DE1976574U - Schneckenzentrifuge. - Google Patents

Description

RA. 6 39189-9.11.67

Patentanmeldung: und" Gebrauchsmuster- J. M. VOITH GMBH

Hilfsanmeldung A 2620 Heidenheim (Brenz)

Kennwort:"Turbulenzfreie

• Schneckenzentrifuge"

Schneckenzentrifuge

Die betrifft eine Schneckenzentrifuge, insbesondere eine Dekantierzentrifuge zum kontinuierlichen Trennen der in der eingebrachten Rohflüssigkeit (Rohschlamm) aufgeschwemmten Feststoffe von der Flüssigkeit. Solche Zentrifugen weisen eine rotierende, wenigstens am einen Ende verjüngte Trommel mit einem bis auf Austragsöffnungen geschlossenen Mantel und einen konzentrisch , zu der Trommel innerhalb derselben mit Drehzahlunterschied gegen diese umlaufenden Schneckenkörper auf. Die Rohflüssigkeit wird kontinuierlichi beispielsweise durch ein zentrales Rohr, in das Innere des Schneckenkörpers, in der Regel im axialen Bereich der Klarflüssigkeitsschicht, eingeführt und durch Querbohrungen in der Antriebswelle des Schneckenkörpers in dessen Innenraum verteilt. In der Regel sind die Austragsöffnungen an den Enden der Trommel angeordnet und zwar die Austragsöffnung für die Klarflüssigkeit am grossen oder stumpfen Ende, jene für die Feststoffe am verjüngten oder spitzen Ende der Trommel. Der Schneckenkörper trägt am äusseren Umfang eine in axialer Richtung bis zur Feststoffaustragsöffnung, in radialer Richtung bis an die Innenfläche des Trommelmantels reichende Transportschnecke. Diese fördert die aus der Rohflüssigkeit durch die Wirkung der Fliehkraft an die Innenfläche des Trommelmantels geschleuderten, im Verhältnis zur Flüssigkeit spezifisch schwereren Feststoffe in axialer Richtung längs dieser Innenfläche zu der Feststoffaustragsöffnung. Die in der Zentrifuge abgesonderte Klarflüssigkeit bildet eine radial innerhalb der Feststoffschicht befindliche Schicht, deren Oberfläche ein zu der Drehachse koaxialer Zylinder bei horizontaler Drehachse der Zentrifuge oder ein Urndrehungsparaboloid bei vertikaler Drehachse ist. Der Abstand des Klarflüssigkeitsspiegels von der Drehachse wird beispielsweise durch eine oder mehrere Überlauföffnungen bestimmt, welche in der am weiten Troramelende befindlichen Stirnwand oder Mantelfläche angeordnet sind. Durch diese Überlauföffnungen kann fortwährend Klarflüssigkeit nach aussen treten, die dann aufgefangen und abgeleitet wird.

-2-

Es sind auch Schneckenzentrifugen bekannt, bei denen die Rohflüssigkeit durch Kanäle in der am weiten Trommelende befindlichen Stirnwand unmittelbar in die Flüssigkeitsschicht nahe der Innenfläche des Trommelmantels eingeleitet wird.

Es ist auch bekannt, die KlarflUssigkeit nach dem Austritt aus der Trommel einer oder mehreren, zur Trommel konzentrischen Kammern, sogenannten Schälkämmern zuzuführen, in deren jeder ein räumlich feststehendes, radial' gerichtetes, sogenanntes Schälrohr angeordnet ist. Die zu einer Schälkammer gehörenden Schälrohre sind mit dem Ende eines sich koaxial zur Trommel nach aussen erstreckenden, mit einem Ablauf versehenen, räumlich feststehenden Rohres verbunden, durch welches die Klarflüssigkeit nach dem Durchströmen der Schälrohre nach aussen abgeführt wird. Anstelle der Schälrohre kann man auch in jeder Schälkammer eine mit radialen Durchlässen versehene Schälscheibe anbringen. Die radial inneren öffnungen der Durchlässe der Schälscheibe sind hierbei mit dem axialen Ablaufrohr verbunden.

Es ist ferner bekannt, die Klarflüssigkeit mittels den Trommelmantel durchdringender, radial nach innen bis zur Oberfläche der Flüssigkeitsschicht reichender Rohre nach aussen abzuführen.

Schliesslich ist auch bekannt, zum Abführen der Klarflüssigkeit aus dem Schneckenkörper axiale oder radiale öffnungen im Schneckenkörper selbst anzubringen*-

Alle diese bekannten Bauweisen von Schneckenzentrifugen ermöglichen zwar - im Gegensatz zu allen übrigen bekannten Zentrifugenbauarten - kontinuierliche Betriebsweise, haben aber den grundsätzlichen Fehler, dass in ihren der Stofftrennung dienenden Absetzräumen Strömungen von hoher Geschwindigkeit, aber unterschiedlicher Richtung auftreten, welche die Stofftrennung beeinträchtigende Wirbelbildungen verursachen und daher'angesichts der - eben wegen des kontinuierlichen Stoffdurchganges - kurzen Verweilzeit der Aufschwemmung in diesen Absetzräumen ein völliges Klären der Flüssigkeit verhindern. Dies hat zur Folge, dass die mit den bekannten Schneckenzentrifugen gewonnene Klarflüssigkeit durch darin verbliebene Feststoffe getrübt ist und in der Regel in einer diskontinuierlich arbeitenden Anlage (Klärbecken, diskontinuierlich arbeitende Zentrifuge, Siebe,

Filter od.dgl.) nachgeklärt werden muss. Dieser Umstand behindert die Anwendung solcher Schneckenzentrifugen zum Klären trüber Flüssigkeiten.

