DE3874943T2 - Dekantierzentrifuge mit pneumatischer entleerungsvorrichtung. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft Dekantierzentrifugen.
• Eine derartige Vorrichtung enthält eine horizontal angeordnete, längliche Schale, die drehbar auf beabstandeten Lagern gelagert ist und durch die ein Schneckenförderer verläuft, der sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die sich von der Geschwindigkeit der Schale unterscheidet. In eine Zylinderkammer wird nahe an einem Ende der rotierenden Schale Schlamm eingeleitet, um unter der Fliehkraft eine ringförmige Stauung um die Schalenwand auszubilden, deren inneres Niveau auf einen kegelförmigen Randteil in der Nähe des gegenüberliegenden Endes der Schale auftrifft. Bei der Förderung von Feststoffen mit schwerer Phase durch den Schneckenförderer von der Schalenwand des Zylinderteils zu Feststoff-Entladeöffnungen am entfernten Ende des Randteils treten oft Schwierigkeiten auf. Der Schneckenförderer muß die abgesetzten Feststoffe aus einem Bereich mit großer Fliehkraft an der Schnittstelle des zylindrischen und kegelförmigen Teils der Schale zu einem Bereich mit kleinerer Fliehkraft an den Feststoff-Entladeöffnungen anheben. Weicher Schlamm neigt dazu, zwischen die Förderflügel und durch den Spalt zwischen dem Außendurchmesser des Schneckenförderers und der Innenfläche des kegelförmigen Teils der Schale zurückzufließen.
• Es wurden verschiedene Einrichtungen entwickelt, um das Entladen des Schlamms mit schwerer Phase zu unterstützen, wobei ein derartiges Verfahren in der US-Patentschrift 3,934.792 beschrieben ist, die zwischen dem Schlammzufuhr-Einlaßbereich und den Kuchenentladeöffnungen eine Trennwand vorsieht. Mit dieser Trennwand kann eine Flüssigkeitsablaßöffnung auf einem Radius eingesetzt werden, der kleiner als der Radius für die Kuchenentladeöffnungen ist, wobei der größere hydrostatische Druck auf der Beschickungsseite der Trennwand die Entladung des weichen Schlamms unterstützt. Ein Nachteil liegt bei diesem Aufbau darin, daß feine Teilchen mit hoher Dichte aus dem verdickten Schlamm austreten und sich in der Schale sammeln, besonders im Schnittbereich zwischen dem zylindrischen und dem kegelförmigen Teil. Durch diese Ansammlung von feinen Teilchen wird die Strömung des weichen Schlamms behindert, wobei es zu einem schweren Abrieb kommen kann.
• Ein Hauptgegenstand dieser Erfindung ist es daher, eine Dekantierzentrifuge mit einem Aufbau zu liefern, der dieses Problem vermindert.
• Erfindungsgemäß wird eine Dekantierzentrifuge geliefert, um aus einem Eingangsschlamm zumindest eine leichte Phase und eine schwere Phase eines Materials zu trennen und wiederzugewinnen, wobei die Dekantierzentrifuge eine ringförmige Schale, ein Hohlrohr, das axial durch die Schale verläuft, eine Einrichtung, um von zumindest einem Ende der Schale eine Phase des Materials abzuleiten, sowie eine fluidbetätigte Drucklufthebeeinrichtung besitzt, die vom Hohlrohr getragen wird, um während des Betriebs der Zentrifuge vom Inneren der Schale eine andere Phase des Materials zu sammeln und die andere Phase zu einer Ableiteinrichtung zu fördern, wobei die Drucklufthebeeinrichtung einen ersten Teil, der mit dem Hohlrohr verbunden ist und davon ein Fluid erhält, um die Drucklufthebeeinrichtung in Betrieb zu setzen, sowie einen zweiten Teil aufweist, der vom ersten Teil und radial in die Schale vorspringt, wobei er das Betriebsfluid aufnimmt, um die andere Phase des Materials zu sammeln.
• Es ist ersichtlich, daß dann, wenn hier auf eine "Drucklufthebeeinrichtung" Bezug genommen wird, diese Einrichtung mit irgendeinem Fluid betrieben werden kann, dessen Dichte niedriger als die Dichte zumindest einer Phase des Eingangsschlamms ist, wobei es sich nicht unbedingt um Luft handeln muß.
• Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben, in denen zeigt:
• Fig. 1 den Längsschnitt durch eine herkömmliche Dekantierzentrifuge;
• Fig. 2 einen Teillängsschnitt, wobei eine Drucklufthebeeinrichtung dieser Erfindung in der Schale einer Dekantierzentrifuge angeordnet ist;
• Fig. 3 die vereinfachte Darstellung einer abgewandelten Einzelheit des Aufbaus von Fig. 2;
• Fig. 4 die gleiche Einrichtung in einer Zentrifuge mit einer abgewandelten Form;
• Fig. 5 einen unterschiedlichen Aufbau der Drucklufthebeeinrichtung in der Schale;
• Fig. 6 eine abgeänderte Version der Ausführungsform von Fig. 5;
• Fig. 7, wie die Erfindung auf eine andere Zentrifugenart angewandt wird; und
• Fig. 8 eine abgeänderte Form einer Drucklufthebeeinrichtung, die auf eine ähnliche Zentrifuge wie in Fig. 7 angewandt wird.
