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Kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifuge zum Trennen von Gemischen
mit einer festen und einer oder zwei flüssigen Komponenten mit Feststoffaustrag
durch eine Transportschnecke auf einer sich sowohl zum Austrag hin als auch in entgegengesetzter
Richtung verjüngenden Innentrommel, welche einen zylindrischen Mittelbereich aufweist,
wobei sich der Trennvorgang vorwiegend innerhalb der Innentrommel abspielt, die
drehbar in der Manteltrommel angeordnet ist.
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Bei zylindrisch ausgebildeten Innentrommeln von Waschzentrifugen ist
es bereits bekannt, im Innern der Innentrommel ein Tellerpaket anzuordnen, wobei
die Innentrommel Durchbrechungen oder Öffnungen aufweist, die in die außen auf der
Innentrommel angeordneten Schneckengänge einmünden.
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In einer derartigen Waschzentrifuge wird ein Feststoff-Öl-Gemisch
separiert, und der noch mit einigem Öl behaftete ausgeschiedene Feststoff
wird durch eine besonders zugeführte Waschflüssigkeit vom Rohöl befreit. Die Wirkungsweise
ist so, daß die als besondere Komponente zugeführte Waschflüssigkeit durch die Öffnungen
der zylindrischen Innentrommel hindurch nach innen geht, wobei sie insbesondere
auch im Raum zwischen der Innen- und der Außentrommel Wirbelungen hervorruft. Es
handelt sich also um eine reine Waschzentrifuge mit durchwirbelndem Waschvorgang
für den Feststoff.
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Bei der Vollmantelzentrifuge gemäß der Erfindung handelt es sich um
einen anderen Maschinentyp, und zwar sowohl hinsichtlich des Aufbaues als auch der
Arbeitsweise. Die Vollmantelzentrifuge gemäß der Erfindung weist eine nur in einem
Teil zylindrische, in den anschließenden Teilen sich jedoch verjüngende Innentrommel
auf. Die Arbeitsweise dieser Vollmantelzentrifuge ist so, daß keine zusätzliche
Flüssigkeitszufuhr zu dem zu separierenden Komponentengemisch erfolgt. Es handelt
sich also hier um eine reine Trennzentrifuge.
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Bei der Erfindung ist gewährleistet, daß der ausgeschiedene Feststoff
in den Schneckengängen weder durch Wirbelungen noch durch sonstige Einflüsse, wie
sie beispielsweise durch zusätzlicheKomponenten eintreten können, gestört wird.
Die Erfindung besteht bei einer eingangs definierten Vollmantelzentrifuge darin,
daß innerhalb der Innentrommel in an sich bekannter Weise ein Tellerpaket angeordnet
ist, das in den in Austragrichtung verjüngten Teil der Innentrommel hineinragt,
wobei die Innentrommel nicht nur in an sich bekannter Weise in ihrem zylindrischen
Teil, ; sondern auch in ihrem in Austragrichtung verjüngten Bereich Öffnungen aufweist,
die in die Schneckengänge münden, wobei die abgeschiedene Flüssigkeit so aus der
Innentrommel abgeführt wird, daß sie nicht durch die Öffnungen bzw. nicht durch
die Schneckengänge strömen kann.
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Dieöffnungen in derInnentrommel dienen nur zum Austritt von Feststoff.
Hier wird der angestrebte Effekt erzielt, daß der in den Transportschneckenraum
gebrachte Feststoff nicht mehr beunruhigt wird. Eine gute und saubere Trennung ist
insbesondere dadurch gewährleistet, daß der Trennvorgang durch keine Wirbelbildungen
oder sonstige Störungen beeinträchtigt wird, wobei in die Schneckengänge keine Flüssigkeit
mehr zugeleitet wird. Irgendwelche Rückwirkungen aus dem Schneckenraum in den Innenraum
der Innentrommel sind hierdurch zuverlässig ausgeschaltet.
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Die Maßnahme, die Innentrommel im verjüngten Bereich mit Öffnungen
zu versehen, die in die Schneckengänge münden, bringt den technischenFortschritt,
daß leicht sinkbarer Schmutz sich im Unterkantenbereich des Tellerpakets und unterhalb
desselben nicht anstauen kann. Insbesondere wird die bislang bei Vollmantelzentrifugen
oft beobachtete Verstopfung des zwischen der unteren Tellerpaketaußenkante und der
Innentrommel bestehenden Ringschlitzes vermieden.
