DE10021983A1 - Vollmantelzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen - Google Patents

Abstract

Um zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen eine Vollmantelzentrifuge mit einem einfach gebauten verstellbaren Flüssigkeitsablauf-Wehr zu schaffen, mit dem das Flüssigkeitsniveau in der Zentrifugentrommel (10) bei kleinstmöglichem Energieaufwand während des Zentrifugenbetriebes gesteuert bzw. geregelt werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das verstellbare Wehr als eine mit dem Zentrifugengehäuse (18) verbundene und die Flüssigkeits-Ablauföffnungen (13) der Trommel (10) nach außen mit Abstand abdeckende feststehende, d. h. nicht mitrotierende Ringtasse (20) auszubilden, die an ihrem Umfang wenigstens eine in ihrer Größe veränderbare Durchtrittsöffnung aufweist, durch welche die Flüssigkeit in die Flüssigkeits-Auffangkammer (15) des Zentrifugengehäuses austritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantelzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen mit im Trommelmantel an einem Endbereich angeordneten Dickstoff-Austragsöffnungen und mit in der Stirnwandung am anderen Endbereich der Zentrifugentrommel ange­ ordneten Flüssigkeits-Ablauföffnungen und mit einem von außerhalb der Zentrifugentrommel her verstellbaren Wehr zum Einstellen bzw. Verändern des Flüssigkeitsstandes in der Zentrifugentrommel wäh­ rend des Zentrifugenbetriebes.

Derartige bekannte Vollmantelzentrifugen sind meistens als Schnek­ kenzentrifugen ausgebildet, bei denen im Trommelmantel mit von der Trommeldrehzahl abweichender Drehzahl eine Förderschnecke zum Feststofftransport rotiert. Im Betrieb bildet sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft innerhalb der Trommel ein Flüssigkeitsring aus, dessen Innendurchmesser von der radialen Anordnung der um den Umfang der Trommelstirnwand gleichmäßig verteilten Flüssigkeits- Ablauföffnungen bzw. von der Höhe radial einstellbarer Wehrschei­ ben bestimmt ist, durch deren Verstellung das Flüssigkeitsniveau bzw. die Teichtiefe in der Zentrifugentrommel verändert werden kann.

Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Vollmantelzentrifugen das Wehr zur Einstellung des Flüssigkeitsstandes in der Zentrifugen­ trommel während des Zentrifugenbetriebes durch eine außerhalb der Trommel angeordnete Verstelleinrichtung zu steuern. So ist aus der DE-A-39 21 327 ein Wehr bekannt, das aus Elementen wie Klappen, Schieber, Keile etc. besteht, die im Bereich der um den Umfang der Trommelstirnwand verteilten Zentratablauföffnungen angeordnet sind und die mit der Trommel mitrotieren. Die mitrotierenden Verstellele­ mente stehen über mechanische Verbindungselemente mit der nicht mitrotierenden Verstelleinrichtung wie z. B. einem axial verstellbaren zentralen Stellring in Wirkverbindung, durch dessen Stellung während des Zentrifugenbetriebes Einfluß auf die Zentratabflußmenge bzw. auf den Zentratabflußwiderstand und damit auf den Flüssigkeitsstand in der Zentrifugentrommel genommen werden kann. Ein solches Wehrsystem hat sich bei Vollmantelzentrifugen aber nicht durchge­ setzt.

