EP0331924A2 - Schubzentrifuge - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
- B04B3/02—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by means coaxial with the bowl axis and moving to and fro, i.e. push-type centrifuges
Definitions
- the invention relates to a pusher centrifuge with at least one rotatable, at least approximately cylindrical sieve drum in a housing, in the interior of which a centrifugal material can be fed at one end, and with at least one co-rotating thrust ring, which oscillates in the axial direction of the sieve drum while transporting the at least partially dewatered Spin material is able to carry out on the inside of the sieve drum in the direction of a solids outlet provided at the other end thereof.
- Such push centrifuges are known, for example, from US-A-4 217 226 and US-A-4 209 405 and are used for the continuous dewatering of a centrifugal material, said centrifugal material being fed to the inner end of a material via a feed pipe Centrifugal chamber is fed and is gradually drained on the inside of the sieve drums. During this process, the centrifugal material is gradually transported towards the solids outlet by the axially oscillating movement of one or more thrust rings, the innermost of which is designed as a push floor, and at the same time non-dewatered centrifugal material is refilled in the vicinity of the first thrust ring.
- Such a pusher centrifuge can have a plurality of sieve drums, two adjacent sieve drums each oscillating in the axial direction relative to one another and the edge of the inner sieve drum acting as a push ring.
- the push floor can oscillate in a single-stage push centrifuge, the drum in a two-step centrifuge, the push floor and the second drum in a three-step centrifuge, and the first and third drums in a four-step centrifuge.
- the degree of dewatering or the residual moisture of the discharged solid is, however, not yet optimal in the case of known push centrifuges.
- An improvement could be achieved by extending the drainage time are, however, which reduces the throughput of the centrifuged material, or by increasing the speed of the centrifuge, which is not possible due to the abrasion occurring and for reasons of strength, and also makes the solid cake even more compact and therefore even more impermeable.
- the object of the invention is to increase the degree of dewatering of a pusher centrifuge of the type specified at the outset and to reduce the residual moisture of the discharged solid without changing the operating parameters of the centrifuge and without a more complicated construction.
- this object is achieved in that surface elements are provided on the outer edge of at least one thrust ring, which are oriented obliquely to the axis of the sieve drum and impart an additional movement component in the circumferential direction of the centrifugal drum during the oscillating movement. It is particularly advantageous to provide the outer edge of at least one inner sieve drum, which is able to oscillate relative to an outer sieve drum, with such inclined surface elements.
- the surface elements can be provided on the edge of an oscillating screen drum, or else on the edge of a non-oscillating drum, the sideways movement or shearing action being provided by the following oscillating drum.
- the surface elements can be flat surfaces which form an angle with the axis of the screening drum approximately between 30 ° and 60 °, or they can be curved surfaces. In this case, adjacent surface elements on the circumference of the thrust ring can have the same orientation of the inclination or can alternately be inclined in opposite directions to one another.
- the invention takes advantage of the fact that hitherto has not been taken into account and not recognized in the design of pusher centrifuges, that with each dewatering in the centrifugal field a capillary layer is formed which is dependent on the granulometry and which can be several millimeters thick and which influences the residual moisture content of the centrifugal material. Characterized in that the inclined surface elements the centrifugal material in addition to the movement component in the axial direction If a transverse component is given to the outlet in the circumferential direction, the bottom layer of the centrifugal goods cake is destroyed by shearing action and released for further drainage.
- the degree of dewatering of the centrifuged material on the transport route from the entry to the discharge can thus be increased without changing the operating parameters of the centrifuge, or the amount of the dewatered centrifuged material which has been passed through can be increased or the speed can be reduced and the wear can be reduced will.
- the pusher centrifuge shown in FIGS. 1 and 2 in perspective and in section has a centrifugal unit consisting of two rotatable, approximately cylindrical sieve drums 1 and 2, a centrifuge housing 3 surrounding them, one against the Centrifugal unit adjacent to the outlet end containing a gaseous medium, e.g. air, solid space 4, a feed line 5 for the centrifuged material to be dewatered, a solids outlet 6, and a liquid space 7 for the centrifugal unit inlet 9 opening at the inner end of the centrifugal unit near a co-rotating sliding floor 8 ejected liquid.
