DE2419355A1

DE2419355A1 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE2419355A1
Application number: DE2419355A
Authority: DE
Inventors: Henry Frederik Oelen
Original assignee: TITAN SEPARATOR
Current assignee: Alfa Laval Copenhagen AS
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1975-11-06
Also published as: FR2267836A1; FR2267836B1; DE2419355C2; US3968929A; GB1473792A

Description

Dr.W.P.Radt

Dlpl.-lng.E.E.Fiakener 2 A 1 9 3 5 5

DipL-Iflg. W. Eraesti

Patentanwälte

Bochum
Heinridi-Köaig-Str. 12

TITAN SEPARATOR A/S, 2860 Sjftorg, Dänemark

Zentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, bei der eine Flüssigkeitsphase mit Hilfe einer stationären Schälscheibe entnommen wird, insbesondere einen Dekanter mit einem Trennraum, der zwischen zwei koaxialen und mit unterschiedlichen Drehzahlen rotierenden Trommeln abgegrenzt wird, von denen die innere eine im Trennraum wirksame Förderschnecke trägt.

Das Entnehmen der Flüssigkeitsphase durch eine Schälscheibe statt durch direktes Wegleiten in den die Zentrifugentrommel umgebenden Raum hat u.a. den Vorteil, dass in der Entnahmeleitung ein Überdruck aufrechterhalten und Schaumbildung in der entnommenen Flüssigkeit vermieden oder jedenfalls stark beschränkt werden kann. Bei den erwähnten Dekantern, wo eine vom Rohmaterial abgetrennte Feststoffphase mit Hilfe der Schnecke in Axialrichtung durch den Trennraum gefördert und an dem dem Flüssigkeitsauslass abgekehrten Ende der Trommel über einen Überlauf hinausgestossen. wird, ist es ausserdem möglich, durch Einstellen des Überdruckes in der Entnahmeleitung den Flüssigkeitsstand im Trennraum zu justieren. Die Justierungsmöglichkeit ist jedoch ziemlich beschränkt und mit einiger Unsicherheit verbunden, u.a. weil Änderungen im spezifischen Gewicht der Flüssigkeitsphase Einfluss auf den Flüssigkeitsstand haben. Deshalb ist es bisher allgemeine Praxis gewesen, den Flüssigkeitsstand rein geometrisch mit Hilfe einer an der Trommel befestigten, ringförmigen Scheibe festzulegen, die an dem Ende des Trennraumes, an welchem die Flüssigkeit austritt, einen Überlauf bildet und dadurch die radiale "Höhe¹¹ der Flüssigkeitsoberfläclre wesentlich präziser festlegt. Es ist jedoch ziemlich schwierig, eine derartige Scheibe auswechseln', insbesondere bei den beschriebenen Dekantern mit zwei Trommeln, bei welchen wenigstens die äussere Trommel notwendigerweise an beiden Enden unterstützt pein mus$ und es deshalb erforderlich ist, das Hauptlager der Trommel eowi· eine wesentliche Anzahl zusätzlicher Teile auszubauen, um sich Zugang zur Scheibe zu verschaffen.

509845/0089

Der erwähnte Mangel wird erfindungsgemäss dadurch behoben, dass eine vom Trennraun getrennte Kammer, in der die Schälscheibe angebracht ist, mit dem Trennraum durch wenigstens einen Kanal verbunden ist, dessen dem Trennraum am nächsten liegende Teil in einem Einsatz ausgebildet ist, der in einer Wand der Zentrifugentrommel, und zwar von deren Aussenseite her, montiert ist.

