EP0027630A1

EP0027630A1 - Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen

Info

Publication number: EP0027630A1
Application number: EP80106240A
Authority: EP
Inventors: Georg Hiller
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1979-10-20
Filing date: 1980-10-15
Publication date: 1981-04-29
Also published as: EP0115018A2; EP0115018A3; AU6325780A; AU538688B2; EP0027630B1; DK156815C; DE3069806D1; DK156815B; DD153583A5; DK441780A; US4339072A

Abstract

Bei einer Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, bei welcher mindestens eine eingedickte Feststoffphase mindestens teilweise durch mindestens eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Mantel angeordnete Öffnung ausgetragen wird, und welche mindestens eine Steuervorrichtung zum Öffnen oder Schließen derselben aufweist, ist eine Steuervorrichtung (75) mit einem Antrieb (77, 83, 86, 87, 89) ausgestattet, wobei der Mantel (70) zylinderförmig ausgebildet ist und eine oder mehrere Düsen (73) auf dem Mantel verteilt sind. Die Steuervorrichtung (75) mit Antrieb (77, 83, 86, 87, 89) haben den Zweck, die eingedickte Feststoffphase in kontrollierter Menge und auf einfache Weise regelbar auch in Teilmengen an beliebiger Stelle im Mantelbereich abziehen zu können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen, bei welcher mindestens eine eingedickte Feststoffphase mindestens teilweise durch mindestens eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Mantel der Trommel angeordnete Öffnung ausgetragen wird, und welche mindestens eine Steuervorrichtung zum Öffnen oder Schließen derselben aufweist.
Eine bekannte Zentrifuge der genannten Gattung weist am Umfang der Trommel Düsen mit Steuervorrichtungen zum Öffnen oder Schließen derselben auf. Die Steuervorrichtungen sind automatisch wirkende Ventile, welche durch den Druck in der eingedickten Feststoffphase betätigbar sind und ein selbsttätiges Ablassen dieser Feststoffphase aus der Zentrifuge ermöglichen (DE-AS 1482708).
Als Nachteil wird dabei empfunden, daß die ventilartig ausgebildeten Steuervorrichtungen aus komplizierten und mit hoher Präzision ausgeführten feinmechanischen Teilen bestehen, deren Empfindlichkeit und Störanfälligkeit für den rauhen Betrieb einer Zentrifuge nicht geeignet ist. Insbesondere kann dabei nicht gewährleistet werden, daß die auf den Umfang verteilten Ventile schlagartig zur gleichen Zeit öffnen. Wenn dies aber nicht geschieht; wird die Zentrifuge durch einseitige Entleerung in Unwucht versetzt, was zu erheblichen Störungen bis zum Defekt der Maschine führen kann.
Eine andere bekannte Vollmantel-Zentrifuge (DE-AS 2063063) mit Schlammaustrittsöffnungen im Mantel weist Mittel zum Öffnen una Schließen dieser Öffnungen auf, welche durch rückartiges Bremsen oder Beschleunigen der Zentrifuge betätigt werden. Bei dieser bekannten Zentrifuge wird ebenfalls die komplizierte und aufwendige Mechanik zum Öffnen und Schließen der Schlammaustrittsöffnungen als Nachteil empfunden. Noch bedenklicher sind jedoch die zur Betätigung der Steuervorrichtungen notwenigen Brems- oder Beschleunigungsrucke, deren Anwendung insbesondere bei größeren Maschinen mit entsprechend hohen Massenkräften sich praktisch von selbst verbietet, abgesehen von dem nachteiligen Einfluß auf die Maschine selbst sowie deren Inhalt.
Diese Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zentrifuge der genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Steuervorrichtung zum Öffnen und Schließen der im Mantel der Trommel angeordneten Öffnungen möglichst unkompliziert ist, und insbesondere keine mit Genauigkeit herzustellenden mechanischen Teile benötigt.
Ein weiterer Teil der Aufgabe besteht darin, die Betätigung der Steuervorrichtung so sensibel einstellen zu können, daß eingedickte Feststoff-Flüssigkeits-Gemische nach Maßgabe von regeltechnisch beherrschten Betriebsparametern gesteuert und in kontrollierter Menge und/oder Menge pro Zeiteinheit abgelassen und insbesondere ohne ruckartige Beschleunigungen ausgetragen werden können.
