwere Phase nach Maßgabe von regeltechnisch beherrschten Betriebsparametern über eine Steuervorrichtung derart gesteuert wird, daß die eingedickte schwere Phase in kontrollierter Menge und/oder Menge pro Zeiteinheit abgelassen werden kann.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Zentrifuge eine innerhalb des Mantels angeordnete Steuervorrichtung zum Öffnen und Schließen der Öffnungen aufweist.

[0006] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuervorrichtung mit einem Antrieb ausgestattet ist. Auf diese Weise wird sie leicht beherrschbar, d. h. regelbar und es können ruckweise Beschleunigungen vermieden werden.

[0007] Mit Vorteil weist die Steuervorrichtung eine die Öffnung mindestens teilweise überdeckende Breite auf und ist vorzugsweise als Scheibe ausgebildet. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache, d.h. kostengünstige Ausbildung der Vorrichtung mit geringer Störanfälligkeit.

[0008] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mantel zylinderförmig ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme wird es inbesondere vorteilhaft möglich, den Austragsbereich für die schwere feststoffbeladene Phase zu vergrößern und auch Teilmengen der eingedickten schweren Phase in beliebiger Menge abzuziehen.

[0009] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Steuervorrichtungen und Öffnungen, insbesondere Düsen auf dem Mantel verteilt angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Sensibilität der Austragssteuerung.

[0010] Zweckmäßig wird die Erfindung auch dadurch ausgestaltet, daß die Steuerung der düsenartigen Öffnungen unabhängig voneinander erfolgt.

[0011] Mit dieser Maßnahme kann insbesondere auch bei grösseren Zentrifugen mit waagerechter Rotationsachse eine Steigerung der Trennwirkung erzielt und der schweren Phase eine verstärkte Bewegungskomponente in Austragsrichtung in etwa parallel zur Rotationsachse vermittelt werden.

[0012] Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß ein Tellerpaket Abstandshalter zwischen den einzelnen Tellern aufweist mit über die Tellerenden hinausragenden Umlenkorganen. Durch diese Maßnahme wird aer abgetrennten schweren feststoffbeladenen Phase auf besonders einfache Weise eine Bewegungskomponente parallel zur Rotationsachse, aber auch parallel zum Mantelumfang verliehen, so daß die nächstgelegene Auslaßdüse in kürzestmöglicher Zeit erreicht wird. .

[0013] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen im Beispiel näher erläutert.

Fig. 1 eine Zentrifuge als Düsenseparator nach der Erfindung, im Schnitt,

Fig. 2 eine mit der Erfindung ausgestattete Zentrifuge zur Trennung von drei unterschiedlichen Phasen,

Fig. 3 Datailzeichnung des Auschnittes X aus Fig. 2, teils im Schnitt, teils in Ansicht,

Fig. 4 Schnitt Y-Y durch die Zentrifuge gemäß Fig.. 2 mit Teller in Draufsicht ohne Schnitt,

Fig. 5 perspektivische Seitenansicht der Einbauten der Zentrifuge gemäß Fig. 2.

[0014] Eine Anordnung der Steuervorrichtung nach der Erfindung in einem Separator zeigt Fig. 1. Das Gehäuse 70 des Separators besteht in an sich bekannter Weise aus den beiden miteinander verschraubten Gehäuseteilen 71 und 72. Im Bereich des größten Durchmessers sind düsenartige Öffnungen 73 angeordnet, welche einen freien Durchgang der schweren Schlammphase ermöglichen. Um diesen Durchgang zu steuern, ist im gezeigten Beispiel das nach der Erfindung ausgestaltete Steuerorgan 75 angeordnet, welches im Verhältnis zum Gehäuse 70 mit einer Differenzgeschwindigkeit in Rotationsbewegung versetzt wird. Zu diesem Zweck ist einerseits das Gehäuse 70 mit der Hohlwelle 74 in der Lagerung 76 drehbar gelagert, und andererseits sind die Innenteile des Separators auf der Welle 77 unaohängig vom Gehäuse 70 drehbar gelagert. Die Welle 77 und die Hohlwelle 74 sind durch die Nadellager 78 ineinander gelagert. Die Steuervorrichtung 75 ist in Tragarmen 79 angeordnet, welche ihrerseits mit der Welle 77 fest verbunden sind. Desgleichen ist der die Separatorenteller 80 tragende Körper 81 fest mit der Welle 77 verschraubt und rotiert, mit der Steuervorrichtung 75 auf gleicher Welle miteinander verbunden, mit Differenzgeschwindigkeit gegenüber dem Gehäuse 70. Die Steuervorrichtung 75 überdeckt in der gezeigten Stellung die Öffnung 73 und verschließt diese in der bereits geschilderten Art und Weise. Wenn jedoch infolge der Relativbewegung die Ausnehmung 85 ah der Öffnung 73 vorbeiwandert, wird diese kurzzeitig freigegeben, und der angesammelte Schlamm kann aus dem Gehäuse 70 austreten.