Es ist zwar eine Schneckenzentrifuge bekannt, bei welcher der Absetzraum für die Feststoffe im wesentlichen in das Innere des Schneckenkörpers verlegt ist, um ein durch Wirbelbildungen unbeeinflusstes Abscheiden der spezifisch schweren Teile zu erreichen. Bei dieser bekannten Bauart ist der Schneckenkörper als eine mit Durchbrechungen versehene Trommel ausgebildet, deren-Innenraum über einen wesentlichen Teil seiner axialen Erstreckung mit einem Tellerpaket angefüllt ist. Diese bekannte Bauweise hat aber - abgesehen von dem verwickelten Aufbau - den Nachteil, dass die Durchflussquerschnitte für die Rohflüssigkeit sehr eng sind und sich daher leicht verstopfen. Ausserdem wird der Abfluss der Klarflüssigkeit, durch die Tellerpakete behindert.

Met/emr?g

Aufgabe der J£rfinduflg ist es, die Absetzräume einer Schneckenzentrifuge so auszubilden, dass die nachteilige, die Stofftrennung behindernde Wirbelbildung und gleichzeitig die Verstopfungsmöglichkeit verhütet und die Klärwirkung der Schneckenzentrifuge verbessert wird.

Akt//v

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der · darin,

dass der Schneckenkörper - anstelle eines geschlossenen oder mit Durchbrechungen versehenen Tragmantels für die Schneckenwindungen zwei oder mehrere sich von der Aussenseite seiner Antriebswelle in im wesentlichen radialer Richtung nach aussen und in axialer Richtung über die Länge der Transportschnecke erstreckende, den Innenraum in Zellen unterteilende Zellenwände aufweist, auf deren radial ausseren Kanten die Schneckenwindungen befestigt sind.

Durch eine solche Ausbildung wird der Schneckenkörper in seinem zwischen der Antriebswelle und den Schneckenwindungen befindlichen Absetzraum in zwei oder mehrere durch die Zellenwände voneinander getrennte Zellen unterteilt, in denen die eingetretene Rohflüssigkeit zum synchronen Umlauf mit dem Schneckenkörper gezwungen wird. Dadurch besitzt die Rohflüssigkeit beim Zusammentreffen mit der im Schneckenkörper enthaltenen Flüssigkeitsschicht (Sumpf) die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie diese, sodass dort keine Wirbelbildungen infolge von Geschwindigkeitsunterschieden entstehen können. Diese Wirkung wird auch dann erzielt, wenn die Rohflüssigkeit durch öffnungen in der am weiten Trommelende befindlichen Stirnwand oder Mantelfläche

-4-

der Trommel dem Absetzraum zugeführt wird.

Beim Zuführen der Rohflüssigkeit in den Innenraum des Schneckenkörpers durch ein räumlich feststehendes axiales, in die, vorzugsweise bis in die Nähe der Feststoffaustragsöffnung, hohle Antriebswelle des Schneckenkörpers hineinreichendes Zuführrohr und anschliessend durch im wesentlichen radiale, im Bereich des Austrittsendes des Zuführrohres in der Antriebswelle angebrachte Kanäle, kann diese Bauweise, nach einem xveiteren Gedanken der , dadurch verbessert werden, dass man die Austrittsöffnungen der Kanäle auf der Aussenseite der Antriebswelle des Schneckenkörpers, auf dessen Drehrichtung bezogen, unmittelbar vor den Ansatzstellen der Zellenwände des Schneckenkörpers münden lässt. Dadurch wird·die strahlförmig aus den Kanälen in die Zellenräume des Schneckenkörpers eintretende Rohflüssigkeit unter der Einwirkung der Fliehkraft zerteilt, sodass sie sich über die Zellenwände ausbreitet und längs der Zellenwände mit geringer Radialgeschwindigkeit der Oberfläche der im Schneckenkörper befindlichen Flüssigkeit zustrebt, mit der sie sich ohne Bildung von Wirbeln vereinigt. ■

Die Anordnung der Austrittsöffnung des Zuführrohres und damit der radialen Kanäle in der Antriebswelle des Schneckenkörpers nahe der Feststoffaustragsöffnung hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit von der Eintrittsstelle in den Schneckenkörper bis zur Austragsöffnung am grossen Ende der Trommel einen im wesentlichen axial gerichteten, nahezu der gesamten Länge der Trommel entsprechenden Weg mit geringer Geschwindigkeit zurückzulegen hat, längs dessen sie durch die Zellenwände des Schneckenkörpers geführt ist. Hieraus ergibt sich eine beträchtliche Steigerung der Verweilzeit der Flüssigkeit in der Schneckenzentrifuge im Vergleich zu den bekannten Bauweisen und damit die erstrebte Verbesserung der Klärwirkung. .

Die der Drehachse am nächsten befindliche, am besten geklärte Flüssigkeitsschicht befindet sich in grosser radialer Entfernung von den Schneckenwindungen. Denn deren radiale Breite wird entsprechend der zu erwartenden Schichtdicke der sich auf der Innenfläche des Trommelmantels absetzenden Feststoffe gewählt. Dadurch wird das bei den bekannten Schneckenzentrifugen auftretende Gegenelnanderströmen der der Austragsöffnung am grossen Ende der Trommel zustrebenden Klarflüssigkeit und der von den Schneckenwindungen erfassten und zusammen mit den ausgeschiedenen Feststoffen zum kleinen Trommelende hin bewegten Flüssigkeitsschichten vermieden und dadurch das Entstehen von

Wirbeln unterbunden, welche bisher ein fortwährendes Wiedervermischen der Peststoffe und der Flüssigkeit in den Schneckengängen verursachten.

