DD266511A1 - Verfahren zum feststoffabhaengigen oeffnen eines zentrifugalseparators - Google Patents

Abstract

Verfahren zum feststoffabhaengigen Oeffnen eines Zentrifugalseparators mit an der Peripherie der Trommel angeordneten Feststoffaustragungsschlitzen und einem axial beweglich hydraulisch gesteuerten Kolbenschieber zum Oeffnen und Schliessen der Feststoffaustragungsschlitze und einem um die Trommel angeordneten Feststoffabfuehrungssystem. Es wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der Feststoffauswurf zeitlich abhaengig von dem Feststoffansatz in der Trommel ist und bei dem der Feststoffansatz zum Zeitpunkt des Auswurfs ausserhalb der rotierenden Trommel im Feststoffabfuehrungssystem bestimmt wird. Der so ermittelte Wert wird mit einem in einer Vergleichseinrichtung vorgegebenen Festwert verglichen und der Vergleichswert in einen Steuerimpuls umgewandelt, der den nachfolgenden Austragungszeitpunkt in einer speicherprogrammierten Steuerung zeitlich festlegt.

Description

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Verfahren zum feststoffabhängigen Öffnen eines Zentrifugalseparators Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum feststoffabhängigen Öffnen eines Zentrifugalseparators mit an der Peripherie der Trommel angeordneten Feststoffaustragungsschlitzen, die mit einem axial beweglichen hydraulisch gesteuerten Kolbenschieber geschlossen sind und der zum Zweck des Feststoffaustrages die Feststoffaustragungsschlitze öffnet und einem um die Trommel angeordneten Feststoffabführungssystem, bestehend aus dem Feststoffangraum und Siphon.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist im allgemeinen bekannt, daß der Grad der Verschmutzung des zum Trennen zugeführten Flüssigkeitsgemisches, das aus einer Flüssigkeitskomponente und Feststoffen oder aus zwei Flüssigkeitskomponenten mit unterschiedlicher Dichte und Feststoffen besteht, nicht immer gleich ist. Der unterschiedliche Verschmutzungsgrad hat verschiedene Gründe und soll hier nicht weiter betrachtet werden.

Auf Grund dieser unterschiedlichen Verschmutzungsgrade des zugeführten Flüssigkeitsgemisches zum Zentrifugalseparator ist auch die Menge der abgetrennten Feststoffe, in einer vorgegebenen Zeiteinheit, die durch die festgelegten Intervalle von sogenannten Teilentschlammungen bestimmt wird, verschieden groß. In der Regel wurden Teilentschlammungen vorbestimmt durch ein Zeitintervall, das sich ca. alle 20 - 30 min wiederholt. Abhängig von diesen vorbestimmten Zeitintervallen und in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades des zugeführten Flüssigkeitsgemisches ist der Feststoffansatz an der Trommelwand des Trennraumes der Trommel zum Zeitpunkt des Auswurfs verschieden stark. Das hat zur Folge, daß es sehr häufig vorkommt, daß bei einer Teilentschlammung auf Grund eines geringen Feststoffansatzes mit den Feststoffen Flüssigkeitsphase mit ausgeworfen wird, oder daß sich ein Feststoffansatz während der Separierphase in der Trennkammer der Trommel ausbildet, der in die Trennkante zwischen der Flüssigkeitsphase und der Feststoffe hineinragt. Diese Tatsache führt dazu, daß der Reinheitsgrad der abgetrennten Phase verschlechtert wird. Beide aufgezeigten Möglichkeiten sind nachteilig, da durch den Flüssigkeitsverlust mit den Feststoffen bzw. die Verschlechterung des Reinheitsgrades finanzielle Verluste verbunden sind und der Wirkungsgrad des Zentrifugalseparators verschlechtert wird.

