DE2208093A1 - Zentrifuge - Google Patents

Description

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PEM7ALT CORPCRATIOIi Philadelphia (Pennsylvania, USA)

Zentrifuge

Bekannte Trommelzentrifugen besitzen im allgemeinen zwei bis sechs radiale Beschleunigerflügel, die in der Zentrifugentrommel angeordnet sind und das (Jut beschleunigen, das in den in der Trommel befindlichen Scheideraum eingeführt worden ist. Diese Beschleunigerflügel erstrecken sich fast vom oberen bis zum unteren Ende der Zentrifugentrommel. Mit diesen Zentrifugen ist das gewünschte Ergebnis nicht immer erzielt worden, insbesondere bei dem Versuch, den Alaunschlamm von Wasser zu trennen, das in Y/asseraufbereitungsanlagen behandelt worden ist. In Wasserwerksanlagen ist es üblich, dem Wasser zu seiner Reinigung ein Mittel wie z.B. Aluminiumsulfat oder -chlorid zuzusetzen, wobei sich in dem Wasser Flocken bilden, die im allgemeinen sehr leicht zerbrechlich sind, so daß sehr vorsichtig gearbeitet werden muß, damit die Flocken nicht zerfallen. Wenn das Wasser in dem Zentrifugalseparator einem Trennvorgang unterworfen werden soll, muß dieser Trennvorgang so schonend wie möglich durchgeführt werden. Bei der Verwendung dieser besonderen Beschleunigeranordnung hat der aus dem gereinigten V/asser bestehende Effluent nicht immer die gewünschte Klarheit und ist die Feststoffkonzentration des angesammelten Alaunschiammkuchens nicht immer befriedigend. Bei der Verwendung einer derartigen Zentri-

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fuge mit Beechleunigerflügein, die sich im wesentlichen über die ganze Länge der Zentrifugentrommel erstrecken» besteht immer das Problem, daß sich in der Trommel ein Rückstand ansammelt. Dieser Rückstand, der auch bei den weichsten Schlämmen zu erwarten ist, besteht aus einer festen Feststoffkruste, die an der ganzen Umfangswand der Zentrifugentrommel zurückbleibt und nach der Entfernung der Flüssigkeit und der weicheren, abgetrennten Produkte aus dem Innern der Trommel nicht axial plastisch fließt. Man kann die Zentrifuge nicht mit einer Rakel zum Abarbeiten dieses angesammelten Rückstandes versehen, weil sich die Beschleunigerflügel fast über die ganze Länge der Zentrifugentrommel erstrecken. Es werden auch andere Beschleunigerflügelanordnungen verwendet, die aber nicht besonders wirksam sind. Wenn man die vertikalen Beschleunigerflügel vollständig wegläßt, wie dies in vielen Trommelzentrifugen der Fall ist, kann man den Rückstand mit einer Rakel entfernen, doch sind dann auch die Ergebnisse des Trennvorgangs weniger gut, weil der erhaltene Effluent nicht so klar ist wie bei einer Zentrifugentrommel mit Beschleunigerflügeln; in diesem Fall ist auch die Feststoffkonzentration des angesammelten Alaunschlammkuchens unbefriedigend niedrig. Das eintretende Rohgut soll auf dieselbe Winkelgeschwindigkeit beschleunigt werden wie die Trommel, bzw. die Tangentialgeschwindigkeit des eintretenden Rohgutes soll an jedem Punkt ebensohoch sein wie die Tangentialgeschwindigkeit der Trommel. Ferner soll die Entfernung des Rückstandes erleichtert werden. Dazu ist eine bessere Anordnung der BeschleunigerflUgel erforderlich.

Erfindungsgemäß ist eine Vollmantel-Trommelzentrifuge mit mehreren radialen Beschleunigerflügeln versehen, wobei mindestens ein Rand jedes Flügels axial zwischen dem Austrittsende der Rohgut-Einlaufeinrichtung

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und dem ringförmigen A_Ustrittsrand für den Effluenten angeordnet ist. Der innere Rand jedes Flügels ist radial
zwischen der Rohgut-Austrittseinrichtung und einer Stelle angeordnet, die 12,7 mm auswärts von dem Überlaufrand der Zentrifugentrommel angeordnet ist. Jeder Beschleunigerflügel ist ferner vollständig innerhalb eines Endteils
der Trommel über nicht mehr als ein Drittel der Gesamthöhe der Zentrifugentrommel, und vorzugsweise über nicht
mehr als ein Viertel bis ein Fünftel der Gesamthöhe angeordnet. Einwärts von dem Überlaufrand ist eine Rakel angeordnet, die um eine vertikale Achse rotiert und sich
auswärts zu dem Außenmantel der Trommel hin bewegen kann, wenn an diesem Mantel angesammelte Feststoffe entfernt
werden sollen. In einer Ausführungsform erstrecken sich
die Beschleunigerflügel nicht vollständig bis zum unteren Ende der Zentrifugentromniel, sondern sind sie im Abstand
oberhalb desselben angeordnet, und ist die Rakel zum Entfernen der angesammelten Feststoffe entsprechend eingekerbt, so daß sie sich in Berührung mit den angesammelten Feststoffen um die Anordnung der Beschleunigerflügel herum bewegen kann. Die mit Hilfe der Rakel entfernten Feststoffe werden durch eine Öffnung im Boden der Zentrifugentrommel ausgetragen und auf geeignete Weise weggefördert. In einer anderen Ausfuhrungsform ist eine Zentrifuge nur mit einem Schälrohr zum Entfernen sowohl der abgetrennten Flüssigkeit als auch der angesammelten Feststoffe versehen. Eine derartige Anordnung ist völlig befriedigend, wenn die angesammelten Feststoffe weicher sind und auf dem Trommelmantel axial bis zu der Schäleinrichtung und durch diese
fließen können. Dabei ist die Rakel weggelassen und erstreckt sich jeder Beschleunigerflügel vorzugsweise vollständig bis zu dem Boden der Zentrifugentrommel. Versuche haben gezeigt, daß bei dieser Anordnung von Beschleunigerflügeln in einer Trommelzentrifuge die Wirksamkeit und
Trennschärfe des Trennvorganges stark erhöht werden und