Durch die Beschränkung der radialen Breite der Schneckenwindungen werden auch jene Turbulenzerscheinungen verhindert, welche ihre Ursache in zu schneller Bewegung der Klarflüssigkeit entlang den Sehneckenwindungen zum grossen Trommelende hin haben. Statt des langen Weges längs der Schneckenwindungen, welchen die Klärflüssigkeit bei den bekannten Schneckenzentrifugen zurückzulegen hat, wobei sie zur Erzielung eines Fortschrittes in axialer Richtung um die Ganghöhe einer Schneckenwindung angenähert eine Strecke gleich dem Umfang einer Schneckenwindung zurücklegen muss, braucht die KlarflUssigkeit

aemß der wei/efurK?
bei der -erfindnncssgmMfes ausgebildeten Schneckenzentrifuge nur die kurze direkte axiale Verbindungsstücke zwischen der Eintrittsstelle der Rohflüssigkeit in den Schneckenkörper und der Austragsöffnung für die Klarflüssigkeit zu durchlaufen. Dabei steht der durchgesetzten Klarflüssigkeit ein vielfach grösserer Strömungsquerschnitt zur Verfügung, der gleich der Schichtdicke der abzuführenden Klarflüssigkeit mal dem Umfang des Kreises mit dem mittleren Abstand der Klarflüssigkeitsschicht von der Drehachse als Radius ist. Im Gegensatz dazu ist . bei den bekannten Bauweisen der Schneckenzentrifuge für den Transport der Klarflüssigkeit zum grossen Trommelende hin lediglich ein Teil des Durchflussquerschnittes eines Schneckenganges (bei eingängiger Transportschnecke) oder zweier Schneckengänge (bei zweigängiger Transportschnecke) verfügbar, während der Rest dieses Durchflussquerschnittes für die entgegengerichtete Bewegung der Feststoffe und trüben Flüssigkeitsschichten zum kleinen Trommelende hin benötigt wird.

Infolge der Vermeidung·-von Reibungsverlusten und Wirbeln in

&emß tier /ret/erc/rfo

der Maschine weist daher die -. ausgebildete Schneckenzentrifuge einen wesentlich geringeren Kraftbedarf bei gleichem Durch-* satz und im Verhältnis zu den bekannten Schneckenzentrifugen wesentlich verbesserte Klärwirkung auf.

In zahlreichen Anwendungsfällen der Schneckenzentrifugen ist es unerwünscht, die Rohflüssigkeit mit grosser freier Oberfläche in den inneren Raum des Schneckenkörpers austreten zu lassen, beispielsweise, um das Abscheiden flüchtiger Bestandteile aus der Rohflüssigkeit, oder ■"■- bei mit Feststoffen durchsetzten Flüssigkeitsgemischen - um das Entmischen der Flüssigkeitsteile zu vermeiden*

Zu diesem Zwecke werden, gemäss einem weiteren Gedanken der -i_TOmi_B, auf der Aussenseite der Antriebswelle des Schneckenkörpers in Verlängerung der Kanäle für die Rohflüssigkeit an diese im wesentlichen radiale, im Bereiche der radial äusseren Kanten der Zellenwände endende Leitungen angeschlossen. Diese Leitungen können als auf die Kanäle in der Antriebswelle aufgesetzte, gegen die Zellenwände abgestützte Rohre, als strömungsgünstig ausgebildete radial durchbohrte Verdickungen der Zellenwände oder auf den Zellenwänden befestigte Hohlzylindersegmente od.dgl. ausgebildet sein. Die Aussenflachen dieser Leitungen sind vorteilhaft so zu gestalten, dass die entlang der Zellenwände in axialer Richtung fortschreitende Klarflüssigkeit diese Aussenflächen wirbelfrei umströmt.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die radiale Breite der Schneckenwindungen entsprechend der zu erwartenden Schichtdicke der sich auf der Innenfläche des Trommelmantels absetzenden Peststoffe gewählt wird. Dies bedeutet, dass die radiale Schneckenbreite nahe ' dem grossen Trommelende, in dessen Bereich nur wenig und im wesentlichen feine Peststoffe abgesetzt werden, gegenüber den bekannten Bauweisen von Schneckenzeritrifugen stark vermindert wird. In der Regel genügt es, dort die Schnecke nur wenige Millimeter breit zu machen. Bekanntlich nimmt die Schichtdicke der Peststoffe mit zunehmendem Abstand vom grossen Trommelende zu. Daher wird die radiale Breite der Schneckenwindungen gegen das verjüngte Ende der Trommel zu vergrössert. Infolge der geringen Breite der Schneckenwindungen im Bereiche nahe des grossen Trommelendes wird das Aufwirbeln der Klarflüssigkeit, zumindest in deren radial innerer Schicht, .wirksam vermieden. Es ist daher, gemäss einem weiteren Gedanken der -, vorteilhaft, die radial äussersten Stellen der am grossen Ende der Trommel, vorzugsweise in deren Stirnfläche oder Mantelfläche, angeordneten Austragsöffnung für die Klarflüssigkeit mindestens um die radiale Breite der Schneckenwindungen näher der Drehachse anzuordnen als die radial äusserste Kante der Schneckenwindungen. Bei einer solchen Bauweise befindet sich stets der gesamte Durchtrittsquerschnitt der Austragsöffnung für die Klarflüssigkeit radial innerhalb des Bereiches.der benachbarten Schneckenwindungen.

Das Abführen der aus den Austragsöffnungen austretenden Klarflüssigkeit vollzieht sich in bekannter Weise. Da die rotierenden

■■ -7- '

Teile der Schneckenzentrifuge in der Regel in einem flüssigkeitsdlchten Gehäuse eingeschlossen sind,' dient dieses als Sammelbehälter für die aus den Austrittsöffnungen frei austretende Klarflüssigkeiti Vorteilhafter ist es jedoch, einem weiteren Gedanken der zufolge, in an sich bekannter Weise eine oder gegebenenfalls mehrere mit der Trommel umlaufende, jeweils ein oder mehrere Schälrohre oder eine Schälscheibe aufweisende Schälkammern zum Abführen der Klarflüssigkeit nach dem Austritt aus den AustragsÖffnungen anzuwenden. Will man, beispielsweise beim Separieren von Plüssigkeitsemulsionen, deren Bestandteile unterschiedliche Dichte aufweisen und die daher in der Schneckenzentrifuge sich im Sumpf schichtenweise in unterschiedlichem Abstand von der Drehachse ansammeln, die Bestandteile getrennt abführen, so ordnet man für jede Fraktion eine'Schälkammer an und verbindet diese durch Leitungen mit der zugehörigen Austragsöffnung, welche in der Stirnfläche am grossen Trommelende jeweils im Bereiche der abzuführenden Flüssigkeitsschicht und zwar möglichst nahe deren radial innerer Begrenzung angeordnet wird» Die zu jeder Kammer gehörenden Schälrohre bzw* Schälscheibe sind mit einer nahe der Drehachse angeordneten, in axialer Richtung nach äussen führenden Abflussleitung fest verbunden.

