DE2419355C2

DE2419355C2 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE2419355C2
Application number: DE2419355A
Authority: DE
Inventors: Henry Frederik Lyngby Olesen
Original assignee: Alfa Laval Separation AS
Current assignee: Alfa Laval Copenhagen AS
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1983-12-01
Also published as: FR2267836B1; GB1473792A; US3968929A; DE2419355A1; FR2267836A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einem zwischen einer Außenwand einer rotierenden Trommel und einem dazu koaxialen, mit unterschiedlicher Drehzahl rotierenden Innenrotor gelegenen Trennraum mit einer am Innenroior befestigten Förderschnecke für Feststoffe sowie mit einer durch eine Stirnwand vom Trennraum getrennten und mit diesem durch mindestens einen Verbindungskanal kommunizierenden Entnahmekammer, in der eine Schälscheibe zur Entnahme einer Flüssigkeitsphase angeordnet ist. Eine Zentrifuge dieser Art ist aus der DE-OS 21 03 829 bekannt.

Das Entnehmen der Flüssigkeitsphase durch eine Schälscheibe statt durch direktes Wegleiten in den die Zentrifugentrommel umgebenden Raum hat u. a. den Vorteil, daß in der Entnahmeleitung ein Überdruck aufrechterhalten und Schaumbildung in der entnommenen Flüssigkeit vermieden oder jedenfalls stark beschränkt werden kann. Bei Zentrifugen, bei denen eine vom Rohmaterial abgetrennte Feststoffphase mit Hilfe der Schnecke in Axialrichtung durch den Trennraum gefördert und an dem dem Flüssigkeitsauslaß abgekehrten Ende der Trommel über einen Überlauf hinausgestoßen wird, ist es außerdem möglich, durch Einstellen des Überdruckes in der Entnahmeleitung den Flüssigkeitsstand im Trennraum zu justieren. Die Justierungsmöglichkeit ist jedoch ziemlich beschränkt und mit einiger Unsicherheit verbunden, u. a. weil Änderungen im spezifischen Gewicht der Flüssigkeitsphase Einfluß auf den Flüssigkeitsstand haben. Deshalb ist es bisher allgemeine Praxis gewesen, den Flüssigkeitsstand rein geometrisch mit Hilfe einer an der Trommel befestigten, ringförmigen Scheibe festzulegen, die an dem Ende des Trennraumes, an welchem die Flüssigkeit austritt, einen Überlauf bildet und dadurch die radiale »Höhe« der Flüssigkeitsoberfläche wesentlich präziser festlegt. Es ist jedoch ziemlich schwierig, eine derartige Scheibe auszuwechseln, insbesondere bei Zentrifugen mit zwei Trommeln, bei welchen wenigstens die äußere Trommel notwendigerweise an beiden Enden unterstützt sein muß und es deshalb erforderlich ist, das Hauptlager der Trommel sowie eine wesentliche Anzahl zusätzlicher Teile auszubauen, um sich Zugang zur Scheibe zu verschaffen.

Die Zentrifuge nach der DE-OS 21 03 829 enthält eine als Rohr ausgebildete Schälscheibe innerhalb einer

ίο Kammer, die durch einfache, schräg nach innen verlaufende Öffnungen mit dem außenliegenden »Bodenbereich« des Trennraumes kommuniziert Zur Feineinstellung der Oberfläche der schweren Flüssigkeitsphase, der sogenannten f-FIäche, ist die Mündung des Schälrohres radial einstellbar. Eine Grobeinstellung der ZT-Fläche wird erreicht durch geeignete Wahl eines ringförmigen Wehres, welches unmittelbar die Oberfläche der leichten Flüssigkeitsphase festlegt. Das Auswechseln eines solchen Ringwehrs zum Zwecke der Veränderung der Höhe der Flüssigkeitsoberfläche ist ein umständlicher und entsprechend zeitraubender Vorgang.

Eine andere Zentrifuge dieser Art ist in der US-PS 32 /9 688 beschrieben. Auch bei dieser besteht die Möglichkeit, die Lage der Flüssigkeitsoberfläche durch radiales Einstellen einer Schälscheibe zu verändern. Dies gilt allerdings nur unter der Voraussetzung, daß die pro Zeiteinheit abzuführende Flüssigkeitsmenge konstant ist, welches wiederum bedingt, daß der Mengenstrom des zugeführten Rohmaterials und die Zusammensetzung des Materials (Verhältnis zwischen Flüssigkeit und Feststoff) nicht schwankt, was aber in der Praxis fast nie der Fall ist. Schwankungen führen — bei gleichbleibender Einstellung der Schälscheibe — aus folgenden Gründen zu Änderungen der Flüssigkeitsphase.

