DE4115347A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennung, insbesondere klassierung eines feststoff-fluessigkeitsgemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung, insbesondere Klassierung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches, wobei das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge auf der einen Seite aufgegeben, durch die Zentrifugen­ trommel geführt und dabei in eine leichte Phase und in eine schwere Phase getrennt wird, die anschließend ge­ trennt voneinander aus der Zentrifugentrommel ausgetragen werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 36 20 912 ist eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen bekannt, bei der das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch in der Zentrifugentrommel von der Förderschnecke im Gleichstrom von links nach rechts be­ wegt und dabei unter Einwirkung der Zentrifugalkraft die Flüssigkeit vom Feststoff getrennt wird. Die in der Zen­ trifugentrommel vom Feststoff abgetrennte Flüssigkeit wird anschließend von am Schneckenkörper gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Kanälen aufgenommen und auf der linken Seite über Austragsöffnungen nach außen abgeführt, während der Feststoff über an der Zentrifugen­ trommel auf der rechten Seite gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Düsen nach außen ausgetragen wird. Die vom Feststoff abgetrennte Flüssigkeit, die die leichte Phase darstellt, wird hierbei in der Zentrifugen­ trommel, und zwar in der Nähe des Dickstoffaustrages um 180° umgelenkt und durch die am Schneckenkörper angeord­ neten Kanäle in entgegengesetzter Richtung zum Feststoff bzw. der schweren Phase durch die Zentrifugentrommel transportiert und nach außen ausgetragen. Durch diese starke Umlenkung der leichten Phase im Austragsbereich der schweren Phase sind in diesem Bereich der Zentrifu­ gentrommel Turbulenzen nicht zu vermeiden, die eine scharfe Trennung, insbesondere Klassierung eines Fest­ stoff-Flüssigkeitsgemisches nicht ermöglichen.

Ferner ist auch aus der US-PS 37 82 623 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung eines Feststoff-Flüssig­ keitsgemisches bekannt, bei der das Feststoff-Flüssig­ keitsgemisch in der Zentrifugentrommel zwar auch im wesentlichen im Gleichstrom geführt und die darin vonein­ ander getrennten Phasen an der der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden Seite aus der Zentrifugentrommel aus­ getragen werden. Jedoch wird auch hierbei die leichte Phase mit Hilfe eines gekrümmten Rohres in radialer Rich­ tung nach innen in die Schneckenhohlwelle umgelenkt und nach außen durch die Schneckenhohlwelle ausgetragen. Auch hierbei sind Turbulenzen in der Zentrifugentrommel in diesem Bereich nicht zu vermeiden, die ebenfalls eine scharfe Trennung, insbesondere Klassierung eines Fest­ stoff-Flüssigkeitsgemisches nicht ermöglichen. Dasselbe gilt auch für die sogenannten bekannten Schälzentrifugen, bei denen die schwere Phase in der Zentrifugentrommel ra­ dial nach innen in die Schneckenhohlwelle aufgenommen und durch diese nach außen ausgetragen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer wesentlichen verfahrens- und vorrichtungsmäßigen Verbesserung der Trennung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches, insbeson­ dere jedoch einer Klassierung des Feststoff-Flüssigkeits­ gemisches in einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge.

Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch dadurch gelöst, daß sowohl die leichte Phase als auch die schwere Phase im Gleichstrom durch die Zentrifugentrommel bis zu ihrem Austrag an der der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden Seite geführt wird, wobei der Austrag der schweren Phase durch düsenförmige Öffnungen im Trommelmantel weiter außen und der Austrag der leichten Phasen durch Öffnungen in der Nähe der Schneckenantriebswelle erfolgt. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen werden in der Zentrifu­ gentrommel keinerlei Turbulenzen etc. hervorgerufen, die den Trennprozeß stören könnten, da beide Phasen ohne Um­ lenkung durch die Zentrifugentrommel stets im Gleichstrom bis zum Austrag völlig störungsfrei geführt werden. Auch wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die gesamte Trommellänge für den Trennprozeß genutzt, so daß dadurch nicht nur der Entwässerungseffekt bei der Trennung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches wesentlich verbessert wird, sondern wodurch auch sehr vorteilhaft - wie die Praxis gezeigt hat - eine Klassierung, insbesondere Feinstkornklassierung erreicht wird. Die Zentrifuge kann daher sowohl zur Trennung eines Flüssigkeits-Feststoffge­ misches als auch als Klassieraggregat wirkungsvoll einge­ setzt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung einer in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellten Vollmantel- Schneckenzentrifuge gemäß der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Vollmantel-Schnec­ kenzentrifuge aus einem verhältnismäßig langausgebil­ deten, zylindrischen Trommelmantel (1) und einem daran anschließenden konischen Trommelmantel (2) mit darin ko­ axial angeordneter Förderschnecke (3). Der die Schnecken­ wendel (4) tragende Schneckentragkörper (5) der Förder­ schnecke (3) ist als Hohlwelle ausgebildet, in die für die Zuführung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches in die Zentrifuge ein Gutzulaufrohr (6) koaxial eingeführt ist. An der der Aufgabeseite gegenüberliegenden rechten Seite sind im Ubergangsbereich vom zylindrischen Trommel­ mantel (1) zum konischen Trommelmantel (2) Austragsöff­ nungen (7), insbesondere Düsen, gleichmäßig über den Um­ fang verteilt angeordnet, durch die die schwere Phase im Betrieb der Zentrifuge in Pfeilrichtung (8) aus der Zen­ trifugentrommel ausgetragen wird. Für den Austrag der leichten Phase, die in Strömungsrichtung (Pfeil 9) des Feststoff-Flüssigkeitsgemisches gesehen mit Abstand hin­ ter der schweren Phase aus der Zentrifugentrommel er­ folgt, sind im Endbereich des konischen Trommelmantels (2) Austragsöffnungen (10) vorgesehen, die ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.

Dadurch, daß der Austrag der leichten Phase (Pfeil 11) mit Abstand hinter der schweren Phase (Pfeil 8) im Endbe­ reich des konischen Trommelmantels (2) aus der Zentrifu­ gentrommel erfolgt, kann sehr vorteilhaft auf den Trenn­ effekt, insbesondere Klassiereffekt des jeweils der Zen­ trifuge zugeführten Feststoff-Flüssigkeitsgemisches Ein­ fluß genommen werden. Dies wird einerseits dadurch er­ reicht, daß die Schneckenwendel (12) im konischen Trom­ melmantel (2) mit einer geringeren Steigung ausgelegt ist als die Schneckenwendel (4) im zylindrischen Trommelman­ tel (1). Durch diese Auslegung der Schneckenwendel (12) mit einer geringeren Steigung als die Schneckenwendel (4) im konischen Trommelmantel wird ein weitestgehend stö­ rungsfreier Austrag der leichten Phase (Pfeil 11) aus der Zentrifugentrommel gewährleistet. Die Schneckenwendel (12) im Bereich des konischen Trommelmantels (2) kann je­ doch gegebenenfalls auch mit einer der Schneckenwendel (4) entgegengesetzt gerichteten Steigung ausgelegt sein, um den Austrag der leichten Phase zu begünstigen. Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft Einfluß auf den jeweils gewünschten Trennschnitt des im Feststoff-Flüssigkeitsge­ misch vorhandenen Kornspektrums genommen und der Trenn­ schnitt je nach Bedarf nach oben oder nach unten verlegt werden, und zwar im wesentlichen durch eine Variation der Austragsöffnungen in ihrer Weite und/oder Anzahl. Weiter­ hin läßt sich mit dieser in der Zeichnung dargestellten Zentrifuge gemäß der Erfindung, bei der der zylindrische Trommelmantel (1) sehr vorteilhaft eine Länge aufweist, die etwa dem vierfachen Trommeldurchmesser entspricht, eine Verschiebung des Körnungstrennschnittes nach unten oder nach oben in einfacher Weise auch durch eine Verän­ derung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugen­ trommel und der Förderschnecke, oder durch eine Verän­ derung der Austragsöffnungen (10) in ihrer Weite und/oder durch einen Austausch von Feststoffaustragsdüsen, die in die Austragsöffnungen (7) eingesetzt werden können, mit unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt erreichen. Hierbei kann es aber auch besonders zweckmäßig sein, daß die Wan­ dung der Öffnungen (7) oder auch die der darin angeordne­ ten Düsen für den Austrag der schweren Phase schräg bis tangential nach außen, entgegen der Trommeldrehrichtung verlaufend angeordnet wird.