Weiter besteht ein Teil der Aufgabe darin, die Funktion der Steuervorrichtung vom Einfluß und/oder der Größe des künstlichen Schwerefeldes freizuhalten. Und schließlich soll die erfindungsgemäße Vorrichtung verschleißarm, wartungsfreundlich und vorzugsweise mit einer einfachen Bedienungseinrichtung, beispielsweise mit Fernbetätigung und Rückmeldung an einem Bedienungspult betätigbar sein.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung mit einem Antrieb ausgestattet ist.Unter einem Antrieb wird hierbei jeder Energieeingabepunkt am Eingang einer Maschine oder eines Getriebes beziehungsweise eines Mechanismus verstanden, wobei dieser Teil einer Maschine oder Maschinenanlage ist, welcher eine Bewegung auf diese überträgt und die mechanische Energie hierfür von außen einspeist.
Gemäß dieser Definition besteht die erfindungsgemäße Steuervorrichtung wesentlich darin, daß diese den funktionell integrierten Teil einer Maschinenanlage bildet, welche die willkürliche Betätigung durch Einspeisung mechanischer Energie auf einfache Weise, beispielsweise über ein Getriebe, von außen her ermöglicht.
Mit der Erfindung ergibt sich infolgedessen der Vorteil, daß die Steuervorrichtung funktionell beherrschbar ist und beispielsweise durch ein Getriebe betätigt werden kann, wodurch erreicht wird, daß eine Abhängigkeit von Betriebszuständen wie Drücken oder ruckweisen Beschleunigungen auf einfache Weise vermieden ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß die Steuervorrichtung im Verhältnis zur Trommel drehbeweglich angeordnet ist und über den Antrieb mit der Trommel in Verbindung steht. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Steuervorrichtung umkompliziert und robust ausgeführt werden kann und daher auch unempfindlich gegenüber Störungen ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Steuervorrichtung mit einer Differenz-Drehzahl zur Trommel angetrieben wird. Dabei kann die Differenz-Drehzahl veränderlich beispielsweise vom Betrag Null bis zum Betrag der Trommeldrehzahl eingestellt werden.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Austrag der eingedickten Feststoffphase beliebig eingestellt und damit optimiert werden kann. Weil dabei, wie bereits erwähnt, eine Koppelung des Austrages mit den übrigen Betriebszuständen oder Betriebsparametern, im Gegensatz zum Stand der Technik nicht der Fall ist, werden bisher bestehende Grenzen der Technik erweitert, und dadurch ein erheblicher Fortschritt erzielt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuervorrichtung mit der Öffnung in Wirkungsverbindung steht, wobei diese zweckmäßig so ausgebildet sein kann, daß sie bei einer Relativbewegung zum Trommelmantel die Öffnung abwechselnd überdeckt oder freigibt.
Zu diesem Zweck kann die Steuervorrichtung so ausgebildet sein, daß sie eine die Öffnung mindestens teilweise überdeckende Breite aufweist.
Wenn beispielsweise die Steuervorrichtung in Wirkungsverbindung mit der Öffnung stellenweise eine Breite aufweist, bei welcher die Öffnung nur teilweise überdeckt wird, so ergibt dies zwar keinen Abschluß der Öffnung, jedoch eine Erhöhung des Durchflusswiderstandes und damit eine Verringerung der pro Zeiteinheit austretenden Schlamm-Menge. Andererseits wird bei einer die Öffnung überdeckenden Breite in Wirkungsverbindung der Steuervorrichtung mit der Öffnung der Durchfluß des Schlammes durch die Öffnung unterbrochen. Dabei muß nicht unbedingt ein vollständiger Berührungsschluß zwischen^-Steuerorgan und Öffnung vorliegen.
Es genügt zum Stoppen des Durchflusses einer Dickstoff-Flüssigkeit, insbesondere mit thixotropen Eigenschaften, eine Überdeckung mit dem Abstand von einem Labyrinthspalt.
Daher ist in einer erfindungswesentlichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Steuervorrichtung in Abschlußstellung einen Abstand von der Öffnung von der Weite eines Spaltes mit Labyrinthwirkung aufweist, und daß der Abstand zwischen der Öffnung und der Steuervorrichtung vorzugsweise einstellbar ist.
Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine besonders unkomplizierte und robuste, vor allem aber nicht verschleißempfindliche Ausführung der Steuervorrichtung, welche unter Verzicht auf Körperberührung im Verschlußzustand allen komplizierten mechanischen Steuervorrichtungen überlegen ist. Dabei hat sich überraschend herausgestallt, daß die Abschlußwirkung bei wässrigen Feststoffgemischen auch bei hohen und höchsten Zentrifugalbeschleunigungen vorhanden ist. Dieser Effekt beruht vermutlich auf einer günstigen Wirkung der Wandreibung kleinster Feststoffteilchen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuervorrichtung sowohl innerhalb als auch außerhalb der Trommel angeordnet sein kann.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung sieht weiter bei einer innerhalb der Trommel angeordneten Steuervorrichtung vor, daß diese eine scheibenförmige Ausbildung hat und in dem mit der Öffnung zusammenwirkenden Bereich mindestens eine Ausnehmung und/oder einen vorzugsweise nockenartigen Vorsprung aufweist.
Alle derartigen Ausbildungen der Steuervorrichtung wirken in gleicher Weise vorteilhaft, indem sie im Zusammenwirken mit der Öffnung die Funktion eines Steuerschiebers ergeben.
Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Stauscheibe ist, welche die Öffnung vorzugsweise mit einer Randpartie überdeckt. Dabei kann die Staubscheibe beispielsweise auf dem Schneckenkörper einer Austragsschnecke angeordnet, und die Schneckenwendel durch eine Ausnehmung der Stauscheibe hindurchgeführt sein.
Weiter sieht eine Ausgestaltung der Steuervorrichtung vor, daß diese als Drehschieber ausgebildet ist.
Für den Fall, daß neben einer schlammförmig-flüssigen Feststoffphase eine mit gröberen Feststoffpartikeln durchsetzte Feststoffphase vorliegt, welche üblicherweise mit einem Schnecken-Austragsorgan aus der Zentrifugentrommel ausgetragen wird, ist es von Vorteil, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Steuervorrichtung mit einer Einrichtung zum Sauerhalten der Öffnung, vorzugsweise mit einem elastischen Abstreifer ausgestattet ist.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich im Zusammenwirken mit Öffnung und Steuervorrichtung dadurch, daß die Öffnung in einem vorzugsweise von außen in den Trommelmantel einschraubbaren Düsenkörper angeordnet ist.
Und schließlich wird dabei mit Vorteil von der Maßnahme Gebrauch gemacht, daß die Öffnung des Düsenkörpers im Querschnitt veränderlich ist und vorzugsweise durch Einsätze aus elastischem, verschleißresistentem Werkstoff gebildet wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Mantel zylinderförmig ausgebildet. Durch diese Maßnahme wird es insbesondere vorteilhaft möglich, den Austragsbereich für die schwere feststoffbeladene Phase, insbesondere bei Separatoren zu vergrößern.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Steuervorrichtungen und Öffnungen, insbesondere Düsen auf dem Mantel verteilt angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Sensibilität der Austragssteuerung.
Zweckmäßig wird die Erfindung auch dadurch ausgestaltet, daß die Steuerung der düsenartigen Öffnungen unabhängig voneinander erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden neben den Steuervorrichtungen auch Einbauten zur Beeinflussung der Strömungsrichtung der schweren Phase im Bereich des Mantels, vorzugsweise Tellerpakete vorgesehen. Mit dieser Maßnahme kann insbesondere auch bei größeren Zentrifugen mit waagerechter Rotationsachse eine Steigerung der Trennwirkung erzielt werden und der schweren Phase eine verstärkte Bewegungskomponente in Austragsrichtung in etwa parallel zur Rotationsachse vermittelt werden.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß ein Tellerpaket Abstandshalter zwischen den einzelnen Tellern aufweist mit über die Tellerenden hinausragenden Umlenkorganen. Durch diese Maßnahme wird der abgetrennten schweren feststoffbeladenen Phase auf besonders einfache Weise eine Bewegungskomponente parallel zur Rotationsachse, aber auch parallel zum Mantelumfang verliehen, so daß die nächstgelegene Auslaßdüse in kürzestmöglicher Zeit erreicht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen im Beispiel näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. l eine Zentrifuge nach der Erfindung, im Schnitt,
Fig. la einen vergrößerten Ausschnitt der Zentrifuge gemäß Fig. 1, teils im Schnitt, teils in Ansicht,
Fig. 1b einen vergrößerten Ausschnitt der Zentrifuge gemäß Fig. 1 mit der Steuervorrichtung und einem elastischen Abstreifer,
Fig. lc einen Schnitt durch die Zentrifuge gemäß Fig. 1, in einer Schnittebene senkrecht zur Rotationsachse,