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der Effluent viel klarer iet ale bei den bekannten Anordnungen. Gegebenenfalls kann man auch eine Rakel zusammen mit einer Schäleinrichtung verwenden, die ee gestattet, die Innenumfangswandung der Zentrifugentrommel nach einem oder zwei Arbeitsspielen zu reinigen bzw.abzustreifen, so daß der in der Trommel verbliebene Rückstand in der üblichen W_eise ausgetragen wird. Man kann eine Rakel entweder nur in Fällen verwenden, in denen die in der Trommel angesammelten Feststoffe nicht mittels einer Schäleinrichtung entfernt werden können, oder die Rakel in allen Fällen nur zum Ausbringen des in der Zentrifugentrommel angesammelten Rückstands verwenden.

Eine Trommelzentrifuge ist mit einer verbesserten Anordnung von radialen Beschleunigerflügeln versehen, welche die Strömungsführung verbessern, die Turbulenz herabsetzen und allgemein beim Eindicken von Schlamm die Wirksamkeit der Zentrifuge verbessern. Die verbesserte Anordnung von Beschleunigerflügeln ist in einem Endteil der Zentrifugentrommel angeordnet und erstreckt sich auswärts von einer Stelle aus, die zwischen dem Austritt der Einlaufeinrichtung und dem überlaufrand angeordnet ist. Die Trommelzentrifuge kann ferner mit einer Rakel versehen sein, die zum Entfernen von Feststoffen dient, die sich an der Innenumfangswandung der Zentrifugentrommel angesammelt haben, wobei die Rakel mit den Beschleunigerflügeln derart zusammenwirkt, daß sie bis zur Berührung mit der Umfangswandung auswärtsbewegt werden kann.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Trommelzentrifuge mit einer Rakel und mit einer Schäleinrichtung zum Ausbringen von abgetrennten Stoffen,

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Fig. 2 in einem Querschnitt nach der Linie 2-2 in Mg. 1 eine Anordnung von Beschleunigerflügeln in der Zentrifugentrommel,

Mg. 3 im Längsschnitt einen Teil einer erfindungsgemäßen Zentrifugentrommel, in der nur eine Schäleinrichtung zum Austragen der abgetrennten Stoffe vorgesehen ist und sich jeder Beschleunigerflügel vollständig bis zum Boden der Zentrifugentrommel erstreckt,

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3, wobei die Anordnung der Beschleunigerflügel in Draufsicht erkennbar ist,

Fig. 5 in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen der Menge des Effluenten pro Zeiteinheit und dem Prozentsatz der rückgewonnenen Feststoffe für verschiedene Ausführungsformen der bevorzugten Anordnung von· Bes chieunigerflügein,

Fig. 6 in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen der Menge des Effluenten pro Zeiteinheit und dem Prozentsatz der rückgewonnenen Feststoffe zum Vergleich des Erfindungsgegenstandes mit dem Stand der Technik,

Fig. 7A eine abgeänderte Ausführungsform, in der sich die Beschleunigerflügel ganz bis zum Boden der Zentrifugentrommel erstrecken, in Kombination mit der Rakel,

Fig. 7B eine weitere abgeänderte Ausführungsform, in der sich die Beschleunigerflügel nicht vollständig zu der Innenumfangswandung der Zentrifugentrommel erstrecken, und

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fig. 8 in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen der Menge des Effluenten pro Zeiteinheit und der Dicke der sich bewegenden Schicht zum Vergleich mehrerer Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandee.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung von Beschleunigerflügeln in einer Zentrifuge 10. Diese besitzt eine Grundplatte, von der sich mehrere Ständer aufwärts erstrecken, an denen die Aufhängeeinrichtungen angebracht sind. Diese Teile aind in der Zeichnung nicht gezeigt. Die Aufhängeeinrichtupgen tragen das Gehäuse 12 für die Zentrifugentrommel. Die Zentrifugentrommel 14 ist auf einer Welle montiert, welche das Gehäuse 12 durchsetzt und an ihrem unteren Ende eine Riemenscheibe besitzt, die durch einen Treibriemen mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Die Zentrifugentrommel kann sich um ihre vertikale Drehachse unter Erzeugung von Kräften zwischen 900 und 2000 g (g = Erdbeschleunigung), vorzugsweise zwischen 1200 und 1800 g, drehen.

Über der Trommel 14 ist ortsfest ein Einlaufrohr 16 angeordnet, durch das die Rohtrübe in die Trommel 14 einläuft. Das Einlaufrohr 16 ist mit einem Magnetventil 18 versehen, das den Durchtritt des Rohgutes in die Zentrifuge steuert. Aus dem Einlaufrohr 16 gelangt die Rohtrübe in einen Einlauftrichter 20, in dem das Rohgut bis zum unteren Ende des Trichters abwärtsströmt, worauf es von dort auswärts zu der Innenumfangswandung der Zentrifugentrommel hin abgegeben wird. Wenn die Zentrifugentrommel H und mit ihr der Einlauftrichter 20 rotiert, wird die in den Trichter eintretende Rohtrübe zu dessen Innenwandung hin auswärtsgeschleudert und bewegt sich die Trübe in dem Trichter bis zu der Rohgut-Austritteeinrichtung 21 abwärts. Diese Einrichtung 21 befindet sich in der Nähe des Bodens der Zentrifugentrommel 14 und iet

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geeignet» das einlaufende Rohgut auswärts zu der Innenumfangswandung der Zentrifugentrommel 14 b-in abzugeben. In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, anstelle des Trichters 20 ein einziges Einlaufrohr oder einen Rohgutaufnahmetopf zu verwenden, der mit einer oder mehreren Rohgutleitungen versehen ist, die sich in der Längsrichtung bis zum unteren Ende der Zentrifugentrommel erstrekken. Jede dieser Leitungen hat eine Rohgut-Austrittsöffnung, welche die Rohtrübe radial auswärts zu der Innenumfangswandung der Zentrifugenöffnung hin abgeben kann.