- a gaseous medium e.g. air, solid space 4
- the inner screening drum 1 is mounted on a shaft 10, by means of which they can be set in rotation at a certain speed.
- the shaft 10 is displaceable in the axial direction and, with the aid of a drive device (not shown), is able to perform an oscillating movement in the axial direction with a certain amplitude in addition to its rotation.
- the outer screening drum 2 is fastened to a hollow shaft 11 with which it can also be rotated, but without an oscillating movement in the axial direction.
- the speed of the two drums 1 and 2 is usually identical.
- the centrifugal material to be dewatered is introduced into the interior of the innermost sieve drum 1 immediately afterwards through the feed pipe 5 and flows there radially outwards onto the sieve drum 1, where the dewatering process begins.
- the partially dewatered centrifuged material is transported by the oscillating sieve drum 1 in the direction of the adjoining outer sieve drum 2 and is further dewatered in the process. Additional centrifugal material to be dewatered is now continuously through the inlet pipe 5 delivered later.
- the outer edge of the push floor 8 thus acts as the first push ring.
- the inclination of the thrust surfaces 12 is advantageously between 30 ° and 60 °, for example 45 °. With such thrust surfaces it is achieved that the centrifugal material additionally receives a movement component in the circumferential direction when the sieve drums 1 and 2 oscillate against one another. This is obviously the directly on the interior surface of the sieve drum 2 under the action of the continuous feed impulses forming and preventing the passage of filtrate, the capillary layer is torn open and largely eliminated, so that a larger amount of filtrate can pass through with the same centrifugal force and the dewatering performance is significantly improved.
- the invention has been described above using a pusher centrifuge with two sieve drums and additional thrust segments on the edge of the inner sieve drum. It goes without saying that the push segments according to the invention with an analog advantage can also be provided for push centrifuges with a different number of drums, for example for push centrifuges with more than two sieve drums on the outer edges of the respective inner sieve drums. Thrust segments can also be arranged on the outer edge of the sliding floor.
- the thrust segments are not designed as flat surfaces inclined at approximately 45 ° to the axis, as shown in the example described, but in a suitable other form, as shown for example in FIGS. 3a-3d.
- the push surfaces can be flat surfaces (FIGS. 3a and 3b) or have a curvature (FIGS. 3c and 3d).
- the thrust surfaces on the thrust ring can all be inclined in the same direction (FIGS. 3a and 3c), or neighboring thrust surfaces may alternately have an opposite inclination (FIGS. 3b and 3d).
- the surface elements can also be formed by a suitable design of the thrust edge of the corresponding sieve drum, for example by designing the edge 1 'with sawtooth-shaped notches 12', as shown in FIG. 3a.
- the notches can be milled directly into the edge of the sieve drum, or they can be formed by triangular segments placed on the edge, for example screwed on. The latter has the advantage that when the edge is inevitably worn, the segments can be easily replaced and no reworking of the edge is required, so that the push centrifuge is particularly easy to maintain and can always be operated with optimum performance without great effort.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schubzentrifuge mit wenigstens einer in einem Gehäuse rotierbaren, wenigstens angenähert zylindrischen Siebtrommel, in deren Innenraum an einem Ende ein Schleudergut zuführbar ist, und mit wenigstens einem mitrotierenden Schubring, welcher eine in Achsenrichtung der Siebtrommel oszillierende Bewegung unter Transport des zumindest teilweise entwässerten Schleudergutes auf der Innenseite der Siebtrommel in Richtung zu einem an deren anderem Ende vorgesehenen Feststoffauslass auszuführen vermag.