Hierdurch wird erreicht, dass der Flüssigkeitsstand im Trennraum durch die radiale Lage des inneren offenen Endes des Einsatzes oder der Einsätze festgelegt ist und sich deshalb durch Verstellen des Einsatzes oder vorzugsweise durch Auswechseln gegen einen anderen Einsatz mit anderer Länge leicht ändern lässt. Ein derartiges Justieren oder Auswechseln erfordert keinen Ausbau zusätzlicher Teile der-Zentrifuge, sondern kann durchgeführt werden, sobald die Trommel stillsteht, und ist deshalb wesentlich weniger zeitraubend und umständlich als die bekannte Justierung durch Auswechseln einer eingebauten Überlaufscheibe. Durch-die Erfindung ist somit die praktische Möglichkeit gegeben, jeden Trennprozess immer mit einem optimalen Flüssigkeitsstand im Trennraum durchzuführen, was für die wirtschaftliche Ausbeute des Prozesses und für die Reinheit der voneinander getrennten Phasen von grosser Wichtigkeit sein kann. In gewissen Industriezweigen, z.B. bei der Herstellung von Fischöl, treten oft derartige relativ häufige Variationen in der Zusammensetzung^und den Eigenschaften des zu verarbeitenden Rohmaterials auf, dass angenommen werden darf, dass sich durch eine Feineinstellung des Flüssigkeitsstandes erhebliche Qualitätsverbesserungen erzielen lassen, vorausgesetzt dass solche Justierungen vorgenommen werden können, ohne dass die Zentrifuge deshalb jedesmal für längere Zeit stillgelegt werden muss, und dies wird durch die Erfindung ermöglicht. Diese leichte Einstellung der "Höhe" der Flüssigkeitsoberfläche ist auch beim Einfahren von Trennprozessen von Wichtigkeit bei denen es nicht von vornherein gegeben ist, mit welchem Flüssigkeitsstand der Prozess das beste Ergebnis zeitigt, weshalb es vorteilhaft sein kann, eine geeignete Anzahl Probeläufe mit verschiedenen Flüssigkeitsständen schnell hintereinander vornehmen zu können.

Es sei bemerkt, dass die Entnahme einer Flüssigkeitsphase aus einer Zentrifuge durch einen auswechselbaren Einsatz an sieh bekannt ist, wobei der Einsatz indirekt dazu beiträgt, die Lage einer Trennfläche zwischen

509845/0089

zwei Flüssigkeitsphasen in der Zentrifuge zu bestimmen. Es handelt sich jedoch hier um die Trennung zweier Flüssigkeitsphasen, wobei die Lage der Trennfläche auch von anderen Faktoren abhängig ist und deshalb durch die Abmessungen der Einsätze nicht eindeutig festgelegt ist. Ausserdem strömt die betreffende Flüssigkeitsphase bei den bekannten Zentrifugen

direkte durch den Einsatz aus und nicht wie erfindungsgemäss durch eine Schälscheibe.

Der bzw. jeder Einsatz kann radial neben der Stirnfläche des Trennraumes montiert sein und eine nach innen offene Sackbohrung haben, die durch wenigstens eine Querbohrung mit der auf der Aussenseite des. Trennraumes befindlichen Kammer in Verbindung steht. Hierdurch wird durch die Länge ^es benutzten Einsatzes eine direkte und genaue Festlegung der radialen Höhe der Flüssigkeitsoberfläche gemessen von der Trommelachse erzielt.

Die Erfindung kann auch in Zentrifugen zum Trennen eines Rohmaterials in eine Feststoffphase und zwei Flüssigkeitsphasen mit verschiedenen spezifischen Gewichten Anwendung finden. In diesem Fall kann sich jeder Einsatz in eine zum T_rennraum hin offene Tasche in der einen Stirnwand des Raumes hineinerstrecken, während wenigstens eine von der genannten Tasche getrennte zweite Tasche in der Wand durch einen in der Wand montierten zweiten Einsatz mit einem Auslass in Verbindung steht. Ferner findet sich in einem Abstand von der Stirnfläche des Trennraumes eine Trennwand, deren Peripherie am gewünschten Stand der schwereren Flüssigkeitsphase vorbei hinausragt und die mit Durchbrüchen versehen ist, welche den Trennraum mit der oder den erstgenannten Taschen verbinden. Auf diese Weise wird die Erfindungsidee zur Festlegung sowohl der oberen, d.h. radial inneren, Flüssigkeitsoberfläche als der Trennfläche zwischen den beiden Phasen ausgenutzt, indem diese dui'ch je einen Einsatz oder einen Satz von Einsätzen aus dem Trennraum abströmen. Hierdurch stellt die Trennwand mit den nur den primären Taschen gegenüberliegenden Durchbrüchen sicher, dass die relativ leichte Flüssigkeitsphase zwar zu den primären Taschen, nicht aber zu den sekundären Taschen Zugang erhält, während die relativ schwere Flüssigkeitsphase durch den Spalt zwischen der Trennwand und der Peripheriewand der Trommel hindurch in beide Taschen oder Sätze von Taschen einströmen kann.

509845/0089

Wenn es nicht erforderlich ist, dass die schwerere Flüssigkeitsphase ohne Schaumbildung entnommen werden kann, kann der oder die letztgenannten oder sekundären Einsätze rohrförmig sein und frei in die die Trommel umgebende Atmosphäre münden. Es ist jedoch auch möglich, in die Stromungsbahn dieser Phase hinter den Einsätzen eine stationäre Schälscheibe einzuschalten und somit beide Phasen in gleicher Weise zu entnehmen.