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Die Verjüngung der Innentrommel kann schon im Bereich des Tellerpakets
einsetzen, und sie setzt sich auch in dem Bereich, der über das Tellerpaket hinausragt,
fort.
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Erfindungsgemäß sind in der Innentrommel auch in dem unterhalb des
Tellerpakets liegenden Bereich der Verjüngung eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen,
die ebenfalls in die Schneckengänge münden und die insbesondere zum direkten Ableiten
leicht
sinkbarer Feststoffe in die Transportschnecke dienen. Auch
diese Maßnahme trägt wesentlich zur Vermeidung in der Ringschlitzverstopfung bei.
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Ferner wird nach der Erfindung vorgeschlagen, in die Innentrommel
auch in deren oberen Bereich eine oder mehrere Bohrungen vorzusehen, welche auf
einem größeren Durchmesser angeordnet sind als der Außenrand des Tellerpakets. Weiterhin
sollen nach der Erfindung auch oberhalb dieser Bohrungen ein oder mehrere an sich
bekannteAuslässe in derManteltrommel vorgesehen sein.
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Der besondere Vorteil dieser Maßnahme ist, daß beim Trennen von zwei
Flüssigkeiten, welche verschiedene spezifische Gewichte aufweisen, die abgetrennte
schwerere Flüssigkeit leicht abgeleitet werden kann, und zwar durch eine Öffnung
der Innentrommel, welche oberhalb, und etwas nach außen versetzt, über der oberen
äußeren Außenkante des Tellerpakets angeordnet ist. Im allgemeinen werden mehrere
derartige Öffnungen vorgesehen werden.
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Weiter ist nach der Erfindung vorgesehen, daß oberhalb des Tellerpakets
die Manteltrommel und die Innentrommel Auslässe aufweisen, die verschiedene radiale
Abstände von der Trommelachse haben, wobei jeder Auslaß hinsichtlich des Abstandes
von der Trommelachse verstellbar ist, z. B. durch Ausbildung des Auslasses als Hohlschraube
oder als Drehorgan mit exzentrisch angeordneter Durchbohrung.
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Hierdurch wird eine besondere vielfältigeVerwendbarkeit der Zentrifuge
für das Schleudern eines zu trennenden Gutes geschaffen, welches sich aus zwei flüssigen
Komponenten oder aus zwei flüssigen und einer festen Komponente zusammensetzt. Die
Einstellung kann entsprechend den spezifischen Gewichtsdifferenzen der einzelnen
Komponenten (Phasen) erfolgen, insbesondere entsprechend der sich in der Schleudertrommel
einstellenden Trennschicht oder Trennzone, die je nach den spezifischen Gewichten
der zu trennenden Stoffe einen kleineren oder größeren Radius aufweist.
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Die beschriebene Durchbrechung kann auch verschließbar ausgebildet
sein. Diese Verstellbarkeit ermöglicht es, die Zentrifuge wahlweise auf Gemische
mit nur einer oder mit zwei Flüssigkeitskomponenten schnell und einfach umzustellen.
DieAbstandeinteilung der Durchbohrung dient dazu, den Flüssigkeitsradius oder Flüssigkeitszylinder
größer, gleich oder kleiner als den Radius der unteren Austrittkante des Feststoffs
zu wählen.
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Eine weitere Variante der Erfindung liegt darin, daß für den Austritt
des Feststoffs im unterenWellenbereich eine axiale Ableitbohrung vorgesehen ist,
die durch Querbohrungen mit dem unteren Transportschneckenende leitend verbunden
ist. Hierdurch werden räumlich bessere Bedingungen geschaffen, es werden Lufteinschlüsse
im Austrag vermieden, und es wird die Möglichkeit einer luftdichten und sogar sterilen
Feststoffableitung geschaffen. Die Abführung und der Weitertransport des Feststoffs
unter Ausschluß einerLuftberührung ist wichtig bei chemischen Produkten, die zur
Oxydation neigen. Dies trifft auch vor allem zu, wenn der Feststoff aus Hefe besteht.
Aber auch für viele pharmazeutische und chemische Produkte ist die jetzt erzielte
Möglichkeit der Sterilhaltung beim Austrag und beim Transport von entscheidender
Bedeutung.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der Ringspalt zwischen
der Manteltrommel und dem Kern der Transportschnecke sich nach unten erweitert,
wobei die Steigung der Transportschnecke überall die gleiche bleibt und die Berührungsfläche
der Schnecke mit derInnenfläche derManteltrommel übereinstimmt. Hierdurch können
die über einen bestimmten Drehwinkel der Schneckengänge bestehenden Volumina einander
angepaßt werden. Es kann hierdurch auch eine zusätzliche Pressung des Feststoffs
in den unteren Transportschneckenbereichen vermindert oder aufgehoben werden.