Um zu erreichen, dass, von der der Austragsöffnung zustrebenden Klarflüssigkeit stets nur die am besten geklärte radial innerste Schicht abgeführt wird, ordnet man, in weiterer Ausbildung der - -J - im radialen Bereich zwischen den äussersten Stellen der Austragsöffnung fürjdie Klarflüssigkeit und der radial inneren Kante der dieser Austragsöffnung benachbarten Schneckenwindungen einen zur Drehachse konzentrischen, sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden, vorzugsweise auf der Stirnfläche oder Mantelfläche der Trommel befestigten Abstreifring an» Dieser Abstreifring trennt die radial innerste Schicht der Klarflüssigkeit von den radial weiter aussen befindlichen, weniger geklärten Schichten bereits vor dem Eintritt in die Austragsöffnung ab. Ausserdem verhindert dieser Abstreifring, dass Teile der radial äusseren Schichten zur Austragsöffnung hingezogen werden« Me Ansatzstelle des Abstreifringes an der Stirnfläche oder Mantelfläche der Trommel befindet sich dabei radial ausserhalb der Austragsöffnung*

-8-

Trotz der geringen Relativgeschwindigkeit-zwischen dem Schneckenkörper und der Trommel besteht die Gefahr von Wirbelbildungen in der Klarflüssigkeit an der Stelle, an welcher diese die Zellen des Schneckenkörpers verlässt und in die mit abweichender Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden Austragsöffnungen im grossen Trommelende eintritt. Solche Wirbelbildungen kann man erheblich einschränken, ti sogar verhindern, wenn man, gemäss einem weiteren Gedanken der den Trommelmantel am grossen Trommelende mit einem vom Sehne ckenkiorper weg sich verjüngenden Ansatz versieht und ferner in dem von diesem Ansatz umhüllten, ausserhalb des Schneckenkörpers befindlichen Raum eine oder mehrere, im wesentlichen radiale Leitwände anordnet, deren dem Schneckenkörper zugewandte Stirnkanten gegen die gegenüberliegenden stirnseitigen Kanten der Zellenwände des Schneckenkörpers einen axialen Spalt aufweisen. Durch diese Ausbildung der Trommel wird die in den Zellen des Schneckenkörpers bei ihrer langsamen axialen Bewegung zur Austragsöffnung hin geführte Klarflüssigkeit beim Übertritt in den Ansatz der Trommel von mit der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel umlaufenden Zellen aufgenommen und, mit der jeweiligen Zelle umlaufend, deren Austragsöffnung zugeführt. Bei dieser Ausbildung der Trommel ist der Eintrittsquerschnitt der auf der Trommel angeordneten Zellen etwa der gleiche wie der Austrittsquerschnitt der im Schneckenkörper angeordneten Zellen. Infolgedessen treten beim Übertritt der Klarflüssigkeit aus dem Trommelkörper in die Zellen der Trommel nur die durch die Differenzdrehzahl bedingten Geschwindigkeitsunterschiede auf, welche in dem axialen Spalt zwischen den Stirnkanten der Zellenwände des Schneckenkörpers und der Leitwände der Trommel* ohne Bildungjschädlicher Wirbel ausgeglichen werden. Daher vollzieht sich der Eintritt der Klarflüssigkeit in die Zellen der Trommel stossfrei und deren Durchgang durch die Austragsöffnung bei konstanter Umfangsgeschwindigkeit. Zweckmässigerweise wird hierbei in jeder Zelle der Trommel eine Austragsöffnung unmittelbar neben der, bezogen auf die relative Drehrichtung des voreilenden Teiles (Trommel oder Schneckenkörper.) vorderen Fläche der Leitwände angeordnet.

Einem weiteren Gedanken der •E zufolge ist es vorteilhaft, den Ansatz der Trommel als Kegelfläche mit einem halben Öffnungswinkel vonwenigstens 45° auszubilden, Dadurch wird nämlich erreicht, dass Feststoffteilchen, welche in der Klarflüssigkeit verblieben sind und sich noch im axialen Bereich des Ansatzes aus der Klarflüssigkeit,

⁺und/oder durch Schrägstellen'der Leitwände _9_

und zwar vor deren Eintritt in die Austragsöffnung, abgesondert haben, der Transportschnecke zugeführt werden. Durch die Ausbildung des Ansatzes als steile Kegelfläche mit einem halben öffnungswinkel von wenigstens 45° wandern auch feine Feststoffteilchen längs der Innenfläche dieses Kegels nach aussen in Richtung zur Transportschnecke hin, werden schliesslich von dieser erfasst und von ihr der am anderen Ende der Trommel angeordneten Feststoffaustragsöffnung zugeführt.