Mit dem unteren Ende des Zentrifugengehäuses 12 ist eine Effluenten-Austrittsieitung 22 verbunden. Diese Leitung führt zu einem nicht gezeigten Effluentenbehält er, aus dem der als Produkt erhaltene Effluent später abgezogen wird.

Zum Entfernen des Schlamms oder der den aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen angesammelten Feststoffe ist eine Schäleinrichtung 24 vorgesehen. Diese Einrichtung besitzt ein Schälrohr, dessen Eintrittsöffnung 26 entgegengesetzt der Drehrichtung der Trommel offen ist. Die Schäleinrichtung ist auf dem Gehäuse in mehreren Augen 28 gelagert, in denen die Schäleinrichtung wie bisher längsbeweglich ist. Die Arbeitsweise der Schäleinrichtung ist der von andern Schäleinrichtungen, ähnlich. Wenn das Schälrohr auswärts, d.h. tiefer in den Staukörper hinein, bewegt wird, wirken die Geschwindigkeit der in das stillstehende Schälrohr eintretenden Flüssigkeit und der auf die Fliehkraft zurückzuführende Druck der Flüssigkeit, in die das Schälrohr eintaucht, im Sinne eines Pumpens von Flüssigkeit in und durch das Schälrohr zusammen.

Eine Einrichtung zum Antrieb der Schäleinrichtung ist bei 30 schematisch angedeutet. Diese Antriebs-

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einrichtung kann zwei pneumatische Kolbentriebe aufweisen, welche das Schälrohr abwechselnd vor- und rückwärtsbewegen. Diese Antriebseinrichtung 30 ist genau so angeordnet, daß sich am einen Hubende die Eintrittsöffnung des Schälrohrs einwärts außerhalb der Flüssigkeit in der Zentrifugentrommel und einwärts von dem tiberlauf rand der Zentrifugentrommel befindet.

Man erkennt, daß die Trommel 14 einen Außenmantel 32 besitzt, auf der sich Feststoffe aus dem eintretenden Äohgut absetzen. Das in das Innere der Zentrifugentrommel eingeführte Rohgut wird zu der Innenumfangswandung der Trommel hin bewegt. Infolge der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Bestandteile des Rohgutes wird dieses in eine gewöhnlich flüssige, schwere Phase und eine feste oder halbfeste, leichte Phase getrennt. Das weiter innen angeordnete Gut der leichten Phase sammelt sich an, bis es den Radius des Überlaufrandes 34 erreicht, worauf die Flüssigkeit über diesen Rand in das Zentrifugengehäuse 12 überläuft, aus dem sie durch die Effluenten-Austrittsleitung 22 abgezogen wird. Der Überlaufrand 34 wird von der oberen Stirnwand der Zentrifugentrommel gebildet.

Wie vorstehend angegeben wurde, befindet sich am einen Hubende des Schälrohrs dessen Eintrittsöffnung 26 einwärts von den. Flüssigkeitsüberlaufrand 34. An dem anderen Hubende des Schälrohrs beträgt der Abstand seiner Eintrittsöffnung 26 von dem Aui2enmantel 32 höchstens 1 ,6 bis 6,4 mm, so daß das Kohr Schlamm oder abgesammelte Feststoffe praktisch von der ganzen Innenumfangswandung der Trommel abschälen kann.

Auf dem Gehäuse 12 der Zentrifuge ist ferner eine Rakelanordnung 36 montiert, die einen üotor 38 aufweist, der zum Drehen einer.Welle 40 dient, auf der eine

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Rakel 42 montiert ist,, die ebenfalls zum Entfernen von angesammelten Feststoffen von dem Außenmantel 32 der Zentrifugentrom.r<el dient, und zwar nach dem Abschälen oder anstelle des Äbschälens des flüssigen Effluenten aus äem Innern der Trommel. Die mittels der Hakel entfernten !feststoffe werden durch eine Öffnung 44 im Soden der Zentrifugentromvael und danach durch eine Öffnung 46 in dem Gehäuse 12 der Zentrifuge ausgetragen. Diese Öffnungen" sind ständig offen, so daß die entfernten !Feststoff® £p@i in einen Behälter oder in eine Förderschnecke oder auf Gis Förderband unter den Offnungen. gelangen k5nn©sa_o

lachstehend wird ein. wichtiges Merkaal ä@x Erfindung besprochen. In dem unteren Teil des Ssheiäe^GöEiiS 47 der Zentrifuge befindet sieh sin BesefeleiiEdger^GU 48, das diese Bezeichnung hat, weil ss einen Eaä 'äfan®l'b° Es besitzt eine Außenfelge,50, eine Innenfelge 52 woä i&ieteis=© Beschleunigerflügel 541 die sich radial swisoiies. ä©£=· Außen- und der Innenfelge erstrecken* Die Seii-äsig ä@s Flügel beträgt 4° bis 30°, vorsugaweise 5^' "big 20°ο uie am besten aus der Fig. 1 hervorgeht, ist In der Eafe®I 42 eine Kerbe 56 angeordnet, die sieJa yok. äem. Aaiea^aad S.G3? Schneide einwärts erstreckt und. so "bsaessea ist, iaß eis mit dem Beschleunigerraö 48 siisasüieiiisirkt vrsn gs ©Esöglicht, daß die ^akel 42 radial auswärts fee^egl; ITl^i₅ im. von dem Auelgnmantel 32 die angesammelten feiststoffe sd®3? den Schlamm zu entfernen.

