DE4231746C1

DE4231746C1 - Solid bowl centrifuge for separating liquid-solid mixtures

Info

Publication number: DE4231746C1
Application number: DE19924231746
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Bruening; Juergen Dipl Ing Teigeler; Ulrich Dipl Ing Wrede
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1992-09-23
Filing date: 1992-09-23
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: WO1994006564A1

Abstract

Besides a first gate (3) for discharging liquids, a centrifugal drum (1) has a second gate (6) for discharging the separated solids. An overflowing edge (8) provided for the solids is located at at least the same radial distance from the axis of the drum as an overflowing edge (5) for the liquids formed by the first gate (3). The length of the overflowing edge (5) of the first gate (3) and the length of the overflowing edge (8) of the second gate (6) have the same mutual ratio as the volume flows to be deflected over the overflowing edges. Because of the hydraulic pressure reigning in the centrifugal drum, the product streams flowing out of the centrifugal drum are subdivided, so that the desired concentration is obtained at the solid side. If the inflowing amount fluctuates, changing the level of liquid in the centrifugal drum, this change has a proportional effect at both gates (3 and 6), i.e. the ratio between the solid concentrate and the separated liquid does not change, so that the solid concentration also remains constant.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollmantelzentrifuge zum Trennen von Flüssigkeits-Feststoffgemischen, mit einer Förderschnecke, einem ersten Wehr zum Ablassen der abge trennten Flüssigkeit und Austrittsöffnungen zum Ablassen des konzentrierten Feststoffes, wobei eine für den Fest stoff vorgesehene Übertrittskante mindestens denselben ra dialen Abstand von der Zentrifugenachse aufweist wie eine durch das erste Wehr gebildete Übertrittskante für die Flüssigkeit.The invention relates to a solid bowl centrifuge for separating liquid-solid mixtures, with a Screw conveyor, a first weir for draining off the separated liquid and outlet openings for draining of the concentrated solid, one for the solid provided trailing edge at least the same ra the distance from the centrifuge axis is like a trailing edge formed by the first weir for the Liquid.

Eine aus der DE 23 44 507 C2 bekannte Zentrifuge dieser Art eignet sich zur Trennung von Flüssigkeit-Feststoffge mischen, bei denen ein Feststoff mit schlammig-schlüpfri ger Konsistenz anfällt. Zur Abführung derartiger Feststof fe kann zusätzlich zur Förderwirkung der Förderschnecke ein hydrostatischer Überdruck an den Austrittsöffnungen für den Feststoff erforderlich sein.A centrifuge known from DE 23 44 507 C2 Art is suitable for the separation of liquid-solid matter mix, where a solid with muddy-slip low consistency. To remove such solids fe can in addition to the conveying effect of the screw conveyor a hydrostatic overpressure at the outlet openings may be required for the solid.

Läßt man die Förderwirkung der Förderschnecke unberück sichtigt, so wird der Volumenstrom des ausgetragenen Fest stoffes bestimmt durch die Länge der Übertrittskante für den Feststoff und den Flüssigkeitsdruck, der durch die ra dial einwärts zur Übertrittskante gelegene Flüssigkeits säule erzeugt wird. Die Länge der Übertrittskante ist bei den bekannten Zentrifugen definiert durch den Durchmesser, auf dem die Austrittsöffnungen für den Feststoff vorgese hen sind, d. h. die Länge der Übertrittskante entspricht dem Umfang der Zentrifugentrommel an dieser Stelle.If you leave the conveying effect of the screw conveyor unaffected the volume flow of the held festival is viewed determined by the length of the trailing edge for the solid and the liquid pressure, which are determined by the ra liquid located inwards to the transition edge column is generated. The length of the trailing edge is at the known centrifuges defined by the diameter, on which the outlet openings for the solid are read hen, d. H. corresponds to the length of the trailing edge the circumference of the centrifuge drum at this point.

