Vollmantelschneckenzentrifuge mit Nachklärvorrichtung

Abstract

 @ Die Vollmantelschneckenzentrifuge besteht aus einem Gehäuse (1), in der eine Trommel (2) drehbar angeordnet ist. Innerhalb der Trommel (2) befindet sich eine drehbar gelagerte Förderschnecke (3). Die Trommel (2) und die Schnecke (3) rotieren im Betrieb mit leicht unterschiedlichen Drahzahlen. Das Gehäuse (1) ist im Bereich des Klärteils (1) zylindrisch und im Bereich des Entfeuchtungsteils (11) konisch ausgebildet. Der Suspensionszulauf (5,6) mündet zwischen Klärteil (1) und Entfeuchtungsteil - (11) in den hohlen Schneckenkern (12) ein. Der Flüssigkeitsabläuf besteht aus einem Überlaufwehr - (16) oder Schälrohr (9) am Klärteil (1). Der Feststoffaustrag (4) befindet sich am Ende des Entfeuchtungsteils (11). Die Schnecke (3) ist innerhalb des Klärteils (1) an dem zylindrischen hohlen Schneckenkem (12) angeordnet, dessen Mantelfläche ganz oder teilweise mit einer radial durchströmten Nachklärvorrichtung versehen ist. Die Nachklärvorrichtung besteht entweder aus einem auf den perforierten Schneckenken (12) aufgebrachten Filtermittel oder aus einem Lamellenabscheider (14). Durch diese Einbauten kann der Abscheidegrad der Zentrifuge, insbesondere im Falle von langsam sedimentierenden Feststoffen verbessert werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vollmantelschneckenzentrifuge, bestehend aus einem zylindrischen Klärteil, einem konischen Entfeuchtungsteil, einer ein-oder mehrgängigen, vor-oder nacheilenden Band-oder Vollblattschnecke einem am Ende des Klärteils oder zwischen Klär-und Entfeuchtungsteil einmündenden Suspensionszulauf, einem als Überlaufwehr oder Schälrohr ausgebildeten Flüssigkeitsablauf am Klärteil und einem Feststoffaustrag am Entfeuchtungsteil.

[0002] Zentrifugen dieser Art, (auch als Dekanter bezeichnet) dienen in der Verfahrenstechnik zur Trennung von fester und flüssiger Phase bei Suspensionen. Die Trennung beruht darauf, daß der Feststoff durch die Zentrifugalkraft nach außen sedimentiert und daß in der konisch/zylindrischen rotierenden Trommel eine mit leicht unterschiedlicher Drehzahl laufende Schnecke den abgesetzten Feststoff zum Austrag am Entfeuchtungsteil fördert. Bezüglich näherer Einzelheiten wird auf die Literatur verwiesen (siehe z.B. Ullmanns Encylopädie der Technischen Chemie, Band 1, 3. Auflage, 1951; F. Ch. Alt, W. Gösele, Einsatzkriterien für Dekanter, Chem. - Ing. -Techn. 54 (1982)5, 425-430, W. Stahl, Th. Langeloh: Zur Verbesserung der Klärung in Dekantierzentrifugen, Chem. -Ing. -Techn. 55(1983)4, 324-325; DE-OS 2 321 653; GM 1 760 883).

[0003] Bei Suspensionen mit Feststoffteilchen, die nur langsam sedimentieren, weil sie sehr klein oder die Dichtedifferenz gegenüber der Flüssigkeit gering ist, oder bei Suspensionen, deren abgesetzter Feststoff durch die Schnecke und/oder die Überströmung wieder aufgewirbelt wird, kann eine vollständige Abscheidung der Feststoffe in einer Vollmantelschneckenzentrifuge mit wirtschaftlichen Durchsätzen nicht erreicht werden. Es wurde daher schon lange versucht, das Trennergebnis zu verbessern. Zu diesem Zweck wurde z.B. die Führung der Suspension bzw. Flüssigkeit modifiziert. Ferner wurden lamellenartige axial durchströmte Einbauten entwickelt und/oder die Schneckengänge im zylindrischen Klärteil in spezieller Weise ausgebildet (z.B. Bandschnecke oder Schnecke mit veränderlicher Steigung). Trotz dieser Maßnahmen kann jedoch in vielen Fällen eine vollständige Abscheidung nicht erreicht werden. Hier setzt die Erfindung an.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde: bei einer Vollmantelschneckenzentrifuge der eingangs beschriebenen Art den Abscheidegrad durch spezielle Einbauten zu verbessern.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnecke im zylindrischen Klärteil an einem zylindrischen hohlen Schneckenkern befestigt ist, dessen Mantelfläche ganz oder teilweise mit einer radial durchströmten Nachklärvorrichtung ausgerüstet ist und daß der Flüssigkeitsablauf unmittelbar am oder innerhalb des Schneckenkernes liegt.