Wesentlich für eine scharfe Trennung bzw. Eindickung, insbesondere Klassierung eines Feststoff-Flüssigkeitsge­ misches in einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge ohne Siebteil, wie sie beispielsweise in der Zeichnung darge­ stellt ist, ist es, daß darin sowohl die leichte Phase als auch die schwere Phase auf einer verhältnismäßig lan­ gen Strecke im Gleichstrom durch die Zentrifugentrommel bis zu ihrem Austrag an der der Gutaufgabeseite gegen­ überliegenden Seite geführt wird, wobei der Austrag der schweren Phase durch die düsenförmigen Öffnungen (7) im Trommelmantel (1) weiter außen und der Austrag der leich­ ten Phase durch die Öffnungen (10) in der Nähe der Schneckenantriebswelle (5) erfolgt. Durch diese Maßnahmen gemäß der Erfindung wird ein sich über die Gesamtlänge der Zentrifugentrommel erstreckender, völlig störungs­ freier Absetzvorgang der im Feststoff-Flüssigkeitsgemisch befindlichen Feststoffe erreicht.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann selbstverständlich anstatt der in der Zeichnung darge­ stellten Vollmantel-Schneckenzentrifuge auch eine im Durchmesser-Längenverhältnis kleiner oder größer ausge­ bildete Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit eben denselben Vorteilen eingesetzt werden, die mit einem zylindrisch­ konisch ausgebildeten Trommelmantel oder nur mit einem zylindrischen Trommelmantel ausgestattet ist. In einem solchen Falle sind dann die Austragsöffnungen für die leichte Phase in der der Gutaufgabeseite gegenüberlie­ genden Stirnwand in der Nähe der Schneckenwelle anzu­ ordnen. Darüber hinaus kann es gegebenenfalls auch zweckmäßig sein, bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit zylindrisch-konischem Trommelmantel die düsenförmigen Austragsöffnungen für die schwere Phase im unteren Be­ reich des konischen Trommelmantels anzuordnen. Die düsenförmigen Austragsöffnungen für die schwere Phase können hierbei gegebenenfalls auch im Trommelmantel in Richtung der Trommelachse verlaufend angeordnet werden, so daß auch beim Austritt der schweren Phase aus der Zen­ trifugentrommel keine Umlenkung erfolgt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Trennung, insbesondere Klassierung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches in einer im wesentlichen horizontal angeordneten Vollmantel- Schneckenzentrifuge, der das Feststoff-Flüssigkeits­ gemisch auf der einen Seite aufgegeben, durch die Zentrifugentrommel geführt und dabei in eine leichte Phase und in eine schwere Phase getrennt wird, die anschließend getrennt voneinander aus der Zentrifu­ gentrommel ausgetragen werden, dadurch gekennzeich­ net, daß sowohl die leichte Phase (11) als auch die schwere Phase (8) im Gleichstrom durch die Zentrifu­ gentrommel (1, 2) bis zu ihrem Austrag an der der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden Seite geführt wird, wobei der Austrag der schweren Phase (8) durch düsenförmige Öffnungen (7) im Trommelmantel (1) wei­ ter außen und der Austrag der leichten Phase (11) durch Öffnungen (10) in der Nähe der Schneckenan­ triebswelle (5) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrag der leichten Phase (11) - in Strö­ mungsrichtung (9) des Feststoff-Flüssigkeitsge­ misches gesehen - mit Abstand hinter der schweren Phase (8) aus der Zentrifugentrommel (1, 2) erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine ver­ hältnismäßig lang ausgebildete Vollmantel-Schnecken­ zentrifuge mit zylindrisch-konischem Trommelmantel (1, 2) ohne Siebteil und mit axialer Zuführung (6) des Feststoff-Flüssigkeitsgemisches auf der einen Seite in den zylindrischen Trommelmantel (1) sowie mit Austragsöffnungen (10) für die leichte Phase (11) und die schwere Phase (8) auf der gegenüber­ liegenden Seite, wobei die Austragsöffnungen (8), insbesondere Düsen, für die schwere Phase (8) im Endbereich des zylindrischen Trommelmantels (1) und die Austragsöffnungen (10) für die leichte Phase (11) im Endbereich des konischen Trommelmantels (2) angeordnet sind.

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der zylindrische Trommel­ mantel (1) eine Länge aufweist, die etwa dem 4­ fachen Trommeldurchmesser entspricht.

5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwendel (12) im konischen Trommelmantel (2) mit einer gerin­ geren Steigung ausgelegt ist als die Schneckenwendel (4) im zylindrischen Trommelmantel (1).

6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der düsenförmigen Öffnungen (7) für den Austrag der schweren Phase schräg bis tangential nach außen, entgegen der Trommeldrehrichtung verlaufend angeord­ net ist.