DE2701623B2

DE2701623B2 - Schleudertrommel zum kontinuierlichen Konzentrieren suspendierter Feststoffe

Info

Publication number: DE2701623B2
Application number: DE2701623A
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Hugo 4740 Oelde Zurbrüggen
Original assignee: Westfalia Separator AG
Current assignee: GEA Westfalia Separator Group GmbH
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1977-01-17
Publication date: 1981-04-09
Also published as: GB1596857A; SE7713747L; DK21178A; DE2701623C3; FR2377229A1; FR2377229B1; US4149668A; SE431065B; DE2701623A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleudertrommel zum kontinuierlichen Konzentrieren suspendierter Feststoffe, wobei die Klarphase über ein in einer Schälkammer angeordnetes Schälorgan abgeleitet wird, der innere Flüssigkeitsspiegel der Klarphase durch das in diese Klarphase eintauchende Schälorgan veränderbar ist und die Feststoffe über Auslaßventile, die in der Ebene des größten Trennraumdurchmessers gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordnet sind, ausgetragen werden, jedes Auslaßventil einen beweglichen Ventilkolben aufweist, der Ventilkolben über einen Ringkanal und Kanäle mittels einer Sleüerflüssigkeit steuerbar ist und eine mit einer kalibrierten Nut versehene Düse während des Betriebes der Zentrifuge bei voller Drehzahl der Trommel mit dem Ventilkolben verschließbar ist.

Eine Schleudertrommel derartiger Bauart ist aus dem DEGM 75 27 869 bekannt. Bei dieser Trommel können die für die Austragung von Konzentrat angeordneten Ventile während des Betriebes entweder nur eine geschlossene oder geöffnete Stellung einnehmen, wobei eine Feinregulierung der Düsenöffnung während des Betriebes nicht möglich ist, da die Ventile Kegelsitze aufweisen, die für eine Feineinstellung in Abhängigkeit von der Konzentration und der Korngröße der Feststoffe nicht geeignet sind.

Bei der Konzentrierung von suspendierten, Feststoffen wird eine hohe Konzentration der Feüstoffe angestrebt, wobei dfe Düsenöffnung und die Anzahl der angeordneten Düsen in Abhängigkeit von einer konstanten Feststoffmenge und Korngröße der Feststoffteilchen festgelegt werden. Unter dem hohen Flüssigkeitsdruck in der rotierenden Trommel müssen deshalb insbesondere bei geringen Feststoffmengen die Düsenöffnungen, wenn sie an der Peripherie der Trommel angeordnet sind, sehr klein gehalten werden, z. B. unter 1 mm, um eine ausreichende Konzentration der Feststoffe zu erzielen.

Größere Düsen können nur eingesetzt werden, wenn die Düsen auf einem zum Trommelaußendurchmesser kleineren Trommeldurchmesser angeordnet sind, die Feststoffteilchen von leichter Konsistenz sind und auf einem kleineren Durchmesser nach innen zur Trommelachse hin abgleiten können. Die Düsen müssen jedoch an der Peripherie der Trommel angeordnet sein, wenn die Feststoffteilchen höheren spezifischen Gewichtes sind und nicht auf einem zum Trommelaußendurchmesser kleineren Trommeldurchmesser abgleiten können.

Bei Düsen mit kleinem Öffnungsquerschnitt besteht jedoch selbst bei guter Vorsiebung des Schleudergutes, z. B. durch Ablösen von Feststoffablagerungen, leicht die Möglichkeit der Düsenverstopfung. Dadurch wird nicht nur die Arbeitsweise der Zentrifuge beeinträchtigt, es treten auch Unwuchten auf, die zu erheblichen Schäden führen können. Die Gefahr ist um so größer, je kleiner die Düsenöffnung ist, deshalb werden gewisse Mindestdurchmesser der Düse nicht unterschritten. Dies führt jedoch bei geringen Feststoff gehalten in der Schleuderflüssigkeit dazu, daß der Einsatz von Düsenzentrifugen nur durch zum Teil nachteilige Maßnahmen möglich ist, sei es durch geringere Düsenzahl oder durch Rückführung des Konzentrates. Ein besonderer Nachteil bei festgelegtem Düsenquerschnitt besteht zudem darin, daß die anfallende Feststoffmenge während des Betriebes nicht variieren darf, da sonst entweder das ausgeschleuderte Konzentrat zu dünn anfällt, oder bei zu hoher Konzentration eine Düsenverstopfung eintritt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schleudertrommel so auszubilden, daß während des Betriebes der Düsenquerschnitt der Auslaßventile sich entsprechend der anfallenden Konzentration der Feststoffe selbsttätig eingestellt, dadurch ein gleichmäßiges Konzentrat erzielt wird und mögliche Düsenverstopfungen verhindert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die kalibrierte Nut in der Düse zur Periphere der Trommel hin einen verkleinerten und zur Trommelachse hin einen vergrößerten Querschnitt aufweist, der Auslaßquerschnitt der Nut während des Betriebes der Schleudertrommel mittels eines schieberförmigert Ansatzes am beweglich angeordneten Ventilkolben im Auslaßventil einstellbar ist, der Ventilkolben einen ständig vom Konzentrat beaufschlagten Ansatz aufweist und als Steuerflüssigkeit für den Ventilkolben die in der Schälkammer anstehende Klarphase dient.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Düse mit