Fig. 2

bis Fig.6 je eine Detaildarstellung der mit einer düsenartigen Öffnung zusammenwirkenden Steuervorrichtung,

Fig. 7 einen mit der Erfindung ausgestatteten Düsenseparator im Schnitt,
Fig. 8 eine mit der Erfindung ausgestattete Zentrifuge zur Trennung von drei unterschiedlichen Phasen,
Fig_.9 Detailzeichnung der Ausschnittes X aus Fig. 8, teils im Schnitt, teils in Ansicht,
Fig. 10 Schnitt Y - Y durch die Zentrifuge gemäß Fig. 8 mit Teller in Draufsicht ohne Schnitt,
Fig. 11 perspektivische Seitenansicht der Einbauten der Zentrifuge gemäß Fig. 8.

In Fig. 1 ist die Trommel 1 der
Vollmantel-Schneckenzentrifuge 2 am Umfang mit einer Anzahl von Auslaßöffnungen 3 ausgestattet. Diese sind in düsenförmigen Körpern 4 entsprechend einer vergrößerten und detaillierten Darstellung in den Figuren
2 bis 6 angeordnet, wobei im übrigen in diesen Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Diese Öffnungen 3 werden von dem Steuerorgan 5 in der gezeigten Stellung überdeckt, auf diese Weise verschlossen, wodurch der Durchfluß der eingedickten Schlammphase verhindert wird. Diese Schlammphase sedimentiert, wie bekannt, an der tiefsten Stelle des im Inneren der Trommel 1 angestauten
Klärteiches, dessen Spiegel 6 durch die höhenverstellbaren Wehre 7 festgelegt ist. Diese befinden sich an den für den Überlauf des Zentrates vorgesehen Öffnungen 8 der stirnseitigen Verschlußplatte 9 der Trommel 1. Diese Trommel 1 wird im übrigen an der konisch verjüngten Seite 10 von
einer Tragkonstruktion und Halterung 11 aufgenommen, welche ihrerseits in der Lageranordnung 12 drehbar gelagert ist. Der Antrieb der Trommel erfolgt über die Keilriemenscheibe 13 durch eine nicht näher dargestellte Keilriemen-Transmission und einen ebenfalls nicht dargestellten Motor. Die Eingabe der Suspension erfolgt, wie durch den Pfeil 14 angedeutet, durch ein Aufgaberohr 15 in das Innere der Zentrifuge 2.
Deren Funktion und grundsätzlicher Aufbau wird im übrigen für einen Fachmann als bekannt vorausgesetzt. Die Zentrifuge 2 besitzt einen drehbar gelagerten Schneckenkörper 15, welcher die Schneckenwendeln 16 trägt. Die Bewegungsrichtung des Schneckenkörpers 15 ist durch den Pfeil 17 angedeutet. Der Schneckenkörper 15 ist innerhalb der Trommel 1 durch die Zwischenlager 18 und 19 drehbar gelagert. Die durch den Keilriemenantrieb 13 auf die Trommel 1 übertragene Drehbewegung wird über die Stirnplatte 9 auf eine in der Lageranordnung 20 gelagerte Hohlwelle 21 übertragen, und von dieser weiter auf ein Differenzialgetriebe 21, welches seinerseits abtriebsseitig durch die Welle 22 mit der linksseitigen Stirnplatte 23 des Schr,eckenkörpers 15 fest verbunden ist. Die Schneckenwendeln 16 transportieren bei ihrer Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 17 sedimentierten Feststoff in Richtung des Pfeiles 24. Um zu verhindern, daß das scheibenförmige Steuerorgan 5 den Transport des Feststoffes blockiert, ist die Schneckenwendel 16 gemäß detaillierter Darstellung in Fig. la durch eine Ausnehmung 25 des Steuerorgans 5 hindurchgeführt. Fig. lb zeigt die Anordnung von Schneckenwendel 16 und Steuerscheibe 5 im Schnitt entsprechend der