[0006] Die Nachklärvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem auf den perforierten Schneckenkern aufgebrachten Filtermittel.

[0007] Alternativ kann die Nachklärvorrichtung aus einem Lamellenabscheider bestehen mit einer Vielzahl schrägstehender und parallel zueinander am Schneckenkern angeordneter Lamellen. Vorteilhaft ist am Ende des Klärteils ein Rückspülablauf vorgesehen. Dieser Rückspülablauf ist vorzugsweise als ein sich während des Betriebes der Zentrifuge in periodischen Abständen selbsttätig öffnendes Siphon ausgebildet.

[0008] Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

1. Aufgrund der Tatsache, daß längs des ganzen zylindrischen Teils der Trommel Flüssigkeit abgezogen wird, vermindert sich die Strömungsgeschwindigkeit zum Überlauf hin deutlich, so daß auch noch sehr leicht aufwirbelbare Feststoffe durch Sedimentation abgetrennt werden können.

2. Die durch die verbesserte Sedimentation immer noch nicht abgetrennten Teilchen werden beim Abzug der vorgeklärten Flüssigkeit nach innen durch den Schnekkenkern an der Oberfläche des dort angebrachten Filtermittels abgeschieden. Um ein Verlegen (Verstopfen) des Filtermittels im Dauerbetrieb durch die hier abgeschiedenen feinen Teilchen zu vermeiden, muß die Möglichkeit einer periodischen Rückspülung vorgesehen werden. In einfachen Fällen genügt auch schon das Unterbrechen des Suspensionszulaufes, um die Teilchenagglomerate an dem Filtermittel nach außen abzuschleudern.

[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

[0010] Es zeigen

Fig. 1 eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit Innenfilter und Rückspülsiphon und

Fig. 2 eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit einem Lamellenabscheider als Nachklärvorrichtung.

[0011] Gemäß Figur 1 ist in einem Gehäuse 1 eine Trommel 2 drehbar angeordnet. Innerhalb der Trommel 2 befindet sich eine drehbar angeordnete Förderschnecke 3. Die Trommel 2 und die Schnecke 3 rotieren mit leicht unterschiedlichen Drehzahlen, so daß eine geringe Differenzfrequenz von Trommel und Schnecke vorhanden ist.

[0012] Trommel 2 und Schnecke 3 laufen zum Feststoffaustrag 4 hin konisch zu (Entfeuchtungsteil 11). Am gegenüberliegenden Ende sind Trommel und Schnecke dagegen zylindrisch ausgebildet - (Klärteil 1). Die Suspension deren feste Phase abgetrennt werden soll, tritt durch den axialen Suspensionszulauf 5, der bis etwa an die Grenze zwischen Klärteil 1 und Entfeuchtungsteil 11 durchgeführt ist, in den Zentrifugenraum ein (Pfeile 6). Der spezifisch schwerere Feststoff 7 wird nach außen geschleudert und aufgrund der Relativbewegung von Trommel 2 und Schnecke 3 zum Feststoffaustrag 4 hin gefördert. Die flüssige Phase bildet dabei den Sumpf 8. Die geklärte Flüssigkeit - (Rltrat) wird im Klärteil mit einem Schälrohr 9 abgezogen und durch ein zum Suspensionszulauf 5 konzentrisches Rohr 10 aus der Zentrifuge gefördert.

[0013] Um schwer sedimentierende Teilchen aus dem Filtrat zurückzuhalten, ist im Klärteil 1 in Strömungsrichtung vor dem Schälrohr 9 eine Nachklärvorrichtung eingebaut. Sie besteht aus einer perforierten (Perforationen 11) Filtertrommel 12, die im Klärteil 1 gleichzeitig den Schneckenkem bildet. Der Filtertrommel 12 ist mit einem geeigneten Filtermittel, z.B. einem Filtertuch, abgedeckt. Das Schälrohr 9 befindet sich -wie oben schon erwähnt -innerhalb der Filtertrommel 12. Die Mantelfläche der Filtertrommel 12 kann in einzelne Filterelemente, z.B. Filtertaschen, unterteilt sein. Das Filtermittel muß von Zeit zu Zeit gereinigt werden um eine Verstopfung (Verlegen) zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist eine Rückspülung des Filters vorgesehen. Die Rückspülung kann dadurch erfolgen, daß nach Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsstandes in der Trommel 12 die Suspensionszufuhr unterbrochen wird und gleichzeitig von der Filtratzeite her Rückspülflüssigkeit (Filtrat) aufgegeben wird. Die normale Filtratabnahme mit Hilfe des Schälrohrs 9 bleibt dabei abgesperrt. Die dann rückwärts durch das Filtermittel zum stimseitigen Wehr strömende Flüssigkeit sorgt für das Abspülen der im Filtermittel befindlichen feinen Teilchen.