Der Eintritt solcher Feststoffteilchen in den Schneckenkanal wird, nach einem weiteren Gedanken der erleichtert, wenn die radial äusseren Enden der Leitwände des Trommelansatzes den gleichen oder nahezu den gleichen Abstand von der Drehachse aufweisen wie die benachbarten radial äusseren Enden der Zellenwände des Schnecken-

^körpers· 4fa*ri,»9

Nach einem weiteren Gedanken der ist es zweckmässig,

die Zahl der über den Umfang des Trommelansatzes verteilten Leitwände ungleich der Anzahl der Zellenwände des Schneckenkörpers oder eines ganzzahligen Vielfachen oder ganzzahligen Bruchteiles dieser Anzahl zu machen. Durch diese Massnahme wird verhindert, dass bei der relativen Drehung zwischen Schneckenkörper und Trommel gleichzeitig mehrere oder gar alle Zellenwände des Schneckenkörpers und Leitwände des Trommelansatzes miteinander fluchten, was zu unerwünschten Resonanzerscheinungen führen kann. Man kann indessen solche Resonanzen auch dadurch verhindern, dass man die Richtung der Zellenwände des Schneckenkörpers und/oder der Leitwände des Trommelansätzes geringfügig von der Radialen abweichend wählt, derart, dass die Ebenen der Zellenwände sich mit den Ebenen der Leitwände kreuzen.

Die Bauweise der Schneckenzentrifuge gemäss der ■

erlaubt auch die Anwendung einer Überlaufscheibe, ähnlich der von Separatoren her bekannten sogenannten "Wasserscheibe", zur Abschirmung der Austragsöffnung für die Klarflüssigkeit gegen den Zutritt weniger gut geklärter Flüssigkeitsschiehten aus dem radial äusseren Bereich des Schneckenkörper Si- Unter dieser Überlaufscheibe versteht man eine koaxial zur Drehachse angeordnete ringförmige Scheibe, deren radial innere Kante als Überlaufkante für die Klarflüssigkeit dient. Die Überlaufscheibe wird vorzugsweise auf den Stirnkanten der Leitwände der Trommel befestigt, kann aber auch unmittelbar an der Trommel oder am Schneckenkörper angebracht sein. Der Innendurchmesser der Überlauf-

-10-

scheibe wird dabei in weiterer Ausbildung der gleich oder wenig grosser gewählt als jener Durchmesser, auf welchem sich die Eintrittsöffnungen der Schälscheibe bzw. Schälrohre befinden.

/Yee/v

Die gemäss der - ausgebildete Schneckenzentrifuge

erlaubt auch, die abgesonderten Feststoffe vor dem Verlassen der Trommel zu waschen, mit Chemikalien zu behandeln und/oder mit anderen Stoffen zu mischen. In solchen Fällen werden, gemäss einem weiteren Gedanken der Erfindung, eine oder mehrere feststehende, nahe der Drehachse innerhalb des Zuführrohres für die Rohflüssigkeit in die hohle Bohrung der Antriebswelle des Schneckenkörpers hineinreichende Leitungen zum Zuführen von fliessfähigen Zusatzstoffen wie Waschflüssigkeit, Chemikalien od.dgl., und wenigstens angenähert radialer Austrittskanäle für diese Zusatzstoffe in der Antriebswelle im Bereiche des Austrittsendes der jeweiligen Zuführleitung angeordnet. Zuweilen kann das Waschen des ausgeschiedenen Feststoffes durch Rohflüssigkeit besorgt werden. Zu diesem Zwecke werden die Austrittskanäle für die Rohflüssigkeit in der Antriebswelle im Bereiche zwischen der Stelle des verjüngten Teiles des Schneckenkörpers, an welcher die Schnecke aus dem Sumpf austritt, und der Feststoffaustragsöffnung angeordnet. Dann trifft die aus den Austrittskanälen austretende Rohflüssigkeit als Strahl auf die in den Sehneckengängen angesammelten Feststoffe auf und wäscht diese aus. . ^

Λ/ρ,,ρ In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der -eusgebildeten Schneckenzentrifuge dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Schneckenzentrifuge längs der Linie I-I der Fig, 3;

Fig. 2 eine ebenfalls schematische Darstellung des Schneckenkörpers und der Trommel in perspektivischer Ansicht und teilweise Im Schnitt;

Fig. 3 einen schematisch dargestellten (^ierschnitt durch die Trommel und den Schneckenkörper gemäss Linie III-III der Fig. IJ

Fig. 4 einen eine abweichende Ausführung darstellenden Ausschnitt aus Fig. 1;

Fig. 5 und β schematische Querschnitte durch die Trommel und den Schneckenkörper ähnlich Fig. J5 für andere Ausführungsbeispiele;

Fig. 7 und 8 Querschnitte durch die den Zellenwänden zugeordneten radialen Leitungen gemäss Linie VII-VII der Fig. 6.

Die Fig. 2, 3, 5 und β sind in kleinerem, die Fig. 7 und 8 dagegen in grösserem Maßstab als Fig. 1 und 4 dargestellt.

-11-

In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Aus Gründen der Deutlichkeit wurde auf die Darstellung eines feststehenden, die umlaufenden Teile der Schneckenzentrifuge einschliessenden Gehäuses sowie der Antriebsmittel verzichtet.

Die Schneökenzentrifuge gemäss Figuren 1-5 weist eine in den Lagern 2,3 drehbar gelagerte zylindrische, an den Enden' kegelig verjüngte Trommel 1 mit einem bis auf stirnseitig angeordnete Austragsöffnungen 4,5 geschlossenen Mantel β sowie eine konzentrisch zur Trommel 1, aber mit Drehzahlunterschied gegen diese umlaufenden Schneckenkörper 7 auf. Die Trommel 1 und der Schneckenkörper 7 werden in an sich bekannter Weise durch eine nicht dargestellte, etwa am linken Ende zu denkende Antriebseinrichtung, bestehend aus einem Antriebsmotor und einem Zwischengetriebe mit Differentialwirkung angetrieben. Durch das Zwischengetriebe wird eine im Verhältnis zur Umlaufzahl geringe Drehzahldifferenz zwischen Trommel und Schneckenkörper hergestellt. ■