Die Abmessung "a" ist kleiner als die i&EiSü-suag «b¹¹. Dadurch wird gewährleistet,' daß der flüssige Effluent üb er. den Rand 34 und nicht durch die Bodeiiiäffnung 44 ausgetragen wird. Durch die öffnung 44 weisen die Feststoffe ausgetragen, die mittels der Eafcel 42 von der Innenwandung des Mantels 32 entfernt worden sind..

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Die Beschleunigerflügel 54 sind vollständig in jenem Endteil der Zentrifugentrommel 14 angeordnet, welcher dem Überlaufrand 34 entgegengesetzt ist. Die vertikale Abmessung dieses Endteils ist mit ^Me" bezeichnet und beträgt nicht mehr ale c/3, wobei c die vertikale Bauhöhe der Trommel ist. Vorzugsweise beträgt "e^M zwischen c/5 und c/4·

Wenn das ganze Beschleunigerrad 48 oberhalb der Rohgut-Auetritteeinrichtung 21 angeordnet ist, hat Jeder Flügel vorzugsweise eine Höhe bzw. Breite ^Hd^w von 12,7 bis 63,5 mm. Die verschiedenen Abmessungen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.

In Fällen, in denen die aus dem Rohgut abzutrennende Komponente eine fließfähige, schwere Phase bildet, kann die in ·*ig. 1 und 2 gezeigte Rakeleinrichtung entfallen und eine Schäleinrichtung zum Entfernen sowohl der leichten als auch der schweren Phase aus dem Innern der Trommel dienen. Eine derartige Anordnung ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. In diesen Fällen kann sich jeder Beschleunigerflügel des Seschleunigerrmdee bis zum Boden der Zentrifugentromniel erstrecken. Gemäß Fig. 3 und 4 ist es nicht notwendig, eine äußere und/oder eine innere Felge vorzusehen, weil ^e&ex einzelne Besohleunigerflügel gegebenenfalls direkt an der Innenwandung der Zentrifugentrommel angebracht werden kann. Dies trifft auch für die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Anordnung von Beschleunigerflügeln zu. In den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen kann es auch zweckmäßig sein, zwischen der Innenumfangswandung der Zentrifugentrommel und den Beschleunigerflügeln einen Abstand zu belassen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, betrifft das wichtigste Merkmal der Erfindung die Anordnung der Ränder jedes Flügels, die Abmessungen des

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Flügels und die Gesamtzahl der Flügel innerhalb eier Zentrifugentrommel .

In einer Reihe von Versuchen, die in eiser WaBseraufbereitungsanlage durchgeführt wurden» hat es sich gezeigt, daß der bei der Wasseraufbereitung anfallende Alaunschlamm mit einer Trommelzentrifuge, die mit der erfindungsgemäßen Beschleunigeranordnung versehen ist, ohne weiteres genügend eingedickt werden kann. Bis erfindungsgemäße Anordnung führt auch ohne Gerinnungsnittel zu einem genügend klaren Effluenten, und der gesamte ahschälbare Kuchen, außer dem Rückstand, hatte eine 5-1G mal höhere Fest st of !"konzentration als das Rohgut. 3er- Rückstand sammelt sich außer bei sehr trübem Holiwasser nmr relativ langsam an, und es genügt, wenn die angesammelten Feststoffe oder der Schlamm in größeren Zeitatstangen mit der Rakel aus der Zentrifugentroinmel entfernt werden» Bei einer relativ schnellen Ansammlung des Rückstandes kenn man die in den figuren 1 und 2 gezeigte Anordnung verwenden. Bei einer relativ langsamen Ansammlung äe-s Rückstandes oder bei einer Ansammlung von Feststoffen von fließfähiger konsistenz kann man die Hakel weglassen und anstatt derselben die in den Figuren 3 uneL 4 gezeigte Anordnung verwenden. Als Prüfzentrifuge wurde eine Sromaelzentrifuge mit einer Höhe von 457 mm, einem !Durchmesser von 762 mm und einem 11,4 mm tiefen Überlauf rand (ä.h«, der Überlaufrand 34 oder 34a befand sich 11,4 mm einwärts von dem Außenmantel 32 der Zentrifuge) verwendet. Es wurden verschiedene Anordnungen geprüft und miteinander verglichen. Nachstehend sind verschiedene Vergleiche zwischen der bevorzugten Anordnung und bekannten Anordnungen und anderen geprüften Anordnungen angegeben. Die bekannten Trommelzentrifugen besitzen im allgemeinen entweder keine Beschleunigungsflügel oder sie sind mit zwei bis sechs Beschleunigerflügein versehen, die sich fast über die

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ganze Länge der Zentrifugentrommel erstrecken, d.h., von der Nähe des oberen Endes bis zum Boden, wobei am oberen Ende der Trommel nur ein genügend großer Arbeitsraum für die Schäleinrichtung vorgesehen ist.

Man kann die Beschleunigerflügel auch so anordnen, daß sie sich nicht bis ganz zu der In^enumfangswandung der Trommel erstrecken (Fig. 7B). Die Flügel müssen sich nur von dem Ort des Überlaufrandes 34c mindestens über eine Strecke a/3 auswärts erstrecken; dabei ist "a" der Abstand von dem Lberlaufrand bis zu der ■'■nnenumfangswandung der Zentrifugentrommel (siehe I¹Ig. 1).

In allen Beschleunigeranordnungen, die in der vorliegenden Beschreibung besprochen sind, kann das innere Ende jedes Beschleunigerflügels an jeder beliebigen Stelle zwischen der Rohgut-Austrittseinrichtung 21 (siehe Fig. 1) und einer Stelle angeordnet sein, die sich im Abstand von 12,7mm auswärts von dem Überlaufrand 34 befindet. Wie vorstehend angeordnet wurde, kann das äußere Ende jedes Flügels auswärts von dem überlaufrand 34 an jeder beliebigen Stelle in einem Abstand von mehr als a/3 angeordnet sein.

