DE2024726A1

DE2024726A1 - Schlammabsticheinrichtung fur einen Zentrifugalabscheider

Info

Publication number: DE2024726A1
Application number: DE19702024726
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Yokohama Takahashi Ryuichi Tokio Oka, (Japan) P
Original assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Current assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1970-05-21
Publication date: 1971-02-25
Also published as: US3630431A; GB1295526A

Description

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Dr. Werner Haßler Lüdenscheid, den 20. Mai 1970 -6

PATENTANWALT

588 LÖDENSCHEID/ A /u i*

Asenberg 36-Postfach 1704

Anmelderin: Firma Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd. No. 6-2, 2-Chome, Marunouchi, Ohiyoda-Ku Tokyo, Japan

Schlammabsticheinrichtung für einen Zentrifugalabscheider

Die Erfindung betrifft eine Schlammabsticheinrichtung für einen Zentrifugalabscheider mit flacher Schale, wo im Bodenbereich der Drehschale eine Wasserzufuhrkammer mit Betätigungskammern für einen Absperring verbunden ist und wo die Betätigungskammern verschieden große Druckflächen haben.

Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten und Lösungen, bspw. von Hefe aus Bier, von Stärke aus Wasser, von Protein aus Wasser, von Bakterien aus Lösungen usw..

Eine bekannte Anordnung eines Zentrifugalabscheiders mit einer Schlammabsticheinrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Danach ist eine Drehschale 2 durch einen Schalendeckel 3 abgeschlossen· < Diese Teile sitzen auf einer Antriebswelle 1. Auf der Umfangsflache der Drehscheibe 2 ist in axialer Richtung ein Absperring 4 verschiebbar. Im Innern des Zentrifugalabscheiders befinden sich mehrere Abscheiderplatten 5· Zwischen der Bodenfläche der Drehschale 2 und dem Absperring 4 ist eine Betätigungskammer 6 vorgesehen, die durch eine von dem Absperring 4 nach innen reichende Ringleiste 7 in einen Unterteil

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und einen Oberteil geteilt ist. Wenn durch eine Speiseleitung 8■ eine geringe Wassermenge zugeführt wird, werden die Ringleiste"7 und der Absperring 4 gemeinsam durch den hydraulischen Druck gegen die Unterseite der Eingleiste 7 nach oben gedrückt, so daß der Ventilkörper 9 an der Oberseite des Absperrings 4 gegen einen Ventilsitz 10 an der Unterseite des Schalendeckels zur Anlage kommt. Dadurch werden Schlammauslässe 11 abgeschlossen. Überschüssiges Wasser tritt durch den Raum oberhalb der Ringleitung 7 und schmale Durchgänge 12 innerhalb des Absperrings aus. Wenn eine große Wassermenge zugeführt wird, füllt das Wasser den Raum oberhalb der Ringleiste 7 aus. Weil die Druckfläche auf der Oberseite der Ringleiste 7 größer als die Druckfläche auf der Unterseite derselben ist, wird die Ringleiste 7 zusammen mit dem Absperring 4 abgesenkt, so daß der Ventilkörper 9 die Schlammauslässe 1 freigibt. Damit kann der Schlamm in gewünschtem Umfang austreten, ohne daß der Zentrifugalabscheider angehalten werden muß.

Weil bei einem Zentrifugalabscheider der beschriebenen Art die freie Oberfläche des Druckwassers innerhalb der Betätigungskammer 6 weit von der Drehachse entfernt ist, ist der durch die Zentrifugalkraft bedingte hydraulische Druck zur Betätigung des Absperrings zu klein, so daß die Ringleiste eine größere Betätigungsfläche erhalten muß. Damit wird die innerhalb der Betätigungskammer notwendige Wassermenge größer. Bei der Aufwärtsbewegung des Absperrings im Anschluß an eine Absenkung muß man eine erhebliche Wassermenge aus der Betätigungskammer durch schmale Durchgänge entleeren. Hierdurch wird das öffnen und Schließen des Abstichventilsverzögert. Dieses erweist sich bei einem Zentrifugalabscheider der genannten Art als nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines hohen Betätigungsdruckes bei geringer erforderlicher Wassermenge, damit die Offen- und Schließzeiten der Absticheinrichtung klein sind.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die · Betätigungskammern mit kleinem Volumen zwischen dem Außenumfang der Drehschale und der Innenwand des Absperrings angeordnet sind, daß ein Flansch an der Außenwand der Drehschale oder an der Innenwand des Absperrings die Betätigungskammern in eine obere Teilkammer und eine untere Teilkammer teilt, daß die Flanschoberseite eine größere wirksame Druckfläche zum Öffnen des Abstichkanals und die Flanschunterseite eine kleinere wirksame Druckfläche zum Schließen des Abstichkanals aufweist, daß die obere Teilkammer über einen Wasserzufuhrkanal mit einem Ringraum kleineren Durchmessers und die untere Teilkammer über einen Wasserzufuhrkanal mit einem Ringraum größeren Durchmessers verbunden sind, daß die eine Wasserzufuhrkammer bildenden Ringräume durch eine umlaufende Kante gegeneinander abgesetzt sind, und daß die obere Teilkammer Drosseldurchgänge besitzt, die durch den Absperring nach außen führen.