Da die Übertrittskante für die abgetrennte Flüssigkeit ma ximal denselben radialen Abstand von der Zentrifugenachse besitzen kann wie die Übertrittskante für den konzentrier ten Feststoff, kann auch die Länge der Übertrittskante für die Flüssigkeit höchstens genau so lang sein wie die Länge der Übertrittskante für den Feststoff. Die auszutragende Feststoffmenge beträgt jedoch nur einen Bruchteil der ab getrennten Flüssigkeitsmenge, so daß dem Feststoff eine überproportional lange Übertrittskante zur Verfügung steht.Since the trailing edge for the separated liquid ma ximal the same radial distance from the centrifuge axis can have as the transition edge for the concentrator th solid, can also be the length of the trailing edge for the liquid is at most as long as the length the trailing edge for the solid. The one to be carried out However, the amount of solids is only a fraction of that separated amount of liquid so that the solid one disproportionately long transition edge available stands.

Bei Variierung der Zulaufleistung verändert sich auch der Flüssigkeitsspiegel in der Zentrifuge und damit die wirk same Flüssigkeitssäule an den beiden Übertrittskanten. Die Änderungen der Volumenströme an beiden Übertrittskanten sind proportional zur Länge der entsprechenden Übertritts kanten. Dadurch ändert sich die ausgetragene Feststoffmen ge im Vergleich zur abgelassenen Flüssigkeitsmenge über proportional. Dies wirkt sich auf die Fest stoffkonzentration aus, so daß entsprechende Regelungsme chanismen vorgesehen sein müssen, die eine unerwünschte Veränderung der Feststoffkonzentration verhindern. When the inlet flow varies, the Liquid level in the centrifuge and thus the effective same liquid column at the two transition edges. The Changes in volume flows at both transition edges are proportional to the length of the corresponding crossing edge. This changes the amount of solid discharged compared to the amount of liquid drained proportional. This affects the hard concentration of substances, so that appropriate control measures mechanisms must be provided that are undesirable Prevent changing the solids concentration.

Außerdem besteht bei der bekannten Zentrifuge die Gefahr, daß beim Anfahren über einen längeren Zeitraum die gesamte zugeführte Produktmenge über die Austrittsöffnungen für den Feststoff abläuft, bis sich genügend Feststoffe in der Zentrifuge abgetrennt haben, um die erforderliche Anhebung des Flüssigkeitsspiegels bis auf das Niveau der Über trittskante für die abgetrennte Flüssigkeit zu bewirken.In addition, there is a risk with the known centrifuge that that when starting over a long period, the entire amount of product supplied via the outlet openings for the solid runs off until there is sufficient solids in the Centrifuge disconnected to raise the required of the liquid level to the level of the over to effect the leading edge for the separated liquid.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vollman telzentrifuge zu schaffen, mit der ohne großen Regelauf wand auch bei variierender Zulaufleistung weitgehend kon stante Feststoffkonzentrationen erzielt werden.The object of the present invention is a Vollman to create a telcentrifuge with no major control largely even with varying feed rates constant solid concentrations can be achieved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Übertrittskante für den Feststoff durch ein zweites Wehr gebildet wird und die Länge der Übertrittskante des ersten Wehres und die Länge der Übertrittskante des zweiten Wehres im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die über sie abgeleiteten Volumenströme.This object is achieved in that the trailing edge for the solid is formed by a second weir and the length of the trailing edge of the first weir and the Length of the trailing edge of the second weir in the same They are related to each other like those derived from them Volume flows.

