DE2103829A1

DE2103829A1 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE2103829A1
Application number: DE19712103829
Authority: DE
Inventors: Andre Christian Devon Pa Lavanchy (V St A)
Original assignee: Pennwalt Corp , Philadelphia, Pa (V St A)
Priority date: 1970-01-30
Filing date: 1971-01-27
Publication date: 1971-08-05
Also published as: CA921887A; JPS497540B1; GB1283883A; FR2123213A1; FR2123213B1; US3623656A

Description

Pennwalt Corporation Philadelphia (Pennsylvania, USA)

Zentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Trennzentrifuge, insbesondere eine Vollmantel-Dreiphasen-Trennzentrifuge zum Trennen von flüssigen Phasen von feinverteilten Feststoffen, d. h. eine Zentrifuge zum Trennen eines Flüssig-Fest-Gemisches in eine feste Phase, eine erste flüssige Phase und eine zweite flüssige Phase, wobei die drei Phasen verschiedene spezifische Gewichte haben·

Eine derartige Zentrifuge besitzt gewöhnlich einen langgestreckten Mantel, der am einen Ende verjüngt und der um eine Achse drehbar gelagert ist. In dem Mantel ist koaxial mit ihm eine Förderschnecke gelagert, die mit einer von der Drehzahl des Mantels etwas abweichenden Drehzahl gedreht werden kann.

Das zu trennende Gemisch wird in den Mantel eingeleitet und trennt sich unter der Wirkung der durch die Drehung des Mantels erzeugten Fliehkraft in seine Bestandteile. Infolge des geringen Unterschiedes zwischen den

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Drehzahlen des Mantels und der Förderschnecke werden die radial auswärtsbewegten Feststoffe an der Innenumfangsflache des Mantels zu Feststoffaustragöffnungen gefördert, die sich an dem verjüngten Ende des Mantels befinden. Gleichzeitig treten zwei voneinander getrennte flüssige Phasen durch getrennte Flüssigkeitsaustragöffnungen aus»

Zum Ausbringen der getrennten flüssigen Phasen aus dem Mantel der Zentrifuge sind verschiedene Einrichtungen bekannt. In manchen Zentrifugen werden zwei Flüssigkeitsaustragleitungen für je eine der abgetrennten flüssigen Phasen verwendete Diese Flüssigkeitsaustragleitungen sind tief im mittleren Teil des Mantels der Zentrifuge angeordnet und normalerweise ortsfest, aber radial verstellbar. Infolgedessen kann die radiale Stellung der Leitungen während der Drehung des Mantels der Zentrifuge verändert und jede der getrennten flüssigen Phasen in der gewünschten Menge abgeschält werden. Es ist jedoch schwierig, derartige Leitungen tief in einem Zentrifugenmantel anzuordnen, der mit sehr hoher Drehzahl rotiert. Ferner sind komplizierte Anordnungen erforderlich, damit einerseits ein Lecken vermieden und andererseits die Radialstellung der Leitung während des Betriebes des Zentrifugenmantels verändert werden kann.

In anderen bekannten Zentrifugen ist der Mantel für jede getrennte flüssige Phase mit einer Gruppe von Flüssigkeitsaustrittsöffnungen versehen. Diese Öffnungen sind so angeordnet und die Zentrifuge wird so betrieben, daß beim Austrag der getrennten flüssigen Phasen jede Öffnung normalerweise vollständig mit der auszubringenden flüssigen Phase gefüllt ist. Im Bereich jeder Öffnung ist eine eigene Platte verstellbar angeordnet, mit deren Hilfe die Größe der Öffnung

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und damit der Austritt der getrennten flüssigen Phase verändert werden kann. Diese Verstellung ist zeitraubend und kann nur bei abgestellter Zentrifuge vorgenommen werden. Diese Art der Veränderung der Größe der einzelnen Öffnungen führt ferner zu einer Drosselung des Systems und dadurch zu einem niedrigeren Gesamtwirkungsgrad der Zentrifuge. Die Strömung eines Strömungsmittels durch eine normale Leitung wird gedrosselt, wenn der Strömungsquerschnitt der Leitung verkleinert wird» Damit trotz des kleineren Querschnitts dieselbe Strömungsmenge erzielt wird, muß der ύ Druck erhöht werden. Dieser erforderliche Druckanstieg bedingt in der Zentrifuge eine Einwärtsverschiebung des Flüssigkeitsspiegels, so daß ein Ungleichgewichtszustand geschaffen wird. Ferner wird dadurch die Grenzfläche zwischen den voneinander getrennten flüssigen Phasen in dem Mantel der Zentrifuge verschoben und damit die Trennschärfe herabgesetzt. Infolgedessen besteht ein Bedürfnis nach einer Dreiphasen-Zentrifuge, die eine relativ einfache Konstruktion hat, während ihres Betriebes eingestellt werden kann und eine maximale Trennschärfe hat.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht daher in Fung einer Dreiphasen-Zentrifuge, die eine relat einfache Konstruktion und eine optimale Trennschärfe hat.