Schnittebene A - A in Fig. 1. Die Darstellung gemäß Fig. lb zeigt den geschnittenen Schneckenkörper 15 mit der ebenfalls geschnittenen Schneckenwendel 16, sowie in Ansicht die scheibenförmige Steuervorrichtung 5. In den Trommelmantel 1 ist, wie bereits weiter oben beschrieben, der Düsenkörper 4 mit der Öffnung 3 von außen eingeschraubt. In der Steuervorrichtung 5 befindet sich die Ausnehmung 25, durch welche - senkrecht zur Betrachtungsebene - Feststoff durch die Schneckenwendel 16 transportiert wird. Weiter ist die Steuervorrichtung 5 mit einem gummielastischen Abstreiforgan 26 ausgestattet, welches um den Betrag 27 über die Peripherie 28 des Steuerorgans 5 hinausragt. Dieses Abstreiforgan 26 ist in einer Aufnahme 29 befestigt.
Die funktionelle Zuordnung einer Steuervorrichtung 5 sowie einer Schneckenwendel 16 ist in dem Schnittbild gemäß Fig. Ic weiter verdeutlicht. Dabei ist zu erkennen, daß die Schneckenwendel 16 durch die Ausnehmung 25 des Steuerorganes 5 hindurchtritt, wobei rechts von der Ausnehmung 25 die Steuerscheibe 5 bis auf deren Randpartie 50 optisch zurücktritt, da sie durch die Wendel 16 für das Auge des Betrachters verdeckt ist, während umgekehrt links von der Ausnehmung 25 die in einem Winkel hinter der Steuerscheibe 5 hinderschneidende Wendel 16 durch diese für das Auge des Betrachters optisch verdeckt ist. Bei einer Drehbewegung der Wendel 16 in Richtung des Pfeiles 17 wird Feststoff aus der Betrachtungsebene in Richtung auf den Betrachter zu transportiert.
Weitere Einzelheiten über das Zusammenwirken einer Steuervorrichtung 5 mit einer Öffnung 3 sind den detaillierten Darstellungen in den Figuren 2 bis 6 zu entnehmen. Gemäß Fig. 2 ist der Schneckenkörper 15 mit den Schneckenwendeln 16 ausgestattet und ferner mit dem Steuerorgan 5 ausgerüstet. Dieses ist im vorliegenden Falle ein scheibenförmiges Organ, welches eine die Öffnung 3 überdeckende Breite aufweist. Die Steuerfunktion kann dabei entweder durch Ausnehmungen in der Breite oder Ausnehmungen am Durchmesser hervorgerufen werden, deren Anordnung und Ausbildung jedoch in das handwerkliche Belieben des Fachmannes fallen und daher in Fig. 2 nicht näher dargestellt sind.
Eine Ausbildung der Steuervorrichtung 5 mit T-förmigem Querschnitt ist in Fig. 3 erkennbar.
Eine andere Ausbildung gemäß Fig. 4 zeigt eine U-förmige, in Strömungsrichtung gebogene Öffnung 3 im Zusammenwirken mit der scheibenförmigen Steuervorrichtung 5. Diese hat im gezeigten Beispiel auf der Stirnseite aufgesetzte Steuernocken 51, welche die Ablaßöffnung 3 bei Überdeckung verschließen, und in der Freigabestellung öffnen.
Eine Ausstattung eines die Öffnung 3 enthaltenden Düsenkörpers 4 mit einem verschleißresistenten Einsatz 52 zeigt Fig. 6. Die Steuervorrichtung 5 ist im gezeigten Beispiel eine Scheibe mit T-förmigem Querschnitt.
Der Abstand zwischen der Steuervorrichtung 5 und dem verschleißresistenten Mundstück 52 ist durch die Ziffer 53 bezeichnet. Dieser kann durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Körpers 4 in das Gewinde 54 nach Belieben variiert werden. Die Spaltweite 53 beträgt im praktischen Fall beispielsweise zwischen 20 und 500 Mikron.
Eine etwas andere Ausgestaltung zeigt Fig. 5 mit einem L-förmigen Querschnitt der Steuervorrichtung 5. Dabei weist der Düsenkörper 4 einen im Querschnitt veränderlichen elastischen Einsatz 55 auf, welcher durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Schraube 56 im Durchmesser 57 in relativ weiten Grenzen verändert werden kann.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 6 ist folgende:

