DE3715022A1 - Trennvorrichtung zur kontinuierlichen abtrennung fester bestandteile aus einem feststoff-fluessigkeit-gemisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zur konti­ nuierlichen Abtrennung fester Bestandteile aus einem Feststoff-Flüssigkeit-Gemisch mit einer im Betrieb in einer bestimmten Drehrichtung rotierenden Siebtrommel, in deren Trommelmantel sich Sieböffnungen befinden, einem Zulauf durch den das Gemisch auf der Außenseite des Trommelmantels zugeführt wird, wobei die Flüssigkeit in die Trommel eindringt und feste Bestandteile auf der Außenseite des Trommelmantels zurückbleiben, einem Fest­ stoffaustrag, durch den die festen Bestandteile von der Außenseite des Trommelmantels entfernt werden und einem Auslauf für die gereinigte Flüssigkeit.

Siebtrommel-Trennvorrichtungen werden in verschiedenen Ausführungen benutzt. Dabei wird üblicherweise das Fest­ stoff-Flüssigkeit-Gemisch dem Innern der Siebtrommel zugeführt, wobei die ausgesiebten festen Bestandteile im Inneren der Trommel zurückbleiben und die gereinigte Flüssigkeit nach außen durchtritt. Derartige Siebtrom­ meln arbeiten für viel Zwecke zufriedenstellend, jedoch ist der Austrag vor allem körniger Feststoffe aus dem Innern der Trommel schwierig.

Deshalb wird in der deutschen Patentschrift 25 01 547 eine Siebtrommel-Trennvorrichtung der eingangs bezeich­ neten Art vorgeschlagen, bei der das Gemisch von außen zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist eine kastenförmige Zufuhreinrichtung vorgesehen, die am Trommelmantel oberhalb der Mittelebene der Trommel anliegt. Die Flüs­ sigkeit fällt von dieser Stelle im freien Fall durch das Innere der Trommel hindurch und tritt im untersten Teil des Trommelmantels durch die Sieböffnungen wieder nach außen. Die ausgesiebten festen Bestandteile werden auf der Oberfläche des Trommelmantels mitgenommen und jenseits des Scheitels der Trommel mittels einer Platte, die bis dicht an den Trommelmantel heranreicht, ent­ fernt.

Durch diese bekannte Vorrichtung wird zwar ein einfacher Austrag der abgetrennten festen Bestandteile erreicht, jedoch läßt die Durchsatzleistung zu wünschen übrig. Außerdem sind die hydraulischen Verluste wegen der großen Fallhöhe der Flüssigkeit verhältnismäßig groß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, eine Siebtrommel-Trennvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen einfachen Feststoffaustrag er­ möglicht, jedoch gleichzeitig eine hohe Durchsatzleistung in Relation zur Größe der Vorrichtung erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die untere Hälfte der Siebtrommel von einem Behälter umgeben ist, an den der Zulauf angeschlossen ist, und der Auslauf an den Innenraum der Siebtrommel angeschlossen ist, wobei der Höhenstand des Gemischs in dem Behälter im Betrieb so steuerbar ist, daß er höher als der Höhenstand der gereinigten Flüssigkeit im Innern der Siebtrommel ist, und wobei der Zulauf derartig in den den Trommelmantel umgebenden Strömungsraum mündet, daß das Gemisch auf der Außenseite des Trommelmantels überwiegend gleichsinnig mit der Drehrichtung der Sieb­ trommel strömt.

Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung zeichnet sich bei einfachem Aufbau und geringem hydraulischem Verlust durch eine wesentliche verbesserte Leistungsfähigkeit in Relation zur Baugröße aus.

Die Betriebseigenschaften lassen sich in weiten Bereichen kontrollieren. Dabei spielen insbesondere der Höhenstand des Gemischs auf der Außenseite der Trommel und der Höhen­ stand der gereinigten Flüssigkeit auf der Innenseite der Trommel eine Rolle.

Je größer der in das Gemisch eintauchende Teil des Trommelmantels ist, desto größer ist die für die Sie­ bung zur Verfügung stehende wirksame Fläche und damit die Durchsatzleistung. Bevorzugt ist dieser Höhenstand deshalb so steuerbar, daß die Siebtrommel im Normalbe­ trieb mindestens zur Hälfte in dem Gemisch rotiert. Be­ sonders bewährt haben sich eingetauchte Siebflächen zwischen etwa 60% und 80%.