Ferner ist aus der DE-A-43 20 265 eine Vollmantelzentrifuge mit einem regelbaren Wehr für den Ablauf der Flüssigphase bekannt. Dabei ist außerhalb der Trommel den Ablauföffnungen für die Flüs­ sigphase gegenüberliegend eine stillstehende, aber axial verschieb­ bare Drosselscheibe angeordnet. Dabei bestimmt der freie Quer­ schnitt zwischen den mit der Trommel mitrotierenden Zentratab­ schleuderöffnungen und der achsparallel und planparallel verschieb­ baren Drosselscheibe den Abflußquerschnitt für die Flüssigkeit und auch deren Standhöhe in der Trommel. Abgesehen davon, daß die Einrichtung zur achsparallelen Führung und Verschiebung der zur Trommelstirnwand planparallelen stillstehenden Drosselscheibe nicht außerhalb des Naß- und Schmutzteils der Zentrifuge angeordnet ist, drückt die Drosselscheibe den Flüssigkeitsausfluß aus den Wehröff­ nungen direkt gegen die rotierende Trommelstirnwand, d. h. die Drosselscheibe übt auf die Zentrifugentrommel - ähnlich wie bei einer Wirbelstrombremse - eine Bremswirkung aus, was durch eine erhöhte Antriebsleistung der Zentrifuge kompensiert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantelzentrifuge mit einem einfach gebauten stufenlos verstellbaren Flüssigkeitsab­ lauf-Wehr zu schaffen, mit dem das Flüssigkeitsniveau in der Zentri­ fugentrommel betriebssicher und bei kleinstmöglichem Energieauf­ wand während des Zentrifugenbetriebes gesteuert bzw. geregelt wer­ den kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Zentrifuge ist, daß die von den Feststoffen befreite Zentratflüssigkeit nach Verlassen der Trom­ melstirnwandöffnungen bzw. des Wehrs nicht mit hoher Geschwindig­ keit unmittelbar in das Zentrifugengehäuse abgeschleudert wird, son­ dern das verstellbare Wehr besteht aus einer mit dem Zentrifugenge­ häuse verbundenen und die Flüssigkeits-Ablauföffnungen der Trom­ mel von außen mit Abstand abdeckenden feststehenden, d. h. nicht mitrotierenden, aber auch nicht axial zu verschiebenden Ringtasse, in welche die Zentratflüssigkeit aus den trommelstirnwandseitigen Ab­ lauföffnungen zunächst frei ausläuft. Aus der Ringtasse tritt dann die Flüssigkeit durch wenigstens eine am Ringumfang angeordnete Durchtrittsöffnung, deren Größe durch eine Verstelleinrichtung verän­ derbar ist, mit vergleichsweise geringer Umfangsgeschwindigkeit in die Flüssigkeits-Auffangkammer des Zentrifugengehäuses aus. Eine energieaufzehrende Nachbeschleunigung der Zentratflüssigkeit an der äußeren Trommelstirnwandseite tritt dabei nicht auf. Dabei be­ stimmt der Flüssigkeitsstand in der feststehenden, nicht mitrotieren­ den Ringtasse den Flüssigkeitsstand in der Zentrifugentrommel.

Die Verstelleinrichtung zur Einstellung des Flüssigkeitsstandes in der Ringtasse und damit auch in der Zentrifugentrommel kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aus einer konzentrisch zur Ringtasse angeordneten ringförmigen Lochblende bestehen, die durch ihre Verdrehung den freien Querschnitt der Durchtrittsöff­ nung/en der Ringtasse mehr oder weniger weit abdeckt. Die ringför­ mige Lochblende kann aber auch so angeordnet sein, daß durch ihre Axialverschiebung der freie Querschnitt der Durchtrittsöffnung/en der Ringtasse mehr oder weniger weit abgedeckt wird. Die Verstellein­ richtung kann auch aus einem Verstellantrieb bestehen, der mit einem Verschiebebolzen an einem Randbereich der Ringtasse an­ greift, während der gegenüberliegende Ringtassenrand am Zentrifu­ gengehäuse angelenkt ist, so daß durch Verschiebung des Verschie­ bebolzens die Ringtasse in eine von der Vertikalen abweichende Schräglage mit sich schräg erweiterndem Auslaufschlitz positionier­ bar ist.

Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden an­ hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ausschnittsweise den Längsschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Vollmantelzentrifuge mit dem regelbaren Wehr für die Einstel­ lung des Flüssigkeitsstandes in der Zentrifugentrommel,

Fig. 2 ausschnittsweise die Zentrifuge der Fig. 1 mit einer Variante des regelbaren Wehrs, und

Fig. 3 ausschnittsweise den Längsschnitt durch eine solche Zentri­ fuge mit einem Wehr mit schrägem Ringspalt bzw. schrägem Aus­ laufschlitz als weitere Variante des regelbaren Wehrs.

Die Schneckenzentrifuge aller Figuren weist einen drehbar gelagerten Trommelmantel 10 auf, innerhalb dessen koaxial eine Förder­ schnecke 11 drehbar gelagert ist, die in der Trommel in gleicher Drehrichtung, aber mit von der Trommeldrehzahl abweichender Dreh­ zahl rotiert. Das einzudickende bzw. zu entwässernde Feststoff-Flüs­ sigkeitsgemisch 12 (Fig. 3) wie z. B. Klärschlamm wird über den Schneckentragkörper in die Zentrifugentrommel 10 eingeleitet. Im Betrieb der Schneckenzentrifuge bildet sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft innerhalb der Trommel 10 ein Flüssigkeitsring aus, wobei die an die Trommelwandung sedimentierten schweren Stoffe mit Hilfe der Förderschnecke 11 nach rechts transportiert, vom nicht dargestellten rechten konischen Trommelmantelteil aus der Suspen­ sionsflüssigkeit ausgehoben und von der Förderschnecke zu den ebenfalls nicht dargestellten Feststoff- bzw. Dickstoff-Austragsöff­ nungen gefördert werden, während die von den Feststoffen befreite Flüssigkeit (Zentrat) aus der Zentrifugentrommel 10 über Flüssig­ keits-Ablauföffnungen 13 abläuft, die in der am linken Trommelende angebrachten Trommelstirnwand 14 gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnet sind. Das aus den Öffnungen 13 austretende Zentrat wird in einer Auffangkammer 15 des Zentrifugengehäuses 16 aufgefangen und von dort über eine Schurre 17 nach unten abgelei­ tet.