Bei der in Drehbewegung versetzten Zentrifuge 2, deren Antrieb mit Hilfe der Riemenscheibe 13 über einen nicht dargestellten Keilriemenantrieb mit zugehörigem Antriebsmotor erfolgt, dreht sich die als Vollmantel ausgebildete Trommel 1 mit einer

Differenzgeschwindigkeit gegenüber dem ebenfalls in Richtung des Pfeiles 17 in Drehbewegung versetzten Schneckenkörper 15. Die beiden rotierenden Körper 1 und 15 sind über die Hohlwelle 21 und die Welle 22 sowie das Differenzialgetriebe 21 kraftschlüssig miteinander verbunden.
Das Differenzialgetriebe 21 gestattet es, durch mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Verstelleingriff eine Differenzgeschwindigkeit zwischen der Trommel 1 und dem Schneckenkörper 15 einzustellen, deren Größe beliebig veränderlich ist. Die Differenzgeschwindigkeit kann dabei in den Extremfällen einerseits Null Umdrehungen pro Minute, und andererseits die Drehzahl des Trommelmantels 1 bei Geschwindigkeit Null des Schneckenkörpers betragen. Im praktischen Betrieb beträgt die Drehzahl-Differenz zwischen 2 und 10 Umdrehungen pro Minute.
Bei einer solchen Drehzahl-Differenz rotiert die Steuervorrichtung 5 mit einer
Relativgeschwindigkeitgegenüber dem Trommelmantel 1 und bewegt sich mit ihrer Randpartie 50 an den die Öffnungen 3 aufnehmenden Düsenkörpern 4 vorbei. Wie bereits ausgeführt, ergibt sich dabei im Überdeckungszustand, das heißt also im Verschlußzustand, eine Spaltweite in der Größenordnung von beispielsweise 20 bis 500 Mikron. Wenn die Steuervorrichtung 5 bei ihrer Relativbewegung zur Trommel 1 mit ihrer Ausnehmung 25 eine der-Öffnungen 3 erreicht, wird der Verschlußzustand aufgehoben und die Öffnung 3 freigegeben. In diesem Moment wird eingedickter Schlamm durch die Öffnung 3 in einer durch Öffnungsdurchmesser, Flüssigkeitsdruck und Zähigkeit sich ergebender regelbaren Menge pro Zeiteinheit ausgestoßen. Nach einer durch die Abmessungen der
Ausnehmung 25 und die Relativgeschwindigkeit sich ergebenden Zeit wird bei Fortsetzung der Relativbewegung der Verschlußzustand zwischen dem Steuerorgan 5 und der Öffnung 3 wieder hergestellt, wonach sich das Spiel von Öffnen und Schließen periodisch wiederholt.
Eine regeltechnische Beeinflussung der pro Zeiteinheit austretenden Schlamm-Menge ist dabei einerseits möglich durch Art und Ausbildung des Steuerorgans und die Differenzgeschwindigkeit, als auch andererseits durch eine beliebig variierbare Anzahl von Öffnungen 3 am Umfang des Trommelmantels 1, sowie durch veränderliche Wahl des Durchmessers 57 jeder dieser Öffnungen 3.
Eine Anordnung der Steuervorrichtung nach der Erfindung in einem Separator zeigt Fig. 7.
Das Gehäuse 70 des Separators besteht in an sich bekannter Weise aus den beiden miteinander verschraubten Gehäuseteilen 71 und 72. Im Bereich des größten Durchmessers sind düsenartige Öffnungen 73 angeordnet, welche einen freien Durchgang der schweren Schlammphase ermöglichen. Um diesen Durchgang zu steuern, ist im gezeigten Beispiel das nach der Erfindung ausgestaltete Steuerorgan 75 angeordnet, welches im Verhältnis zum Gehäuse 70 mit einer Differenzgeschwindigkeit in Rotationsbewegung versetzt wird. Zu diesem Zweck ist einerseits das Gehäuse 70 mit der Hohlwelle 74 in der Lagerung 76 drehbar gelagert, und andererseits sind die Innenteile des Separators auf der Welle 77 unabhängig vom Gehäuse 70 drehbar gelagert. Die Welle 77 und die Hohlwelle 74 sind durch Nadellager 78 ineinander gelagert. Die Steuervorrichtung 75 ist in Tragarmen 79 angeordnet, welche ihrerseits mit der Welle 77 fest verbunden sind. Desgleichen ist der die Separatorenteller 80 tragende Körper 81 fest mit der Welle 77 verschraubt und rotiert, mit der Steuervorrichtung 75 auf gleicher Welle miteinander verbunden, mit Differenzgeschwindigkeit gegenüber dem Gehäuse 70. Die Steuervorrichtung 75 Uberdeckt in der gezeigten Stellung die Öffnung 73 und verschließt dies in der bereits geschilderten Art und Weise. Wenn jedoch infolge der Relativbewegung die Ausnehmung 85 an der Öffnung 73 vorbeiwandert, wird diese-kurzzeitig freigegeben, und der angesammelte Schlamm kann aus dem Gehäuse 70 austreten.
Zum Zwecke der Relativbewegung ist sowohl die Hohlwelle 74 als auch die Welle 77 je mit einer separaten Antriebsscheibe 82 und 83 ausgestattet. Diese werden durch ein Variogetriebe 86 mit dem Motor 87 mit einstellbarer Geschwindigkeitsdifferenz über die Keilriementransmissionen 88 und 89 angetrieben. Die Eingabe der Trübe erfolgt in an sich bekannter Weise entsprechend dem Pfeil 90 durch das Aufgaberohr 91 in das Innere des die Separatorenteller 80 tragenden Körpers 81, an dessen konisch erweiterter Wand die Suspension nach unten geleitet wird und durch die Öffnungen 92 in den konisch erweiterten Verteiler 93 gelangt, von wo die Suspensionen in an sich bekannter Weise in den Trennraum des Separators gelangt. Während die sich absetzende schwerere feststoffhaltige Schlammphase durch die nach der Erfindung angeordnete Steuervorrichtung 75 in geregelter Menge durch die Auslaßdüsen 73 abgelassenwird, gelangt die leichtere Phase im oberen Bereich des Separators in die Auslasskammer 93 und von dort in das Auslassrohr 94.