• Eine herkömmliche Dekantierzentrifuge, wie sie Fig. 1 zeigt, enthält eine ringförmige Schale 7, die für eine Drehung zwischen Endlagern 8 und 9 befestigt ist, wobei ein koaxial angeordneter Schneckenförderer 10 in der Schale 7 drehbar vorgesehen ist. Ein Treibrollensystem 11 dient dazu, um die Schale 7 mit einer Geschwindigkeit in Drehung zu versetzen, die sich von der Geschwindigkeit des Förderers 10 unterscheidet. Ein ortsfestes Außengehäuse 12 umschließt die Schale 7, wobei es mit Auslässen 13 und 14 versehen ist, um die getrennten Phasen eines Schlamms 15 zu sammeln, der längs des Einlaßrohrs 16 in das Innere der Schale 7 eingeleitet wird. Die Schale 7 ist mit einem zylindrischen Teil 17 und einem kegelförmigen Randteil 18 versehen, die beide von Schneckenflügeln 19 überstrichen werden, die auf einer Hohlnabe 20 des Schneckenförderers 10 radial befestigt sind.
• Während des Betriebs der Zentrifuge bildet der Schlamm 15 unter der Fliehkraft eine ringförmige Stauung 21, wodurch das Material mit leichter Phase aus der Schale 7 durch Öffnungen 23 entladen wird, wenn das innere Niveau 22 der Stauung 21 diese überflutet. Das innere Niveau 22 trifft auf den kegelförmigen Randteil 13 kurz vor den Entladeöffnungen für die schwere Phase 24 am Außenende des Randteils 18 auf. Material mit schwerer Phase in Form von aus dem Schlamm 15 abgesetzten Feststoffen wird von den Flügeln 19 des Förderers 10 hinauf zum Randteil 18 vorgeschoben, um es durch die Öffnungen 24 zu entladen. Abgesetzte Feststoffe müssen, wie oben erwähnt, mit dem Schneckenförderer 10 von einem Bereich mit großer Fliehkraft an der Schnittstelle 25 zwischen dem Zylinderteil 17 und dem kegelförmigen Randteil 18 der Schale 7 zum Bereich mit kleinerer Fliehkraft angehoben werden, der sich an den Entladeöffnungen 24 befindet. Bei einer Ausführungsform versucht die Erfindung das Problem zu überwinden, daß der weiche Schlamm versucht, zwischen die Förderflügel 19 sowie durch den Spalt 26 zwischen den Flügeln 19 und der Wand der Schale 7 am Randteil 18 zurückzufließen.
• Im allgemeinen liefert die Erfindung in einer form eine Einrichtung, um den weichen Schlamm, der sich im Bereich der Schnittstelle 25 sammelt, radial in die Nabe 20 des Schneckenförderers 10 zu pumpen, von wo diese Feststoffe leicht zu einer Kuchenentladeöffnung fließen können. Die Pumpwirkung wird durch den Betrieb einer Druckluftpumpe erreicht, die auf dem Schneckenförderer 10 angebracht ist. Vorzugsweise werden zwei gleichartige Pumpen verwendet, die an radial gegenüberliegenden Teilen des Schneckenförderers 10 angeordnet sind. Von einem externen Kompressor wird Druckluft von einer Leitung durch die Nabe 20 und über einen geeigneten rotierenden Dichtungsaufbau geleitet. Wenn die Strömung der Druckluft zur Drucklufthebeeinrichtung geregelt wird, können die Geschwindigkeit einer Feststoffentladung und damit die Konzentration einer Feststoffentladung fortlaufend geregelt werden. Grobe Teilchen des Materials mit schwerer Phase werden an einem Eindringen in die Drucklufthebeeinrichtung durch einen engen Zwischenraum zwischen dem Schlammeinlaß zur Drucklufthebeeinrichtung und der Innenfläche der Schalenwand gehindert. Wenn übergroße Teilchen vom zugeführten Schlamm entfernt werden (oder darin fehlen), können alle abgesetzten Feststoffe mit Hilfe der Drucklufthebeeinrichtung entladen werden, wobei der kegelförmige Randteil 18 der Dekantierschale 7 nicht erforderlich ist. In diesem Fall kann der zylindrische Schalenteil durch einen kegelförmigen Teil ersetzt werden, der am Entladeende der schweren Phase einen größeren Durchmesser als am Beschickungsende besitzt. Dies führt zu einer Herabsetzung des erforderlichen Drehmoments, um den Schneckenförderer relativ zur Schale in Drehung zu versetzen, wobei der Abrieb auf den Flügelspitzen herabgesetzt wird. Obwohl die Förderflügel 19 und eine Zylinderwand 17 beibehalten werden, wäre es möglich, in der Wand in der Nähe der Leitungen 30 einen vergrößerten Stufenteil zu liefern, um einen Bereich mit größerer Fliehkraft zu erzeugen, um die weitere Konzentration der Schlammfeststoffe zu unterstützen.
• Wie Fig. 2 zeigt, besteht die Drucklufthebeeinrichtung 27 aus einer Luftleitung 28, die axial in der Nabe 20 angeordnet und mit einem oder mehreren radial verlaufenden Rohren 29 verbunden ist, die durch die Wand der Nabe 20 verlaufen und kurz vor der Schnittstelle 25 zwischen den Teilen 17 und 18 der Schale 7 enden. Die Rohre 29 können geschlossene Außenenden 29A besitzen, die von entsprechenden inneren Entladeleitungen 30 durchdrungen werden, die an ihren Außenenden offenstehen, um Öffnungen 31 als Einlässe zur Drucklufthebeeinrichtung 27 zu bilden. Die Leitungen 30 sind mit Perforationen 32 im Ende 29A eines jeden Rohrs 29 versehen. Die Innenenden 33 der Entladeleitungen 30 stehen mit einem Entladetrichter 34 in Verbindung, der Radialöffnungen 35 besitzt, um von der Nabe 20 des Schneckenförderers 10 Material mit fester Phase zu entladen. Die Drucklufthebeeinrichtung 27 dient dazu, um durch die in jede Leitung 30 eindringenden Luftblasen, die sich mit dem Schlamm darin mischen, eine Pumpwirkung hervorzurufen, um dessen Dichte herabzusetzen und dadurch eine geringere hydrostatische Förderhöhe in der Leitung zu errichten. Der Wert kann durch das Verhältnis von Luftblasen in der Leitung 30 geregelt werden.