Die Rohflüssigkeit 9 wird dem Innenraum 8 des Schneckenkörpers 7 durch ein zentrales Zuführrohr 10 zugeführt, welches in die teilweise hohle Antriebswelle 11 des Schneckenkörpers 7 hineinragt. Auf der Aussenseite der Antriebswelle 11 sind sechs sich in radialer Richtung nach aussen und in axialer Richtung über den Bereich der Transportschnecke 12 erstreckende, den Innenraum 8 in Zellen 13 unterteilende Zellenwände 14 befestigt.Im Bereiche des Austrittsendes 19 des Zuführrohres 10 für die Rohflüssigkeit sind in der Hohlbohrung der Antriebswelle 11 Querbohrungen 20 angeordnet, durch welche die von rechts her in das Zuführrohr 10 eingeleitete Rohflüssigkeit 9 in radialer Richtung in die Zellen 13 des Schneckenkörpers 7 austritt und, sich;auf den Zellenwänden 14 ausbreitend, dem Sumpf 21 zufliesst. Dieser befindet sich nahezu vollständig innerhalb des von den Zellen gebildeten Innenraumes 8 des Schneckenkörpers 7·

Auf den radial äusseren Enden 15 der Zellenwände 14 sind die Schneckenwindungen der zweigängigen Transportschnecke 12 befestigt, deren radial äusserste Kanten 16 sich bis zur Innenfläche des-Troiranelmantels - mit geringem Spiel gegen diese - erstrecken. Die^ radiale Breite der Schneckenwindungen ist entsprechend der zu erwartenden Schichtstärke der sich auf der Innenfläche des Trommelmantels 6 absetzenden Feststoffe 17, angefangen vom grossen Durchmesser der

. -12-

Trommel 1 nahe deren rechtem Ende, wo diese Breite am geringsten ist, gegen die am linken Ende der Trommel angeordneten Feststoffaustragsöffnungen 4 hin zunehmend ausgebildet. Die Klarflüssigkeit 18, deren freie Oberfläche einen zu der horizontalen Drehachse konzentrischen Zylinder bildet, umfasst die radial innerste Schicht des ringförmigen Sumpfes 21 und befindet sich somit radial innerhalb des von den Windungen der Transportschnecke 12 bestrichenen Schneckenkanals. Somit strömt die Klarflüssigkeit von den Windungen unbeeinflusst und langsam der am rechten Ende der Trommel 1 befindlichen Austragsöffnung 5 zu.

An das rechte Ende des zylindrischen Teils des Trommelmantels β ist ein kegeliger, sich in Richtung vom Schneckenkörper 7 weg verjüngender Ansatz 22 angeschlossen, der einen halben öffnungswinkel von 45° besitzt. An diesen Ansatz schliesst sich in axialer Richtung die Schälkammer 2j5 sowie das Lager 2 an. Anstelle einer einzigen Schälkammer, wie in der Fig. 1 dargestellt, können auch deren mehrere in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sein.

In dem Ansatz 22 sind mehrere achsparallele Leitwände 24 befestigt, deren radial äusserste Enden 25 nahezu den gleichen Abstand von der Drehachse aufweisen wie die radial äusseren Enden 15 der Zellenwände l4 des Schneckenkörpers 7, während die inneren Kanten dieser Leitwände 24 radial innerhalb der Austragsöffnungen 5 für die Klarflüssigkeit angeordnet sind. In axialer Richtung erstrecken sich die Leitwände 24 von der Innenfläche des Ansatzes 22 bzw. der anschliessenden, den inneren Raum der Trommel 1 von der Schälkammer 2J trennenden Stirnwand 26 in Richtung auf den Schneckenkörper 7 hin über die axiale Breite des Ansatzes 22. Die dem Schneckenkörper 7 zugewandten Kanten der Leitwände 24 befinden sich in einer achsnormalen Ebene. Von der achsnormalen Richtung der Kanten 27 kann erforderlichenfalls abgewichen .werden. Die Zahl der Leitwände 24 beträgt sieben, wobei unterstellt wird, dass der Schneckenkörper sechs Zellenwände 14 aufweist und dass die Leitwände 24 des Trommelansatzes 22 und die Zellemvände 14 des Schneckenkörpers 7 sich nicht kreuzen. Anstelle von sieben. Leitwänden' 24 können, zumal bei grossen Abmessungen der Schneckenzentrifuge, auch deren elf angeordnet werden.

Auf den dem Schneckenkörper zugewandten Kanten 27 der Leitbleche 24 ist eine zur Drehachse konzentrische Überlaufscheibe 28 befestigt, deren radial innere Kante als Überlaufkante 29 für die Klarflüssigkeit dient und somit den radialen Abstand des Flüssigkeits-

⁺oder zur Drehachse schräggestellte -13-

spiegeis 18 im Schneckenkörper 7 bestimmt. Dieser befindet sich um das Maß der Überlaufhöhe radial innerhalb der Überlaufkante 29· Die radial äussere Begrenzung der Überlaufscheibe 28 besitzt den gleichen Abstand von der Drehachse wie die radial äusseren Enden 25 der Leitbleche 24. Jedoch kann dieser Abstand auch kleiner ausgeführt werden. Jedenfalls ist es zweckmässig, zwischen der radial äusseren Begrenzung der Überlaufscheibe 28 und der Innenfläche des Ansatzes 22 Durchlässe vorzusehen, durch welche Peststoffe, die sich aus der über die Überlaufkante 29 abfliessenden Klarflüssigkeit abgesondert haben und die entlang der Innenfläche des Ansatzes 22 nach aussen streben, in den Schneckenkanal gelangen können.

Auf der dem Schneckenkörper 7 zugewandten Stirnfläche der Überlaufscheibe 28 ist ein zylindrischer, zur Drehachse konzentrischer Abstreifring 30 angeordnet, dessen dem Schneckenkörper 7 zugewandtes ■ Ende 31 zugeschärft ist. Der Durchmesser dieses Abstreifringes 30 ist etwas grosser als der Durchmesser der Überlaufkante 29· Der Abstreifring 30 trennt die radial innerste fest£offreie Schicht der Klarflüssigkeit vor dem Übertritt über die Überlaufkante 29 von den radial weiter aussen liegenden trüben Schichten ab und behindert den Übertritt von Teilen solcher Schichten entlang der Stirnfläche der Überlaufscheibe 28 nach innen und zur Überlaufkante 29 hin.

