DE3620912A1 - Zentrifuge zum kontinuierlichen trennen von stoffen unterschiedlicher dichte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum kontinuierlichen Trennen von Stoffen unterschiedlicher Dichte, insbesondere zum Trennen von Feststoff- Flüssigkeitsgemischen, mit im wesentlichen zylindrisch ausgebildetem Trommelmantel und mit im Dickstoffaustragsbereich angeordneten Düsen, durch die der Dickstoff ausgetragen wird, wobei die Düsen mit Steuerorganen zusammenwirken, die das Öffnen und Schließen der Düsen bewerkstelligen.

Aus der DE-OS 33 45 400 ist eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge bekannt, bei der das Steuerorgan für den Dickstoffaustrag aus einem mit der Förderschnecke umlaufenden Rotor besteht, der am Umfangsbereich mit Ausnehmungen oder Kammern für die Aufnahme und den Transport des Dickschlammes versehen ist, dessen äußere Wandflächen mit den Gegenflächen der Düsenkörper für den Schlammaustrag zusammenwirken. Da bei dieser bekannten Vollmantel-Schneckenzentrifuge die Schlammaustragsdüsen im Trommelmantel angeordnet sind und mit ihm umlaufen, während das als Rotor ausgebildete Steuerorgan am Förderschneckenkörper befestigt ist und mit der Förderschnecke umläuft, ist jedoch der Dickstoffaustrag durch die im Trommelmantel angeordneten Düsen abhängig von der Differenzdrehzahl zwischen der Förderschnecke und dem Trommelmantel. Eine Veränderung der Dickstoffaustragsmenge pro Zeiteinheit kann daher hierbei nur durch eine entsprechende Veränderung der Differenzdrehzahl zwischen der Förderschnecke und der Zentrifugentrommel herbeigeführt werden, was sich jedoch wiederum sehr nachteilig auf den Schlammentwässerungseffekt auswirken kann. Im übrigen ist diese aus Düsen und Steuerorgan bestehende bekannte Dickstoffaustragsvorrichtung, insbesondere bei der Entwässerung von Schlämmen mit sandförmigen Feststoffanteilen, einem hohen Verschleiß ausgesetzt, so daß Steuerorgan und die Düsen häufig ausgewechselt werden müssen, was jedoch mit einem verhältnismäßig hohen Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Stickstoffaustrag aus einer Zentrifuge unabhängig von der Drehzahl der Förderschnecke und/oder der Differenzdrehzahl zwischen Förderschnecke und Zentrifugentrommel bei geringstmöglichem Verschleiß der Austragsorgane zu bewerkstelligen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Steuerorgane aus Kolben-Zylinder-Einheiten bestehen, an die in der dickstoffaustragsseitigen Stirnwand der Zentrifugentrommel angeordnete, nach außen führende Druckflüssigkeitsleitungen angeschlossen sind, die von außen mit Druckflüssigkeit beschickt werden, und daß jede Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit am äußeren Ende mit einem Einstellorgan für die Düsenöffnung versehen ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der Steuerorgane kann sehr vorteilhaft die Zentrifuge unabhängig von der Feststoffkonzentration in dem der Zentrifuge zugeführten Feststoff-Flüssigkeitsgemisch auf einen beliebig vorbestimmten Eindickungsgrad gefahren werden, und zwar unabhängig von der Drehzahl der Förderschnecke und/oder der Zentrifugentrommel durch einfache Steuerung der Düsenöffnungsquerschnitte und der Düsenöffnungszeiten von außen her. Da ferner hierbei zwischen den Steuerorganen und den Düsen im Betrieb der Zentrifuge keine Relativbewegung stattfindet, tritt im Vergleich zu bekannten Dickstoffaustragsvorrichtungen auch keine Gleitreibung zwischen den Steuerorganen und den Düsen auf, so daß der Verschleiß der Steuerorgane und der Düsen auf diese Weise sehr gering gehalten werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Einstellorgane für die Düsenöffnungen kegelförmig ausgebildet. Diese kegelförmige Ausbildung der Einstellorgane ermöglicht eine sehr feinfühlige Steuerung der Dickstoffaustragsmenge durch die Düsenöffnungen, und zwar ohne Gefahr zu laufen, daß sich die Düsenöffnungen verstopfen. Auch die Düsenöffnungen können hierbei verhältnismäßig groß ausgebildet sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Steuerorgane mit den Einstellorganen für die Düsenöffnungen aus doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten. Mit Hilfe dieser doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten können über die Einstellorgane die Düsenöffnungsweiten von außen her beliebig verändert und auf einen bestimmten Düsenöffnungsquerschnitt eingestellt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einfach und doppeltwirkenden Kolben-Zylinder- Einheiten im Teillängsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Vollmantel-Zentrifuge mit einfach und doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten und Schiebersteuerungen im Teillängsschnitt.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Zentrifuge aus einem zylindrisch ausgebildeten Trommelmantel (1) mit der darin koaxial angeordneten Förderschnecke (2). Am Schneckenkörper (3) der Förderschnecke (2) sind für den Abzug der flüssigen Phase parallel zum Schneckenkörper (3) verlaufende Kanäle (4) angeordnet. Im Dickstoffaustragsbereich ist der Trommelmantel (1) mit der Stirnwandung (5) der Zentrifuge über einen ringförmigen Düsentragkörper (6) mit darin gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Düsen (7) lösbar verbunden. Über den Düsenöffnungen (8) sind in der Trommel kegelförmig ausgebildete Einstellorgane (9) vorgesehen, die an der Kolbenstange (10) einer auf der Innenseite der Stirnwandung (5) angeordneten Kolben-Zylinder-Einheit (11) befestigt sind. Die in Fig. 1 oberhalb der Schnittlinie (12) dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit (11) mit den in der Stirnwandung (5) in Verbindung stehenden Druckflüssigkeitszu- und -abführungskanälen (13, 14) ist als doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet, während die unterhalb der Schnittlinie (12) dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit (11) mit nur einem in der Stirnwand (5) angeordneten Druckflüssigkeitszuführungskanal (15) als einfach wirkende Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Die Zu- und Abfuhr der Druckflüssigkeit in die doppelt­ wirkende Kolben-Zylinder-Einheit (11) erfolgt über einen außen an der Trommelwelle (16) angeordneten Rotostat (17), während die Zufuhr der Druckflüssigkeit in die einfach wirkende Kolben-Zylinder-Einheit (11) über einen außen an der Stirnwand (5) angeordneten, nach außen offenen Ringkanal (18) erfolgt, der über eine stationär angeordnete Flüssigkeitszuleitung (19) von außen mit Druckflüssigkeit beschickt wird. Ferner ist in der Stirnwandung (5) eine vom Druckflüssigkeitskanal (15) ausgehende, radial nach außen verlaufende Bohrung (20) vorgesehen. Im übrigen ist die Zentrifugentrommel, wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, in dem Bereich, in dem die Düsen (7) angeordnet sind, nach außen konisch verlaufend ausgebildet. Diese konisch nach außen verlaufende Erweiterung der Zentrifugentrommel im Bereich der Düsen (7) wird in einfacher Weise durch die Anordnung von entsprechenden Verstärkungen bzw. Erhöhungen (21) des Düsentragkörpers (6) zwischen den Düsen erreicht. Der besondere Vorteil dieser nach außen konisch verlaufenden Erweiterung des Düsenkörpers (6) besteht darin, daß Dickstoffanhäufungen und Anbackungen zwischen den Düsen (7) vermieden, und der Dickstoffaustrag durch die Düsen begünstigt wird.