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Schließlich wird noch vorgeschlagen, insbesondere zum Entleeren der
Innentrommel beim Stillstand, zwischen dem Innenraum der Innentrommel und dem Feststoffaustritt
eine oder mehrere, gegebenenfalls verschließbare Leitungen anzuordnen. Hierdurch
werden bessere Entleerungsmöglichkeiten beim Stillstand der Zentrifuge geschaffen.
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Wichtig ist die erfindungsgemäße Lehre, die Klärzone aus der Wirbelzone
herauszunehmen und ausschließlich in den Raum innerhalb der Innentrommel zu legen,
wobei die Abführung der abgetrennten Flüssigkeit auf einem die Transportschnecke
nicht berührenden Weg erfolgt.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vollmantelzentrifuge im Vertikalschnitt
und Fig. 2 den unteren Bereich aus Fig. 1, jedoch mit einer Abwandlung; Fig. 3 und
4 zeigen ebenfalls den unteren Bereich aus Fig. 1 mit weiteren Abwandlungen, vergrößert,
Fig. 5 und 6 vertikaleTeilschnitte durch den Tellerbereich.
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Die in Fig. 1 dargestellte, mit lotrechter `Felle versehene Vollmantelzentrifuge
weist eine aus zwei im wesentlichen konisch gestalteten Teilen zusammengesetzte
Manteltromme111 auf. In der Manteltrommel 11 ist - ebenfalls drehbar - eine Innentromme14
angeordnet.
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In der Innentrommel 4 ist ein mit vertikalen Durchbrechungen versehenes
Tellerpaket 5 vorgesehen, und zwar zwischen zwei entsprechend kegeligen Haltestücken
29 und 30. Über einen gewissen Bereich des Tellerpakets 5 ist der Mantel der Innentrommel
4 zylindrisch ausgebildet. Über diesen Bereich weist die Innentrommel Öffnungen
2 mit nicht sehr großem Durchmesser und inneren Einsenkungen auf, welche das Durchtreten
von separiertem Feststoff erleichtern sollen.
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Die Öffnungen 2 münden nach außen in die Schneckengänge 3 der Transportschnecke,
die auf der Außenwand der Innentromme14 angeordnet sind.
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Wichtig ist die weitere Anordnung einer oder mehrerer Öffnungen 6,
die als Bohrungen mit innerer Einsenkung ausgebildet sind, wobei maßgeblich ist,
daß die Öffnungen 6 sich unterhalb der untersten Tellerkante, also unterhalb des
Ringschlitzes 8, befinden, der sich zwischen der äußeren, unterenTellerkontur einerseits
und der Innenwand der Innentrommel 4 andererseits bildet. Da durch die Öffnungen
6 leicht sinkbarer Schmutz in die Schneckengänge 3 abgeleitet wird, kann sich kein
Anstau von leicht sinkbarem Schmutz gemäß dem Pfeil 7 einstellen. Wichtig ist hier,
daß der Neigungswinkel a der Innentrommel 4 normalerweise kleiner ist als der Böschungswinkel
des Feststoffs, so daß sich beim Fehlen der Öffnungen 6 eine Verstopfung des Ringschlitzes
8 einstellen würde.
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Die Innentrommel 4 weist im oberen Bereich eine oder mehrere achsparallele
Bohrungen 9 auf, die einen etwas größeren Abstand von der Trommelachse haben
als die Außenkante des Tellerpakets 5. Ferner sind
in der Manteltrommel
11 ein oder mehrere Auslässe 10 vorgesehen, und zwar in einer radialen Entfernung
von der Trommelachse, die kleiner ist als der Außendurchmesser und größer als der
Innendurchmesser des Tellerpakets 5. Vorteilhaft ist es, den Auslaß 10 als Hohlschraube
13 auszubilden, so daß er in radialer Richtung verstellt werden kann. Weiter ist
mit geringerem radialem Abstand als der Auslaß 10 ein weiterer Auslaß vorgesehen,
etwa in der Gestalt einer achsparallelen Bohrung 12. Um den radialen Abstand der
Bohrung 12 von der Trommelachse verändern zu können, liegt die Bohrung 12 in einem
Drehorgan 14, so daß die Bohrung 12 beim Drehen dieses Drehorgans in der Art eines
Exzenters wandert. Der radiale Abstand des Auslasses von der Trommelachse ist größer
als der Innendurchmesser des Tellerpakets, jedoch kleiner als der radiale Abstand
des Auslasses 10 von der Trommelachse.
