DE4119003A1 - Schneckenzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenzentrifuge zur Trennung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches in eine leichte und in eine schwere Phase mit im wesentli­ chen zylindrisch-konischem Trommelmantel, wobei an der Förderschnecke wenigstens ein Stauelement angeordnet ist, das mit der Innenwand der Zentrifugentrommel einen Durch­ trittsspalt für die schwere Phase bildet.

Aus der deutschen Patentschrift 23 44 507 ist eine Voll­ mantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung eines Feststoff- Flüssigkeitsgemisches in eine leichte und in eine schwere Phase bekannt, bei der das an der Förderschnecke be­ festigte Stauelement als ringförmige Scheibe oder als Kegelstumpfmantel ausgebildet ist und im Übergangsbereich vom zylindrischen zum konischen Trommelmantel mit der In­ nenwand der Zentrifugentrommel einen ringförmigen Durch­ trittsspalt für die schwere Phase bildet. Die Austritts­ öffnung für die schwere Phase ist hierbei im Trommelman­ tel mit einem größeren radialen Abstand von der Trommel­ achse angeordnet als die Austrittsöffnung für die leichte Phase. Auf diese Weise soll im Betrieb der Schneckenzen­ trifuge auf die schwere Phase ein zusätzlicher hydrosta­ tischer Druck ausgeübt werden, um den Durchtritt der schweren Phase durch den zwischen dem Stauelement und der Innenwandung der Zentrifugentrommel befindlichen Ring­ spalt zu unterstützen. Hierbei ist es jedoch trotz des zusätzlichen hydrostatischen Druckes auf die schwere Phase nicht zu vermeiden, daß es insbesondere dann, wenn sich im Laufe des Betriebes die Feststoff-Flüssigkeits­ verhältnisse im Schlamm verändern, zu einer Verschlechte­ rung des Trenneffektes und damit zu Fehlausträgen kommt, da durch den Ringspalt jeweils nur eine bestimmte Menge an Feststoffen pro Zeiteinheit hindurchtreten kann. Diese bekannte Zentrifuge kann daher nicht den während des Be­ triebes mehr oder weniger häufig auftretenden Schwan­ kungen in der Feststoff-Flüssigkeits-Zusammensetzung des Aufgabegutes oder der Aufgabemenge angepaßt werden, um stets ein gleichbleibendes Trennergebnis zu erzielen.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Schneckenzentrifuge zu schaffen, die den im Betrieb auftretenden Veränderun­ gen bzw. Schwankungen in der Feststoff-Flüssigkeits-Zu­ sammensetzung, der Konsistenz und/oder der Schlammauf­ gabemenge während des Betriebes angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Stauelement an der Förderschnecke verstellbar angeordnet und über Ver­ stellorgane mit einer außerhalb der Zentrifugentrommel befindlichen Verstelleinrichtung verbunden ist, derart, daß der Querschnitt des Durchtrittsspaltes für die schwe­ re Phase während des Betriebes der Zentrifuge verändert werden kann.

Durch diese Maßnahmen gemäß der Erfindung wird eine opti­ male Anpassung der Zentrifuge an die im Betrieb auftre­ tenden Veränderungen in der Feststoff-Flüssigkeits-Zusam­ mensetzung, der Konsistenz und/oder der Schlammaufgabe­ menge während des Betriebes von Hand oder automatisch er­ reicht und dadurch stets ein bestimmter, vorgegebener Trockensubstanzgehalt im Dickstoffaustrag sowie eine be­ stimmte vorgegebene Zentralreinheit aufrechterhalten und gewährleistet. Auf diese Weise wird nicht nur im Ver­ gleich zu den bisher bekannten Schneckenzentrifugen eine wesentliche Verbesserung der Trennergebnisse, auch von sonst schwierig zu entwässernden Schlämmen erreicht, son­ dern es läßt sich hierdurch auch eine Steigerung der Durchsatzleistung erzielen, und zwar auch deshalb, weil bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Zentrifuge keine unnötigen Stillstandszeiten zur Querschnittsänderung oder Nachjustierung des Durchtrittsspaltes anfallen.