Durch die Austragsöffnungen 5 tritt die KlarflUssigkeit in die Schälkammer 23 ein, in deren Innenraum sich das mit dem Abführrohr 33 fest verbundene, räumlich stillstehende Schälrohr (bsw. Schälscheibe) 32 befindet. Durch dessen, im Abstand des Flüssigkeitsspiegels 18 von der Drehachse entfernte Eintrittsöffnung 34 wird die Klarflüssigke.it über den radialen Kanal 35 und d$.s Abführrohr 33 nach aussen gefördert.

Zum Waschen werden die abgesonderten Peststoffe an einer Stelle, an der sie durch die Transportschnecke 12 aus dem Sumpf 21 herausgehoben, aber noch nicht bis zur Peststoffaustragsoffnung 4 gefördert worden sind, durch eine in ähnlicher Weise wie die Zuführeinrichtung ausgebildete Wascheinrichtung mit Waschflüssigkeit J>6 besprüht. Diese Waschvorrichtung weist eine bis zu der genannten Stelle in axialer Richtung verlängerte, aber bei 4l gegen den die Rohflüssigkeit 9 führenden Raum abgeschirmte Hohlbohrung 37 in der Antriebswelle 11 auf, von der aus Querkanäle"38 nach aussen führen. Die Mün-

-14-

düngen 39 dieser Querkanäle auf der Aussenflache der Antriebswelle 11 sind aber - im Gegensatz zu den Mündungen der Querbohrungen 20 für die Rohflü'ssigkeit 9 - nicht auf der, bezogen auf die Umlauf richtung, 40 (siehe Fig. 3) des Schneckenkörpers 7, vorderen Seite der Zellenwände 14, sondern auf deren Rückseite angeordnet, damit die austretenden Waschflüssigkeitsstrahlen durch die Zellenwände 14 nicht behindert werden.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schneckenzentrifuge von im übrigen gleicher Bauart wie in Fig. 1-3 dargestellt, bei welchem anstelle der Überlauf scheibe ein Abstreifring 30 zwischen den Leitwänden 24 des Trommelansatzes 22 angeordnet ist. Die dem Schneckenkörper 7 zugewandte Kante 3I des Abstreifringes 30 steht in axialer Richtung über die Stirnkanten 27 der Leitwände 24 vor und ist zugeschärft. Der Abstreifring 30 ist als ein zum Schneckenkörper 7 hin sich verjüngender Kegel mit sehr kleinem Spitzenwinkel ausgebildet. Die der Drehachse zugewandte Schneidenfläche 30^a ist zylindrisch. Zwischen der vom Schneekenkörper 7 abgewandten rückwärtigen Kante des Abstreifringes 30 und der Innenfläche des Trommelansatzes 22 sind Durchlässe vorgesehen, um aus der radial innerhalb des Abstreifringes 30 der Austragsöffnung 5 zustrebenden Klarflüssigkeit sich absondernde Feststoffteilchen entlang der Innenfläche des Trommelansatzes 22 in Richtung zum Schneckenkanal hin abzuführen.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer im Übrigen nach Fig. 1 ausgebildeten Schneckenzentrifuge, bei welcher die Zellenwände 14 in einer von der Radialen abweichenden Richtung auf der Aussenseite der Antriebswelle 11 befestigt sind. In Verlängerung der^radialen Querbohrungen 20·in der Antriebswelle 11 sind auf deren Aussenseite Leitungen oder Rohre 42 angeordnet, deren Austrittsöffnungen 43 sich nahe der radial äusseren Enden 15 der Zellenwände 14 befinden. Dadurch wird die Rohflüssigkeit unmittelbar in den Sumpf 21 in dessen radial äusserste Schicht eingeführt und vermag somit die Strömung der Klarflüssigkeit zur Austragsöffnung 5 hin, die lediglich die radial innerste Schicht des Sumpfes erfasst, nicht zu stören.

Anstelle der gesonderten Rohre kann man nach Fig. β - 8 die Leitungen 42 in den Zellenwänden 14 selbst anbringen, wozu diese erforderlichenfalls mit Verdickungen 43 versehen werden, oder diese Leitungen 42 durch Aufsetzen von Schalen 44 auf die Oberfläche der

-15-

Zellenwände l4 bilden. Die Zellenwände 14 können radial oder von der Radialen abweichend angeordnet sein. Dabei ist darauf zu achten, dass in den Zellen 13 des Schneckenkörpers 7 Flüssigkeit in axialer Richtung entlang den Zellenwänden 14 strömt und dass diese Strömung frei von Wirbeln gehalten werden muss. Deshalb müssen auf den Zellenwänden angeordnete Verdickungen 4j5 zur Aufnahme der Leitungen 42 bzw. dort aufgesetzte Schalen 44 strömungsgünstig ausgebildet sein. Ein Querschnitt durch eine strömungsgünstig ausgebildete,, mit einer Leitung versehene Verdickung 4j5 ist in Fig. 7 dargestellt, während Fig. 8 eine strömungsgünstig ausgebildete Schale 44 zeigt, welche durch ein in geeigneter Weise gewölbtes Blech oder Rohrsegment gebildet und auf der Zellenwand l4 flüssigkeitsdicht, befestigt ist.