Für die Funktion der Schälscheibe ist es wichtig, daß ihre Einströmöffnung in den Flüssigkeitsring eintaucht. Maßgebend für den Massenstrom der entnommenen Flüssigkeit ist somit teils der Staudruck der umlaufenden Flüssigkeit und teils der durch die »Höhe« des Flüssigkeitsrings radial innerhalb der Einströmöffnung bedingte statische Druck. Im Betrieb stellen sich die gegenseitig abhängigen Parameter wie Ausströmmenge und Flüssigkeitspegel selbsttätig ein, wobei einem größeren Durchsatz von Flüssigkeit ein höherer Flüssigkeitspegel — bei unveränderter Lage der Einströmöffnung — entspricht. Mit anderen Worten, die radiale Lage der Flüssigkeitsoberfläche ist nicht eindeutig durch die Einstellung der Schälscheibe festlegbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge so auszugestalten, daß die radiale Höhe der Flüssigkeitsoberfläche durch einfache Maßnahmen mit großer Genauigkeit und praktisch unabhängig von Veränderungen in der Durchsatzleistung in relativ kurzer Zeit eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Zentrifuge in der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß in einer radial nach innen verlaufenden Öffnung der Außenwand der Trommel neben der Stirnwand ein Einsatz, der von außen aus dieser Außenwand der Trommel herausnehmbar ausgebildet ist, eingesetzt ist, daß dieser Einsatz eine nach innen offne Sackbohrung und eine von dieser ausgehende Querbohrung aufweist und daß die Bohrungen als den Trennraum und die Entnahmekammer verbindender Verbindungskanal ausgebildet sind.
Zum genauen Festlegen der radialen Lage der

Mündung des jeweiligen Einsatzes in der Einbaustellung des Einsatzes ist es zweckmäßig, daß jeder Einsatz an seinem äußeren Ende einen Kragen hat, der an einer Schuher in der Öffnung in der Außenwand der Trommel anliegt.

Die hohe Genauigkeit und die Unabhängigkeit vom Durchsatz der Flüssigkeit beruhen darauf, daß die Flüssigkeitsoberfläche im Trennraum rein geometrisch festgelegt wird, und zwar durch die radiale Lage des inneren offenen Endes des Einsatzes bzw. der Einsätze. Die Möglichkeit einer schnellen Einstellung zum Zwecke der Änderung des Flüssigkeitspegels beruht dagegen darauf, daß die Einsätze — nach Stillsetzung der Trommel — ohne Demontage anderer Bauteile sofort herausgenommen und durch Einsätze anderer Länge ersetzt werden können. Dies bietet den großen Vorteil, jeden Trennprozeß immer mit einem optimalen Flüssigkeitsstand im Trennraum durchführen zu können, was für die wirtschaftliche Ausbeute des Prozesses und für die Reinheit der voneinander getrennten Phasen von großer Wichtigkeit sein kann.

In einigen Industriezweigen, z. B. bei der Herstellung von Fischöl, treten relativ häufig Veränderungen in der Zusammensetzung und den Eigenschaften des zu verarbeitenden Rohmaterials auf, und in solchen Fällen lassen sich durch eine Feineinstellung des Flüssigkeitsstandes erhebliche Qualitätsverbesserungen erzielen, vorausgesetzt, daß solche Justierungen durchführbar sind, ohne daß die Zentrifuge deshalb jedesmal für längere Zeit stillgesetzt werden muß.

Auch ist eine leichte Einstellung der radialen Höhe der Flüssigkeitsoberfläche beim Einfahren von Trennprozessen von Wichtigkeit, bei denen es nicht von vornherein festliegt, mit welchem Flüssigkeitsstand der Prozeß das beste Ergebnis erbringt, weshalb es 3ϊ vorteilhaft sein kann, eine Anzahl von Probeläufen mit verschiedenen Flüssigkeitsständen schnell hintereinander vornehmen zu können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch dasjenige Ende eines Dekan ters, an welchem die abgetrennte Flüssigkeitsphase entnommen wird und

F i g. 2 einen entsprechenden Abschnitt einer zweiten Ausführungsform, wo zwei Flüssigkeitsphasen mit verschiedenen spezifischen Gewichten getrennt entnommen werden.

Es ist die Austrittsseite der Zentrifuge für die Flüssigkeitsphase dargestellt, und zwar zeigen beide 5n Figuren der Zeichnung einen stirnseitigen Abschnitt der äußeren Trommel 1, die an einem Flansch 2 einer durchgehenden Welle 3 befestigt ist, welche mit Hilfe geeigneter Dichtungsmittel durch den mit 4 bezeichneten Lagerbock der Zentrifuge hindurch hinausgeführt ist. Im Lagerbock 4 ist die Welle in einem Wälzlager 5 unterstützt. Am herausragenden Wellenende ist ein Flansch 6 befestigt, der zu einem nicht näher gezeigten Antriebsmechanismus für die beiden Trommeln gehört.