Da die Länge der Übertrittskanten für die beiden abzulei tenden Produktphasen proportional den gewünschten Volu menströmen ist, wirkt sich eine Veränderung des Flüssig keitsstandes in der Zentrifuge an beiden Wehren ebenfalls proportional aus, d. h. das Verhältnis der Mengen von Feststoffkonzentrat und abgetrennter Flüssigkeit ändert sich nicht. Damit bleibt auch die Feststoffkonzentration konstant. Beim Anfahren kann auf der Feststoffseite nur ein Volumenstrom abfließen, der proportional der Länge der Übertrittskante des zweiten Wehres ist. Da die Feststoff menge normalerweise um ein Vielfaches geringer ist als die abgetrennte Flüssigkeitsmenge, läuft sofort abgetrennte Flüssigkeit über das erste Wehr ab und es wird relativ schnell ein stabiler Betriebspunkt erreicht.As the length of the trailing edges for the two abzulei product phases proportional to the desired volume is a change in the liquid level in the centrifuge on both weirs as well proportional from, d. H. the ratio of the amounts of Solid concentrate and separated liquid changes not yourself. The solids concentration also remains constant. When starting, the solids side can only flow a volume flow that is proportional to the length of the Is the trailing edge of the second weir. Because the solid quantity is usually many times smaller than that separated amount of liquid, runs immediately separated Liquid over the first weir and it becomes relative quickly reached a stable operating point.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das zweite Wehr aus mindestens einer Nute, deren Nutengrund die Über trittskante für den Feststoff bildet, wobei der Gesamt querschnitt der Nuten so bemessen ist, daß die gesamte an fallende Feststoffmenge darüber abführbar ist. Die Gesamt breite der Nuten entspricht dabei der Länge der Über trittskante, die in Verbindung mit der Tiefe der Nuten de ren Abflußquerschnitt bestimmt. Durch Anzahl und Auslegung der Nuten läßt sich auf einfache Weise das gewünschte Ver hältnis zwischen der abzuleitenden Flüssigkeit und dem auszutragenden Feststoff einstellen.In an advantageous embodiment, the second exists Weir from at least one groove, the bottom of which is the over leading edge for the solid forms, the total cross-section of the grooves is such that the entire falling amount of solids can be removed. The total The width of the grooves corresponds to the length of the over leading edge, which in connection with the depth of the grooves de ren drain cross section determined. By number and design the grooves can be the desired Ver in a simple manner Ratio between the liquid to be drained and the Set the solid to be discharged.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die innere Begrenzung der Nuten einen kleineren radialen Ab stand von der Zentrifugenachse auf als die Übertrittskante des ersten Wehres. Der Durchmesser, von dem die Nuten aus gehen, ist dabei so zu bemessen, daß sich einerseits ein Gesamtquerschnitt der Nuten ergibt, über den die fließfä hige Feststoffphase ausgetragen werden kann, der anderer seits aber auch den Durchtritt für einen nichtfließfähigen Feststoffanteil ermöglicht, der durch die Schnecke in be kannter Weise aus dem Flüssigkeitssumpf heraus radial ein wärts gefördert wird. Durch diese Lösung werden Verstop fungen der Zentrifugentrommel durch nichtfließfähige Fest stoffe verhindert.In a further advantageous embodiment, the internal limitation of the grooves a smaller radial Ab got up from the centrifuge axis as the trailing edge of the first weir. The diameter from which the grooves are made go, is to be measured so that on the one hand Total cross section of the grooves over which the flowable solid phase can be discharged, the other but also the passage for a non-flowable Solid content allows that by the screw in be known radially out of the liquid sump is promoted. With this solution, stop centrifuge drum by non-flowable solid fabrics prevented.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht das erste Wehr aus mindestens einer Nute, deren Nutengrund die Übertrittskante für die Flüssigkeit bildet, wobei der Ge samtquerschnitt der Nuten so bemessen ist, daß die gesamte anfallende Flüssigkeitsmenge darüber abführbar ist. Durch diese Lösung läßt sich auch die Flüssigkeitsmenge beliebig variieren. Ist der Nutengrund der Nuten des ersten Wehres auf demselben Durchmesser vorgesehen wie der Nutengrund der Nuten des zweiten Wehres, so ist die Mengenaufteilung von Beginn an proportional dem Verhältnis der Gesamtquer schnitte der Nuten in der ersten Wehrscheibe zu denen in der zweiten Wehrscheibe.In a further advantageous embodiment, there is first weir from at least one groove, the bottom of which is the Forms trailing edge for the liquid, the Ge Velvet cross-section of the grooves is such that the entire resulting amount of liquid can be removed. By this solution can also be used for the amount of liquid vary. Is the groove base of the grooves of the first weir provided on the same diameter as the groove base of the grooves of the second weir, this is the distribution of quantities from the beginning proportional to the ratio of the total cross cuts of the grooves in the first weir disc to those in the second weir disk.