einer keilförmigen kalibrierten Nut ermöglicht eine konstante Feinregulierung de? Düsenquerschnitt« während des Betriebs auch bei unterschiedlich anfallenden Suspensionen, wobei eine selbsttätige Einstellung des Dosenquerschnitts in Abhängigkeit vom anstehenden s Flüssigkeitsdruck in der Schälkammer ermöglicht wird.

Der Flüssigkeitsdruck wird einmal durch die Eintauchtiefe des in der Schälkammer angeordneten Schälorgans mit Hilfe eines in der Ablaufleitung der Klarphase angeordneten Drosselorgans bestimmt und zum anderen durch die von dem Schälorgan abgeleitete Flüssigkeitsmenge. Mit zunehmender Flüssigkeitsmenge wird die Eintauchtiefe des Schälorgans durch die Verlagerung des inneren Flüssigkeitsspiegels zur Trommelachse erhöht und, damit auch der Flüssigkeitsdruck auf den über einen Verbindungskanal verbundenen Ventilkblben; folglich wird ein stärkerer öffnungsdruck auf den Kolben ausgeübt, der eine Vergrößerung des Nutenquerschnitts der Düse bewirkt Bei reduzierter Flüssigkeitsmenge verschiebt sich der innere Flüssigkeitsspiegel in der Schälkammer nach außen, der Flüssigkeits- bzw. öffnungsdruck verringert sich und bewirkt damit eine Verkleinerung des Nutenquerschnitts. Die besondere Ausführungsform des Ventilkolbens bewirkt zudem eine in Abhängigkeit von der Viskosität oder Dichte des ausgetragenen Konzentrates wirkende Öffnungskraft, die mit zunehmender Viskosität oder Dichte eine größere und mit verringerter Viskosität oder Dichte eine kleinere Kraft auf den Ansatz am Ventilkolben ausübt, so daß in Abhängigkeit von der Viskosität oder Dichte des Konzentrates ebenfalls eine Selbstregelung des Nutenquerschnitts erzielt wird.

In Verbindung mit einer im Konzentratablauf vorgesehenen Viskositäts- oder Dichtemessung kann zudem eine Regelung der Eintauchtiefe des Schälorgans und damit des Nutenquerschnitts mit Hilfe des in der Ablaufleitung vorgesehenen Drosselorgans erreicht werden.

Eine verstopfte Düse kann z. B. bei zu hoher Konzentration auch einen Trüblauf der Klarphase oder eine Unwucht der Schleudertrommel bewirken, so daß beispielsweise über einen Trübungsmesser oder einen Unwuchtschalter das Drosselorgan in der Ablaufleitung in eine starke Drossel- oder Schließstellung gebracht und somit ein maximaler Düsenquerschnitt freigegeben wird, der eine selbsttätige Reinigung des kleineren Düsenquerschnitts zur Folge hat

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher so erläutert Es zeigt:

F i g. 1 die linke Hälfte einer Schleudertrommel im Längsschnitt

Fig.2 einen vergrößerten Schnitt durch das halb geöffnete Auslaßventil,

Fig.3 eine vergrößerte Düse mit Ventilkolben in perspektivischer Ansicht

Fig.4 eine andere Ausführungsform der keilförmigen Nut in der Düse in vergrößerter und perspektivischer Ansicht.