Der nicht gezeigte Innenrotor der Zentrifuge, der koaxial mit der Trommel 1 gelagert und mit dem erwähnten Antriebsmechanismus gekuppelt ist, begrenzt zusammen mit der Trommel 1 einen ringförmigen Trennraum 7, in welchem eine am Innenrotor befestigte, nicht eingezeichnete Förderschnecke bei im Betrieb befindlicher Zentrifuge die aus dem Rohmaterial abgetrennte Feststoffphase in Richtung einer hier nicht dargestellten Austrittsöffnung am entgegengesetzten Ende der Trommel bewegt

Der Flansch 2 hat auf seiner deni Trennraum 7 zugekehrten Stirnfläche eine ringförmige Ausnehmung, in der mit Hilfe von Schrauben 8 eine ringförmige Scheibe 9 begestigt ist Die Scheibe 7 und die vorerwähnte Stirnfläche des Flansches 2 bilden zusammen die Stirnwand des Trennraumes 7. Hinter der Ausnehmung ist im Flansch 2 eine Anzahl längs der Peripherie gleichmäßig verteilter Kaminern in Form von Taschen 10 ausgebildet Wie aus der unteren Hälfte der F i g. 1 ersichtlich, steht jede Tasche 10 durch einen Spalt 11 längs der Kante der Scheibe 9 mit dem Trennraum 7 in offener Verbindung.

In den Flansch ist eine Anzahl radialer Löcher gebohrt die von der nach außen gekehrten Mantelfläche des Flansches ausgehen und in je einer Tasche 10 münden. In jedem dieser Löcher ist abgedichtet ein Einsatz 12 montiert, der eine von seinem nach innen gekehrten Ende ausgehende Sackbohrung 13 aufweist welche durch Querbohrungen 14 mit einer von der nach außen gekehrten Stirnfläche des Flansches ausgehenden Sackbohrung 15 in Verbindung steht. Der Einsatz 12 weist an seinem nach außen gekehrten Ende einen Bund in Form eines Kragens 16 auf, der den Einsatz radial nach innen fixiert und mit Hilfe einer Fixierschraube 17 gegen eine entsprechende Schulter in der Bohrung des Flansches gehalten wird.

Die Trommel ist durch einen Stirndeckel 18 abgeschlossen, der mit nicht eingezeichneten Schrauben mit dem Flansch und der Trommel 1 verschraubt ist. Zwischen dem Flansch und dem Stirndeckel wird eine Entnahmekammer 19 gebildet, in welcher eine arn Lagerbock 4 befestigte stationäre Schälscheibe 20 mit gebohrten Abnehmerkanälen 21 für die Flüssigkeit montiert ist. Sackbohrungen 22 im Deckel 18 sorgen für die Verbindung zwischen der Kammer 19 und jeder der Sackbohrungen 15 im Flansch 2. Sämtliche Abnehmerkanäle 21 in der Schälscheibe sind an einen stationären Austrittsstutzen 23 angeschlossen.

Bei in Betrieb befindlichei Zentrifuge stellt sich im Trennraum 7 und den damit verbundenen Taschen 10 irn Flansch 2 ein Flüssigkeitsstand 24 ein, der der Lage des inneren Endes der Einsätze 12 entspricht. Wird in der an den Stutzen 23 angeschlossenen Leitung zum Fortleiten der Flüssigkeitsphase ein Überdruck aufrechterhalten, kann der Flüssigkeitsstand 25 in der Kammer 19, welche durch Bohrungen 13, 14, 15 und 22 mit Taschen 10 in Verbindung steht, höher sein als der Flüssigkeitsstand 24.

Der Flüssigkeitsstand 24 im Trennraum und damit der Abstand zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und der nicht eingezeichneten Austrittsöffnung, durch welche die teilweise getrocknete Feststoffphase entnommen wird, kann durch Auswechseln der Einsätze 12 gegen andere Einsätze geändert werden, deren inneres Ende kürzer oder langer in das Innere der Taschen 10 einragl. Ein derartiges Auswechseln kann ohne jegliche Demontage bei gestoppter Zentrifuge vorgenommen werden.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 ist im großen ganzen mit derjenigen nach Fig. 1 identisch, und die entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Der Unterschied besteht darin, daß der Flansch der Welle 3, der hier mit 26 bezeichnet ist. außer den längs der Peripherie verteilten Taschen 10 einen zusätzlichen Satz von Taschen 27 aufweist, die zwischen den Taschen 10 angeordnet sind. Die in der Ausnehmung des Flansches 2 befestigte Scheibe 9 ist

durch eine ringförmige Scheibe 28 ersetzt, die in Flucht mit den Taschen 10 Öffnungen 29 hai, den Taschen 27 gegenüber jedoch nicht durchbrochen ist.