Wie die Fig. 3 zeigt, können gegebenenfalls auch sehr vorteilhaft die Einstellorgane für die Düsenöffnungen (22) und (23) als Schieber (24, 25) ausgebildet sein. Bei der in Fig. 3 oberhalb der Schnittlinie (26) dargestellten Ausführungsform ist der Schieber (24) mit dem Kolben (27) einer in der Stirnwandung (28) angeordneten einfach wirkenden Kolben-Zylinder-Einheit verbunden, während bei der unterhalb der Schnittlinie (26) dargestellten Ausführungsform der Schieber (25) mit dem Kolben (29) einer ebenfalls in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel angeordneten, jedoch doppelt­ wirkenden Kolben-Zylinder-Einheit in Verbindung steht. Bei der oberhalb der Schnittlinie (26) in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform mit der einfach wirkenden Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt das Einstellen- und Öffnen des Schiebers (24) durch Zufuhr von Druckmedien durch die Bohrung (30) in die Kolben-Zylinder-Einheit, während das Schließen der Düsenöffnung (22) durch Verschieben des Schiebers (24) unter Einwirkung der Zentrifugalkraft bewerkstelligt wird. Demgegenüber wird bei der in Fig. 3 unterhalb der Schnittlinie (26) dargestellten Ausbildung das Öffnen und Schließen der Düsenöffnung (23) mit Hilfe des Schiebers (25) durch entsprechende Steuerung der Druckflüssigkeitszu- und -abfuhr in die doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheit über die Kanäle (31) und (32) von außen her, und zwar ganz unabhängig von den im Betrieb der Zentrifuge auf den Schieber (25) wirkenden Zentrifugalkräften bewerkstelligt.