Die Beschleunigerflügel können sich auch vollständig bis zum unteren Rand der Zentrifugentrom^el erstrecken, wenn sie zusammen mit einem Abstreifer oder einer Rakel verwendet werden (Fig. 7A). In einer derartigen Anordnung ist der Boden 33b der Trommel geneigt, damit die Ansammlung von Feststoffen zwischen den Flügeln auf ein Kinimum herabgesetzt wird, weil das aus .Flüssigkeit und Feststoffen bestehende Rohgut aufwärtsgelenkt wird. Nach dem Ansammeln der Feststoffe auf der Innenwandung des Außenmantels 32bwird die Rakel auswärtsbewegt, bis sie den Mantel berührt, worruf die Feststoffe wie in Fig. 1 durch eine Bodenöffnung der Trommel ausgebracht werden.

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Pig. 5 zeigt in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen der Menge des Effluenten pro Zeiteinheit und dem Prozentsatz der rückgewonnenen Peststoffe. Es wurden verschiedene Ausführungsformen des Beschleunigerrades geprüft. Die in Pig. 5 gezeigten Kurven sind einigen dieser Ausführungsformen zugeordnet. Die Kurve A wurde bei schwachgetrübtem Eohgut mit einem Ausführungsbeispiel eines Beschleunigerrades mit dreißig Beschleunigerflügeln erhalten, von denen jeder eine Höhe, in der Richtung der vertikalen Drehachse der Zentrifuge gemessen, von 25»4 mm hatte und sich von dem Mantel 32 um etwa 120,7 mm (von dem Überlaufrand 6,4 mm) radial einwärts erstreckte. Der untere Rand des Beschleunigerrades war 38,1 mm über dem Boden der Zentrifugentrommel angeordnet. Offenbar wird durch den Schluffgehalt des Alaunschiammes bei starker Trübung die Sedimentation und die Verdichtung verbessert. Die Kurve B wurde mit demselben Beschleunigerrad wie die Kurve A aber bei schwach getrübtem Rohgut erhalten.

Wenn die Anzahl der Beschleunigerflügel des Beschleunigerrades von 30 auf 16 herabgesetzt wurde, nahm die Rückgewinnung bei gleichen Bedingungen um etwa 6 $> ab. Wenn man die Unterseite des Beschleunigerrades (bei 25,4 mm hohen Flügeln) nicht 38,1 mm, sondern 63,5 mm über dem Boden der Zentrifugentrommel anordnete, wurde die Trennschärfe nicht verändert. Die Kurve G wurde bei schwach getrübtem Rohgut mit einem Beschleunigerrad erhalten, das insgesamt 30 Beschleunigerflügel besaß, von denen sich jeder vom Boden der Zentrifugentrommel 63,5 mm aufwärts erstreckte und 114,3 mm tief eintauchte, wobei der innere Rand jedes Beschleunigerflügels in einem Abstand von etwa 6,4 mm einwärts von dem Überlaufrand der Prüfzentrifuge angeordnet war.

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Aus den in -^ig. 5 gezeigten Ergebnissen geht hervor, daß die Strömungsführung verbessert, die Turbulenz herabgesetzt und wahrscheinlich die Ausnutzung der I_rommelhöhe verbessert wird, wenn eine Beschleunigung in nächster Nähe des Bodens der Zentrifugentronunel erfolgt. Man erkennt ferner, daß die zusätzliche Führung, die erzielt wird, wenn man die Beschleunigerflügel um einen Betrag in dem großen Bereich von 12,7 bis 63,5 mm, insbesondere in dem bevorzugten Bereich von 25»4 bis 50,8mn, oberhalb der Hohgut-Austrittseinrichtung 21 verlängert, die Ergebnisse gegenüber den schmaleren Flügeln verbessert werden. Die Führung durch die Beschleunigerflügel in einem gewissen Abstand vom Boden der Trommel genügt anscheinend zu einer beträchtlichen Herabsetzung der Turbulenz ohne die Unterstützung durch Flügel, die in der Nähe des Bodens der Zentrifugentronunel angeordnet sind. Bei dem schwieriger aufzuarbeitenden Rohgut von starker Trübung erhielt man dagegen mit den Beschleunigerflügeln von 63,5 mm ein etwas besseres Ergebnis als selbst bei dem stark getrübten Rohgut mit 25,4 mm hohen Flügeln. Bei üblichen aktivierten Sekundärklärschlämmen wurden Ergebnisse erhalten, aus denen hervorgeht, daß die Trennschärfe bei fco,5 mm hohen Flügeln beträchtlich höher ist als bei 25,4 mm hohen Flügeln. Im allgemeinen wird durch eine Erhöhung der Anzahl der Beschleunigerflügel die Trennschärfe in dem geprüften Bereich ohne Begrenzung erhöht. Eine deutliche Verbesserung wurde bei der Erhöhung der Flügelanzahl von 0 auf 4, auf 13-16" und auf 26-30 Flügel erzielt. Aus den Versuchen ging ferner hervor, daß die Verwendung von Beschleunigerflügeln, die in einem Abstand von 165,1 mm oder mehr vom Boden der Zentrifugentronunel angeordnet sind, und/oder das Hinzufügen von weiteren Flügeln weiter oben in der Zentrifugentronunel die Klärung nicht beeinflußt.