Die Taschen 10 stehen, in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, durch die Bohrungen 13 und 14 in den auswechselbaren Einsätzen 12 sowie durch Bohrungen 15 und 22 im Flansch 26 bzw. im Stirndeckel 18 in Verbindung mit der Abnehmerkammer 19, in welcher die Schälscheibe 20 angebracht ist. Außer durch die Öffnungen 29 stehen die Taschen 10 mit Hilfe von Spalten 30 längs der Peripherie der Scheibe 28 mit dem Trennraum in Verbindung.

Außer den in Verbindung mit F i g. 1 genannten radialen Bohrungen im Flansch der Welle 3, in welchen die Einsätze 12 montiert sind, hat der Flansch 26 radiale Bohrungen, die in den Taschen 27 münden und in welchen die Einsätze 31 montiert sind. Diese Einsätze sind rohrförmig und haben einen durchgehende Bohrung 32, und jeder Einsatz wird radial fixiert mit Hilfe eines Kragens 16, der mittels einer Fixierschraube 17, welche eine durchgehende zentrale Öffnung hat, gegen eine Schulter in der Bohrung des Flansches gehalten wird.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ragt das innere Ende jedes Einsatzes 12 weiter in Richtung Mittellinie der Trommel hinein als die Einsätze 31, und die inneren Enden der beiden Einsätze definieren somit jeweils einen Flüssigkeitsstand 33 bzw. 34 im Trennraum 7 und in den Taschen 10 und 27. Da die Taschen 27 nun durch Spalten 35 mit dem Trennraum in Verbindung stehen, während die Taschen 10 sowohl durch die Spalten 30 als durch die Öffnungen 29 mit dem Trennraum verbunden sind, lassen sich durch die Einsätze hindurch zwei verschiedene Flüssigkeitsphasen entnehmen, und zwar eine relativ leichte Phase, die zwischen den beiden Flüssigkeitsständen 33 und 34 liegt, und eine relativ schwere Phase. Wird nun, wie bereits erwähnt, im Austrittsstutzen 23 und in den Abnehmerkanälen 21 ein Überdruck aufrechterhalten, kann der Flüssigkeitsstand 36 der durch die Schälscheibe 20 entnommenen leichteren Phase in der Kammer 19 höher sein als der entsprechende Stand 33 im Trennraum.

Die Ausführungsform nach Fig.2 ermöglicht nichi nur eine Änderung des Flüssigkeitsstandes 33 in der Trenntrommel durch Auswechseln der Einsätze 12, sondern erlaubt auch durch Auswechseln der Einsätze 31 eine unabhängige Justierung des Flüssigkeitsstandes 34 und somit eine Änderung des Verhältnisses zwischen den getrennt entnommenen Flüssigkeitsmengen. Ferner können die Einsätze 31 analog mit den Einsätzen 12 ausgeführt und noch eine der Kammer 19 mit der Schälscheibe 20 entsprechende Abnehmerkammer mit einer stationären Schälscheibe für die relativ schwere Flüssigkeitsphase vorgesehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zentrifuge mit einem zwischen einer Außenwand einer rotierenden Trommel und einem dazu koaxialen, mit unterschiedlicher Drehzahl rotierenden Innenrotor gelegenen Trennraum mit einer am Innenrotor befestigten Förderschnecke für Feststoffe sowie mit einer durch eine Stirnwand vom Trennraum getrennten und mit diesem durch mindestens einen Verbindungskanal kommunizierenden Entnahmekammer, in der eine Schälscheibe zur Entnahme einer Flüssigkeitsphase angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer radial nach innen verlaufenden Öffnung der Außenwand der Trommel (1) neben der Stirnwand (2, 9) ein Einsatz (12), der von außen aus dieser Außenwand der Trommel (i) herausnehmbar ausgebildet ist, eingesetzt ist, daß dieser Einsatz eine nach innen offene Sackbohrung (13) und eine von dieser ausgehende Querbohrung (14) aufweist und daß die Bohrungen (13, 14) als den Trennraum (7) und die Entnahmekammer (19) verbindender Verbindungskanal ausgebildet sind.

2. Zentrifuge nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (12) an seinem äußeren Ende einen Kragen (16) hat, der an einer Schulter in der Öffnung in der Außenwand der Trommel (1) anliegt.