Im Betrieb der Zentrifuge wird das Schlammflüssigkeitsgemisch von der Förderschnecke (2) (siehe Fig. 1) im Gleichstrom von links nach rechts bewegt und dabei unter Einwirkung der Zentrifugalkraft die Flüssigkeit vom Schlamm und/oder Feststoff getrennt. Die vom Dickstoff abgetrennte Flüssigkeit wird von den am Schneckenkörper (3) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Kanälen (4) aufgenommen und auf der linken Seite über in der Zeichnung nicht näher dargestellte Austragsöffnungen nach außen abgeführt, während der Dickstoff über die an der Zentrifugentrommel (1) auf der rechten Seite im Düsenkörper (6) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Düsen (7) nach außen ausgetragen wird. Der Dickstoffaustrag kann hierbei sehr vorteilhaft durch die kegelförmig ausgebildeten Einstellorgane (9), die mit der Kolbenstange (10) der Kolben-Zylinder-Einheiten (11) gemäß der Erfindung verbunden sind, nicht nur in Abhängigkeit der der Zentrifuge zugeführten Feststoff- und/oder Dickstoffkonzentration optimal gesteuert werden, sondern es kann auch unabhängig vom Betriebszustand Einfluß auf den jeweils gewünschten Schlammeindickungsgrad genommen werden. Eine besonders günstige und optimale Dickstoffaustragssteuerung wird hierbei gemäß der Erfindung durch die oberhalb der Schnittlinie (12) dargestellte doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheit (11) erreicht, da sie eine vom jeweiligen Betriebszustand der Zentrifuge völlig unabhängige, beliebige Verstellung und Einstellung des kegelförmigen Organes und damit der Düsenaustragsöffnung ermöglicht. Bei der unterhalb der Schnittlinie (12) in Fig. 1 dargestellten Ausführung mit der einfach wirkenden Kolben-Zylinder-Einheit (11) wird im Betrieb der Zentrifuge mit Hilfe der über den Ringkanal (18) und der Bohrung (15) dem Zylinder unter Einwirkung der Zentrifugalkraft zulaufenden Flüssigkeit das kegelförmig ausgebildete Einstellorgan (9) gegen die Zentrifugalkraft angehoben und dadurch die Öffnungen der Düsen (7) für den Dickstoffaustrag freigegeben. Das Schließen der Düsenöffnungen erfolgt hierbei wiederum durch Abschalten der Flüssigkeitszufuhr über die Leitung (19) und den Ringkanal (18), wobei unter Einfluß der Zentrifugalkraft das kegelförmig ausgebildete Einstellorgan (9) nach außen auf die Düsenöffnung zu bewegt wird, und wobei gleichzeitig die im Kanal (15) der Stirnwand und die im Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit unter dem Kolben befindliche Flüssigkeit durch die radiale Bohrung (20) nach außen abläuft. Diese als Steuerorgan dienende, einfach wirkende Kolben-Zylinder-Einheit (11) ermöglicht zwar im Vergleich zu der oberhalb der Schnittlinie (12) dargestellten, doppeltwirkenden Kolben-Zylindereinheit keine vom Betriebszustand unabhängige Steuerung des Dickstoffaustrages durch die Düsen (7); jedoch zeichnet sich dieses Steuersystem gemäß der Erfindung durch seine einfache Ausgestaltung und wirksame Steuerung des Dickstoffaustrages aus.