Auch im vorliegenden Beispiel wird die pro Zeiteinheit ausgetragende Schlamm-Menge einerseits durch Anzahl und Größe der Öffnungen 73 am Durchmesser des Separatorengehäuses 70 eingestellt, und andererseits durch die Art und Ausbildung der Steuervorrichtung 75 sowie deren Ausnehmungen 85 Uber die Differenzgeschwindigkeit beherrscht.
Fig. 8 zeigt die Steuervorrichtung nach der Erfindung in einer Zentrifuge, in der drei unterschiedlich schwere Phasen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen und/oder Gemischen von Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte voneinander getrennt werden können. Das zylinderförmige Gehäuse 70 der Zentrifuge besteht aus den beiden miteinander verschraubten Gehäuseteilen 71 und 72. Im Bereich des größten Durchmessers sind mehrere düsenartige Öffnungen 73 auf dem Mantel 70 verteilt angeordnet, welche einen freien Durchgang der schweren Phase ermöglichen.
Neben der Steuervorrichtung 75 weist die Zentrifuge auch besondere Einbauten 80 auf, die der Steigerung der Trennwirkung dienen.
Die Steuerung erfolgt wie zu Fig. 7 beschrieben mittels einem oder mehreren Steuervorrichtungen 75, welche in Tragarmen 79 angeordnet sind. Es gehört dabei ebenso zur Erfindung, daß die Steuerung der einzelnen düsenartigen Öffnungen 73 unabhängig voneinander erfolgen kann, durch Einstellung unterschiedlicher Differenzgeschwindigkeiten der Steuervorrichtungen 75 gegenüber dem Gehäuse 70.
Die Eingabe des Dreiphasengemisches erfolgt in bekannter Weise entsprechend dem Pfeil 90 durch das Aufgaberohr 91 in das Innere der als Tellerpaket ausgebildeten Einbauten 80, das vom Körper 81 getragen wird, an dessen konisch erweiterter Wand die Suspension nach unten geleitet wird und durch die Öffnungen 92 in den konisch erweiterten Verteiler 93 gelangt, von wo aus die drei Phasen in an sich bekannter Weise in den Trennraum der Zentrifuge gelangen. Während die sich absetzende schwerste feststoffhaltige Phase durch die nach der Erfindung angeordnete Steuervorrichtung 75 in geregelter Menge durch die Auslaßdüsen 73 abgelassen wird, wobei die Auslaßdüsen 73 unterhalb bzw. auf größerem Radius als der Flüssigkeitsspiegel der schweren Phase angeordnet sind, gelangt die mittelschwere Phase in eine Auslaßkammer 104 und von dort in das Auslaßrohr 105, während die leichte Phase zwischen den Tellern 97 des Tellerpaketes 80 aufsteigt und über das Auslaßrohr 106 abgezogen wird.
Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen in Detailausschnitten die Ausgestaltung der Tellereinbauten 80 bei Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mitzylinderförmigem Mantel. Damit die schwere Phase, die das Tellerpaket 80 infolge von Zentrifugal- und Trägheitskräften in Richtung 103 auf den Außenmantel 70 verläßt, eine verstärkte Bewegungskomponente parallel zur Rotationsachse erhält, werden Umlenkorgane 99 vorgesehen, beispielsweise durch Verlängerung der Abstandshalter 96 zwischen den einzelnen Tellern 97 über die Tellerenden 98 hinaus. Durch Biegung der Umlenkorgane 99 in geeigneter Weise wird so der schwereren Phase die Bewegung in Richtung auf die nächstgelegene Auslaßdüse 73 vorgegeben.
Die oberen Kanten der Enden 100 der Umlenkorgane 99 ist zu diesem Zweck, wie Fig. 4 zeigt, um deren Schwerpunktachsen 101 in Rotationsrichtung 102 um einen Winkel Alpha α zwischen 0 bis 90 ⁰, vorzugsweise 60⁰ verdreht, sodaß die axiale Strömungskomponente verstärkt wird. Gegenüber den Abstandshaltern 96 sind die Umlenkorgane 99 um einen Winkel Beta β zwischen 0 und 90 °, vorzugsweise zwischen 45 und 60° in Strömungsrichtung 103 abgeknickt.
Eine Abknickung bzw. Biegung der Umlenkorgane 99 gegenüber der Rotationsachse kann der strömenden schweren Phase ebenfalls eine Bewegungskomponente parallel zur Rotationsachse verleihen und gehört auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Im übrigen dienen die in den Figuren dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Veranschaulichung der prinzipiellen Funktion einer Steuervorrichtung nach der Erfindung. Deren detaillierte konstruktive Ausgestaltung, soweit sie im Bereich des handwerklichen Könnens liegt und vom Fachmann ohne erfinderische Eingebung gestaltet werden kann, fällt ebenfalls unter die Erfindung, sofern sie einem der geltenden Patentansprüche genügt.