- Solche Schubzentrifugen sind beispielsweise aus US-A-4 217 226 und US-A-4 209 405 vorbekannt und dienen zur kontinuierlichen Entwässerung eines Schleudergutes, wobei dieses über ein Zuführrohr dem inneren Ende eines Schleuderraumes zugeführt wird und auf der Innenseite der Siebtrommeln sukzessive entwässert wird. Während dieses Vorganges wird das Schleudergut durch die in Achsenrichtung oszilierende Bewegung eines oder mehrerer Schubringe, von denen der innerste als Schubboden ausgebildet ist, allmählich in Richtung zu einem Feststoffauslass vortransportiert, und gleichzeitig wird in der Nähe des ersten Schubringes nicht entwässertes Schleudergut nachgefüllt. Eine solche Schubzentrifuge kann mehrere Siebtrommeln aufweisen, wobei jeweils zwei benachbarte Siebtrommeln relativ zueinander in Achsenrichtung oszillieren und die Kante der jeweils innerern Siebtrommel als Schubring wirkt. Beispielsweise kann bei einer einstufigen Schubzentrifuge der Schubboden oszillieren, bei einer zweistufigen Zentrifuge die Trommel, bei einer dreistufigen Zentrifuge der Schubboden und die zweite Trommel, und bei einer vierstufigen Zentrifuge die erste und dritte Trommel.
- Mit einer solchen Schubzentrifuge ist eine kontinuierliche Entwässerung eines Schleudergutes möglich, wobei dieses im Laufe des Transportes auf der Innenseite der Siebtrommeln vom Schleuderguteinlass bis zum Feststoffauslass allmählich im Zentrifugalfeld entwässert wird und den Feststoffauslass in weitgehend entwässertem Zustand erreicht, während das Filtrat nach aussen durch die Siebtrommeln dringt und dort abgeführt wird.
- Der Entwässerungsgrad oder die Restfeuchte des ausgetragenen Feststoffes ist jedoch bei vorbekannten Schubzentrifugen noch nicht optimal. Eine Verbessurg könnte zwar durch Verlängerung der Entwässerungszeit erreicht werden, was jedoch den Durchsatz des Schleudergutes herabsetzt, oder durch Erhöhung der Drehzahl der Zentrifuge, was jedoch wegen der auftretenden Abrasion und aus Festigkeitsgründen nicht beliebig möglich ist, und zusätzlich den Feststoffkuchen noch kompakter und damit noch undurchlässiger werden lässt.
- Aus DE-B-1 065 333 oder FR-A-1 295 577 sind anderseits Schubzentrifugen bekannt, deren Schubboden schräggestellt ist oder geneigte Flächen aufweist und mit unterschiedlicher Drehzahl rotiert, verglichen mit der Siebtrommel. Hierzu ist eine komplizierte Konstruktion und ein zusätzliches Getriebe erforderlich. Ausserdem wird eine Auflockerung und Umwälzung des Schleudergutes nur unmittelbar am Einlauf erreicht, während der Filterkuchen auf der Siebtrommel als relativ kompakte und zunehmend undurchlässige Masse vorgeschoben wird.
- Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, den Entwässerungsgrad einer Schubzentrifuge der eingangs angegebenen Art zu erhöhen und die Restfeuchte des ausgetragenen Feststoffes herabzusetzen, ohne die Betriebsparameter der Zentrifuge zu ändern, und ohne kompliziertere Konstruktion.
- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass am äusseren Rand wenigstens eines Schubringes Flächenelemente vorgesehen sind, welche schräg zur Achse der Siebtrommel orientiert sind und bei der oszillierenden Bewegung dem Schleudergut eine zusätzliche Bewegungskomponente in Umfangsrichtung der Schleudertrommel erteilen. Besonders vorteilhaft ist es, den äusseren Rand wenigstens einer inneren Siebtrommel, welche relativ zu einer äusseren Siebtrommel zu oszillieren vermag, mit derartigen schräggestellten Flächenelementen zu versehen. Die Flächenelemente können dabei am Rand einer oszillierenden Siebtrommel vorgesehen sein, oder aber auch am Rand einer nicht-oszillierenden Trommel, wobei die Seitwärtsbewegung oder Scherwirkung durch die folgende oszillierende Trommel erbracht wird.
- Ebenso ist es vorteilhaft auch den äusseren Rand eines in der innersten Siebtrommel oszillierenden, als Schubring wirkenden Schubbodens mit schräggestellten Flächenelementen zu versehen.
- Die Flächenelemente können dabei ebene Flächen sein, welche mit der Achse der Siebtrommel einen Winkel etwa zwischen 30° und 60° bilden, oder sie können gekrümmte Flächen sein. Dabei können am Umfang des Schubringes benachbarte Flächenelemente die gleiche Orientierung der Neigung aufweisen oder aber auch abwechselnd entgegengesetzt zueinander geneigt sein.