Im übrigen wird durch eine exakte Steuerung der Eindickung des Schlammes gemäß der Erfindung sehr vorteilhaft der Stauraum des Dickstoffes verkleinert und damit der Klärbereich in der Zentrifuge entsprechend vergrößert, wodurch weiterhin sehr vorteilhaft eine Steigerung der Kapazität und der Durchlaufmenge durch die Zentrifuge pro Zeiteinheit erreicht wird. Diese vorteilhaften Effekte und Wirkungen werden auch noch durch die im Dickstoffaustragsbereich, in dem die Düsen (7) angeordnet sind, konisch nach außen erweiterte Ausbildung der Zentrifugentrommel wirksam unterstützt. Darüber hinaus können durch die in Fig. 2 dargestellten, zwischen den Düsen (7) vorgesehenen Erhöhungen (21) auch sehr vorteilhaft Schlammanbackungen und/oder Schlammanhäufungen und die damit verbundenen Unwuchtbildungen in einfacher Weise vermieden werden.

Im übrigen ermöglicht die erfindungsgemäße Steuerung des Dickstoffaustrages - aufgrund ihrer extrem kurzen Steuerzeiten - eine praktisch zeitverzögerungslose, optimale Anpassung an im Betrieb der Zentrifuge auftretende Veränderungen des Betriebszustandes der Zentrifuge und/oder der Schlammkonzentration im Aufgabegut. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dickstoffaustragssteuerung auch eine völlige Entleerung der Zentrifuge von Dickstoffen mit verhältnismäßig groben Feststoffanteilen, da das erfindungsgemäße Steuersystem die Anordnung von Dickstoffaustragsdüsen mit verhältnismäßig großen Durchtrittsöffnungen gestattet. Darüber hinaus werden durch die Anordnung von Düsen mit verhältnismäßig großen Durchtrittsöffnungen für den Dickstoff - im Vergleich zu den bisher bekannten Zentrifugen ähnlicher Bauart - auch Verstopfungen der Dickstoffaustragsdüsen-Öffnungen mit Sicherheit vermieden.

Claims (5)

1. Zentrifuge zum kontinuierlichen Trennen von Stoffen unterschiedlicher Dichte, insbesondere zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, mit im wesentlichen zylindrisch ausgebildetem Trommelmantel und mit im Dickstoffaustragsbereich angeordneten Düsen, durch die der Dickstoff ausgetragen wird, wobei die Düsen mit Steuerorganen zusammenwirken, die das Öffnen und Schließen der Düsen bewerkstelligen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane aus Kolben-Zylindereinheiten (11, 27, 29) bestehen, an die in der dickstoffaustragsseitigen Stirnwand (5, 28) der Zentrifugentrommel (1) angeordnete, nach außen führende Druckflüssigkeitsleitungen (13, 14, 15, 30, 31, 32) angeschlossen sind, die von außen mit Druckflüssigkeit beschickt werden, und daß jede Kolbenstange (10) der Kolben-Zylinder-Einheit am äußeren Ende mit einem Einstellorgan (9, 24, 25) für die Düsenöffnung (8, 22, 23) versehen ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellorgane (9) für die Düsenöffnungen (8) kegelförmig ausgebildet sind.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellorgane (24, 25) für die Düsenöffnungen (22, 23) als flache Schieber ausgebildet sind.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnungen (8, 23) aus doppeltwirkenden Kolben-Zylindereinheiten (11, 29) bestehen.

5. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7) mit den Düsenöffnungen (8, 22, 23) und die mit ihnen zusammenwirkenden Steuerorgane gleichmäßig über den Trommelumfang verteilt angeordnet sind, und daß die Zentrifugentrommel (1) in dem Bereich, in dem die Düsen (7) angeordnet sind, konisch nach außen erweitert ausgebildet ist.