Dadurch, daß die Betätigungskammer zwischen die Außenringfläche der Drehschale und die Innenfläche des Absperrings verlegt ist, erhält man einen großen hydraulischen Druck für die Ventilbetätigung. Andererseits befindet sich die freie Oberfläche des Druckwassers in der Nähe der Drehachse innerhalb einer Wasserzufuhrkammer, so daß die Druckhöhe des Betätigungswassers groß ist. Die Wasserzufuhrkammer und die Betätigungskammern sind durch Kanäle miteinander verbunden. Infolge des großen hydraulischen Druckes ist eine weitgehende Verringerung der Wassermenge möglich. Durch den Flansch zur Teilung der Betätigungskammer ergibt sich eine sehr günstige Raumausnutzung. Wenn der hydraulische Druck in der oberen Betätigungsteilkammer wirksam ist, bewegt sich der Absperring im Sinne einer Öffnung der Abstichöffnung nach unten und drückt das in der unteren Teilkammer enthaltene Wasser durch Zufuhrkanäle in den Ringraum mit größerem Durchmesser zurück. Wenn andererseits der hydraulische Druck in der unteren Teilkammer wirksam ist und die untere Stirn fläche des Flansches beaufschlagt, wird das in der oberen Teilkammer enthaltene Wasser durch kleine Drosseldurchgänge durch

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den Absperring hindurch ausgedrückt, damit der Absperring nach oben gegen den Ventilsitz in Anlage kommt. Die kleineren Abmessungen der Betätigungskammer ermöglichen die momentane Absenkung des Absperrings mit einer kleineren Wassermenge. Die Schließbewegung des Absperrings setzt unmittelbar nach Absperren der Zufuhr des Betätigungswassers ein, so daß die Ansprechzeiten des Absperrings sehr viel kürzer sind. Infolgedessen kann der abgeschiedene und an der Inne*nwandung der Drehschale gesammelte Schlamm mit einem geringen Wasservolumen innerhalb einer kurzen Zeitspanne abgelassen werden.

Durch Einstellung der Dauer und Menge der Wasserzufuhr für die Betätigung ist ein vollständiger oder teilweiser Schlammabstich möglich. Bei einer bekannten Schlammabsticheinrichtung kann jeweils nur die gesamte Schlammenge aus der Drehschale abgelassen werden, weil sich der Absperring nur langsam bewegt. Der teilweise Schlammabstich ermöglicht eine im wesentlichen kontinuierliche Betriebsweise, ohne daß der Zulauf der Rohflüssigkeit abgesperrt werden muß. Eine bekannte Schlammabsticheinrichtung ermöglicht demgegenüber nur einen taktweisen Betrieb.

Die Anordnung der Betätigungskammer am Außenumfang der Drehschale ergibt unter Ausnutzung der hohen Zentrifugalkraft einen hohen hydraulischen Druck für eine schnelle Ventilbetätigung. Der Inhalt der Betätigungskammer für die Betätigung des Absperrings kann klein sein, so daß auch die für die Betätigung notwendige Wassermenge klein ist. Die Betätigungszeit des Absperrings ist kurz. Es ist ein vollständiger oder teilweiser Schlammabstich möglich, was mithilfe eines Nebenflußventils bewirkt wird, das durch eine Zeitschalteinrichtung betätigt sein kann. Die Herstellungskosten der Schlammabsticheinrichtung .sind infolge des einfacheren Aufbaus geringer. Ebenso ist die erforderliche Werkstoffmenge kleiner. Die Montage des gesamten Zentrifugalabscheiders ist einfacher.