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Der untere konischeTeil sowohl derManteltrommel 11 als auch der Innentrommel
4 ist so ausgebildet, daß der zwischen beiden Teilen gebildete Ringspalt 19 sich
nach unten geradlinig und konisch erweitert. Auf diese Weise kann die Querschnittfläche
21 der Transportschnecke an die obere Querschnittfläche 22 angepaßt werden, beispielsweise
so, daß das Schneckengangvolumen eines Umlaufes des oberen Schneckenbereichs und
das Volumen eines Umlaufes des unteren Schneckenbereichs annähernd gleich oder in
ein gewünschtes gegenseitiges Verhältnis gebracht sind.
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Der Feststoffaustritt am unteren Teil der Transportschnecke kann wie
üblich durch eine Querbohrung 16 erfolgen, welche sich an die Austrittkante 15 anschließt.
Hier ist also der Schlammabgang vorgesehen. Es kann aber auch gemäß Fig.2 eine zentrale
Ableitung durch die Trommelwelle vorgesehen werden, und zwar so, daß an den Ringspalt
19 unten eine oder mehrere Querbohrungen 18 anschließen, welche in eine zentrale
Ableitbohrung 17 einlaufen, so daß der Feststoffaustrag gemäß dem Pfeil in Fig.
2 erfolgt. Der Feststoffaustrag kann luftdicht ausgebildet werden.
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Gemäß der Erfindung sind im unteren Teil der Innentrommel noch Bohrungen
23 vorgesehen, welche den Innenraum der Innentrommel mit dem Schlammausgang 15 verbinden.
Gegebenenfalls können diese Bohrungen verschließbar ausgebildet sein. Die Bohrungen
23 dienen einem schnellen Entleeren der Innentrommel beim Stillstand der Zentrifuge.
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Fig. 3 und 4 zeigen, daß die Innentrommel 4 unten auf einem Wellenbund
24 der Trommelwelle aufsitzt, jedoch unter Zwischenschaltung eines Distanzringes
26 zwischen dem Wellenbund 24 einerseits und der unteren Stirnfläche25 der Innentrommel
andererseits. Es ist vorgesehen, den Distanzring 26 auswechselbar zu machen, und
zwar so, daß beispielsweise ein zunächst stärkerer Distanzring 26 nach Fig. 3 entnommen
und plan abgedreht oder durch einen schwächeren Distanzring 26 nach Fig. 4 ersetzt
wird. Man hat es so in der Hand, die Höhe 27 zu variieren und auf diese Weise auch
das Spiel 28 zwischen der Transportschnecke und der Innenwand der Manteltrommel
zu verändern. Es handelt sich hier also um eine besonders einfache Möglichkeit der
Verschleißkompensierung.
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Fig.5 und 6 zeigen, daß dieKlärzone 31 erfindungsgemäß in den Innenraum
der Innentrommel 4 gelegt ist. Es handelt sich hier um das Separieren eines zu trennenden
Gutes, das aus einer leichten Flüssigkeit 32, einer schwereren Flüssigkeit 33 und
aus Feststoff 34 besteht. Durch Änderung des Abstandes der Bohrung 12, erzielt durch
Verdrehen des Drehorgans 14, und des Abstandes des Auslasses 10, erzielt durch Verdrehen
der Hohlschraube 13, lassen sich die gewünschten Einstellungen vornehmen. So kann
die Bohrung 12 auf einen größeren oder geringeren Radius gebracht werden als der
Radius der Austrittkante 15. Der Radius des Flüssigkeitszylinders 35 wird durch
die Einstellung des Auslasses 12 bestimmt.
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Die Lage der Auslässe 10 und 12 kann also an die im Einzelfall verschiedenen
spezifischen Gewichte der Komponenten des Schleudergutes angepaßt werden. Es ist
auch möglich, den Auslaß 10 verschließbar zu machen, derart, daß in diesem Fall
der Feststoff 34 über die Transportschnecke 3 nach unten abgeht (Pfeil 355 in Fig.6),
während die Flüssigkeit durch den Auslaß 12 nach oben abgeleitet wird, wobei in
diesem Fall das Trenngut aus einer Feststoffl:omponente und einer Flüssigkeitskomponente
besteht.