der Schaffung einer Dreiphasen-Zentrifuge, die eine relativ ™

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Dreiphasen-Zentrifuge, in welcher der Verlust einer der abzutrennenden flüssigen Phasen durch die Feststoffaustragöffnungen auf ein Minimum herabgesetzt wird,

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Zentrifuge, in der eine Ansammlung von Feststoffen auf der Innenumfangsflache des Zentrifugenmantels ■ verhindert wird.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Dreiphasen-Zentrifuge, in der eine Relativdrehung zwischen den getrennten flüssigen Phasen und dem Zentrifugenmantel unmittelbar vor dem Austrag der flüssigen Phasen verhindert wird·

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Dreiphasen-Zentrifuge, in der die Grenzfläche zwischen den beiden getrennten flüssigen Phasen während des Betriebes der Zentrifuge verstellbar ist»

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Dreiphasen-Zentrifuge, in der die Grenzfläche zwischen zwei getrennten flüssigen Phasen in einem weiteren Bereich verstellbar ist.

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Dreiphasen-Zentrifuge, in der vor ihrer Inbetriebnahme eine Grobeinstellung und während ihres Betriebes eine Feineinstellung der Bedingungen des Trennverfahrens möglich ist»

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Dreiphasen-Zentrifuge, in der ein Austrag einer im Bereich der Grenzfläche etwa vorhandenen Emulsionsschicht mit einer der gewünschten, getrennten flüssigen Phasen verhindert wird·

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Schaffung einer Gegenstrom-Dreiphasen-Zentrifuge gelöst, die zur anfänglichen Grobeinstellung der Ε-Fläche, d. h., der Grenzfläche zwischen zwei in einem Zentrifugenmantel vorhandenen flüssigen Phasen, ein ringförmiges Wehr besitzt, das

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im Bereich einer ersten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen angeordnet ist« Zur Feineinstellung der E-Fläche während des Betriebes der Zentrifuge ist im Bereich, einer zweiten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen eine Schäleinrichtung vorgesehen. Die beiden Gruppen von Flüssigkeitsaustragöffnungen sind in dem einen Endteil des Zentrifugenmantels angeordnet. Die Zentrifuge ist ferner mit einer Einrichtung versehen, die einen Verlust einer der getrennten flüssigen Phasen durch die Feststoffaustragöffnungen verhindert, und mit einer Einrichtung, die eine Ansammlung von Feststoffen an der Innenumfangsfläche des Mantels verhindert« Im Bereich der ersten und zweiten Gruppe der Flüssigkeitsaustragöffnungen sind mehrere radiale Rippen vorgesehen, die eine Relativdrehung zwischen den getrennten flüssigen Phasen und dem Mantel unmittelbar vor dem Austrag der flüssigen Phasen verhindern.

Die erfindungsgemäße Zentrifuge zum Trennen einer festen Phase und von zwei flüssigen Phasen, wobei diese drei Phasen verschiedene spezifische Gewichte haben, besitzt eine Förderschnecke, die in einem langgestreckten und am einen Ende verjüngten Mantel angeordnet ist. An dem verjüngten Ende ist eine Gruppe von Feststoffaustragöffnungen und an dem anderen Ende sind zwei konzentrisch angeordnete Gruppen von Flüssigkeitaustragöffnungen für je eine getrennte flüssige Phase vorgesehen. Im Bereich der einen Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen ist ein ringförmiges Wehr angeordnet. Im Bereich der zweiten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen ist eine Ringrinne vorgesehen, welche die durch die Öffnungen der zweiten Gruppe getretene, getrennte flüssige Phase aufnimmt und einen Schälkanal enthält, der Flüssigkeit aus der Nut aufnimmt. Die Zentrifuge kann im Bereich der beiden Gruppen von Flüssigkeitsaustragöffnungen

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mehrere radiale Rippen besitzen, welche die Winkelgeschwindigkeit der getrennten flüssigen Phasen gegenüber dem Mantel unmittelbar vor dem Austrag der flüssigen Phasen steuern» Auf der Förderschnecke ist ein Abstreifer montiert, der auf der Innenumfangsfläche des Mantels angesammelte Feststoffe entfernt. Zwischen einander benachbarten Schneckengängen der Förderschnecke ist ein Flügel starr angeordnet, der die leichtere der beiden getrennten flüssigen Phasen von dem Bereich der Feststoffaustragöffnungen fernhält.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 in Ansicht eine erfindungsgemäße Dreiphasen-Zentrifuge, wobei zur Schnittdarstellung des Innern der Zentrifuge ein Teil derselben weggebrochen ist.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab im Schnitt genauer das Flüssigkeitsaustragende der Zentrifuge.