- Die Erfindung macht sich die offenbar bisher bei der Konstruktion von Schubzentrifugen nicht berücksichtigte und nicht erkannte Tatsache zunutze, dass sich bei jeder Entwässerung im Zentrifugalfeld eine von der Granulometrie abhängige Kapillarschicht bildet, welche mehrere Millimeter dick sein kann und welche die Restfeuchte des Schleudergutes beeinflusst. Dadurch dass die schräggestellten Flächenelemente dem Schleudergut zusätzlich zur Bewegungskomponente in Achsenrichtung zum Auslass hin eine Querkomponente in Umfangsrichtung erteilen, wird durch Scherwirkung die unterste Schicht des Schleudergutkuchens zerstört und zur weiteren Entwässerung freigegeben. Der Entwässerungsgrad des Schleudergutes auf dem Transportweg vom Eintrag zum Austrag kann somit ohne Veränderung der Betriebsparameter der Zentrifuge erhöht werden, oder bei einer bestimmten geforderten Endfeuchte kann die Menge des durchgesetzten entwässerten Schleudergutes vergrössert werden, bzw. es kann die Drehzahl gesenkt und damit der Verschleiss herabgesetzt werden.
- Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Schubzentrifuge in perspektivischer Ansicht,
- Fig. 2 diese Zentrifuge im Schnitt entlang einer die Rotationsachse enthaltenden Schnittebene und
- Fig. 3 a - d vier verschiedene Ausführungsformen von Schubsegmenten.
- Die in den Figuren 1 und 2 in Perspektive und im Schnitt dargestellte Schubzentrifuge weist eine aus zwei rotierbaren angenähert zylindrischen Siebtrommeln 1 und 2 bestehende Schleudereinheit, ein diese umgebendes feststehendes Zentrifugengehäuse 3, einen an die Schleudereinheit am Auslassende angrenzenden, ein gasförmiges Medium, z.B. Luft, enthaltenden Feststoffraum 4, eine am innerern Ende der Schleudereinheit nahe einem mitrotierenden Schubboden 8 mit einem Schleuderguteinlass 9 mündende Zuführleitung 5 für das zu entwässernde Schleudergut, einen Feststoffauslass 6, und einen Flüssigkeitsraum 7 für die ausgeschleuderte Flüssigkeit auf.
- Die innere Siebtrommel 1 ist auf einer Welle 10 angebracht, mittels der sie in Rotation mit einer bestimmten Drehzahl versetzt werden können. Gleichzeitig ist die Welle 10 in Achsenrichtung verschiebbar und vermag mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung zusätzlich zu ihrer Rotation eine oszillierende Bewegung in Achsenrichtung mit einer gewissen Amplitude auszuführen. Die äussere Siebtrommel 2 ist an einer Hohlwelle 11 befestigt mit welcher sie ebenfalls in Rotation versetzt werden kann, jedoch ohne oszillierende Bewegung in Achsenrichtung. Die Drehzahl der beiden Trommeln 1 und 2 ist dabei in der Regel identisch.
- Durch das Zuführrohr 5 wird das zu entwässernde Schleudergut in das Innere der innersten Siebtrommel 1 unmittelbar anschliessend an den Schubboden 8 eingebracht und strömt dort radial nach aussen auf die Siebtrommel 1, wo der Entwässerungsprozess beginnt. Durch die oszillierende Siebtrommel 1 wird das teilweise entwässerte Schleudergut in Richtung zur anschliessenden äusseren Siebtrommel 2 transportiert und dabei weiter entwässert. Durch das Einlassrohr 5 wird inzwischen weiteres zu entwässerndes Schleudergut kontinuierlich nachgeliefert. Die Aussenkante des Schubbodens 8 wirkt also als erster Schubring. Wenn das teilweise entwässerte Schleudergut das Ende der inneren Siebtrommel 1 erreicht, wird es von dessen Rand, welcher ebenfalls als Schubring wirkt, auf die äussere Schleudertrommel 2 transportiert und dort weiter entwässert. Schliesslich wird das fertig entwässerte Schleudergut durch die relative Oszillation der beiden Siebtrommeln 1 und 2 bis zum Feststoffraum 4 transportiert, welchen es über den Feststoffauslass 6 verlässt.