Aus diesem Grund wurde in der DD-PS 93 121 ein Verfahren zum Bestimmen der Phasengrenzen zweier Medien beschrieben, das genutzt werden soll, um in Abhängigkeit der, im radial außenliegenden Teil der Trennkammer einer Separatorentrommel, angesammelten Feststoffe den Öffnung szeitpunkt der Trommel mittels eines hydraulisch gesteuerten Kolbenschiebers zu bestimmen. Erreicht wird dieses Ziel nach der DD-PS 93 121 dadurch, daß von außen über einen Übertrager eine elektrische Energie an in dem Schlammraum der Trommel angeordnete Indikatoren übertragen wird, die entsprechend der Eigenschaft in Form von umgewandelter Wärme mehr oder weniger von den Indikatoren an die Phasen abgeführt wird. Die zugeführte Energie wird mittels Meßinstrumente ermittelt und dient als Maß für die die Indikatoren umgebende Phase. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und kostspielig. Zum anderen setzt es voraus, daß das den Separator zugeführte Flüssigkeitsgemisch eine gleichbleibende konstante Temperatur hat. Wenn diese gleichbleibende Temperatur nicht garantiert werden kann, schlägt dieses Verfahren vor, daß zur Temperaturkompensation und einem durch ein temperaturempfindliches Element in der Zuleitung des Separators signalisierten Wert, ein Vergleich durchgeführt wird. Unabhängig von dem hohen finanziellen Aufwand, der zur Durchführung dieses Verfahrens getrieben werden muß und der nicht im Vergleich zu dem erzielten Nutzen steht, ist der so erhaltene Meßwert ungenau und sichert damit nicht das angestrebte Ziel.

Nachteilig ist weiterhin, daß die Energie und der ermittelte Wert aus einem rotierenden System übertragen werden muß. Die vorgeschlagene Vorrichtung dazu ist sehr kompliziert, störanfällig und unzuverlässig, so daß kein exakter Auswurfszeitpunkt bestimmt wird, d. h., daß die bereits beschriebenen Nachteile nicht beseitigt werden.

Auch andere Verfahren, die zum Messen des Feststoffansatzes bekannt wurden und mit Lichtquellen oder radioaktiven Substanzen arbeiten, könnt en die bereits beschriebenen Mängel nicht abstellen.

Da die oben beschriebenen Verfahren sich nicht bewährt haben und mit einer großen Anzahl von Mängeln behaftet sind, wurde der Weg beschritten, die Höhe des Feststoffansatzes in der Trennkammer einer rotierenden Trommel über die abgeführte abgetrennte Flüssigkeitsphase zu erreichen.

Eine dieser Lösungen wurde z. B. in der DE-PS 2 017 031 beschrieben.

Bei dieser Lösung wird ein Signal für den Feststoffansatz, das durch Verstopfen eines Anzeigekanals mit Feststoffen erzeugt wird, durch Abfühlen des absoluten Druckes im Schlammraum ausgelöst. Zu diesem Zweck ist in den Ableitorganen der

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Zentrifuge ein bestimmtes Druckverhältnis zu den Flüssigkeitsspiegeln hergestellt, so daß der Druck der abgetrennten Flüssigkeitsphase einen Signalverstärker betätigt. Das Drucksignal, welches vom Signalverstärker empfangen wird, wird nach Verstärkung weiter zu einem Druckunterschiedsmesser gesendet. Wenn der Feststoffansatz einen im Schlammraum der Trommel angeordneten Kanal verstopft, bewegt sich der Flüssigkeitsspiegel in der Ableitkammer radial nach außen, da abgetrennte Flüssigkeit über ein im Oberteller vorgesehenes Loch in die Ableitkammer einströmt, so daß die vorhandene Luft in der Schälscheibe ausströmt, in deren Folge ein reduzierter Gegendruck auftritt. Durch diesen reduzierten Druck wird ein Druckunterschiedsmesser betätigt und es tritt ein vergrößerter Unterschied zwischen dem Druck der Anzeigeflüssigkeit und dem Druck der abgetrennten Flüssigkeit ein. Wenn dieser Unterschied dem eingestellten Unterschied entspricht, leitet ein elektrischer Schalter eine Teilentschlammung ein.

Die weiteren Verfahren und Vorrichtungen, die bekannt wurden, arbeiten alle nach dem Grundprinzip dieses Verfahrens, d. h., daß der Steuerimpuls der Teilentschlammung in Abhängigkeit des Flüssigkeitsdruckes in den Ableitorganen oder durch Prüfung der abgetrennten Flüssigkeit auf Restfeststoffe ausgelöst wird.

Diese Verfahren sind aber sehr aufwendig und greifen unmittelbar in den technologischen Trennprozeß des Zentrifugalseparators, durch Veränderung der inneren Gestaltung der Trommel und/oder durch Einbauten in der Trommel und deren Ableitorgane, ein.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, die beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren auszuschließen und ein Verfahren zu entwickeln, das Produktverluste weitgehend ausschließt und den technologisch erzielten Reinheitsgrad der abgetrennten Flüssigkeitsphasen des Zentrifugalseparators bei gleichzeitiger Erhöhung der ökonomischen Kennwerte sowie der Verringerung der Herstellungskosten eines Zent rifugalseparators gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Öffnungsvorgang der Trommel eines selbstreinigenden Zentrifugalseparators ausschließlich in Abhängigkeit