Zum genauen Festlegen der radialen Lage der Mündung des Einsatzes ist es zweckmässig, dass jeder Einsatz an seinem nach aussen gekehrten Ende einen Kragen hat, der gegen eine Schulter in derjenigen Öffnung in der Trommelwand anliegt, in welcher der Einsatz montiert ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung erklärt. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch dasjenige Ende eines erfindungsgemäss ausgebildeten Dekanters, an welchem die abgetrennte Flüssigkeitsphase entnommen wird, und

Fig. 2 einen entsprechenden Abschnitt einer zweiten Ausführungsform, wo zwei Flüssigkeitsphasen mit verschiedenen spezifischen Gewichten getrennt entnommen werden.

In beiden Figuren der Zeichnung sind nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile der Zentrifuge wiedergegeben.

Bezüglich des generellen Aufbaus und der Wirkungsweise der Zentrifuge kann z.B. auf die DT-PS 1 295 494 verwiesen werden, in welcher die äussere, teilweise konische Trommel und die mit einer Förderschnecke versehene innere Trommel zusammen mit den Lagerungen für die beiden Trommeln schematisch gezeigt sind. Bei in Betrieb befindlicher Zentrifuge wird ein Rohmaterial, das eine Flüssigkeitsphase und eine Festetoffphase enthält, in den Trennraum zwischen den beiden Trommeln eingeleitet, und wenn diese mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, verschiebt die Förderschnecke den aufgrund der Zentrifugalkraft gegen die Wand der Aussentrommel anliegenden Feststoff in Richtung einer Austrittöffnung am einen Ende der Trommel, während die Flüssigkeitsphase durch eine von einer ringförmigen Scheibe abgegrenzte Überlauföffnung am entgegengesetzten Ende der Trommel abfliesst.

509845/0089

Der durch die Innenkante der Überlauföffnung definierte Flüssigkeitsstand liegt "niedriger", d.h. radial weiter aussen, als die Austrittöffnung für die Feststoffphase, welche somit während des letzten Teils ihrer Bewegung in Richtung Austrittöffnung über die Flüssigkeit emporgehoben und dadurch getrocknet «ird.

Auf der zugehörigen Zeichnung ist rein schematisoh die Austrittseite der Zentrifuge für die Flüssigkeitsphase dargestellt, und zwar zeigen beide Figuren der Zeichnung einen stirnseitigen Abschnitt der Aussentrommel 1, die an einem Flansch 2 einer durchgehenden Welle 3 befestigt ist, welche mit Hilfe geeigneter Dichtungsmittel durch den generell mit 4 bezeichneten stationären Teil oder Lagerbock der Zentrifuge hindurch hinausgeführt ist. Im stationären Teil oder Lagerbock ist die Welle in einem Wälzlager 5 unterstützt. Am herausragenden Wellenende ist ein Flansch 6 befestigt, der zu einem nicht näher gezeigten Antriebsmechanismus für die beiden Trommeln gehört.

Die nicht gezeigte innere Trommel der Zentrifuge, die auf geeignete Weise koaxial mit der Aussentrommel 1, 2 gelagert und mit dem erwähnten Antriebsmechanismus gekuppelt ist, begrenzt zusammen mit der Aussentrommel einen ringförmigen Trennraum 7, in welchem eine an der Innentrommel befestigte, nicht eingezeichnete Förderschnecke bei in Betrieb befindlicher Zentrifuge die aus dem Rohmaterial abgetrennte Feststoffphase in Richtung einer nicht dargestellten Austrittöffnung am entgegengesetzten Ende der Aussentrommel bewegt.

Der Flansch 2 hat auf seiner dem Trennraum 7 zugekehrten Stirnfläche einen ringförmigen Rezess, in dem mit Hilfe von Schrauben 8 eine ringförmige Scheibe 9 befestigt ist, und hinter dem Rezess ist im Flansch eine Anzahl längs der Peripherie gleichmässig verteilter Kammern oder Taschen 10 ausgebildet. Wie aus der unteren Hälfte der Fig. 1 ersichtlich, steht jede Tasche 10 durch einen Spalt 11 längs der Kante der Scheibe 9 mit dem Trennraum 7 in offener Verbindung.