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Zum Vergleich des Erfindungsgegenstandes mit bekannten Beschleunigeranordnungen sei auf die Pig. 6 verwiesen. Die untere Kurve D wurde bei schwach getrübtem Rohgut mit einer Trommelzentrifuge erhalten, die keinerlei Beschleunigungsfitigel enthielt. Die unmittelbar oberhalb der Kurve D liegende Kurve E wurde bei schwach getrübtem Rohgut mit einer Trommelzentrifuge erhalten, die mit der sogenannten normalen Beschleunigerflügelanordnung versehen war, d.h. mit vier vertikalen Beschleunigerfiügeln, die sich im wesentlichen über die ganze Höhe der Zentrifugentrommel erstreckten, wobei am oberen Ende der Trommel nur der für die Verwendung der Schäleinrichtung erforderliche Raum freiblieb. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wurde bei stark getrübtem Eohgut die Kurve ]? und bei schwach getrübtem Rohgut die Kurve G erhalten. Man erkennt, daß diese Kurven bessere als die mit den beiden bekannten Tromraelzentrifugen erhaltenen Ergebnisse darstellen. Die Kurve P wurde mit einer Trommelzentrifuge erhalten,In der ein Beschleunigerrad vorhanden war, dessen Beschleunigerflügel eine Höhe von 25,4 mm hatten. Dabei war der untere Rand des Beschleunigerrades im Abstand von 38,1 mm von dem Boden der Zentrifugentrommel angeordnet, so daß der obere Rand jedes Beschieunigerflügeis sich in einem Abstand von 63,5 mm von dem Boden der Trommel befand. Jeder flügel hatte wieder eine Gesamt-Eintauchtiefe von 114,3mm und erstreckte sich von dem Außenmantel 32 oder 32a der Zentrifugentrommel radial einwärts bis 6,4mm über den überlaufrand 34 oder 34a hinaus. Die strichlierte Kurve G wurde mit demselben Beschleunigerrad wie die Kurve P, aber bei schwach getrübtem Rohgut erhalten.

Die meisten Versuche wurden mit einer Trommeldrehzahl durchgeführt, die zu einer Zentrifugalkraft von 1600 g am Mantel der Trommel führte. Es wurden aber auch Versuche mit 1300 g und mit 1900 g durchgeführt. Im all-

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gemeinen wurde bei einer höheren Trommeldrehzahl eine bessere Klärung erzielt. In diesem Drehzahlbereich führt die zusätzliche Beschleunigung nicht zu einer beträchtlich stärkeren Zerkleinerung der Rohgutteilchen. Die erzielten Verbesserungen entsprechen daher mindestens der Größenordnung nach den angesichts der geometrischen Ausbildung der Zentrifuge zu erwartenden Ergebnissen. Theoretisch ist die Kapazität bei 1600 g bei einer gegebenen Klarheit um etwa 20 i» höher als bei 1300 g.

Die Erfinder haben früher bereits nachgewiesen, daß sich die Rohgutflüssigkeit in einer der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche benachbarten Schicht durch die Zentrifugentrommel bewegt. In den vorliegenden Versuchen mit Alaunschlamm wurde dasselbe Strömungsverhalten erkannt. In einem großen Bereich von Betriebsbedingungen wurden Werte für die Dicke dieser Schicht ermittelt, indem bei Verwendung der Schäleinrichtung die Lage der Grenzfläche des abgesetzten Kuchens im Zeitpunkt der Abnahme der Klarheit festgestellt wurde. Wenn der Rohgutstrom in den Scheideraum in der Nähe des Bodens der Trommel eingeleitet wird, bewegt sich das Rohgut unter Bildung einer Schicht von annähernd konstanter Dicke längs der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche, wobei unter der Wirkung der Fliehkraft Feststoffe aus der sich bewegenden Schicht auswärts zu dem Außenmantel hin sedimentieren. Bei gleichbleibender Aufgabemenge pro Zeiteinheit ist die Rückgewinnung der Feststoffe fast konstant, bis ein bestimmter Punkt erreicht wird, nach dem die Rückgewinnung der Feststoffe schnell abnimmt. Dies ist am besten durch die Abnahme der sich bewegenden Schicht erklärbar. Im allgemeinen wird während des größten Teils des Arbeitsspiels ein Effluent von fast konstanter Klarheit erzielt, worauf an einem Umschlagspunkt der Feststoffgehalt des Effluenten plötzlich zunimmt und bei fortgesetztem

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Betrieb der Effluent immer schmutziger wird. Zwischen dem Außenmantel der Zentrifugentrommel und der sich bewegenden Flüssigkeitsschicht ist eine fast stillstehende Schicht vorhanden, die zunächst aus Wasser oder aus Rohgut besteht, das allmählich durch abgelagerten Kuchen ersetzt wird, bis der angesammelte Kuchen die Grenzfläche zwischen der sich bewegenden und der fast stillstehenden Schicht erreicht. Infolgedessen wird bei einer gegebenen Aufgabemenge pro Zeiteinheit eine fest konstante Klärung erzielt, bis der Kuchen in die sich bewegende Schicht eintritt und daher der Effluent immer größere Peststoffmengen aus dem Kuchen mitnimmt, lach diesem Zeitpunkt sollen die angesammelten Feststoffe mittels der Schäleinrichtung oder der Rakel entfernt werden. Dabei soll die Aufgabe aes Rohgutes unterbrochen werden, weil der innere Teil des Kuchens aus dem am wenigsten verdichteten Gut besteht, das gegenüber einer Bespülung oder Turbulenz an der Grenzfläche sehr empfindlich ist»

Die Dicke der sich bewegenden Schicht nimmt mit zunehmender Aufgabemenge pro Zeiteinheit zu. Bei den verschiedenen geprüften Anordnungen von Beschleunigerflügeln war die Dicke dieser Schicht bei einer gegebenen Aufgabemenge pro Zeiteinheit sehr verschieden. Daraus ging hervor, daß verschiedene Anordnungen von Beschleunigerflügeln die Turbulenz in der fast stillstehenden Schicht beeinflussen und wahrscheinlich die Bedingungen an der Grenzfläche der Schicht verändern. Wenn man die Dicke der sieh bewegenden Schicht auswärts von dem Überlaufrand weit über einen Ort hinaus vergrößert, der bei einem Drittel des Abstandes "a" liegt (siehe Fig. 1) z.B. beim Betrieb mit einem großen Aufgabevolumen pro Zeiteinheit, wird das Kuchenhaltevermögen der Zentrifuge herabgesetzt. Die Flügel sollen eich durch die Flüesigkeitsschicht hindurch erstrecken.