[0014] Eine andere Möglichkeit zur Rückspülung besteht dann, den Überlauf an der Stirnseite am zylindrischen Teil der Trommel 2 als automatisch arbeitendes Siphon 13 auszubilden.

[0015] Der Siphonüberlauf liegt dabei -wie Figur 1 gezeigt, -geringfügig innerhalb des Niveaus des Schälrohrs. Mit einer solchen Rückspülvorrichtung ist eine rasche Entleerung der Trommel 2 bei verstärkter Rückspülung des Filters möglich, sofern das Filtrat an einem solchen Radius abgeführt wird, daß sich innerhalb des Schneckenkems genügend Flüssigkeit aufstauen kann. Das Rückspülsiphon 13 könnte auch durch eine regulierbare Abschäivorrichtung ersetzt werden. Auf diese Weise könnte der Rückspülvorgang bei geschlossenem Suspensionszulauf nach Wunsch z.B. in periodischen Abständen leicht eingeleitet werden. Eine derartige Vorrichtung würde außerdem den Vorteil bieten, daß vor dem Stillstand der Zentrifuge der Sumpf (Restvolumen der Flüssigkeit) abgeschöpft werden kann.

[0016] Die Vollmantelschneckenzentrifuge gemäß Figur 2 ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie die Zentrifuge nach Figur 1 Die Nachklärvorrichtung im zylindrischen Klärteil 1 besteht hier jedoch nicht aus einem Filter sondern einem Lamellenabscheider 14. Der Lamellenabscheider 14 wird durch eine Vielzahl parallel zueinander am Schneckenkern angeordneter schrägstehender Lamellen 15 gebildet. Die Abscheidelamellen 15 sind in einem Abstand von z.B. 1 mm unter einem Neigungswinkel von 30° bis 60° am Schneckenkem 12 angeordnet. Das Lamellenpaket wirkt ähnlich wie ein statischer Lamellenabscheider oder Tellerseparator. Die in den Lamellen 15 abgeschiedenen Teilchen werden als zusammenhängende Schicht in die Trommel zurückgeschleudert, sobald eine gewisse Schichtdicke erreicht bzw. überschritten wird. Der Ablauf für die geklärte Flüssigkeit ist bei der Zentrifuge nach Figur 2 als einstellbares Überlaufwehr 16 ausgebildet.

[0017] Welche Nachklärvorrichtung zu wählen ist (Filtermittel oder Lamellenabscheider), hängt primär von dem zu trennenden Stoffsystem ab. Bei geringen Dichtedifferenzen zwischen Feststoff und Flüssigkeit wird das Filtersystem zur Nachktäring günstiger sein Bei höheren Dichtedifferenzen dürfte die Nachklärung mit Lamellen überlegen sein. Bei sehr feinen Teilchen, deren Rückspülung aus dem Filtermittel Schwierigkeiten macht, können zusätzlich Filterhilfsmittel, z.B. auf Cellulosebasis, eingesetzt werden. Deren Dichte sollte dann allerdings geringer oder allenfalls gleich groß sein wie die Dichte der Suspension.

Ansprüche

1. Vollmantelschneckenzentrifuge, bestehend aus einem zylindrischen Klärteil 1, einem konischen Entfeuchtungsteil 11, einer ein-oder mehrgängigen, vor-oder nacheilenden Band-oder Vollblattschnecke (3) einem am Ende des Klärteils 1 oder zwischen Klär-und Entfeuchtungsteil einmündenden Suspensionszulauf (5, 6), einem als Überlaufwehr (16) oder Schälrohr (9) ausgebildeten Flüssigkeitsablauf am Klärteil 1 und einem Feststoffaustrag (4) am Entfeuchtungsteil 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (3) im zylindrischen Klärteil 1 an einem zylindrischen hohlen Schneckenkern (12) befestigt ist, dessen Mantelfläche ganz oder teilweise mit einer radial durchströmten Nachklärvorrichtung ausgerüstet ist und daß der Flüssigkeitsablauf (9, 16) innerhalb der Nachklärvorrichtung liegt.

2. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachklärvorrichtung aus einem auf den perforierten (11) Schneckenkern - (12) aufgebrachten Filtermittel besteht.

3. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachklärvorrichtung aus einem Lamellenabscheider (14) mit einer Vielzahl parallel zueinander und schrägstehender am Schneckenkern (12) angebrachter Lamellen (15) besteht.

4. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Klärteils 1 ein Rückspülablauf vorgesehen ist.

5. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückspülablauf aus einem sich während des Betriebes der Zentrifuge in periodischen Abständen selbsttätig entleerenden Siphons (13) besteht.

Zeichnung