• Es ist daher ersichtlich, daß dann, wenn der Drucklufthebeeinrichtung 27 Druckluft zugeführt wird, wobei die Öffnungen 31 der Entladeleitungen 30 in der Nähe des Verbindungsbereichs 25 rund um die Schale 7 streichen, durch die unterschiedlichen Drehzahlen der Schale 7 und des Schneckenförderers 10 Material mit schwerer Phase von der Einrichtung 27 in die Nabe 20 angehoben und durch die Öffnungen 35 entladen wird. Fig. 3 zeigt vereinfacht und vergrößert eine abgeänderte Ausführungsform, bei der das Rohr 29 von der Nabe 20 getrennt ist und eine Kammer 29B einschließt, die an ihrem unteren Ende offenstehen kann, wobei ihr von einem Ende Luft von einer Druckluftleitung 28A zugeführt wird, die an ihrem anderen Ende mit dem Inneren der Nabe 20 verbunden ist, um Luft zuzuführen.
• Beim dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau wurden die Flügel des Schneckenförderers 10 weggelassen, um die Darstellung zu vereinfachen, wobei eine Dekantierzentrifuge gezeigt wird, die eine Trennung von drei Phasen durchführen kann. Zusätzlich ist auf der Nabe 20 des Schneckenförderers 10 eine ringförmige Trennwand 36 befestigt, die dazu dient, um eine Zwischenfläche 37 zwischen verschiedenen Phasen zu liefern, z.B. Öl und Wasser. Die Trennwand 36 dient dazu, um eine beträchtliche Verweilzeit der leichten Phase, d.h. des Öls, in der Schale 7 zu erzeugen.
• Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform von Dreiphasen-Dekantierzentrifugen, wobei die erste die Trennwand 36 mit der gleichen Länge wie in Fig. 4 aufweist, und wobei die Entladeleitung 30 verkürzt wurde und lediglich dazu dient, um Wasser aus der Schale 7 zu pumpen. In diesem Fall werden Feststoffe auf herkömmliche Weise mit den Flügeln 19 des Schneckenförderers 10 entladen. Fig. 6 weist zusätzlich eine Schwimmerregelung 38 auf, um das Niveau der Öl/Wasser-Zwischenfläche 37 zu regeln, indem die Zufuhr der Luftströmung zur Entladeleitung 30 automatisch geregelt wird. Die notwendige Steuerung kann herkömmlich durch den Betrieb eines Schwimmerventils erfolgen, mit dem die Luftzufuhr zur Entladeleitung 30 immer dann abgesperrt wird, wenn das Niveau der Zwischenfläche 37 auf einen vorgegebenen Pegel fällt.
• Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Zentrifuge, bei der die ringförmige Schale 7 nur eine zylindrische Wand besitzt, wobei sie weiters, obwohl dies hier nicht dargestellt ist, um die Darstellung zu vereinfachen, einen Schneckenförderer enthält, um die feste Phase entlang der Schale zum Wiedergewinnungsbereich der Feststoffe vorzuschieben. Weiters weist sie eine Schwimmerregelung 38 auf, die zur Wasserentladeleitung 30 ähnlich wie in Fig. 6 verschwenkt werden kann. In diesem Fall dient die Schwimmerregelung 38 dazu, um sicherzustellen, daß die Öffnung 31 der Leitung 30 immer in die wässrige Phase eingetaucht ist. Eine zusätzliche Entladeleitung 39 ist mit ihrer Öffnung 39A während der Drehung in die Ansammlung der festen Phase in der Schale 7 eingetaucht. Um dies immer sicherzustellen kann eine weitere Schwimmerregelung (nicht dargestellt) zugeordnet werden. In allen Fällen liefern einzelne Luftzuleitungen (nicht dargestellt) Luft von der Nabe 10 zu den Entladeleitungen 30 und 39, damit die Drucklufthebeeinrichtung entsprechend arbeiten kann. Im Gegensatz zu einer Verwendung der weiteren Schwimmerregelung für die Leitung 39 kann ein schwenkbarer Schaufelfühler (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um die Luftzufuhr zu regeln, indem er auf eine Kraft anspricht, die seinem Fühlerblatt von der Menge des Materials mit fester Phase aufgeprägt wird, das von den Flügeln des Schneckenförderers zum Fühler vorgeschoben wird.
• Fig. 8 zeigt einen weiteren, der Schale 7 von Fig. 7 ähnlichen Aufbau, der mit einem schwereren Schlamm verwendet werden kann. Durch einen ausgeprägten Unterschied im hydraulischen Ausgleichspegel zwischen den leichteren Phasen und der schweren Phase des Schlamms wird es möglich, den Schlamm zu einem größeren Radius für die Entladung zu pumpen, als er für die Entladung der leichteren Phasen erforderlich ist. Das bedeutet, daß die Beseitigung der schweren Phase mit der Drucklufthebeeinrichtung 40 durch den hydrostatischen Druck unterstützt wird, wenn eine Entladung mit einer Leitung 41 erfolgt, die vollständig unterhalb der Oberfläche der leichten Phase liegt, die hier als Öl dargestellt ist. Die Wasserentladung kann nur mit dem hydrostatischen Druck über die Entladeleitung 42 erfolgen.
• 0bwohl eine prinzipielle Ausführungsform sowie abgeänderte Formen in der obigen Beschreibung geoffenbart wurden, ist ersichtlich, daß andere Formen, Abänderungen und Verbesserungen innerhalb des Bereichs dieser Erfindung möglich sind.