Der Druckunterschied zwischen der Außenseite und der Innenseite der Siebtrommel wird im wesentlichen durch den Unterschied der Höhenstände bestimmt. Relativ ge­ ringere Höhenunterschiede haben sich - im Gegensatz zu der Lehre der DE-PS 25 01 547 - nicht nur im Hinblick auf die hydraulischen Verluste, sondern auch bezüglich der Trenneigenschaften als vorteilhaft erwiesen. Bevor­ zugt werden diese so gesteuert, daß sie sich um weniger als Dreiviertel, besonders bevorzugt um weniger als die Hälfte des Trommeldurchmessers unterscheiden. In vielen Fällen sind besonders niedrige Höhenstandsdifferenzen, die weniger als 20 cm, häufig weniger als 10 cm betragen, von besonderem Vorteil.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist we­ sentlich davon abhängig, daß die abzusiebenden festen Bestandteile sich zuverlässig an der äußeren Oberfläche des Trommelmantels ablagern, obwohl dies überwiegend in Bereichen des Trommelmantels geschieht, in denen dessen Oberfläche im wesentlichen nach unten orientiert ist. Um dies sicherzustellen, ist es wichtig, daß das Gemisch auf der Außenseite der Siebtrommel im wesentlichen gleichsinnig mit deren Drehrichtung strömt. Wie streng diese Bedingung eingehalten werden muß, hängt vom Ein­ zelfall, insbesondere den Eigenschaften der abzutren­ nenden festen Bestandteile ab.

Um die mit der Trommel im wesentlichen gleichsinnige Strö­ mung zu erreichen, ist der Zulauf so angelegt, daß die effektive Mündungsstelle zumindest eines Teils des zulaufenden Gemischs in der Nähe der Linie liegt, in der die Man­ telfläche der Siebtrommel in das Gemisch eintaucht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figu­ ren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine teilweise aufgeschnittene Längsansicht einer erfingunsgemäßen Trennvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt der Trennvorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Trennvorrichtung für höhere Durchsatzmengen im Querschnitt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Trennvorrichtung 1 hat eine Siebtrommel 2, die von einem Behälter 3 umgeben ist.

Der Behälter 3 ist nach unten geschlossen, so daß er ein durch den Zulaufstutzen 4 a des insgesamt mit 4 bezeichneten Zulaufs zugeführtes Feststoff-Flüssigkeit- Gemisch 5 aufnehmen kann.

Die Siebtrommel 2 ist im wesentlichen zylinderförmig und rotiert um eine horizontale Achse. Der Trommelman­ tel 6 besteht in der dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsform aus im Querschnitt zur Trommelinnenseite hin konisch zulaufenden Siebstäben. Zwischen den Siebstä­ ben 7 befinden sich Spalte 8, durch die Flüssigkeit in das Trommelinnere eindringen kann. Die Stäbe 7 und die Spalte 8 sind der Übersichtlichkeit halber nur zum Teil dargestellt (Fig. 1). Statt dieser bevorzugten Konstruk­ tion können auch andere Gestaltungen des Trommelmantels mit beispielsweise kreisrunden Sieböffnungen verwendet werden.

Die Siebtrommel 2 ist zu der in der Figur linken Stirn­ seite hin durch eine Abschlußscheibe 9 verschlossen. Auf dieser Seite ist sie in einem Lager 9 a gelagert.

Auf der in der Figur rechten Seite, auf der der Aus­ lauf für die gereinigte Flüssigkeit 10 liegt, ist die Siebtrommel offen. Die Öffnung ist von einem stabilen Tragring 11 umgeben, der auf einem Walzenlager 12 läuft und an dem die Siebstäbe 7 befestigt sind. An dem Tragring 11 befindet sich eine Dichtleiste 13, an der eine ringförmige Gummidichtung 14 anliegt, die ihrer­ seits drehfest an der Stirnwand 15 des Behälters 3 befestigt ist. Um Zentrierprobleme zu vermeiden, kann die Dichtung 14 beispielsweise mit einem in der Figur nicht dargestellten Speichenrad radial verschiebbar gelagert sein.

Auf diese Weise können auch beide Trommelseiten ausgebil­ det sein, so daß die Trommel auf beiden Seiten offen ist, um die gereinigte Flüssigkeit abzuführen.

Der insgesamt mit 16 bezeichnete Auslauf für die ge­ reinigte Flüssigkeit weist einen Wehrkasten 17 auf, in dem ein verstellbares Wehr 18 vorgesehen ist, mit dem sich der Höhenstand 19 der gereinigten Flüssigkeit im Innenraum der Siebtrommel 2 steuern läßt. Bei der dar­ gestellten bevorzugten Ausführungsform wird ein Heber­ wehr verwendet. Bei diesem Wehrtyp ist die Abhängigkeit des Höhenstandes von der überströmenden Wassermenge relativ gering. Es ist deshalb vor allem für Anlagen mit großen Durchsatzmengen vorteilhaft.