27.5.,1965

Claims (1)

1. A 262

   L. Schneckenzentrifuge, insbesondere Dekantierzentrifuge zum kontinuierlichen Trennen der in der eingebrachten Rohflüssigkeit aufgeschwemmten Feststoffe von der Flüssigkeit, mit einem in einer rotierenden, einen bis auf Austragsöffnungen geschlossenen Mantel aufweisenden, wenigstens am einen Ende verjüngten Trommel konzentrisch angeordneten, mit Drehzahlunterschied gegen die Trommel umlaufenden, am äusseren Umfang eine in axialer Richtung bis zu der am verjüngten Ende befindlichen Feststoffaustragsöffnung, in radialer Richtung bis an die Innenfläche des Trommelmantels reichende Transportschnecke tragenden Schneckenkörper, in dessen Innenraum die Rohflüssigkeit, beispielsweise durch ein zentrales Rohr, eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenkörper (7) zwei oder mehrere sich von der Aussenseite seiner Antriebswelle.(11) in im wesentlichen radialer Richtung nach aussen und in axialer Richtung über die Länge der Transportschnecke (12) erstreckende, den Innenraum (8) in Zellen (lj5) unterteilende Zellenwände (14) aufweist, auf deren radial äusseren Enden (15) die Schneckenwindungen befestigt sind.

   5. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Zuführung der Rohflüssigkeit (9) in den Innenraum (8) des Schneckenkörpers (7) durch ein räumlich feststehendes, axiales, in die,vorzugsweise bis in die Nähe der Feststoffaustragsöffnung (4), hohle Antriebswelle (11) des Sehneckenkörpers (7) hineinreichendes Zuführrohr (10) und anschliessend durch im wesentlichen radiale, im Bereich des Austrittsendes (19) des Zuführrohres (1O) in der Antriebswelle (11) angebrachte Kanäle (20), die Austrittsöffnungen der Kanäle (20) auf der Aussenseite der Antriebswelle (11) des Schneckenkörpers (7), auf dessen Drehrichtung bezogen, unmittelbar vor den Ansatzstellen der Zellenwände (l4) des Schneckenkörpers (7) angebracht sind.

   5. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Aussenseite der Antriebswelle (ll) des Schneckenkörpers

   in Verlängerung der Kanäle (20) für die Rohflüssigkeit (9),an diese im wesentlichen radiale, im Bereiche der radial äusseren Enden (15) der Zellenwände (l4) endende Leitungen (42) angeschlossen sind.

   4. Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äussersten Stellen der am grossen Ende der Trommel (l), vorzugsweise in deren Stirnfläche oder Mantelfläche, angeordneten Austragsöffnungen (5) für die Klarflüssigkeit mindestens um die radiale Breite der Schneckenwindungen (12) näher der Drehachse angeordnet sind als die radial äusserste Kante (16) der Schneckenwindungen.

   5· Schneckenzentrifuge nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die an sich bekannte Anwendung einer oder gegebenenfalls mehrerer mit der Trommel (l) umlaufender, jeweils ein oder mehrere Schälrohre oder eine Schälscheibe (52) aufweisender Schälkammern (2j5) zum Abführen der Klarflüssigkeit nach dem Austritt aus den Austragsöffnungen (5).

   6. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, dass im radialen Bereich zwischen den radial äussersten Stellen der Austragsöffnung (5) für die Klarflüssigkeit und der radial inneren Kante der dieser Austragsöffnung benachbarten Schneckenwindungen (12) ein zur Drehachse konzentrischer, im wesentlichen axiale Erstreckung aufweisender, vorzugsweise auf der Stirnfläche oder Mantelfläche der Trommel (1) befestigter Abstreifring (j50) angeordnet ist.

   7· Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelmantel (6) am grossen Ende der Trommel einen vom Schneckenkörper (7) weg sich verjüngenden Ansatz (22) aufweist und dass ferner in dem von diesem Ansatz umhüllten, axial ausserhalb des Schneckenkörpers (7) befindlichen Raum eine oder mehrere, im wesentlichen radiale Leitwände (24) angeordnet sind, deren dem Schneckenkörper (7) zugeordnete Stirnkanten (27) gegen die gegenüberliegenden stirnseitigen Kanten der Zellenwände (14) des Schneckenkörpers (7) einen axialen Spalt aufweisen.

   8. Schneckenzentrifuge nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (22) als Kegelfläche mit einem halben öffnungswinkel von wenigstens 45° ausgebildet ist.

   9. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äusseren Enden (25) der Leitwände (24) des Trommelansatzes (22) den gleichen oder nahezu den gleichen Abstand von der Drehachse aufweisen wie die benachbarten, radial äusseren Enden (15) der Zellenwände (l4) des Schneckenkörpers (7).

   10. Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der über den Umfang des Trommelansatzes (22) verteilten Leitwände (24) ungleich der Anzahl der Zellenwände (l4) des Schneckenkörpers (7) oder eines ganzzahligen Vielfachen oder ganzzahligen Bruchteils dieser Anzahl ist.

   Ll. Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine an sich bekannte Überlaufscheibe (28), das ist eine koaxial zur Drehachse angeordnete ringförmige Scheibe, deren radial innere Kante als Überlaufkante (29) für die Klarflüssigkeit dient, vorzugsweise auf den Stirnkanten (27) der Leitwände (24)> vorgesehen ist.

   L2. Schneckenzentrifuge nach Anspruch 5 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Überlaufscheibe (28) gleich oder wenig grosser ist als der Durchmesser, auf welchem sich die Eintrittsöffnungen (34) der Schälscheibe (32) bzw. Schälrohre befinden.

   1/5. Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die an sich bekannte Anordnung einer oder mehrerer feststehender, nahe der Drehachse innerhalb des Zuführrohres (10) für die Rohflüssigkeit in die hohle Antriebswelle (11) des Schneckenkörpers (7) hineinreichender Leitungen (36) zum Zuführen von fliessfähigen Zusatzstoffen, wie Waschflüssigkeit, Chemikalien od.dgl. und wenigstens angenähert radialer Austrittskanäle (38) für diese Zusatzstoffe in der Antriebswelle (11) im Bereiche des Austrittsendes der jeweiligen Zuführleitung.

   27.5.1963
   DrBi/EBi.