Aus der deutschen Patentschrift 37 28 901 ist zwar eine Schneckenzentrifuge mit einem Wehr zum Einstellen des Flüssigkeitsstandes bekannt, das aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Wehrscheiben besteht. Mit diesem bekannten Wehr lassen sich zwar bestimmte Flüssigkeits­ stände während des Betriebes in der Zentrifugentrommel einstellen, jedoch ist hierbei ein veränderbarer Durch­ trittsspalt für die schwere Phase nicht vorgesehen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung be­ steht das Stauelement aus einer in Achsrichtung der Schneckenwelle verstellbaren Ringscheibe. Durch einfaches Verschieben der Ringscheibe zum Dickstoffaustragsende hin, kann der zwischen dem Außenrand der Ringscheibe und der Innenwandung des konischen Trommelmantels befindliche Ringspalt verkleinert und durch Verschieben in entgegen­ gesetzter Richtung vergrößert und dadurch die Zentrifuge an die im Betrieb auftretenden Schwankungen der Fest­ stoffkonzentration im Aufgabegut oder der Aufgabemenge optimal angepaßt werden.

Mit ebendenselben Vorteilen kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Stauelement eingesetzt werden, das aus einer Ringscheibe mit gleichmäßig über den Außenumfang verteilt angeordneten, für den Durchtritt der schweren Phase geeigneten Ausnehmungen besteht, deren Querschnitte durch an der Ringscheibe schwenkbeweglich angeordnete Platten während des Betriebes der Zentrifuge verändert werden können.

Um den Querschnitt des Durchtrittsspaltes für die schwere Phase während des Betriebes der Zentrifuge in einfacher Weise verändern zu können, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung sehr vorteilhaft ein mechanisches, elektri­ sches, magnetisches, hydraulisches oder pneumatisches Verstellorgan vorgesehen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispie­ len.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schneckenzentrifuge mit einem in Achsrichtung der Schneckenwelle verstell­ baren Stauelement gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 2 eine Schneckenzentrifuge mit einer in Achsrichtung der Schneckenwelle verstell­ baren Ringscheibe gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 3 eine Schneckenzentrifuge mit abgestuftem Trommelmantel und darüber in Achsrichtung der Schneckenwelle verstellbar angeordne­ tem Stauelement gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 4 eine Schneckenzentrifuge mit aus einem oder mehreren in radialer Richtung ver­ stellbaren Ringscheibensegmenten bestehen­ den Stauelement gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 5 eine Schneckenzentrifuge mit zwischen der Schneckenwendel in radialer Richtung ver­ stellbar angeordneten Staublechsegmenten gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Ringscheibenseg­ ment gemäß Fig. 4 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 7 eine Schneckenzentrifuge mit in radialer Richtung verstellbarem Stauelement gemäß der Erfindung im Teillängsschnitt;

Fig. 8 ein aus einer Ringscheibe bestehendes Stauelement mit einer oder mehreren am Außenumfang verteilt angeordneten Ausneh­ mungen und daran schwenkbeweglich angeord­ neten Platten gemäß der Erfindung in Teil­ ansicht.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Schneckenzentrifuge aus einem zylindrisch-konischem Trommelmantel (1, 2) und einer darin koaxial angeordneten Förderschnecke (3), deren Schneckenwelle (4) als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Schneckenwelle (4) ist gegenüber der Zentrifugentrom­ mel drehbeweglich in Lagern (5, 6) angeordnet, und die Zentrifugentrommel ist ihrerseits in einem in der Zeich­ nung nicht näher dargestellten Gehäuse in Lagern (7) und (8) rotationsbeweglich gehalten. Auf der linken Seite in der Zeichnung ist ein Rohrstutzen (9) für die Zuführung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches in die Zentrifugen­ trommel koaxial in die hohl ausgebildete Schneckenwelle (4) eingeführt, der in eine Verteilerkammer (10) mündet. Von hier aus gelangt das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch durch in der Schneckenwelle (4) gleichmäßig über den Um­ fang verteilt angeordnete Öffnungen (11) in Pfeilrichtung (12) in das Innere der Zentrifugentrommel, wo unter Ein­ wirkung der im Betrieb der Zentrifuge auftretenden Zen­ trifugalkräfte eine Trennung der leichten Phase bzw. Flüssigkeit von der schweren Phase bzw. den Feststoffen erfolgt. Die leichte Phase wird durch in der Stirnwandung (13) auf der linken Seite der Zentrifugentrommel angeord­ nete Öffnungen (14) in Pfeilrichtung (15) ausgetragen, während die schwere Phase von der an der Schneckenwelle (4) außen angeordneten Schneckenwendel (16) in der Zen­ trifugentrommel nach rechts transportiert und über im Endbereich des konischen Trommelmantels (2) angeordnete Öffnungen (17) in Pfeilrichtung (18) aus der Zentrifu­ gentrommel ausgetragen wird.