[0015] Zum Zwecke der Relativbewegung ist sowohl die Hohlwelle 74 als auch die Welle 77 je mit einer separaten Antriebsscheibe 82 und 83 ausgestattet. Diese werden durch ein Variogetriebe 86 mit dem Motor 87 mit einstellbarer Geschwindigkeitsdifferenz über die Keilriementransmission 88 und 89 angetrieben. Die Eingabe der Trübe erfolgt in an sich bekannter Weise entsprechend dem Pfeil 90 durch das Aufgaberohr 91 in das Innere des die Separatorenteller 80 tragenden Körpers 81, an dessen konisch erweiterter Wand die Suspension nach unten geleitet wird und durch die Öffnungen 92 in den konisch erweiterten Verteiler 93 gelangt, von wo die Suspensionen in an sich bekannter Weise in den Trennraum des Separators gelangt. Während die sich absetzende schwerere feststoffhaltige Schlammphase durch die nach der Erfindung angeordnete Steuervorrichtung 75 in geregelter Menge durch die Auslaßdüsen 73 abgelassen wird, gelangt die leichtere Phase im oberen Bereich des Separators in die Auslasskammer 93 und von dort in das Auslassrohr 94.

[0016] Auch im vorliegenden Beispiel wird die pro Zeiteinheit ausgetragene Schlamm-Menge einerseits Durch Anzahl und Größe der Öffnungen 73 am Durchmesser des Separatorengehäuses 70 eingestellt, und andererseits durch die Art und Ausbildung der Steuervorrichtung 75 sowie deren Ausnehmungen 85 über die Differenzgeschwindigkeit beherrscht.

[0017] Fig. 2 zeigt die Steuervorrichtung nach der Erfindung in einer Zentrifuge, in der drei unterschiedlich schwere Phasen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen und/oder Gemischen von Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte voneinander getrennt werden können. Das zylinderförmige Gehäuse 70 der Zentrifuge besteht aus den beiden miteinander verschraubten Gehäuseteilen 71 und 72. Im Bereich des größten Durchmessers sind mehrere düsenartige Öffnungen 73 auf dem Mantel 70 verteilt angeordnet, welche einen freien Durchgang der schweren Phase ermöglichen. Neben der Steuervorrichtung 75 weist die Zentrifuge auch besondere Einbauten 80 auf, die der Steigerung der Trennwirkung dienen. Die Steuerung erfolgt wie zu Fig. 1 beschrieben, mittels einem oder mehreren Steuervorrichtungen 75, welche in Tragarmen 79 angeordnet sind. Es gehört dabei ebenso zur Erfindung, daß die Steuerung der einzelnen düsenartigen Öffnungen 73 unabhängig voneinander erfolgen kann, durch Einstellung unterschiedlicher Differenzgeschwindigkeiten der Steuervorrichtungen 75 gegenüber dem Gehäuse 70.

[0018] Die Eingabe des Dreiphasengemisches erfolgt in bekannter Weise entsprechend dem Pfeil 90 durch das Aufgaberohr 91 in das Innere der als Tellerpaket ausgebildeten Einbauten 80, das vom Körper 81 getragen wird, an dessen konisch erweiterter Wand die Suspension nach unten geleitet wird und durch die Öffnungen 92 in den konisch erweiterten Verteiler 93 gelangt, von wo aus die drei Phasen in an sich bekannter Weise in den Trennraum der Zentrifuge gelangen. Während die sich absetzende schwerste feststoffhaltige Phase durch die nach der Erfindung angeordnete Steuervorrichtung 75 in geregelter Menge durch die Auslaßdüsen 73 abgelassen wird, wobei die Auslaßdüsen 73 unterhalb bzw. auf größerem Radius als der Flüssigkeitsspiegel der schweren Phase angeordnet sind, gelangt die mittelschwere Phase in eine Auslaßkammer 104 und von dort in das Auslaßrohr 105, während die leichte Phase zwischen den Tellern 97 des Tellerpaketes 80 aufsteigt und über das Auslaßrohr 106 abgezogen wird.