Das regelbare Wehr für den Ablauf des Zentrats besteht aus einer mit der linken Zentrifugengehäuse-Seitenwand 18 verbundenen und die Flüssigkeits-Ablauföffnungen 13 der Zentrifugentrommel 10 von außen mit Abstand 19 abdeckenden feststehenden, d. h. nicht mitro­ tierenden Ringtasse 20, die an ihrem Ringumfang wenigstens eine durch eine Verstelleinrichtung in ihrer Größe veränderbare Durch­ trittsöffnung 19 bzw. 21 aufweist, durch welche das Zentrat in die Auffangkammer 15 austritt. Der Durchmesser der nicht mitrotierenden Ringtasse 20 entspricht etwa dem Durchmesser des Kreises, der alle Zentrat-Ablauföffnungen 13 der Zentrifugentrommel 10 umschließt. In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Zentrat-Ablauföffnungen 13 an ihrer Außenperipherie noch mit Wehrscheiben 22 ausgestattet sein kön­ nen.

Während nach Fig. 1 die Verstelleinrichtung für das regelbare Wehr aus einer konzentrisch zur Ringtasse 20 angeordneten ringförmigen Lochblende 23 besteht, die durch ihre Verdrehung mittels Organ 24 den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung(en) 21 der Ringtasse 20 mehr oder weniger weit abdeckt, besteht nach Fig. 2 die Verstellein­ richtung aus einer konzentrisch zur Ringtasse 20 angeordneten ring­ förmigen Lochblende 25, die durch ihre Axialverschiebung mittels Or­ gan 26 den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung/en 21 der Ring­ tasse 20 mehr oder weniger weit abdeckt. Ringtasse 20 und Loch­ blende 23 bzw. 25 sind an der Zentrifugengehäusewand 18 befestigt. Das Stellorgan 24 bzw. 26 kann z. B. durch einen Hydraulikzylinder, Pneumatikzylinder, Stellmotor, Gewindebuchse etc. betätigt werden.

Nach Fig. 3 kann die Ringtasse 20 dadurch in eine von der Vertikalen abweichende Kipp- bzw. Schrägstellung gebracht werden, daß die Ringtasse 20 an einem Randbereich, z. B. am unteren Randbereich an wenigstens einem Gelenk 27 angelenkt ist und am gegenüberlie­ genden Randbereich über ein weiteres Gelenk 28 ein Verschiebebol­ zen 29 angreift, der von einem Stellantrieb 30 axial verschiebbar ist. Auf diese Weise ist die Ringtasse 20 in eine Schräglage positionier­ bar, so daß ein entsprechend schräger sich erweiternder Ringspalt bzw. Auslaufschlitz 19 entsteht, durch den das Zentrat aus der Ring­ tasse 20 mit stark reduzierter Umfangsgeschwindigkeit in die Auf­ fangkammer 15 des Zentrifugengehäuses austritt. Die Durchlaß-Ka­ pazität des sich erweiternden Auslaufschlitzes 19 am gesamten Schlitzumfang ist größer als bei einzelnen wenigen Wehröffnungen. Mit Vorteil erweitert sich der schräge Zentrat-Auslaufschlitz 19 nach unten in Richtung zur Zentratablaufschurre, womit auch eine Selbst­ reinigung des Auslaufschlitzes 19 erreicht wird, d. h. die Gefahr, daß der Auslaufschlitz mit Feststoff verstopfen könnte, der noch im Zen­ trat enthalten ist, ist minimiert.