Die feststoffhaltige Suspension wird durch das Einlaufrohr 1 zentral in den Verteilerraum 2 geleitet, strömt von dort in den Trennraum 3, aus dem die spezifisch leichte Flüssigkeitskomponente zur Nachklärung den Tellereinsatz 4 nach innen durchströmt, durch den Kanal 5 in die Schälkammer 6 gelangt und durch das Schälorgan 7 als Klarphase abgeleitet wird. In der Ablaufleitung 8 der Khrphase befindet sich ein Drosselorgan 9 und eine nicht gezeigte Klarphasenüberwachung, z, B, ein Trübungsmesser,

Die im Trennraum 3 abgetrennten spezifisch schweren Feststoffe werden in radialer Richtung zur Peripherie der Trommel geschleudert und sammeln sich im äußeren Trennraum, Im Trommelmantel 10 befinden sich die Auslaßventile 11, in gleichmäßigem Abstand in der Ebene des größten Trommelraumdurchmessers auf dem Umfang verteilt Im Trommelmantel 10 und im Trommeldeckel 12 befinden sich Kanäle 13 und 14, durch Dichtringe 15 gegeneinander abgedichtet, für die Zuführung der Steuerflüssigkeit aus der Schälkammer 6. Die Trommel ist durch den Trommeldeckel 12 verschlossen, der mittels des Verschlußringes 16 mit dem Trommelmantel 10 verbunden ist Das Feststoffkonzentrat wird von den Auslaßventilen 11 in einen nicht gezeigten Schlammfänger abgeschleudert und aufgefangen, wobei das Konzentrat laufend einer bekannten und nicht dargestellten Viskositäts- oder Dichtmessung unterworfen werden kann.

Das Auslaßventil 11 besteht im wesentlichen aus dem Ventilgehäuse 17, einer Düse 18 mit <vaer keilförmigen kalibrierten Nut 19 und einem Ventilkc'ien 20, dem Führungsstück 21, Düsenhalter 22 und verschiedenen Dichtungen. Der Ventilkolben 20 wird durch TeUerfedern 23 unter leichtem Druck in die Schließstellung gebracht Im Ventilgehäuse 17 befinden sich Kanäle 24 für die Ableitung der Feststoffe, ein Ringkanal 25 mit Bohrungen 26, die mit dem Ringkanal 25 in Verbindung stehen. Der Ringkanal 25 steht außerdem mit den Zuführungskanälen 13,14 für die Steuerflüssigkeit und der Schälkammer 6 in Verbindung. Durch die in der Düse 18 befindliche kalibrierte keilförmige Nut 19 werden in der Offenstellung des Ventilkolbens 20 Feststoffe ausgetragen und durch die Bohrungen 27,28 in der Düse 18 und Düsenhalter 22 aus der Trommel ausgeschleudert Der Kanal 29 im Ventilkolben 20 dient zur Entlüftung.

Die Düse 18 mit dem radial beweglichen Ventilkolben 20 und dem schieberförmigen Ansatz 20a der Γ ig. 3 weist in vergrößerter perspektivischer Ansicht eine gleichmäßig konische Ausbildung der Nut 19a in der Düse auf.

F i g. 4 zeigt eine andere Form der kalibrierten Nut 19/> in der Düse 18, wobei die Nut parabolcidförmig oder in einer ähnlichen keilförmigen Form ausgebildet sein kann.

Das Ventil arbeitet folgendermaßen:

Während des Betriebes verschließt zunächst unter Einwirkung der Zentrifugalkraft und der Federkraft der im Ventilgehäuse 17 und im Führungsstück 21 beweglich und abdichtend geführte Ventilkolben 20 mit seiner vorderen Stirnfläche 34 die Bohrung 27 und im wesentlichen mit der unteren Gleitfläche 31 des AnsatiJS 20a die Nut 19 in der Düse 18 und verhindert damit den Austritt von Flüssigkeit oder Konzentrat aus dem Feststoffraum des Trennraumes 3. Sobald die Trommel mit Flüssigkeit beschickt wird, übt einmal die Flüssigkeit und/oder das Konzentrat auf den Ansatz 32 des Ventilkolbens 20 eine radial öffnende Kraft aus, und zum anderen erfolgt eine zunehmende Öffnungskraft auf den Ventilkolben mit der zunehmenden Füllung der Schälkammer 6 mit Flüssigkeit, wobei diese Flüssigkeit über die Kanäle 14, 13 und Ringkanal 25 auf den Ventilkolben einwirkt. Diese einwirkende Kraft auf den Ventilkolben wird nvt der Eintauchtiefe des Schälorgans durch die Betätigung des Drosselorgans 9 in der Ablaufleitung 8 der Klarphase gesteuert, womit eine