In den Flansch 2 ist eine Anzahl radialer Löcher gebohrt, die von der nach aussen gekehrten Mantelfläche des Flansches ausgehen und in je

509845/0089

einer Tasche 10 münden. In jedem dieser Löcher ist mit dichter Passung ein Einsatz 12 montiert, der eine von seinem nach innen gekehrten Ende ausgehende Sackbohrung 13 hat, welche durch Querbohrungen 14 mit einer von der nach aussen gekehrten Stirnfläche des Flansches 2 ausgehenden Sackbohrung 15 in Verbindung steht. Der Einsatz 12 hat an seinem nach aussen gekehrten Ende einen Bund oder Kragen 16, der den Einsatz radial fixiert und mit Hilfe einer Fixierschraube 17 gegen eine entsprechende Schulter in der Bohrung des Flansches 2 gehalten wird.

Die Trommel ist nach aussen hin durch einen Stirndeckel· l·8 abgeschlossen, der mit nicht eingezeichneten Schrauben mit dem Flansch 2 und der Trommel 1 verschraubt ist. Zwischen dem Flansch und dem Stirndeckel wird eine Abnehmerkammer 19 gebildet, in welcher eine am Lagerbock 4 befestigte stationäre Schälscheibe 20 mit gebohrten Ahnehmerkanälen 21 für die Flüssigkeit montiert ist. Sackbohrungen oder Ausfräsungen 22 im Deckel 18 sorgen für die Verbindung zwischen der Kammer 19 und jeder der Sackbohrungen 15 im Flansch 2. Sämtliche AbnehmerkanäJ-e 21 in der Schälscheibe sind an einen stationären Austrittstutzen 23 angeschlossen.

Bei in Betrieb befindlicher Zentrifuge stellt sich im Trennraum 1 und den damit verbundenen Taschen 10 im Flansch 2 ein Flüssigkeitsstand 24 ein, der derLage des inneren Endes der Einsätze 12 entspricht*. Wird in der an den Stutzen 23 angeschlossenen Leitung zum Fortleiten der Flüssigkeitsphase ein Überdruck aufrechterhalten, kann der Flüssigkeitsstand 25 in der Kammer 19, welche durch Bohrungen 13, 14, 15 und 22 mit Taschen 10 in Verbindung steht, hoher sein als der Flüssigkeitsstand 24.

Wie bereits erwähnt, kann der Flüssigkeitsstand 24 im Trennraum und damit der Abstand zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und der nicht eingezeichneten Austrittöffnung, durch welche die teilweise getrocknete Feststoffphase entnommen wird, durch Auswechseln der Einsätze 12 gegen andere Einsätze geändert werden, deren inneres Ende kürzer oder länger in das Innere der Taschen 10 einragt. Ein derartiges Auswechseln kann ohne jegliche Demontage der Zentrifuge vorgenommen werden und erfordert lediglich, dass die Rotation der Trommeln gestoppt wird.

50 9 8 45/0069

Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist im grossen ganzen mit derjenigen nach Fig. 1 identisch, und die entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugsziffern beziechnet. Der Unterschied besteht darin, dass der Flansch der Trommelwelle 3, der hier mit 26 bezeichnet ist, ausser den längs der Peripherie verteilten Taschen 10 einen zusätzlichen Satz von Taschen 27 aufweist, die zwischen den Taschen 10 angeordnet sind. Die im Rezess des Flansches 2 befestigte Scheibe 9 ist durch eine ringförmige Scheibe 28 ersetzt, die in Flucht mit den Taschen 10 Offnungen oder Durchbrüche 29 hat, den Taschen 27 gegenüber jedoch undurchbrochen ist.

Die Taschen 10 stehen, in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, durch die Bohrungen 13 und 14 in den auswechselbaren Einsätzen 12 sowie durch Kanäle oder Ausfrasungen 15 und 22 im Flansch 26 bzw. im Stirndeckel 18 in Verbindung mit der Abnehmerkammer 19, in welcher die Schälscheibe 20 angebracht ist. Ausser durch die öffnungen 29 stehen die Taschen 10 mit Hilfe von Spalten 30 längs der Peripherie der Scheibe 28 mit dem Trennraum in Verbindung.