[0019] Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen in Detailausschnitten die Ausgestaltung der Tellereinbauten 80 bei Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zylinderförmigem Mantel. Damit die schwere Phase, die das Tellerpaket 80 infolge von Zentrifugal- und Trägheitskräften in Richtung 103 auf den Außenmantel 70 verläßt, eine verstärkte Bewegungskomponente parallel zur Rotationsachse erhält, werden Umlenkorgane 99 vorgesehen, beispielsweise durch Verlängerung der Abstandshalter 96 zwischen den einzelnen Tellern 97 über die Tellerenden 98 hinaus. Durch Biegung der Umlenkorgane 99 in geeigneter Weise wird so der schwereren Phase die Bewegung in Richtung auf die nächstgelegene Auslaßdüse 73 vorgegeben.

[0020] Die oberen Kanten der Enden 100 der Umlenkorgane 99 ist zu diesem Zweck, wie Fig. 4 zeigt, um deren Schwerpunktachsen 101 in Rotationsrichtung 102 um einen Winkel Alpha α zwischen 0 bis 90°, vorzugsweise 60° verdreht, so daß die axiale Strömungskomponente verstärkt wird. Gegenüber den Abstandshaltern 96 sind die Umlenkorgane 99 um einen Winkel Beta /3 zwischen 0 und 90°, vorzugsweise zwischen 45 und 60° in Strömungsrichtung 103 abgeknickt.

[0021] Eine Abknickung bzw. Biegung der Umlenkorgane 99 gegenüber der Rotationsachse kann der strömenden schweren Phase ebenfalls eine Bewegungskomponente parallel zur Rotationsachse verleihen und gehört auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

[0022] Im übrigen dienen die in aen Figuren dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Veranschaulichung der prinzipiellen Funktion einer Steuervorrichtung nach der Erfindung. Deren detaillierte konstruktive Ausgestaltung, soweit sie im Bereich des handwerklichen Könnens liegt und vom Fachmann ohne erfinderische Eingebung gestaltet werden kann, fällt ebenfalls unter die Erfindung, sofern sie einem der geltenden Patentansprüche genügt.

Ansprüche

1. Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen, bei welcher mindestens eine eingedickte Feststoffphase mindestens teilweise durch mindestens eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (70) angeordnete Öffnung (73) ausgetragen wird, wobei auch Tellerpakete (80) vorgesehen sind zur Beeinflussung der Strömungsrichtung der schweren Phase, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine innerhalb des Mantels (70) angeordnete Steuervorrichtung (75) zum Öffnen oder Schließen der Öffnungen (73) aufweist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (75) mit einem Antrieb (77, 83, 86, 87, 89) ausgestattet ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (75) eine die Öffnung (73) mindestens teilweise überdeckende Breite aufweist und vorzugsweise als Scheibe ausgebildet ist.

4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (70) zylinderförmig ausgebildet ist.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Steuervorrichtungen (75) und Öffnungen (73), insbesondere Düsen, auf dem Mantel (70) verteilt angeordnet sind.

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der düsenartigen Öffnungen (73) unabhängig voneinander erfolgt.

7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tellerpaket (80) Abstandshalter (96) zwischen den einzelnen Tellern (97) aufweist mit über die Tellerenden (98) hinausragenden Umlenkorgangen (99).

8. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Kanten der Enden (100) der Umlenkorgane (99) um deren Schwerpunktachsen (101) in Rotationsrichtung (102) um einen Winkel Alpha (α) zwischen 0 bis 90⁰, vorzugsweise 60° verdreht sind.

9. Zentrifuge nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkorgane (99) gegenüber den Abstandshaltern (96) um einen Winkel Be'ta (ß ) zwischen 0 und 90⁰, vorzugsweise zwischen 45 und 60° in Strömungsrichtung (103) abgeknickt sind.

Zeichnung