Claims (9)

1. Dekantierzentrifuge, um aus einem Eingangsschlamm (15) zumindest eine leichte Phase und eine schwere Phase eines Materials zu trennen und wiederzugewinnen, wobei die Dekantierzentrifuge eine ringförmige Schale (7), ein Hohlrohr (20), das axial durch die Schale verläuft, eine Einrichtung (23), um von zumindest einem Ende der Schale eine Phase des Materials abzuleiten, sowie eine fluidbetätigte Drucklufthebeeinrichtung (27) besitzt, die vom Hohlrohr getragen wird, um während des Betriebs der Zentrifuge vom Inneren der Schale eine andere Phase des Materials zu sammeln und die andere Phase zu einer Ableiteinrichtung (35) zu fördern, wobei die Drucklufthebeeinrichtung einen ersten Teil (30), der vom Hohlrohr getragen wird und radial davon in die Schale verläuft, sowie einen zweiten Teil (23, 29) aufweist, der so angeschlossen ist, um eine Fluidzufuhr vom Hohlrohr aufzunehmen, und der so angeschlossen ist, um die Fluidzufuhr in den ersten Teil einzuleiten, um die Drucklufthebeeinrichtung in Betrieb zu setzen, um die andere Phase des Materials zu sammeln.

2. Dekantierzentrifuge gemäß Anspruch 1, wobei der erste Teil mit dem Inneren des Hohlrohrs in Verbindung steht, um die andere Phase abzuleiten, wobei der zweite Teil der Drucklufthebeeinrichtung aus einem Rohr (29) besteht, das auf dem Hohlrohr radial angeordnet ist, und wobei der erste Teil der Drucklufthebeeinrichtung aus einer Ablaßleitung (30) besteht, die koaxial mit dem Rohr verläuft und durch ein Außenende (29A) davon vorspringt, wobei sie eine offene Mündung (31), um die andere Phase des Materials zu sammeln, sowie zumindest eine Offnung (32) in ihrer Wand besitzt, um das Aktivierungsfluid vom zweiten Teil aufzunehmen.