Die Schneckenwelle (4) ist mit einer Stauscheibe (19) versehen, die im Übergangsbereich vom zylindrischen Trom­ melmantel (1) zum konischen Trommelmantel (2) in die Feststoff-Flüssigkeitsschicht eintaucht und zusammen mit einem am Außenumfang der Stauscheibe (19) angeordneten, im Querschnitt winkelförmigen Ring als Stauelement (20) mit der Innenwand der Zentrifugentrommel einen Durch­ trittsspalt (21) für die schwere Phase bildet. Dieses Stauelement (20) ist gemäß der Erfindung an der Stau­ scheibe (19) so angeordnet, daß es in Achsrichtung der Schneckenwelle (4) während des Betriebes der Zentrifuge von außen verstellt werden kann. Als Verstellorgan ist hierbei zwischen der Stauscheibe (19) und dem Stauelement (20) ein elastischer, innen hohler, schlauchförmiger Ring (22) vorgesehen, der über eine durch die Schneckenwelle (4) nach außen führende Leitung (23) mit einer außerhalb der Zentrifugentrommel befindlichen - in der Zeichnung nicht näher dargestellten - Verstelleinrichtung in offe­ ner Verbindung steht. Durch Einführen eines flüssigen oder gasförmigen Druckmediums (Pfeil 24) über die Leitung (23) in den schlauchförmigen elastischen Ring (22) wird das Stauelement (20) nach rechts in die in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Position (25) verschoben und dadurch der Durchtrittsspalt (21) für die schwere Phase auf die in der Zeichnung punktiert dargestellte Spalt­ weite (26) reduziert. Durch Abführen bzw. Abziehen des flüssigen oder gasförmigen Druckmediums aus dem elasti­ schen Ring (22) über die Leitung (23) kann dann das Stau­ element (20) wiederum in die in der Zeichnung darge­ stellte Ausgangslage zurückbewegt werden. Auf diese Weise kann der Querschnitt des Durchtrittsspaltes (20) und da­ mit der Durchlaß-Widerstand im Spalt für die schwere Phase während des Betriebes der Zentrifuge stufenlos ver­ ändert und dadurch die Zentrifuge optimal und ohne Zeit­ verzögerung den im Betrieb auftretenden Aufgabeschwankun­ gen sowie Änderungen der Feststoffkonzentration etc. an­ gepaßt werden. Auch kann durch die Querschnitts-Verände­ rung des Durchtrittsspaltes (20) gegebenenfalls sehr vor­ teilhaft die Trennwirkung und/oder der Trennschnitt des der Zentrifuge zugeführten Feststoff-Flüssigkeitsgemi­ sches je nach Bedarf verändert werden.

Ferner kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme auch die Schlammförderung von schwer förderbaren Schlämmen durch die Zentrifuge ganz erheblich verbessert und erleichtert werden. Durch die erfindungsgemäße Querschnitts-Verände­ rung des Durchtrittsspaltes für die schwere Phase lassen sich auch sonst sehr schwer zu trennende, fließfähige Stoffe mit geringer unterschiedlicher Dichte scharf von­ einander trennen. Es ist in diesem Zusammenhang besonders zweckmäßig, die Querschnitts-Veränderung des Durchtritts­ spaltes mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht näher dar­ gestellten Steuereinrichtung in Abhängigkeit des jeweili­ gen Feststoffgehaltes im Gutzulauf und/oder im Fest­ stoffaustrag vorzunehmen, um dadurch die Zentrifuge ohne Zeitverzögerung an die jeweils im Betrieb auftretenden wechselnden Anforderungen automatisch anzupassen und Fehlausträge zu vermeiden.

Wie Fig. 2 zeigt, kann das Stauelement gemäß der Erfin­ dung auch sehr vorteilhaft aus einer in Achsrichtung der Schneckenwelle (27) verstellbaren Ringscheibe (28) beste­ hen, um den Querschnitt des Durchtrittsspaltes (29) für die schwere Phase während des Betriebes der Zentrifuge zu verändern. Das Verstellen bzw. Verschieben der Ringschei­ be (28) in Achsrichtung der Schneckenwelle (27) kann durch ein - in der Zeichnung nicht näher dargestelltes - mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Verstell­ organ während des Betriebes mit ebendenselben Vorteilen wie bei der in Fig. 1 dargestellten Zentrifuge vorgenom­ men werden.