Eine Ausfuhrungsform der Erfindung ist anhand der Schnittdarstellung der Fig. 2 erläutert.

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Auf einer Antriebswelle 13 sitzt eine Drehschale 14 mit einem Schalendeckel 14'. Auf der Mantelfläche der Drehschale 14 ist ein Absperring 15 verschiebbar. Nach der Erfindung ist eine Betätigungskammer 16 zwischen der Mantelfläche der Drehschale und der Innenfläche des Absperrings 15 ausgebildet. In die Betätigungskammer 16 ragt von der Innenfläche des Absperrings ein ringförmiger Flansch 17 hinein, der die Betätigungskammer in eine obere Teilkammer 16' und eine untere Teilkammer 16'' teilt. Die Oberseite des Ringflansches 17 besitzt eine größere wirksame Druckfläche als die Unterseite. Die obere Teilkammer ist über einen Wasserzufuhrkanal 18 mit einem Ringraiim 22 kleinen Durchmessers einer Wasserzufuhrkammer 20 und die untere Teilkammer 16'' über einen Wasserzufuhrkanal 19 mit einem Ringraum 21 größeren Durchmessers verbunden. Die Wasserzufuhrkammer 20 ist konzentrisch um die Antriebswelle 13 angeordnet. Die beiden Ringräume sind durch eine umlaufende Kante gegeneinander abgesetzt. Die Wasserzufuhr zu den Teilkammern 16'' bzw. 16'* erfolgt also jeweils unabhängig.

Wenn der hydraulische Druck innerhalb der Teilkammer 16' auf der Oberseite des Flansches 17 wirksam ist, wird das in der Teilkammer 16'' auf der Unterseite des Flansches 17 enthaltene Wasser über den Wasserzufuhrkanal 19 in den Ringraum 21 größeren Durchmessers der Wasserzufuhrkammer 20 zurückgedrückt, weil die Oberseite des Flansches 17 eine größere wirksame Druckfläche gegenüber dem hydraulischen Druck als die Unterseite hat. Der Absperring 15 wird nach unten gedruckt, so daß der schlitzförmige Schlammauslaß 23 geöffnet wird. Wenn der hydraulische Druck die Teilkammer 16'· auf der Unterseite des Flansches beaufschlagt, 'wird das in der oberen Teilkammer 16' enthaltene Wasser durch Drosseldurchgänge 24 abgeleitet, die durch den Absperring 15 hindurchführen. Dadurch wird der Absperring nach oben gedrückt und schließt den Schlammauslaß 23. Die Wasserzufuhrkanäle 18 bzw. 19 können über dem Umfang der Drehschale mehrfach vorhanden sein.

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Der hydraulische Druck in den Teilkammern 16' und 16'' wird durct die Wassermengeneinstellkammer.. 25 eingestellt, die an,die Wasserzufuhrkammer 20 auf der Bodenseite der Drehschale 14 anschließt. Die Wassermengeneinstellkammer 25 umgibt die Antriebs-

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welle 13 · Das Gehäuse Wassermengeneinstellkammer 25 ist drehfest mit der Antriebswelle 13 verbunden. In die Speiseleitung 26 ist ein Druckeinstellventil 28 eingeschaltet, das über einen Nebenzweig 27 umgangen werden kann. Die Wassermengeneinstellkammer 25 ist als Hohlkammer ausgebildet, durch deren Trennwandung gegenüber der Wasserzufuhrkammer 20 einerseits Wasserdurchlässe 29 in kleinerem radialen Abstand und andererseits Wasserdurchlässe 30 in größerem radialen Abstand führen. Die Wassermengeneinstellkammer 25 besitzt im Innern eine Wassereinlaßscheibe 32 mit mehreren Einlaßdüsen 31» deren jeweilige Mündungen radial ausgerichtet sind. An die Wassereinlaßscheibe 32 ist die Speiseleitung 26 angeschlossen. Wenn die Einleitung des Betätigungswassers nach Schließen eines Nebenschlußventils 27' in dem Nebenzweig 27 und Einstellen des Druckeinstellventils 28 auf einen kleinen Einstellwert beginnt, tritt das Betätigungswasser durch die Speiseleitung 26 und strömt durch die Einlaßdüsen 31 der Wassereinlaßscheibe 32 in den Innenraum der Wassermengeneinstellkammer 25 ein. Das Betätigungswasser sammelt sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft im Umfangsbereich der Hohlkammer und strömt durch den Wasserdurchlaß 30 in den Ringraum 21 mit größerem Durchmesser. Aus dem Ringraum 21 der Wasserzufuhrkammer 20 strömt das Betätigungswasser durch den Wasserzufuhrkanal 19 in die untere Teilkammer 16'' auf der Unterseite des Flansches 17 des Absperrings 15. Da das Druckeinstellventil 28 auf einen niederen Einstellwert eingestellt .isfcj erreicht das durchfließende Wasser nicht den Wasserdurchlaß 29» weil das Wasser durch die Zentrifugalkraft an der Innenwand der Kammern gehalten wird und nur bis zu der radialen Abstandslinie x-x nach Fig. 2 vordringt. Infolgedessen gelangt kein Wasser in den Wasserzufuhrkanal 18 und damit in die Teilkammer 16'. Innerhalb der Teilkammer 16'' baut sich ein hydraulischer Druck auf. Dadurch wird der Absperrring 15 nach oben geschoben und preßt den Ventilkörper 33 gegen