Verlagerung des inneren Flüssigkeitsspiegels 34 zur Trommelachse erfolgt und somit der Flüssigkeitsdruck auf den Ventilkolben einreguliert werden kann. Mit Zunahme des Öffnungsdruckes auf den Ventilkolben 20 gibt dieser die kalibrierte Nut 19 in der Düse 18 frei, so daß der Feststoff oder das Konzentrat ausgetragen wird. Je größer der Druck auf den Ventilkolben, um so größer die öffnung in der Düse. Bei konstanter Drosselstellung des Ventils 9 in der Ablaufleitung 8 verändert sich dann automatisch die Eintauchtiefe der Schälscheibe bei veränderter Ablaufleistung, d.h. bei großer Flüssigkeitsmenge große Eintauchtiefe des Schälorgans 7 und somit hoher öffnungsdruck auf den Ventilkolben und große öffnungsweite der Nut, so daß auch eine größere Menge an Feststoff oder Konzentrat abgeleitet werden kann.

Ebenso wird die öffnungsweite der Nut in der Düse verringert, wenn die Zufuhr an Flüssigkeit nachläßt.

Außerdem verändert sich unabhängig von der Kunieniraimenge die Düsenöifnung selbsttätig in Abhängigkeit von der Viskosität bzw. Dichte des Konzentrates, wobei der Druck des Konzentrates mit zunehmender Konzentration und Dichte auf den Ansatz 32 des Ventilkolbens zunimmt und entsprechend bei verringerter Konzentration abnimmt.

Der Ringkanal 25 im Auslaßventil 11 steht mit einer kalibrierten Bohrung 33 im Trommelmantel 10 in Verbindung, so daß laufend eine geringe Menge an Steuerflüssigkeit aus der Trommel ausgetragen wird.

Dadurch wird, wenn die Steuerflüssigkeit nicht frei von Feststoffteilchen ist, eine Verstopfung des Ringkanals vermieden.

Dieses Auslaßventil wird nicht nur in Schleudertrommeln zum Konzentrieren von suspendierten Feststoffen eingesetzt, es kann auch in Trennschleudern zur Trennung von zwei Flüssigkeiten bei gleichzeitiger Konzentration des Feststoffes verwendet werden. Ebenso kann das Auslaßventil auf einem zum Trommelaußendurchmesser kleineren Trommeldurchmesser ein- gesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schleudertrommel zum kontinuierlichen Konzentrieren suspendierter Feststoffe, wobei die Klarphase über ein in einer Schälkammer angeordnetesSchäJorgan abgeleitet wird, der innere Flüssigkeitsspiegel der Klarphase durch das in diese Klarphase eintauchende Schälorgan veränderbar ist und die Feststoffe über Auslaßventile, die in der to Ebene des größten Trennrauradurchmessers gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordnet sind, ausgetragen werden, jedes Auslaßventil einen beweglichen Ventilkolben aufweist, der Ventilkolben über einen Ringkanal und Kanäle mittels einer Steuerflüssigkeit steuerbar ist und eine mit einer kalibrierten Nut versehene Düse während des Betriebes der Zentrifuge bei voller Drehzahl der Trommel mit dem Ventilkolben verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kalibrierte Nut (19, 19a, 196) in der Düse (18) zur Peripherie oe*Trommel hin einen verkleinerten und zur Trommelachse hin einen vergrößerten Querschnitt aufweist, der Auslaßquerschnilt der Nut während des Betriebes der Schleudertrommel mittels eines schicberförmigen Ansatzes (20a) am beweglich angeordneten Ventilkolben (20) im Auslaßventil (11) einstellbar ist, der Ventilkolben einen ständig vom Konzentrat beaufschlagten Ansatz (32) aufweist und als Steuerflüssigkeit für den Ventilkolben die in der Schälkammer (6) anstehende Klarphase dient

2. Schleudertrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (iJ) in der Düse (18) gleichmäßig konisch (19;.) oder paraboloidförmig (196) ausgebildet ist.

3. Schleudertrommel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Schälkammer (6) ausgehenden Ablaufleitung (8) für die Klarphase ein Drosselorgan (9) angeordnet ist

4. Schleudertrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ablaßventil (11) angeordnete Ringkanal (25) mit einer kalibrierten Bohrung (33), durch die laufend eine geringe Menge der Steuerflüssigkeit ausgetragen wird, in Verbindung steht