Bei weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen gemäß den An sprüchen 3 bis 8 kann die Breite der Nuten des ersten und des zweiten Wehres über die gesamte Nutentiefe gleichblei ben, sich radial einwärts vergrößern oder sich radial ein wärts verkleinern. Durch entsprechende Wahl der Nutenform in den beiden Wehrscheiben kann ein nichtproportionales Verhalten aufgrund von Störeinflüssen kompensiert werden. In further advantageous embodiments according to the An sayings 3 to 8 can be the width of the grooves of the first and of the second weir remains the same over the entire groove depth ben, enlarge radially inwards or radially inwards downsize. By choosing the appropriate groove shape in the two weir disks a non-proportional Behavior due to interference can be compensated.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Übertrittskante des ersten Wehres durch den Innendurchmes ser eines Ringwehres gebildet. Dadurch ergibt sich eine besonders große Länge der entsprechenden Übertrittskante für das erste Wehr. Wegen der Proportionalität wirkt sich dies ebenfalls günstig auf die Länge der Übertrittskante des zweiten Wehres aus. Dadurch wird die Gefahr der Ver stopfung des zweiten Wehres durch Feststoff gering gehalten. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen dem ersten Wehr und dem zweiten Wehr eine mit der Förderschnecke umlaufende Trennscheibe vorgesehen ist. Die Trennscheibe ermöglicht auf der Seite des ersten Wehres, dem sogenannten Klärteil, einen höheren Füllstand als auf der Seite des zweiten Wehres, dem soge nannten Austragsteil. Dadurch wird bei fließfähigen Fest stoffen eine für die Klärung der Suspension ungünstig hohe Füllung des Klärteiles mit Feststoffkonzentrat vermieden.In a further advantageous embodiment, the Trailing edge of the first weir through the inside diameter water of a ring weir formed. This results in a particularly large length of the corresponding transition edge for the first weir. Because of the proportionality affects this also favorable to the length of the trailing edge of the second weir. This increases the risk of ver blockage of the second weir by solids kept low. Another advantageous embodiment stands out characterized in that between the first weir and the second Weir a cutting disc rotating with the screw conveyor is provided. The cutting disc allows on the side of the first weir, the so-called clarifying section, a higher one Level as on the side of the second weir, the so-called called discharge part. This makes it a flowable solid substances an unfavorably high for the clarification of the suspension Avoid filling the clarifier with solid concentrate.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are in the drawing shown and are explained in more detail below. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Schleudertrommel der Zentrifuge, Fig. 1 shows a cross section through the centrifugal drum of the centrifuge,

Fig. 2 die Ansicht "A" auf die zweite Wehrscheibe mit einer Nute mit gleichbleibender Breite, Fig. 2, the "A" view of the second weir disc having a groove with a constant width,

Fig. 3 die Ansicht "A" auf die zweite Wehrscheibe mit einer Nute mit radial einwärts abnehmender Breite, Fig. 3, the "A" view of the second weir disc having a groove with a radially inwardly decreasing width,

Fig. 4 die Ansicht "B" auf die erste Wehrscheibe mit einer Nute mit radial einwärts zunehmender Breite. Fig. 4 shows the view "B" on the first weir plate with a groove with a radially inwardly increasing width.