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eines vorbestimmten Feststoffansatzes im Trennraum der Trommel auszulösen, ohne daß irgendwelche Einbauten und Veränderungen im Trommelinneren und in der Ableitungsgestaltung der abgetrennten Flüssigkeitsphasen eines Zentrifugalseparators vorgenommen werden.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die physikalischen Kenngrößen der abgetrennten Feststoffe außerhalb der rotierenden Trommel in dem Feststoffabführungssystem mittels bekannten Meßinstrumenten bestimmt werden, und die Meßwerte über eine bekannte Vergleichseinrichtung mit vorgegebenen Festwerten verglichen werden, und die ermittelten Vergleichswerte in einen Steuerimpuls umgesetzt werden, der den nachfolgenden Austragungszeitpunkt der Feststoffe in einer speicherprogrammierten Steuerung des Zentrifugalseparators festsetzt.

Da nach diesem Verfahren der nachfolgende Austragungszeitpunkt entsprechend des ermittelten Wertes der vorangegangenen Austragsperiode bestimmt und festgelegt wird, ist es wichtig, den Festwert, der als Vergleichswert in der Vergleichseinrichtung eingegeben ist, so festzulegen, daß einerseits ein geringer Anteil des Feststoffansatzes nach jedem Öffnungvorgang, sogenannte Teilentschlammung, in dem Trennraum der Trommel erhalten bleibt, damit Produktverluste bei diesen Teilentschlammungen ausgeschlossen werden können und andererseits gesichert wird, daß der Feststoffansatz, der in der Trommel abgetrennten Feststoffe und Verunreinigungen aus dem zu trennenden Flüssigkeitsgemisch nicht bis an die Trennkante zwischen der flüssigen Phase und der Feststoffphase heranreicht, um Beeinträchtigungen des Reinheitsgrades der abgetrennten flüssigen Phase auszuschließen. Es wird empfohlen, daß der Festwert im Vergleichsspeicher

2 so bestimmt wird, daß bereits bei einem Feststoffansatz von /3 des höchst zulässigen Feststoffansatzes, der durch die Trennkante von flüssiger Phase und Feststoffphase begrenzt wird, die Trommel geöffnet wird, d. h., die Teilentschlammung eingeleitet wird.

Die Anwendung dieses Verfahrens hat gegenüber bisher bekannten Verfahren wesentliche Vorteile.

Zum Beispiel erfolgt keine Verunreinigung der abgetrennten flüssigen Phase, wodurch der technologisch erzielte Reinheitsgrad infolge der Zentrifugaltrennung gesichert wird. Durch die Wahl des Festwertes als Vergleichswert sind Produktverluste weitgehend ausgeschlossen, was eine Effektivitätserhöhung des Zentrifugalseparators zur Folge hat.

Mit der erreichten Möglichkeit des Erfassens des Meßwertes des Feststoffansatzes außerhalb der rotierenden Trommel, der die Grundlage für die Bestimmung des

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Zeitpunktes für die nachfolgend einzuleitende Teilentschlammung ist, sind alle konstruktiven und technologischen Probleme der Übertragung eines Meßwertes aus einem rotierenden System gegenstandslos, wie sie bei bisher bekannten Verfahren aufgetreten sind. Gleichzeitig ist dieses Verfahren auf jede herkömmliche selbstreinigende Trommel anwendbar, da jegliche Veränderungen und Einbauten im Inneren der Trommel und/oder in den Ableitorganen eines Zentrifugalseparators ausgeschlossen sind. Das heißt, daß der Fertigungsaufwand und der Kompliziertheitsgrad bei der Fertigung der Trommel gegenüber bisher bekannten Verfahren, bei denen der Meßwert des Feststoffansatzes über die Ableitorgane erfaßt wird, stark herabgesetzt werden kann. Darüber hinaus ist dieses Verfahren an jedem selbstreinigenden Zentrifugalseparator nachrüstbar, ohne wesentlichen finanziellen Aufwand. Da die Grundausrüstungen für die Steueranordnung zur Durchführung dieses Verfahrens bei fast jedem selbstreinigenden Zentrifugalseparator bereits vorhanden sind, ist der Nachrüstungsaufwand auch nicht zu hoch. Es ist auch möglich, daß der ermittelte Meßwert, der in einen Steuerimpuls umgewandelt wird, in eine elektrische Steueranordnung eingesteuert wird, d. h., in der mehrere Zeitrelais mit unterschiedlichen Zeitbasen angeordnet sind, die dann von dem ermittelten Steuerimpuls entsprechend der Zeitbasis angesteuert werden.