Ausser den in Verbindung mit Fig. 1 genannten radialen Bohrungen im Flansch der Welle 3, in welchen die Einsätze 12 montiert sind, hat der Flansch 26 radiale Bohrungen, die in den Taschen 27 münden und in welchen die Einsätze 31 montiert sind. Diese Einsätze sind rohrförmig und haben eine durchgehende Bohrung 32, und jeder Einsatz wird radial fixiert mit Hilfe eines Kragens 16, der mittels einer Fixierschraube 17, welche eine durchgehende zentrale Öffnung hat, gegen eine Schulter in der Bohrung des Flansches gehalten wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ragt das innere Ende jedes Einsatzes 12 weiter in Richtung Mittellinie der Trommel hinein als die Einsätze 31, und die inneren Enden der beiden Einsätze definieren somit jeweils einen Flüssigkeitsstand 33 bzw. 34 im Trennraum 7 und in den respektiven Taschen 10 und 27. Da die Taschen 27 nur durch Spalten 35 mit dem Trennraum in Verbindung stehen, während die Taschen 10 sowohl durch die Spalten 30 als durch die öffnungen 29 mit dem Trennraum verbunden sind, lassen sich durch die respektiven Einsätze hindurch zwei verschiedene Flüssigkeitsphasen entnehmen, und zwar eine relativ leichte Phase, die zwischen den beiden

509845/0089

Flüssigkeitsständen 33 und 34 liegt, und eine relativ schwerere Phase. Wird nun, wie bereits erwähnt, im Austrittstutzen 23 und in den Abnehmerkanälen 21.ein Überdruck aufrechterhalten, kann der Flüssigkeitsstand 36 der durch die Schälscheibe 20 entnommenen leichteren Phase in der Kammer 19 höher sein als der entsprechende Stand 33 im Trennraum.

Es ist ersichtlich, dass die Ausführungsform nach Fig. 2 nicht nur eine Änderung des Flüssigkeitsstandes 33 in der Trenntrommel durch Auswechseln der Einsätze 12 ermöglicht, sondern auch durch Auswechseln der Einsätze 31 eine unabhängige Justierung des Flüssigkeitsstandes 34 und somit eine Änderung des Verhältnisses zwischen den getrennt entnommenen Flüssigkeitsmengen erlaubt. Ferner ist einleuchtend, dass man, falls es wünschenswert oder notwendig sein sollte, die Einsätze 31 analog mit den Einsätzen 12 ausführen und noch eine der Kammer 19 mit der Schälscheibe 20 entsprechende Abnehmerkammer mit einer stationären Schälscheibe für die relativ schwere Flüssigkeitsphase vorsehen könnte.

509845/0089

Claims

Patentansprüche

1. Zentrifuge, bei der eine Flüssigkeitsphase mit Hilfe einer stationären Schälscheibe entnommen wird, insbesondere Dekanter mit einem Trennraum, der zwischen zwei koaxialen und mit unterschiedlichen Drehzahlen rotierenden Trommeln abgegrenzt wird, von denen die innere eine im Trennraum wirksame Förderschnecke trägt, dadurch gekennzeichnet, „dass eine vom Trennraum (7) getrennte Kammer (19), in der die Schälscheibe (20) angebracht ist, mit dem Trennraum (7) durch wenigstens einen Kanal verbunden ist, dessen dem Trennraum am nächsten liegende Teil in einem Einsatz (12) ausgebildet ist, der in einer Wand der Zentrifugentrommel (1, 2), und zwar von deren Aussenseite her, montiert ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. jeder Einsatz (12) radial neben der Stirnfläche des Trennraumes montiert ist und eine nach innen offene Sackbohrung (13) hat, die durch wenigstens eine Querbohrung (14) mit der auf der Aussenseite des Trennraumes befindlichen Kammer (19) in Verbindung steht.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2 zum Trennen von zwei Flüssigkeitsphasen mit verschiedenen spezifischen Gewichten, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Einsatz (12) in eine zum Trennraum hin offene Tasche (10) in der einen Stirnwand (26) des Raumes hineinerstreckt, dass wenigstens eine von der genannten Tasche getrennte feweite Tasche (27) in der Wand (26) durch einen in der Wand montierten zweiten Einsatz (31) mit einem Auslass in Verbindung steht, und dass sich in Abstand von der Stirnfläche des Trennraumes eine Trennwand (28) befindet, deren Peripherie am gewünschten Stand (34) der schwereren Flüssigkatsphase vorbei, hinausragt und die mit Durchbrüchen (29) versehen ist, welche dei}.Trennraum (7) mit der öder den erstgenannten Taschen (10) verbinden.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die letztgenannten Einsätze (31) rohrförmig sind und frei in die die Trommel umgebende Atmosphäre münden.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet.

509845/0089

dass jeder Einsatz (12, 31) an seinem nach aussen gekehrten Ende einen Kragen (16) hat, der gegen eine Schulter in derjenigen öffnung in der Trommelwand anliegt, in welcher der Einsatz montiert ist.

509845/0089

Leer seite