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Da bei einer gegebenen Durchsatzmenge eine dünnere sich bewegende Schicht zu einem dickeren Kuchen und daher zu einem längeren Arbeitsspiel und einer besseren Verdichtung führt, müssen die verschiedenen Beschleunigerflügelanordnungen hinsichtlich der zulässigen Kuchendicke miteinander verglichen werden. Pig. 8 stellt in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen der Menge des Effluenten pro Zeiteinheit und der Dicke der sich bewegenden Schicht dar. Dabei sind in vier Kurven die mit verschiedenen Ausführungsformen von Beschleunigereinrichtungen erzielten Ergebnisse dargestellt. Die Kurven entsprechen von links nach rechts zunehmend dünneren sich bewegenden Schichten bei gleichem Flüssigkeitsdurchlatz. Drei der Kurven wurden mit Ausführungsformen von Beschleunigerrädern erhalten. Die vierte Kurve wurde mit der üblichen Trommel mit vier Flügeln erhalten. Alle Versuche wurden mit 1600 g durchgeführt. Die Kurve L wurde mit einer Trommelzentrifuge erhalten, die vier vertikale Beschleunigerflügel besaß, die sich fast über die ganze Höhe der Zentrifugentrommel erstreckten, wobei jeder Flügel ganz eingetaucht war und sich von dem Außenmantel der Trommel 6,4 mm über den Überlaufrand hinaus radial einwärts erstreckte. Die Kurve H wurde mit einem Beschleunigerrad erhalten, dessen Flügel eine Höhe von 25»4 mm' hatten und sich von dem Mantel der Trommel 6,4 mm über die Flüssigkeitsoberfläche hinaus radial einwärts erstreckten, während sich die Unterseite des Beschleunigerrades 38,1 mm oberhalb des Bodens der Zentrifugentrommel befand. Die Kurve K wurde mit einem Beschleunigerrad erhalten, dessen Flügel 50,8 mm hoch waren und sich von dem Trommelmantel bis zu radial einwärts 6,4 mm über die Flüssigkeitsoberfläche hinaus erstreckten, wobei das Beschleunigerrad in einem Abstand von 12,7 mm oberhalb des Bodens der Zentrifugentromsel angeordnet war. Die Kurve 0 wurde mit einem Beschleunigerrad erhalten, dessen

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Beschleunigerflügel eine Höhe von 63,5 mm hatten und sich von dem Trommelmantel 6,35 nmi über die Flüssigkeitsfläche hinaus radial einwärts erstreckten; dabei war awischen dem Beschleunigerraä und dem Boden der Zentrifugentrommel kein Zwischenraum vorhanden.

Aus der nachstehenden -anbelle 1 geht hervor, daß die Verwendung der Beschleunigeranordnungen, mit denen die Kurven M, K und 0 erhalten wurden, zu einer beträchtlichen prozentuellen Zunahme der Kuchenkapazität gegenüber der zum Vergleich herangezogenen, üblichen Trommel mit vier Flügeln führt. Da die sich bewegende Flüssigkeitsschicht relativ dünn ist, ist die Strömung zum größten Teil nicht radial, sondern axial, sobald das Eohgut in den gestauten Flüssigkeitskörper eintritt.

Die mit den verschiedenen Beschleunigungseinrichtungen bzw. Beschleunigungsrädern erzielten Ergebnisse wurden nach zwei Gesichtspunkten miteinander verglichen: Prozentsatz der rückgewonnenen Feststoffe in Abhängigkeit von der Durchsatzkapazität und Dicke der Flüssigkeitsschicht und Dicke des Kuchens in Abhängigkeit vom Durchsatz. Diese Vergleiche sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt. Die verschiedenen Beschleunigeranordnungen sind in der Seihenfolge prozentuell abnehmender Rückgewinnung aus schwach getrübtem Rohgut angeführt. Dabei ist der Unterschied zwischen der erzielten Rückgewinnung und der Rückgewinnung in der normalen Zentrifugentrommel angegeben, in der sich vier Beschleunigerflügel im wesentlichen über die ganze Höhe der Zentrifugentrommel und durch die ganze Tiefe des ringförmigen Körpers der gestauten Flüssigkeit erstrekken. In dieser Beziehung ist das Beschleunigerrad hervorragend.

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Für jede der Beschleunigeranordnungen sind ferner die Dicke der Flüssigkeitsschicht und die Dicke des Kuchens angegeben. Die besten Ergebnisse werden mit den Beschleunigerrädern erzielt. In dieser Tabelle sind ferner die Ergebnisse angegeben, die mit einer bekannten Beschleunigerflügelanordnung erzielt wurden, die als Bodenbeschleuniger bezeichnet wird. Der Bodenbeschleuniger besitzt mehrere radiale Flügel, die sich von einem Radius, der kleiner ist als jener der Innenwandung des Einlauftrichters 20, bis zu einem Radius erstrecken, der sich auswärts von der Flüssigkeitsoberfläche erstreckt. Dabei erstrecken sich die Flügel von dem Boden der Zentrifugentrominel axial bis zum unteren Ende des Trichters, d.h., daß die Höhe der Beschleunigerflügel gleich der Höhe der Rohgut-Austrittsöffnungen 21 ist. Wie aus der Tabelle hervorgeht, erzielt man mit keiner der bekannten Bodenbeschleunigeranordnungen so gute Ergebnisse wie mit dem bevorzugten Beschleunigerrad. Auch die Zentrifugentrommel ohne Beschleunigungseinrichtung führt zu schlechten Ergebnissen.