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den Ventilsitz 35, der am Fußende einer Überwurfmutter 34 ausgebildet ist, die den Schalendeekel 14' mit der Drehschale 14 verbindet. Wenn so die Teilkammer 16'·, der Wasserzufuhrkanal 19 und ein Teil des Ringraums 21 mit größerem Durchmesser innerhalb der Wasserzufuhrkammer 20 mit dem Betätigungswasser gefüllt sind, überschreitet das Betätigungswasser, das durch die Zentriugalkraft in die Innenwandung der Wassermengeneinstellkammer gedrückt wird, die Linie x-x in Richtung auf die· Achse und erreicht die Düsen 31, so daß sich in denselben ein hydraulischer Druck aufbaut. Infolgessen schaltet das Druckeinstellventil 28 die Betriebswasserzufuhr ab. Der Zentrifugalabscheider läuft in diesem Zustand weiter. Wenn der Wasserstand x-x innerhalb der Wassermengeneinstellkammer 25 aus irgend-einem Grunde nach außen abweicht, bspw. weil Betriebswasser ausleckt, wird hierdurch das Druckeinstellventil 28 ausgelöst, so daß Betriebswasser nachströmt und die Linie x-x des Wasserstandes in die Sollage zurückstellt. Selbst wenn Wasser in die Teilkammer 16' auf der Oberseite des Flansches 1? einströmen sollte, wird dasselbe durch die Drosseldurchgänge 24 innerhalb des Absperrings 15 abgeleitet, so daß sich kein hydraulischer Druck aufbauen kann.

Nachdem der Zentrifugalabscheider eine bestimmte Zeit lang in Betrieb war, wird der an der Umfangswandung der Drehschale 14 angesammelte Schlamm abgestochen, indem das Nebenschlußventil 27' des Nebenschlußzweiges 27, der das Druckeinstellventil 28 überbrückt, geöffnet und eine große Menge Betätigungswasser bis zum Erreichen der Wasserstandslinie y-y in der Wassermengeneinstellkammer 25 zugeführt wird. Dadurch kann das Betätigungswasser in großer Menge in die Wasserzufuhrkammer 20 über den Wasserdurchlaß 29 in den Ringraum kleineren Durchmessers einfließen und schließlich in die Teilkammer 16' auf der Oberseite des Flansches 17 des Absperrings 15 gelangen, so daß sich in der Teilkammer 16' ein hydraulischer Druck aufbaut. Weil die Oberseite des Flansches 17 eine größere wirksame Druckfläche als die Unterseite hat, schiebt der Flansch 17 das in der Teilkammer

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16'' befindliche Wasser über den Wasserzufuhrkanal 19 in die Wasserzufuhrkammer 20 zurück. Damit verschiebt sich der Absperrring 15 nach unten, so daß der Ventilkörper 33 von dem-Ventilsitz 35 freikommt und der schlitzförmige Schlammauslaß 23 geöffnet wird. Zum Schließen des Schlammauslasses 23 nach Beendigung des Abstichvorgangs, wird das Nebenschlußventil 2/' des Nebenzweiges 27 geschlossen, so daß das in der Teilkammer 16' befindliche Wasser durch die Drosseldurchgänge 24 nach außen abströmen kann. Dadurch wird der hydraulische Druck in der Teilkammer 16' herabgesetzt. Der Absperring 15 wird nach oben geschoben und schließt infolge des hydraulischen Druckes in der Teilkammer 16'' den Schlammauslaß 23 ab.