Claims

1. Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeits- Gemischen, bei welcher mindestens eine eingedickte Feststoffphase mindestens teilweise durch mindestens eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Mantel angeordnete Öffnung ausgetragen wird, und welche mindestens eine Steuervorrichtung zum Öffnen odet Schließen derselben aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) mit einem Antrieb (21, 77, 83, 86, 87, 89) ausgestattet ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) im Verhältnis zur Trommel (1, 70) drehbeweglich angeordnet ist und über den Antrieb (21, 77, 83, 86, 87, 89) mit der Trommel (l, 70) in Verbindung steht.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) mit einer Differenz-Drehzahl zur Trommel (1, 70) angetrieben wird.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz-Drehzahl durch den Antrieb (21, 77, 83, 86, 89) veränderlich eingestellt werden kann.

5. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz-Drehzahl vom Betrag 0 bis zum Betrag der Trommel-Drehzahl eingestellt werden kann.

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) mit der Öffnung (3, 73) in Wirkungsverbindung steht.

7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) so ausgebildet ist, daß diese bei einer Relativbewegung zum Trommelmantel (1, 70) die Öffnung (3, 73) abwechselnd überdeckt oder freigibt.

8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) eine die Öffnung (3, 73) mindestens teilweise überdeckende Breite aufweist.

9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) in Abschlußstellung einen Abstand (53) von der Öffnung (3, 52) von der Weite eines Spaltes mit Labyrinthwirkung aufweist, und daß der Abstand (53) zwischen der Öffnung (3, 52) und der Steuervorrichtung (5, 75) vorzugsweise einstellbar ist.

10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) innerhalb der Trommel (1, 70) angeordnet ist.

11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) außerhalb der Trommel (1, 70) angeordnet ist.

12. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) eine scheibenförmige Ausbildung hat und in dem mit der Öffnung (3, 73) zusammenwirkenden Bereich mindestens eine Ausnehmung (25) und/oder einen vorzugsweise nockenartigen Vorsprung (51) aufweist.

13. Zentrifuge nach Anspruch 12; dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) eine Stauscheibe ist, welche die Öffnung (3, 73) vorzugsweise mit einer Randpartie überdeckt.

14. Zentrifuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (5, 75) auf dem Schneckenkörper (15) einer Austragsschnecke angeordnet, und die Schneckenwendel (16) durch eine Ausnehmung (25) der Stauscheibe (5, 75) hindurchgeführt ist.

15. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) als Drehschieber ausgebildet ist.

16. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5, 75) mit einer Einrichtung zum Sauberhalten der Öffnungen (3, 73), vorzugsweise einem elastischen Abstreifer (26) ausgestattet ist.

17. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (3, 73) in einem vorzugsweise von außen in den Trommelmantel (1) einschraubbaren Düsenkörper (4) angeordnet ist.

18. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (3) des Düsenkörpers (4) im Querschnitt (57) veränderlich ist und vorzugsweise durch den Einsatz (55) aus elastischem, verschleißresistentem Werkstoff gebildet wird.

19. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (70) zylinderförmig ausgebildet ist.

20. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Steuervorrichtungen (75) und Öffnungen (73), insbesondere Düsen, auf dem Mantel (70) verteilt angeordnet sind.

21. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der düsenartigen Öffnungen (73) unabhängig voneinander erfolgt.

22. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Steuervorrichtungen (75) auch besondere Einbauten (80) zur Beeinflussung der Stromungsrichtung der schweren Phase im Bereich des Mantels (70), vorzugsweise Tellerpakete vorgesehen werden.

23. Zentrifuge nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tellerpaket (80) Abstandshalter (96) zwischen den einzelnen Tellern (97) aufweist mit über die Tellerenden (98) hinausragenden Umlenkorganen (99).

24. Zentrifuge nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Kanten der Enden (100) der Umlenkorgane (99) um deren Schwerpunktachsen (101) in Rotationsrichtung (102) um einen Winkel Alpha (α) zwischen 0 bis 90 °, vorzugsweise 60 ° verdreht sind.

25. Zentrifuge nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkorgane (99) gegenüber den Abstandshaltern (96) um einen Winkel Beta (β) zwischen 0 und 90 °, vorzugsweise zwischen 45 und 60 ° in Strömungsrichtung (103) abgeknickt sind.