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	Tabelle 1	A	B	B	C	D	1
Vergleich von
2) Beschleunigertyp '		30 51 114 13	30 25 114 38	30 25 114 b4	30 28 51 p	4 381 114 ' 0	Olli
Flügel
Anzahl Höhe, mm Eintauchtiefe, mm ' Bodenabstand, mm	Beschleunigungseinrichtunger
Rückgewinnung bei	A	97 +9	95 +7	95 +7	90 +2	88	78 -10
75,7 1/min		28	38	38	30	41	41
in °ß> Differenz gegenüber ~\ Vergleichszentrifuge ?)	30 64 114 0	86	76	76	84	74	74
Flüssigkeitsschicht,mm						Ο«
Kuchendicke, mm '		18.	5	VJl	15		0
Zunahme der Kuchen	100 +12
kapazität , i»	20
94
25

¹^ Bei niedriger Trübung (< 12 JTU)

A= Beschleunigerrad mit Portsätzen B = Beschleunigerrad C = Bodenbeschleuniger D = Normalausführung (Flügel in voller Höhe) E = ohne Flügel

^Jl Die Eintauchtiefe ist die Strecke, um welche sich ein Flügel von der Oberfläche des Körpers des in der Trommel festgehaltenen Materials radial auswärts erstreckt.

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⁴' Die Vergleichszentrifuge hat eine Trommel mit vier Flügeln in voller Höhe.

' VergleichBzentrifuge

' Trommel von762 ι 457 mm, Überlaufrandtiefe 114 mm, bei 1600 g.

Vorstehend wurde als Beschleunigerrad eine Anordnung von radialen Beschleunigerflügeln bezeichnet, von denen jeder eine bestimmte Größe hat. Die ganze Anordnung ist an einer bestimmten Stelle in einer bestimmten Zentrifugentrommel angeordnet. Das Beschleunigerrad braucht nicht unbedingt eine Außen- und eine Innenfelge zu haben, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

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Claims (10)

1. - 23 -

   Patentansprüche:

   Zentrifuge mit einer drehbaren Trommel, die an ihrem einen Ende einen einwärtsgeriehteten, ringförmigen Überlaufrand besitzt, während in der Nähe des entgegengesetzten Endes der Trommel radial einwärts von dem Überlaufrand eine Rohgut-Austrittseinrichtung vorgesehen ist, aus der das Rohgut radial zu dem Mantel der Trommel hin abgegeben wird, wobei eine Einrichtung zum Entfernen von spezifisch schwererem Gut von dem Trommelmantel vorgesehen ist, gekennzeichnet durch mehrere radiale Beschleunigerflügel (54), die in Winkelabständen von 4-30 voneinander angeordnet sind, wobei der innere Rand jedes Flügels radial zwischen der Rohgut-Austrittseinrichtung (21) und einer Stelle angeordnet ist, die sich 1,27 cm auswärts von dem Überlaufrand (34) befindet, der äußere Rand jedes Flügels (54) in einem Abstand von mindestens einem Drittel des Gesamtabstandes des Ü'berlaufrandes (34) von dem Trommelmantel (32) radial auswärts von dem Überlaufrand (34) angeordnet ist, jeder Flügel vollständig in dem dem Überlaufrand (34) entgegengesetzten Endteil (47) der Trommel angeordnet ist und die Axialabmessung des Endteils (47) nicht größer ist als ein Drittel der Gesamt-Axiallänge der Trommel (14).
2. 2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entfernen von spezifisch schwererem Gut eine Rakel (42) aufweist, die einwärts von dem Überlaufrand (34) angeordnet und zu dem Trommelmantel (32) hin bewegbar gelagert ist, und daß die Trommel (14) in ihrem entgegengesetzten Ende eine öffnung (46) für den Durchtritt von spezifisch schwererem Gut besitzt.

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3. 3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rakel C42) eine Kerbe (56) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß sich die Schneide der Rakel (46) bei deren Auswärtsbewegung über die Innenränder der Flügel (54) hinaus auswärtsbewegen kann, und daß die Trommel (14) an ihrem entgegengesetzten Ende eine Öffnung (46) für den Durchtritt von spezifisch schwererem Gut besitzt.
4. 4· Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (.54) in Winkelabständen von 5-20° voneinander angeordnet sind und jeder Flügel sich von der Rohgut-Austrittseinrichtung über eine Strecke von 1,27 bis 6,35 cm axial zu dem Überlaufrand hin erstreckt.
5. 5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Antrieb der Trommel (14) derart, daß am Trommelmantel eine Kraft von 1200-1800 g erzeugt wird.
6. 6. Zentrifuge nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder d-er Flügel (54) sich axi-al bis zum entgegengesetzten Ende, d.h., dem Boden, der Trommel (14) erstreckt.
7. 7. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Antrieb der Trommel . (14) derart, daß am Trommelmantel eine Kraft von 1200-1800 g erzeugt wird, wobei die Flügel in Winkelabständen von 5-20 voneinander angeordnet sind und jeder der Flügel (54) sich von der Rohgut-Austrittseinrichtung (21) über eine Strecke von 2,54-5,08 cm axial zu dem Überlaufrand (34) hin erstreckt.

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8. 8. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entfernen von spezifisch schwererem Gut eine Schäleinrichtung (24) aufweist.
9. 9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zürn Entfernen von spezifisch schwererem Gut zusätzliche eine Rakel (42) aufweist.
10. 10. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialabmessung des Endteils (47) ein Fünftel bis ein Viertel der Gesamt-Axiallänge der Trommel (14) beträgt.

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