3. Dekantierzentrifuge gemäß Anspruch 1, wobei der erste Teil mit dem Inneren des Hohlrohrs in Verbindung steht, um die andere Phase abzuleiten, und wobei der zweite Teil ein Fluidaufnahmeelement (29) besitzt, das am ersten Teil vom Hohlrohr entfernt angebracht ist, und wobei eine Druckluftleitung (28A) das Element mit dem Inneren des Hohlrohrs verbindet, um die Fluidzufuhr zu liefern, um die Drucklufthebeeinrichtung zu betätigen.

4. Dekantierzentrifuge gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die ringförmige Schale einen inneren, zylindrischen Teil (17) besitzt, der in Längsrichtung an einen kegelförmigen Randteil (18) angrenzt, wobei die Hohlnabe in Drehung versetzt werden kann und eine Vielzahl von Flügeln eines Schnekkenförderers (19) trägt, und wobei die offene Mündung der Ablaßleitung neben der Verbindungsstelle (25) zwischen dem zylindrischen Teil und dem kegelförmigen Randteil angeordnet ist, um im Betrieb der Zentrifuge eine schwere Phase des Materials aus der Schale abzuleiten.

5. Dekantierzentrifuge gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die ringförmige Schale einen inneren, zylindrischen Teil (17) besitzt, der in Längsrichtung an einen kegelförmigen Randteil (18) angrenzt, wobei die Hohlnabe in Drehung versetzt werden kann und eine Vielzahl von Flügeln eines Schnekkenförderers (19) trägt, und wobei die offene Mündung der Ablaßleitung in einem Bereich angeordnet ist, der im Betrieb der Zentrifuge von der leichten Phase eines Materials eingenommen wird, um die leichte Phase des Materials aus der Schale abzuleiten.

6. Dekantierzentrifuge gemäß Anspruch 5, wobei eine radial verlaufende Trennwand (36) am Hohlrohr befestigt ist und in eine Tiefe innerhalb der Schale unter das Niveau der Zwischenfläche von zwei verschiedenen leichten Phasen eines Materials verläuft, und wobei die Ablaßleitung zwischen der Trennwand und dem kegelförmigen Randteil der Schale angeordnet ist.

7. Dekantierzentrifuge gemäß Anspruch 6, wobei sie weiters eine Einrichtung enthält, die die Zufuhr des Aktivierungsfluids zur Ablaßleitung steuert und einen Stellschwimmer (38) aufweist, der auf der Zwischenfläche der beiden Phasen schwimmt.

8. Dekantierzentrifuge gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sie weiters eine Einrichtung enthält, die die Zufuhr des Aktivierungsfluids zur Ablaßleitung steuert und einen Stellschwimmer (38) aufweist, der auf der Zwischenfläche der beiden Phasen schwimmt.

9. Dekantierzentrifuge gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der zweite Teil der Drucklufthebeeinrichtung die andere Phase zur Ableiteinrichtung über eine Leitung (41) führt, die während des Betriebs der Zentrifuge vollständig unter der Fläche des Schlamms in der Schale angeordnet ist, wobei die Wirkung der Drucklufthebeeinrichtung durch den hydrostatischen Druck des Schlamms gefördert wird.