Wie Fig. 3 zeigt, kann die Schneckenzentrifuge im Über­ gangsbereich vom zylindrischen Trommelmantel (30) zum ko­ nischen Trommelmantel (31) auch mit einer stufenartigen Erweiterung (32) ausgebildet und in diesem Bereich mit einem an der Förderschnecke (33) in Achsrichtung der Schneckenwelle (34) verstellbar angeordneten, im Quer­ schnitt winkelförmig ausgebildeten Ring (35) als Stau­ element versehen sein. Durch Verschieben des Stauringes (35) nach links kann hierbei je nach Bedarf der Quer­ schnitt des Durchtrittsspaltes (36) während des Betriebes verkleinert oder durch Verschieben nach rechts vergrößert werden. Das Verschieben bzw. Verstellen des Stauringes (35) kann auch hierbei mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten geeigneten mechanischen, elek­ trischen, hydraulischen oder pneumatischen Verstellorgans vorgenommen werden.

Wie Fig. 4 zeigt, kann der Querschnitt des Durchtritts­ spaltes (37) für die schwere Phase bei einer Schnecken­ zentrifuge auch durch ein Stauelement verändert werden, welches aus einem oder mehreren in radialer Richtung ver­ stellbaren Ringscheibensegmenten (38) besteht. Als Ver­ stellorgan kann hierbei in einfacher Weise ein durch die Schneckenhohlwelle (39) von außen hindurchgeführtes Seil (40) verwendet werden, das jeweils an ein Ringscheiben­ segment (38) angreift.

Wie ferner die Fig. 5 und 6 zeigen, kann das Stauele­ ment gemäß der Erfindung auch sehr vorteilhaft aus einer Ringscheibe (41) mit gleichmäßig über den Außenumfang verteilt angeordneten, für den Durchtritt der schweren Phase geeigneten, etwa dreieckförmigen Ausnehmungen (42) bestehen, deren Querschnitte durch an der Ringscheibe oder dem Staublech (41) oder der Schneckenwendel (43) schwenkbeweglich angeordnete entsprechende Platten (45) mit Hilfe eines ebenfalls durch die Schneckenhohlwelle (46) von außen hindurchgeführten Zugseils (47) während des Betriebes der Zentrifuge verändert werden.

Bei dem ferner in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird der Querschnitt des Durchtrittsspaltes (48) für die schwere Phase mit Hilfe eines zwischen einer Stauscheibe (49) und einer Ringscheibe (50) angeordneten, elastisch verformbaren, ringförmigen Stauelements (51) in radialer Richtung verändert. Die radiale Verstellung die­ ses Stauelementes (51) erfolgt auch hierbei mit Hilfe eines hydraulischen oder pneumatischen Druckmediums, das von außen durch eine entsprechende Zuleitung (52) einge­ führt wird.

Wie schließlich die Fig. 8 zeigt, kann das Stauelement gemäß der Erfindung gegebenenfalls auch sehr vorteilhaft aus einer Ringscheibe (53) mit gleichmäßig über den Außenumfang verteilt angeordneten, für den Durchtritt der schweren Phase geeigneten, rechteckigen Ausnehmungen (54) bestehen, deren Querschnitte (55) durch an der Ringschei­ be (53) schwenkbeweglich angeordnete Platten (56) während des Betriebes der Zentrifuge mit Hilfe eines geeigneten Zugseiles (57) verändert werden können.