Zusammenfassend wird festgestellt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die konstruktive, technologische und verfahrenstechnische Konzeption eines selbstreinigenden Zentrifugalseparators mit feststoffabhängiger Teilentschlammung verbessert wird, was sich in der ökonomischen Bewertung positiv auswirkt. Das bedeutet, daß beim Hersteller geringere Herstellungskosten entstehen, und daß sich beim Anwender die ökonomischen Ergebnisse verbessern.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die zugeht, rige Zeichnung zeigt

einen Ausschnitt von der Trommel mit geöffneten Feststoff austragungsschlitzen mit erfinderischer Lösung.

Die Trommel des Zentrifugalseparators besteht aus den Hauptteilen Trommelunterteil 1, Trommeloberteil 2, Verteiler (nicht gezeigt), Einsatztellern 7 und dem Kolbenschieber 3, die auf einer nicht gezeigten Trommelspindel aufgesetzt ist. Das Trommelunterteil 1 und das Trommeloberteil 2 ist mit einem Verschlußring 6 lösbar zusammengespannt. Zwischen den aufeinandergefügten konischen Einsatztellern 7 und den Innenkonturen des Kolbenschiebers 3 und des Trommeloberteils 2 ist ein sogenannter Schlammraum gebildet, in dem die abgetrennten Feststoffbestandteile und Verschmutzungen des zu trennenden zugeführten Flüssigkeitsgemisches infolge der wirkenden Zentrifugalkräfte der rotierenden Trommel abgelagert werden. Im Trommelunterteil 1 sind in der Peripherie Feststoffaustragungsschlitze 4 angeordnet, die durch den im Trommelunterteil 1 angeordneten axial beweglichen und hydraulisch gesteuerten Kolbenschieber 3 während der Separierperiode geschlossen gehalten werden. Der zylindrische Ansatz des Trommelunterteils 1 ist mit einem den Feststoffaustragungsschlitzen 4 umgebenden Feststoffangraum 5 umgeben, in dem der den Feststoffaustragungsschlitzen 4 gegenüberliegenden Innenwand ein Meßinstrument, vorzugsweise ein Sensor 9, angeordnet ist, der mit einem Signalwandler 10 elektrisch in Verbindung steht, der wiederum mit einer speicherprogrammierten Steuerung 11 verbunden ist, in der u. a. eine Vergleichseinrichtung und ein Impulsgeber angeordnet ist. Die speicherprogrammierte Steuerung 11 ist schaltungstechnisch mit den Magnetventilen 12 des Steuersystems für Steuerwasser verbunden, welches die Teilentschlammungen zum Zweck des Feststoffaustrages aus der Trommel steuerseitig durchführt.

Das erfinderische Verfahren läuft in Verbindung mit einem selbstreinigenden Zentrifugalseparator und einer speicherprogrammierten Steuerung 11 wie folgt ab:

Mit Beginn des Separierprozesses wird der Zeitpunkt der ersten Teilentschlammung durch den vorbestimmten Festwert in der speicherprogrammierten Steuerung bestimmt. Nach Ablauf der ersten Separierperiode entsprechend der vorbestimmten Zeit durch den Festwert wird durch die speicherprogrammierte Steuerung 11 die Teilentschlammung über die angesteuerten Magnetventile 12 eingeleitet. Mit der Steuerimpulsgabe durch die speicherprogrammierte Steuerung 11 öffnet das Magnetventil 12 für Öffnungswasser. Das Öffnungswasser wird durch den Steuerwasserkanal, z. B. einem Steuerventil zugeführt. Das Steuerwasserventil wird durch den entstehenden größeren D ruck geöffnet und gibt den Ablauf des Schließwasserkanals frei. Mit teilweisem Entleeren der Schließkammer im Trommelunterteil 1 wirkt der Flüssigkeitsdruck in dem Separierraum auf den Kolbenschieber 3 und

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dieser bewegt sich nach unten und gibt die Feststoffaustragungsschlitze 4 frei. In diesem Moment wird der angesammelte Feststoffansatz durch die Feststoffaustragungsschlitze 4 in den Feststoffangraum 5 ausgeworfen und trifft auf den Sensor 9, der an der Innenwand des Feststoffangraumes 5 angeordnet ist, auf. Der Sensor 9 ermittelt eine der physikalischen Kenngrößen, z. B. Dichte und gibt den Wert an den Signalwandler 10 weiter. Dieser Signalwandler 10 wandelt den Wert und führt ihn in Form eines Signals an eine Vergleichseinrichtung in der speicherprogrammierten Steuerung 11 weiter. Hier wird das Signal mit dem Festwert verglichen und das Ergebnis wird in eine Zeitbasis gewandelt und als Zeitwert für die nächstfolgende Teilentschlammung in der speicherprogrammierten Steuerung 11 gespeichert. Nach Ablauf der gespeicherten Zeit läuft das Verfahren synchron ab.