- Die bisher beschriebenen in Achsenrichtung gegeneinander oszillierenden Elemente 1, 2 und 8, bewirken lediglich eine Bewegungskomponente des Schleudergutes auf den Innenflächen der Siebtrommeln in Achsenrichtung. Es zeigte sich nun überraschenderweise, dass die Entwässerungsleistung deutlich verbessert werden kann, wenn am Schubring zwischen den beiden Siebtrommeln 1 und 2, d.h. an der Aussenkante der inneren Siebtrommel 1 Flächenelemente 12 vorgesehen sind, welche eine gegen die Siebtrommelachsen und damit die Rotationsachse geneigte Schubflächen aufweisen. Solche Schubflächen 12 sind vorteilhafterweise so über den gesamten Schubring verteilt, dass sie die gesamte Innenfläche der äuseren Siebtrommel 2 im wesentlichen überstreichen, sich jedoch möglichst nicht überdecken. Die Neigung der Schubflächen 12 liegt vorteilhafterweise zwischen 30° und 60°, beispielsweise bei 45°. Mit solchen Schubflächen wird erreicht, dass das Schleudergut bei der Oszillation der Siebtrommeln 1 und 2 gegeneinander zusätzlich eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung erhält. Hiermit wird offenbar die sich direkt auf der Innenflä che der Siebtrommel 2 unter Wirkung der ständigen Vorschub-Impulse bildende und den Filtrat-Durchtritt behindernde Kapillarschicht durch Scherwirkung aufgerissen und weitgehend beseitigt, so dass bei gleicher Zentrifugalkraft eine grössere Filtratmenge hindurchtreten kann und die Entwässerungsleistung deutlich verbessert wird.
- Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer Schubzentrifuge mit zwei Siebtrommeln und zusätzlichen Schubsegmenten am Rand der inneren Siebtrommel beschrieben. Es versteht sich, dass die erfindungsgemässen Schubsegmente mit analogem Vorteil auch bei Schubzentrifugen mit einer anderen Trommelanzahl vorgesehen sein können, beispielsweise bei Schubzentrifugen mit mehr als zwei Siebtrommeln an den Aussenrändern der jeweiligen inneren Siebtrommeln. Auch am Aussenrand des Schubbodens können Schubsegmente angeordnet sein.
- Ebenso lassen sich analoge Vorteile erreichen, wenn die Schubsegmente nicht wie im beschriebenen Beispiel dargestellt, als unter ca. 45° gegen die Achse geneigte ebene Flächen ausgebildet sind, sondern in geeigneter anderer Form, wie beispielsweise in den Figuren 3a - 3d dargestellt. Hierbei können die Schubflächen ebene Flächen sein (Fig. 3a und 3b) oder eine Krümmung aufweisen (Fig. 3c und 3d). Andererseits können die Schubflächen am Schubring sämtlich in der gleichen Richtung geneigt sein (Fig. 3a und 3c), oder benachbarte Schubflächen können wechselweise eine entgegengesetzte Neigung aufweisen (Fig. 3b und 3d). Statt als separat auf den Schubring aufgesetzte schräge Flächen können die Flächenelemente auch durch eine geeignete Ausgestaltung des Schubrandes der antsprechenden Siebtrommel gebildet werden, beispielsweise durch Ausführung des Randes 1′ mit sägezahnförmigen Kerben 12′, wie in Figur 3a dargestellt. Die Kerben können dabei direkt in den Siebtrommel-Rand gefräst sein, oder durch auf den Rand aufgesetze, z.B. aufgeschraubte dreieckförmige Segmente gebildet sein. Das Letztere hat den Vorteil, dass bei dem unvermeidlichen Verschleiss des Randes die Segmente leicht ausgetauscht werden können und kein Nacharbeiten des Randes erforderlich ist, so dass die Schubzentrifuge besonders wartungsfreundlich ist und ohne grossen Aufwand stets mit optimaler Leistung betrieben werden kann.
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