Mit 1 ist in der Fig. 1 eine Schleudertrommel bezeichnet, in der eine Förderschnecke 2 drehbar gelagert ist. Die Schleudertrommel 1 ist an ihrem einen Ende mit einem er sten Wehr 3 versehen, an dessen Innendurchmesser Nuten 4 angeordnet sind, deren Nutengrund die Übertrittskante 5 für die abgetrennte Flüssigkeit bildet. Am entgegengesetz ten Ende der Schleudertrommel ist ein zweites Wehr 6 mit Nuten 7 vorgesehen, deren Nutengrund die Übertrittskante 8 für den konzentrierten Feststoff darstellen, der die Schleudertrommel über Austrittsöffnungen 9 verläßt. Im Be reich zwischen den beiden Wehren 3 und 6 ist die Förder schnecke 2 mit einer Trennscheibe 10 ausgerüstet. Im Zen trum der Förderschnecke 2 befindet sich eine Einlaufkammer 11, die mit einem Zulaufrohr 12 in Verbindung steht. 1 in Fig. 1 denotes a centrifugal drum in which a screw conveyor 2 is rotatably mounted. The centrifugal drum 1 is provided at one end with a he weir 3 , on the inner diameter of which grooves 4 are arranged, the bottom of which forms the trailing edge 5 for the separated liquid. At the opposite end of the centrifugal drum, a second weir 6 with grooves 7 is provided, the bottom of which represents the trailing edge 8 for the concentrated solid, which leaves the centrifugal drum via outlet openings 9 . In the area between the two weirs 3 and 6 , the conveyor screw 2 is equipped with a cutting disc 10 . In the center of the screw conveyor 2 there is an inlet chamber 11 which is connected to an inlet pipe 12 .

Über das Zulaufrohr 12 wird das zu behandelnde Flüssig keit-Feststoffgemisch in die Einlaufkammer 11 geleitet und gelangt in die Schleudertrommel 1, in der sich ein Flüs sigkeitsspiegel gemäß der in Fig. 1 angedeuteten gestri chelten Linie einstellt. Haben die Übertrittskanten 5 und 8 denselben radialen Abstand von der Trommelachse, so er folgt die Mengenaufteilung proportional zur gewählten Län ge der Übertrittskanten 5 und 8. Steigt der Flüssigkeits spiegel durch Steigerung der Zulaufmenge, so erhöht sich die Ablaufleistung über die Übertrittskanten 5 und 8 eben falls proportional, da ein dem neuen Flüssigkeitsspiegel proportional größerer Querschnittsbereich der Nuten 4 und 7 benutzt wird. Die eingestellte Feststoffkonzentration ändert sich daher nicht. Durch Veränderung der Differenz drehzahl der Förderschnecke 2 kann die Mengenaufteilung in geringem Maße beeinflußt werden, um die Feststoffkonzen tration zu erhöhen oder zu verringern. Wird für die Über trittskante 8 ein größerer radialer Abstand von der Trom melachse gewählt als für die Übertrittskante 5, so wirkt am Wehr 6 ein hydrostatischer Überdruck, der die Förderung des Feststoffes zu den Austrittsöffnungen 9 unterstützt. Besonders hohe Feststoffkonzentrationen lassen sich bei Verwendung der Trennscheibe 10 erzielen.About the inlet pipe 12 , the liquid to be treated speed-solid mixture is passed into the inlet chamber 11 and enters the centrifugal drum 1 , in which a liquid level according to the dashed line indicated in Fig. 1 is set. If the trailing edges 5 and 8 have the same radial distance from the drum axis, the quantity distribution follows in proportion to the selected length of the trailing edges 5 and 8 . If the liquid level rises due to an increase in the inflow quantity, the drainage capacity via the trailing edges 5 and 8 also increases proportionally, since a larger cross-sectional area of the grooves 4 and 7 is used, which is proportional to the new liquid level. The set solids concentration therefore does not change. By changing the differential speed of the screw conveyor 2 , the quantity distribution can be influenced to a small extent in order to increase or decrease the solids concentration. If a larger radial distance from the drum axis is selected for the trailing edge 8 than for the trailing edge 5 , then a hydrostatic excess pressure acts on the weir 6 , which supports the conveyance of the solid to the outlet openings 9 . Particularly high solid concentrations can be achieved when using the cutting disc 10 .

Die Fig. 2 zeigt die Nute 8 im zweiten Wehr 6 mit einer gleichbleibenden Breite. Bei Verwendung dieser Nutenform auch in der Wehrscheibe 3 ergibt sich theoretisch die zu vor beschriebene Funktion. Fig. 2 shows the groove 8 in the second weir 6 with a constant width. If this groove shape is also used in the weir disk 3 , the function described above results theoretically.