Wenn infolge eines höheren Feststoffanteils oder Verschmutzungen des zum Trennen zugeführten Flüssigkeitsgemisches sich der Feststoffansatz in der programmierten Separierperiode gegenüber der vorangegangenen Separierperiode

vergrößert, ist durch den vorbestimmten Feststoffansatz über den Festwert von 2 /3 vom maximal möglichen Feststoffansatz gesichert, daß die Trennkante 8 zwischen der Feststoffphase und der flüssigen Phase nicht überschritten wird. Bei der nachfolgenden Teilentschlammung wird aber dieser erhöhte Feststoffansatz durch den Sensor 9 ermittelt, und infolge des Ergebnisses der Vergleichseinrichtung in der speicherprogrammierten Steuerung 11 wird ein entsprechend früherer Teilentschlammungszeitpunkt eingespeichert. In diesem Fall wird die Separierperiode kürzer.

Wenn der Feststoffansatz geringer ist, der durch die geringere Dichtebestimmung durch den Sensor 9 ermittelt wird, wird ein späterer Teilentschlammungszeitpunkt über die Vergleichseinrichtung ermittelt und in der speicherprogrammierten Steuerung 11 gespeichert, d. h., die folgende Separierperiode wird länger.

Da der Festwert in der Vergleichseinrichtung so gewählt ist, daß bei jeder Teilentschlammung ein geringer Feststoffanteil in der Trommel verbleibt, d. h., daß die Feststoffaustragungsschlitze 4 durch Feststoff überdeckt werden, ist gesichert, daß außer den abgetrennten Feststoffen und Verschmutzungen keine abgetrennte Flüssigkeitskomponente ausgeworfen wird.

Andererseits ist durch die Wahl des Feststoffansatzes von /3 in der Trommel gegenüber des maximal möglichen Feststoffansatzes gesichert, daß der Feststoffansatz bei höherem Verschmutzungsgrad des Flüssigkeitsgemisches während einer Separierperiode nicht die Trennkante 8 erreicht, so daß eine Vermischung von Feststoffphase und flüssiger Phase verhindert wird.

Diese vorstehenden Aussagen basieren auf den Erfahrungswerten eines allgemeinen Verschmutzungsgrades von zu trennenden Flüssigkeitsgemischen und deren Schwankungsbereich in dem Flüssigkeitsgemisch während des kontinuierlichen Betriebes eines Zentriugalseparators.

Claims (2)

2605 11 Patentansprüche

1. Verfahren zum feststoffabhängigen Öffnen eines Zentrifugalseparators mit an der Peripherie der Trommel angeordneten Feststoffaustragungsschlitzen, die mit einem axial beweglich und hydraulisch gesteuerten Kolbenschieber geschlossen sind und der zum Zweck des Feststoffaustrages die Feststoffaustragungsschlitze kurzfristig öffnet und einem um die Trommel angeordneten Feststoffabführungssystem, bestehend aus Feststoffangraum und Siphon, dadurch gekennzeichnet, daß eine der physikalischen Kenngrößen der abgetrennten Feststoffe außerhalb der rotierenden Trommel in dem Feststoffabführungssystem mittels bekannten Meßmitteln bestimmt wird, und daß der Meßwert mittels einer Vergleichseinrichtung mit einem vorgegebenen Festwert verglichen wird und der so ermittelte Wert in einen Steuerimpuls umgewandelt wird, der den nachfolgenden Austragszeitpunkt der Feststoffe aus der Trommel in einer speicherprogrammierten Steuerung (11) festsetzt.

2. Verfahren na ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Festwert in Abhängigkeit der Öffnungsperiode der Trommel so bestimmt wird, daß ein geringer Feststoffansatz nach Beendigung des Öffnungsvorganges erhalten bleibt, und daß der Feststoffansatz vor dem Öffnungsvorgang vorzugs-

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weise /3 des zulässigen Feststoffansatzes, bezogen auf die Trennkante (8) zwischen flüssiger Phase und Feststoffphase, beträgt.