Wie die in den Zeichnungsfiguren schematisch dargestell­ ten Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung zeigen, kann das jeweils als Ringscheibe oder Ringscheibensegment zur Querschnitts-Veränderung des Durchtrittsspaltes für die schwere Phase während des Betriebes der Zentrifuge sowohl in Achsrichtung als auch senkrecht zur Drehachse der För­ derschnecke wirkend ausgebildet sein. Auch besteht die Möglichkeit, in der Schneckenzentrifuge einen Staukonus mit veränderbarem Ringspalt vorzusehen. Ferner besteht auch die Möglichkeit, ein Staublech zwischen dem Wendel­ gang der Förderschnecke mit automatisch verstellbarem Durchtrittsspalt für die schwere Phase anzuordnen, oder die Lage der Staueinrichtung mit veränderlichem Spalt im zylindrischen Trommelmantel oder im Übergang zwischen dem zylindrischen Trommelmantel und dem konischen Trommelman­ tel oder im konischen Trommelmantel vorzusehen. Ferner kann auch die Form des Durchtrittsspaltes für die schwere Phase als gleichmäßiger Ringspalt oder ungleichförmiger Ringspalt oder auch als sichelförmiger Ringspalt und so­ mit beliebig ausgebildet sein. Zur Querschnittsverände­ rung des jeweiligen Durchtrittsspaltes für die schwere Phase während des Betriebes der Zentrifuge können als mechanische Verstellorgane sehr vorteilhaft Seile, Ket­ ten, Hebel oder Stangen benutzt werden, während als hy­ draulische oder pneumatische Verstellorgane mit Vorteil Kolben-/Zylindereinheiten eingesetzt werden. Im übrigen können auch elektrische Stellmotore oder Magnete als Ver­ stellorgane zur jeweiligen Veränderung des Durchtritts­ spaltes für die schwere Phase während des Betriebes der Zentrifuge zur Anwendung kommen. Eine Veränderung des Durchtrittsspaltes für die schwere Phase während des Be­ triebes der Zentrifuge kann jedoch gegebenenfalls auch selbsttätig im Betrieb durch Skimmer, durch veränderte Druck- oder Förderkräfte, durch ein verändertes Schneck­ endrehmoment oder aber durch eine veränderte Schneck­ enrückdruckkraft erfolgen. Wesentlich hierbei ist je­ doch, daß die Verstellung bzw. die Querschnitts-Verände­ rung des Durchtrittsspaltes bei laufender Zentrifuge oder auch im Stillstand der Zentrifuge vorgenommen werden kann, ohne daß eine Demontage an der Zentrifuge vorgenom­ men werden muß.

Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, daß in eine Schneckenzentrifuge mehrere Stauscheiben mit erfindungs­ gemäß veränderbaren Durchtrittsspalten für die schwere Phase eingebaut werden. Auch ist der Einbau von Skimmer­ scheiben zur Trennung von zwei oder mehr Phasen gemäß der Erfindung in Vollmantel-Schneckenzentrifugen oder in Vollmantel-Sieb-Schneckenzentrifugen mit zylindrischem, konischem oder zylindrisch-konischem Trommelmantel mög­ lich. Ferner kann es auch zweckmäßig sein, den Einbau von Skimmerscheiben mit verstellbaren Durchtrittsspalten ge­ mäß der Erfindung in Schneckenzentrifugen zur Abtrennung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches vorzunehmen, bei denen der Überlauf der leichten Phase einen geringeren oder größeren radialen Abstand von der Schneckenwelle aufweist als die Überlauföffnung für die schwere Phase. Schließlich kann neben einer stufenlosen Querschnittsver­ änderung des Durchtrittsspaltes für die schwere Phase ge­ mäß der Erfindung auch ein periodisches Öffnen und Schließen des Durchtrittsspaltes während des Betriebes der Zentrifuge vorgenommen werden.

Claims (5)

1. Schneckenzentrifuge zur Trennung eines Feststoff- Flüssigkeitsgemisches in eine leichte und in eine schwere Phase mit im wesentlichen zylindrisch-koni­ schem Trommelmantel, wobei an der Förderschnecke wenigstens ein Stauelement angeordnet ist, das mit der Innenwand der Zentrifugentrommel einen Durch­ trittsspalt für die schwere Phase bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauelement (20, 28, 35, 38, 45, 51, 56) an der Förderschnecke verstellbar ange­ ordnet und über Verstellorgane (22, 47, 57) mit einer außerhalb der Zentrifugentrommel (1, 2, 30, 31) befindlichen Verstelleinrichtung verbunden ist, derart, daß der Querschnitt des Durchtrittsspaltes (21, 29, 36, 37, 48) für die schwere Phase während des Betriebes der Zentrifuge verändert werden kann.

2. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stauelement aus einer in Achsrich­ tung der Schneckenwelle (27) verstellbaren Ring­ scheibe (28) besteht.

3. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stauelement aus einem oder mehre­ ren, in radialer Richtung verstellbaren Ringschei­ bensegmenten (38,45, 56) besteht.

4. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stauelement aus einer Ringscheibe 41, 53) mit gleichmäßig über den Außenumfang ver­ teilt angeordneten, für den Durchtritt der schweren Phase geeigneten Ausnehmungen (42, 54) besteht, deren Querschnitte durch an der Ringscheibe (41, 53) schwenkbeweglich angeordnete Platten (45, 56) wäh­ rend des Betriebes der Zentrifuge verändert werden können.

5. Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein mechanisches, elektrisches, magnetisches, hydraulisches oder pneu­ matisches Verstellorgan.