Um den Höhenstand 20 des Feststoff-Flüssigkeit-Gemisch 5 in dem Behälter 3 zuverlässig auf einen Maximalwert begrenzen zu können, ist ein Sicherheits-Überlaufwehr 21 mit einer Ablaufrinne 22 an dem Behälter 3 vorgesehen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Höhenstand 20 jeden­ falls in keinem Betriebszustand den Scheitel 23 der Siebtrommel 2 erreichen oder überschreiten kann. Auch dieses Wehr kann als Heberwehr ausgebildet sein.

Die Siebtrommel 2 dreht sich im Betrieb in der durch den Pfeil 24 verdeutlichten Richtung. Die Eintauchlinie der Mantelfläche 6 in den Flüssigkeitsspiegel 20 ist mit 20 a bezeichnet. Während die flüssigen Bestandteile des Gemischs 5 in den Innenraum der Siebtrommel 2 über­ treten, bleiben feste Bestandteile überwiegend auf der Außenseite des Trommelmantels 6 zurück. Die gereinigte Flüssigkeit wird durch die offene Stirnseite der Sieb­ trommel 2 und den Auslauf 16 über das Wehr 18 abgelei­ tet.

Die auf der Außenseite des Trommelmantels 6 abgelager­ ten festen Bestandteile 6 a werden von der sich drehenden Trommel mitgenommen und über deren Scheitelpunkt bis zu dem kurz hinter dem Scheitel 23 der Siebtrommel angeord­ neten insgesamt mit 25 bezeichneten Feststoffaustrag transportiert.

Der Feststoffaustrag 25 besteht im wesentlichen aus einem federnd gelagerten, an der Außenseite des Trom­ melmantels anliegenden Abstreifer 26 und einer sich daran anschließenden Schurre 27, welche zum besseren Feststoffabtransport mit einem Gleitmaterial beschich­ tet sein kann. Bevorzugt ist die Wandung des Behälters 3 im Bereich des Feststoffaustrages 25 schräg ausgebildet und reicht bis in die Nähe der Trommel, so daß sie als Basis für die Schurre 27 dienen kann.

Der Druckunterschied zwischen dem Strömungsraum 28 auf der Außenseite und dem Innenraum der Siebtrommel 2 wird bestimmt durch den Unterschied zwischen dem Höhen­ stand 20 des Gemischs 5 und dem Höhenstand 19 der ge­ reinigten Flüssigkeit 10. Beide Höhenstände können in verschiedener Weise gesteuert werden. So kann beispiels­ weise beidseitig ein Regelsystem vorgesehen sein, wel­ ches die jeweiligen Istwerte bestimmt und zur Korrektur die zugeführte Menge des Gemischs 5, die abgeführte Menge der gereinigten Flüssigkeit und gegebenenfalls die Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 2 steuert.

Bei der dargestellten, besonders einfachen und gleich­ zeitig zuverlässig funktionierenden Form der Steuerung der Höhenstände ist der Höhenstand 19 der gereinigten Flüssigkeit 10 durch die Einstellung des Wehrs 18 vor­ gegeben. Der Höhenstand 20 des Gemischs 5 kann in die­ sem Falle über eine Zulaufsteuerung der zuführenden Pumpen oder entsprechende Absperrschieber eingestellt werden. Das Überlaufwehr 21 stellt, wie erwähnt, sicher, daß ein maximaler Höhenstand 20 nicht überschritten wird.

Wie erwähnt, ist es wichtig, daß das Gemisch 5 in dem Strömungsraum 28 überwiegend gleichsinnig mit der Dreh­ richtung 24 der Siebtrommel 2 strömt. Diese Strömung geht von der Mündung 30 des Zulaufs 4 aus. Die Verbin­ dung zwischen dem Zulauf 4 und der Mündung 30 ist in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht darge­ stellt. Sie kann in verschiedenerlei Weise, beispiels­ weise durch innerhalb oder außerhalb des Behälters 3 verlaufende Leitungen oder durch Strömungsbleche, die in dem Behälter 3 angeordnet sind, realisiert sein.