Durch Störgrößen innerhalb des Strömungsablaufes kann es jedoch zu einer Abweichung von der gewünschten Proportio nalität der Produktaufteilung bei steigendem Durchsatz kommen. Derartige Abweichungen können beispielsweise bei abnehmender Feststoffkonzentration durch Verwendung einer Nutenform gemäß Fig. 3 im zweiten Wehr 6 korrigiert wer den.Due to disturbance variables within the flow process, however, there may be a deviation from the desired proportionality of the product distribution with increasing throughput. Such deviations can be corrected, for example, when the solids concentration decreases by using a groove shape according to FIG. 3 in the second weir 6 .

Dieser Effekt wird noch verstärkt durch gleichzeitige Ver wendung der Nutenform gemäß Fig. 4 im ersten Wehr 3. Bei steigendem Flüssigkeitsspiegel verändert sich jetzt das Verhältnis der Ablaufquerschnitte zwischen dem ersten Wehr 3 und dem zweiten Wehr 6 zugunsten des ersten Wehres 3, so daß mehr Flüssigkeit abgeleitet wird über das erste Wehr 3, wodurch die Feststoffkonzentration steigt.This effect is reinforced by simultaneous use of the groove shape according to FIG. 4 in the first weir 3 . As the liquid level rises, the ratio of the discharge cross-sections between the first weir 3 and the second weir 6 changes in favor of the first weir 3 , so that more liquid is drained off via the first weir 3 , which increases the solids concentration.

Claims

1. Solid bowl centrifuge for separating liquid-solid mixtures, with a screw conveyor, a first weir for draining the separated liquid and outlets for draining the concentrated solids, whereby a transition edge provided for the solid has at least the same radial distance from the Zen axis of the trifuge as a ge formed by the first weir trailing edge for the liquid, characterized in that the trailing edge ( 8 ) for the solid material is formed by a second weir ( 6 ) and the length of the trailing edge ( 5 ) of the first weir ( 3 ) and the length of the trailing edge ( 8 ) of the second weir ( 6 ) is in the same relationship to one another as the volume flows derived through it.

2. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the second weir ( 6 ) consists of at least one groove ( 7 ), the bottom of which forms the transition edge ( 8 ) for the solid, the total cross section of the grooves ( 7 ) being so measured that the total amount of solids can be removed.

3. Centrifuge according to claim 2, characterized in that the inner boundary of the grooves ( 7 ) has a smaller radia len distance from the centrifuge axis than the trailing edge ( 5 ) of the first weir ( 3 ).

4. Centrifuge according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first weir ( 3 ) consists of at least egg ner groove ( 4 ), the bottom of which forms the trailing edge ( 5 ) for the liquid, the total cross section of the grooves ( 4 ) is such that the total amount of liquid falling on it can be removed.

5. Centrifuge according to claim 4, characterized in that the width of the grooves ( 4 ), from which the first weir ( 3 ) be, is constant over the entire groove depth.

6. Centrifuge according to claim 4, characterized in that the width of the grooves ( 4 ), from which the first weir ( 3 ) stands, increases radially inwards.

7. Centrifuge according to claim 4, characterized in that the width of the grooves ( 4 ), from which the first weir ( 3 ) be, decreases radially inwards.

8. Centrifuge according to one of claims 2 to 7, characterized in that the width of the grooves ( 7 ), from which the second weir ( 6 ) consists, is constant over the entire groove depth.

9. Centrifuge according to one of claims 2 to 7, characterized in that the width of the grooves ( 7 ), from which the second weir ( 6 ) consists, increases radially inwards.

10. Centrifuge according to one of claims 2 to 7, characterized in that the width of the grooves ( 7 ), from which the second weir ( 6 ) consists, decreases radially inwards.

11. Centrifuge according to one of claims 1 to 3, characterized in that the trailing edge ( 5 ) of the first weir ( 3 ) is formed by the inner diameter of a ring weir.

12. Centrifuge according to one of claims 1 to 11, characterized in that between the first weir ( 3 ) and the second weir ( 6 ) with the screw conveyor ( 2 ) revolve de cutting disc ( 10 ) is provided.