Bei einem Zentrifugalabscheider mit einer Schlammabsticheinrichtung nach der Erfindung befindet sich die Betätigungskammer außerhalb der Umfangswandung der Drehschale, wo die größte Zentrifugalkraft wirksam ist. Dadurch kann der hydraulische Druck zur Betätigung des Absperrings wesentlich gesteigert werden. Infolgedessen kann die Betätigungskammer einen viel kleineren Inhalt haben; die erforderliche Menge des Betätigungswasser kann herabgesetzt werden, damit der Absperring in viel kürzerer Zeit betätigt werden kann. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Zentrifugalabscheider, wo nur der gesamte Schlamm innerhalb der Drehschale abgestochen werden kann, kann mit einer Schlammabsticheinrichtung nach der Erfindung der Schlamm innerhalb der Drehscheibe insgesamt oder nur zum Teil,je nach Wunsch, abgestochen werden, indem die offen- oder Schließzeit durch das Nebenschlußventil eingestellt wird. Aufgrund dieser verbesserten Absticheinrichtung läßt sich eine umfangreiche Betätigungskammer, die bis in den Bereich kleiner Zentrifugalkraft reicht und mit einer Ringleiste ausgestattet ist, vermeiden. Dadurch wird der Aufbau der Einrichtung einfacher. Die für die Herstellung erforderliche Zeit wird herabgesetzt ebenso wie die Werkstoffkosten.

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Claims

Patentansprüche

Schlammabsticheinrichtung für einen Zentrifugalabscheider iit' flacher Schale, wo im Bodenbereich d'er Drehschale eine Wasserzufuhrkammer mit Betätigungskammern für einen Absperring verbunden ist und wo die Betätigungskammern verschieden große Druckflächen haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungskammern mit kleinem Volumen zwischen dem Außenumfang der Drehschale (14) und der Innenwand des Absperrings (15) angeordnet sind, daß ein Flansch (1?) an der Außenwand der Drehschale (14) oder an der Innenwand des Absperrings (15) die Betätigungskammern in eine obere Teilkammer (16¹) und eine untere Teilkammer (16¹¹) teilt, daß die Flanschoberseite eine größere wirksame Druckfläche zum öffnen des Abstichkanals und die Flanschunterseite eine kleinere wirksame Druckfläche zum Schließen des Abstichkanals aufweist,'daß die obere Teilkammer (16*) über einen Wasserzufuhrkanal (8) mit einem Ringraum (22) kleineren Durchmessers und die untere Teilkammer (16'') über einen Wasserzufuhrkanal mit einem Ringraum (21) größeren Durchmessers verbunden sind, daß die eine Wasserzufuhrkammer (20) bildenden Ringräume (21, 22) durch eine umlaufende Kante gegeneinander abgesetzt sind und daß die obere Teilkammer (16*) Drosseldurchgänge (24) besitzt, die durch den Absperring (15) nach außen führen.
2. Schlammabsticheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufuhrkammer (20) sowohl im Bereich des Ringraums (21) größeren Durchmessers als auch im Bereich des Ringraums (22) kleineren Durchmessers über Durchlässe (29, 30) mit einer Wassermengeneinstellkammer (25) verbunden ist, deren Innenraum an eine konzentrisch zur Antriebswelle (13) angeordnete Wassereinlaßscheibe (32) angeschlossen ist.

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3". Schlammabsticheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinlaßscheibe in den Innenraum der Wassermengeneinstellkammer (25) in radialer Richtung hineinragende Einlaßdüsen (31) aufweist und über ein Druckeinstellventil (28) mit einem Nebenaiweig (2?) mit einer Wasserzufuhrquelle verbunden ist.
4. Schlammabsticheinrichtung nach Anspruch 3_? dadurch gekennzeichnet, daß das Druckeinstellventil (28) auf einen Wasserdruck entsprechend der Füllung des Ringraums (21) mit größerem Durchmesser auf die Umfangsfläche x-x in größerem radialen Abstand als die umlaufende Kante zwischen den beiden Ringräumen eingestellt ist.
5. Schlammabsticheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nebenzweig (27) ein Nebenschlußventil (27') angeordnet ist, das von einer Zeitschalteinrichtung betätigt wird*

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