Außerdem sind beim erfindungsgemäßen regelbaren Wehr eine von der Ringtasse 20 auf dei Trommelstirnwand 14 ausgeübte Bremswir­ kung sowie ein Materialverschleiß minimiert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Stellorgan zur automatischen Regelung des Wehrs, d. h. zur Verstellung der wirk­ samen Breite des der Ringtasse 20 zugeordneten Auslaufschlitzes 19 bzw. 21 etc. mit Meßwertgebern verbunden sein zur Messung von Menge und/oder TS-Gehalt und/oder Zähigkeit des eingedickten Feststoffaustrages und/oder von Menge/Konzentration des Schlamm­ zulaufes und/oder von Trübung des Zentratablaufes. Auf diese Weise kann z. B. der Trockensubstanzgehalt TS des aus der Zentrifuge ausgetragenen Dickstoffs durch Regeleingriff auf die Flüssigkeits­ standhöhe in der Zentrifugentrommel 10 automatisch geregelt, z. B. auf einen konstanten Wert geregelt werden, wobei eine größere Auslaufschlitz-Durchtrittsöffnung an der Ringtasse 20 eine niedrigere Flüssigkeitsstandhöhe sowie einen höheren TS-Gehalt des ausgetra­ genen Dickstoffs ergibt, und umgekehrt. Die Differenzdrehzahl zwi­ schen Trommel 10 und Förderschnecke 11 muß dazu nicht geändert werden, so daß aufwendige Differenzdrehzahlantriebe entfallen kön­ nen. Außerdem ist das erfindungsgemäße automatisch regelbare Wehr bei Schneckenzentrifugen mit und ohne Stauscheibe (negative/­ positive pool) anwendbar, und bereits installierte Zentrifugen können mit dem erfindungsgemäßen automatisch regelbaren Wehr nachgerü­ stet werden.

Claims (9)

1. Vollmantelzentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsge­ mischen mit im Trommelmantel (10) an einem Endbereich ange­ ordneten Dickstoff-Austragsöffnungen und mit in der Stirnwan­ dung (14) am anderen Endbereich der Zentrifugentrommel ange­ ordneten Flüssigkeits-Ablauföffnungen (13) und mit einem von außerhalb der Zentrifugentrommel her verstellbaren Wehr zum Einstellen bzw. Verändern des Flüssigkeitsstandes in der Zen­ trifugentrommel (10) während des Zentrifugenbetriebes, da­ durch gekennzeichnet, daß das verstellbare Wehr aus einer mit dem Zentrifugengehäuse (18) verbundenen und die Flüssig­ keits-Ablauföffnungen (13) der Zentrifugentrommel (10) von außen mit Abstand abdeckenden feststehenden, d. h. nicht mitrotierenden Ringtasse (20) besteht, die an ihrem Ringumfang wenigstens eine durch eine Verstelleinrichtung (24, 26, 30) in ih­ rer Größe veränderbare Durchtrittsöffnung aufweist, durch wel­ che die Flüssigkeit in die Flüssigkeits-Auffangkammer (15) des Zentrifugengehäuses austritt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der feststehenden Ringtasse (20) etwa dem Durchmesser des Kreises entspricht, der alle Flüssigkeits-Ab­ lauföffnungen (13) der Zentrifugentrommel (10) umschließt, und daß zwischen der freien Stirnseite der Ringtasse und der be­ nachbarten Trommelstirnwandung ein freier Ringspalt (19) gebil­ det ist.

3. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wenigstens eine an der feststehenden Ring­ tasse (20) angeordnete Flüssigkeits-Durchtrittsöffnung (19) aus einem sich insbesondere nach unten erweiternden schrägen Ringspalt bzw. Auslaufschlitz besteht.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung aus einer konzentrisch zur Ringtasse (20) angeordneten Lochblende (23) besteht, die durch ihre Verdre­ hung den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung/en (21) der Ringtasse (20) mehr oder weniger weit abdeckt.

5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung aus einer konzentrisch zur Ringtasse (20) angeordneten Lochblende (25) besteht, die durch ihre Axialver­ schiebung den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung/en (21) der Ringtasse (20) mehr oder weniger weit abdeckt. .

6. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ringtasse (20) sowie die Lochblende (23, 25) der Verstelleinrichtung an der der Trommelstirnwand (14) mit den Flüssigkeits-Ablauföffnungen (13) benachbarten Zentrifugenge­ häusewand (18) befestigt sind.

7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Zentrifugengehäusewand (18) ein Stellorgan (24, 26) angeordnet ist, das mit der innerhalb der Gehäusewand ver­ stellbaren Lochblende (23, 25) in Wirkverbindung steht.

8. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (24, 26) einen Stellmotor (30), einen Hydraulikzylin­ der, einen Pneumatikzylinder, eine Gewindebuchse etc. aufweist.

9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan zur automatischen Verstellung des Wehrs, d. h. zur Verstellung der wirksamen Breite des der Ringtasse (20) zugeordneten Auslaufschlitzes (19 bzw. 21) mit Meßwertgebern verbunden ist zur Messung von Menge und/oder TS-Gehalt und/oder Zähigkeit des eingedickten Feststoffaustrages und/oder von Menge/Konzentration des Schlammzulaufes und/oder von Trübung des Zentratablaufes.