Die von der Mündung 30 ausgehende Strömung ist in Fig. 2 durch Strompfeile 29 a, b markiert. Die Breite der Pfeile entspricht näherungsweise der im jeweiligen Bereich strö­ menden Flüssigkeitsmenge. Der Verlauf der Strömung in dem Strömungsraum 28 wird wesentlich durch die Stelle beeinflußt, an der das Gemisch zugeführt wird. Die Mündung 30 ist nahe der Eintauchlinie 20 a der Mantel­ fläche 6 in den Flüssigkeitsspiegel 20 des Gemischs gelegen. Dadurch wird erreicht, daß der bei weitem überwiegende Teil der Strömung wie gewünscht in Dreh­ richtung verläuft und nur ein geringer durch die Pfei­ le 29 b markierter Teil in der Gegenrichtung strömt. Wie groß dieser Anteil ist, hängt vom Einzelfall ab. Um ein effektives Arbeiten der Trennvorrichtung zu erreichen, ist es wünschenswert, daß das Gemisch zu mindestens 65%, bevorzugt mindestens 80% in der Drehrichtung 24 der Siebtrommel 2 strömt.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipsskizze einer Trennvorrich­ tung, bei der der Zulauf 4 des Gemischs mehrere Mündun­ gen 32, 33, 34 aufweist. Eine derartige Konstruktion ist sinnvoll, wenn größere Gemischmengen zugeführt werden sollen. In diesem Fall liegen nicht sämtliche Mündungen in der Nähe der Eintauchlinie 20 a der Trommel 2. Es genügt vielmehr, wenn eine der Mündungen (im darge­ stellten Falle die Mündung 32) diese Bedingung erfüllt und sich die übrigen Mündungen 33, 34 dergestalt um die Trommel verteilen, daß eine ausreichend gleichmäßige Strömung erreicht wird. Bei besonders großen Durchsatz­ leistungen können sich die Mündungen 33 und 34 teil­ weise oder ganz überdecken.

Um Ablagerungen fester Bestandteile in dem Behälter 3 zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der hydraulische Querschnitt in dem Strömungsraum 28 entsprechend dimen­ sioniert. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Behälter sind Wandvorsprünge 35 und 36 vorgesehen, die den hydraulischen Querschnitt gezielt einengen und für eine ausreichende Fließgeschwindigkeit des Gemischs 5 sorgen, um diese Bedingungen zu erfüllen.

Claims (10)

1. Trennvorrichtung zur kontinuierlichen Abtrennung fester Bestandteile aus einem Feststoff-Flüssig­ keit-Gemisch (5) mit
einer im Betrieb in einer bestimmten Drehrichtung (24) rotierenden Siebtrommel (2), in deren Trommel­ mantel (6) sich Sieböffnungen befinden,
einem Zulauf (4), durch den das Gemisch (5) der Außenseite des Trommelmantels (6) zugeführt wird, wobei die Flüssigkeit in die Trommel eindringt und feste Bestandteile auf der Außenseite des Trommel­ mantels zurückbleiben,
einem Feststoffaustrag (25), durch den die Feststoff­ teile von der Außenseite des Trommelmantels entfernt werden und
einem Auslauf (16) für die gereinigte Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die untere Hälfte der Siebtrommel (2) von einem Behälter (3) umgeben ist, an den der Zulauf (4) angeschlossen ist und
der Auslauf an den Innenraum der Siebtrommel (2) angeschlossen ist, wobei
der Höhenstand (20) des Gemischs in dem Behälter (3) im Betrieb so steuerbar ist, daß er höher als der Höhenstand (19) der gereinigten Flüssigkeit (10) im Innern der Siebtrommel ist und wobei der Zulauf der­ artig in den die Siebtrommel (2) umgebenden Strö­ mungsraum (28) mündet, daß das Gemisch (5) auf der Außenseite des Trommelmantels überwiegend gleich­ sinnig mit der Drehrichtung (24) der Siebtrommel (2) strömt.

2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenstand (20) des Gemischs derartig steuerbar ist, daß die Sieb­ trommel (2) im Normalbetrieb mindestens zur Hälfte in dem Gemisch (5) rotiert.

3. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenstand (20) des Gemischs (5) und der Höhenstand (19) der gerei­ nigten Flüssigkeit (10) so steuerbar sind, daß ihr Unterschied weniger als Dreiviertel, bevorzugt weni­ ger als die Hälfte des Durchmessers der Siebtrom­ mel (2) beträgt.

4. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenstand (20) des Gemischs (5) und der Höhenstand (19) der gerei­ nigten Flüssigkeit (10) so steuerbar sind, daß ihr Unterschied weniger als 20 cm, bevorzugt weniger als 10 cm beträgt.

5. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenstand (19) der gereinigten Flüssigkeit (10) durch ein Wehr (18) steuerbar ist.

6. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenstand (20) des Gemischs (5) durch dessen Zulaufmenge steuerbar ist, wobei ein Wehr (21) zur Begrenzung des maxi­ malen Höhenstandes vorgesehen ist.

7. Trennvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Wehre (18, 21) als Heberwehr ausgebildet ist.

8. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (4) mehrere Mündungen (32, 33, 34) in den den Trommelmantel (6) umgebenden Strömungsraum aufweist, wobei mindestens eine der Mündungen in der Nähe der Eintauchlinie (20 a) des Trommelmantels (6) in den Flüssigkeits­ spiegel (20) des Gemischs (5) liegt.

9. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Querschnitt des den Trommelmantel (6) umgebenden Strömungsraums (28) so dimensioniert ist, daß Abla­ gerungen vermieden werden.

10. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (2) als Spaltsieb mit im Querschnitt zum Trommelzentrum hin konisch zulaufenden Siebstäben (7) ausgebildet ist.