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab im Schnitt nach der linie 3 - 3 in Fig. 2 die radialen Rippen im Bereich der Flüssigkeitsaustragöffnungen.

Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab im Schnitt nach der Linie 4 - 4 in Fig. 1 einen auf der Nabe der Förderschnecke montierten Flügel.

Fig. 5 zeigt in größerem Maßstab ein Gestänge zur Steuerung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Schälkanals,

Die in Fig. J gezeigte Dreiphasen-Zentrifuge 10 besitzt einen undurchbroclienen Mantel 12, der an seinen Enden in Hauptlagern "13 und 15 drehbar gelagert ist, Dar Mantel 12 ist in einer Haube 14 angeordnet und wird von

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einem nicht gezeigten Motor über einen Treibriemen angetrieben» der um eine Riemenscheibe 16 herumläuft. Der Zentrifugenmantel 12 kann um seine Mittelachse mit solchen Drehzahlen gedreht werden, daß eine Fliehkraft erzeugt wird, die mehrere tausend Male größer ist als die Schwerkraft. In dem Mantel 12 befindet sich eine mit ihm koaxiale Förderschnecke 18, die mit einer Drehzahl gedreht werden kann, die von der Drehzahl des Mantels 12 etwas abweicht. Die Förderschnecke 18 besitzt Schneckengänge 20, deren äußere Ränder allgemein der Innenumfangsflache des Mantels angepaßt sind«

Der axial langgestreckte Mantel 12 besteht in seinem größten Teil aus einem undruchbrochenen Zylinder. Der der Stirnwand 24 benachbarte Endteil 22 des Mantels hat jedoch die Form eines Kegelstumpfes mit einer Innenumfaiigsfläche» deren Durchmesser zu der Stirnwand 24 hin allmählich abnimmt.

Innerhalb des Endteils 22 ist im Bereich der Stirnwand 24 eine Gruppe-von Feststoffaustragöffnungen 26 symmetrisch um die Drehachse herum verteilt. An dem anderen En- m de des Mantels 12 besitzt dieser einen Endteil 28, der mit einer in dem Hauptlager 13 angeordneten, vorderen Nabe 29 einstückig ist. Eine erste Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen 30 ist in dem Endteil 28 im Bereich der Innenumfangsf lache des Mantels 12 zu dessen Drehachse symmetrisch angeordnet. In einem kleineren Radialabstand von der Drehachse als die Öffnungen 30 ist eine zweite Gruppe von Flüssigkeit saustragöffnungen 32 in dem Endteil 28 symmetrisch angeordnet. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht und nachstehend ausführlicher erläutert wird, bilden die flüssigen Phasen während der Drehung des Mantels 12 zwei getrennte konzentrische Schichten, wobei die schwere flüssige Phase durch

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die Öffnungen 30 und die leichte flüssige Phase durch die Öffnungen 32 austritt.

In der hohlen Förderschnecke 18 befindet sich eine Eintrittskammer 34· Das zu trennende Fest-Flüssig-Gemisch wird über ein axiales Zuleitungsrohr 36 in die Eintrittskammer 34 eingeleitet, aus der das Gemisch über mehrere in der Förderschnecke 18 ausgebildete, radiale Kanäle 38 in einen Trennraum 40 gelangt. Dieser wird gemäß Figo 1 von der Innenwandung des Mantels 12 und der Förderschnecke 18 begrenzt.

Im Innern des Mantels 12 ist im Bereich der Flüssigkeitsaustragöffnungen 32 ein ringförmiges Wehr 42 gelagert, über das die leichte flüssige Phase vor ihrem Austritt durch die Flüssigkeitsaustragöffnungen 32 strömt. Je nach dem Verhältnis zwischen den spezifischen Gewichten der zu trennenden flüssigen Phasen kann das ringförmige Wehr 42 verschiedene Größen haben. Wenn man daher die Zusammensetzung eines Gemisches und die Beziehung zwischen den spezifischen Gewichten der Gemischphasen kennt, kann man ein ringförmiges Wehr einsetzen, dessen Größe so gewählt ist, daß ein selbstregelndes Fliehkrafttrennsystem erhalten wird. Wenn man das gewählte ringförmige Wehr verwendet und annimmt, daß die Zusammensetzung des Gemisches und die Beziehung zwischen den spezifischen Gewichten seiner Phasen konstant bleiben, liegt auch die Ε-Fläche, d» h. die Grenzfläche zwischen den beiden flüssigen Phasen in dem Zentrifugenmantel während der Drehung desselben fest. Von der genauen Festlegung der Ε-Fläche ist die Reinheit der getrennter. Phasen abhängig; d, h., man kann eine Vermischung der beiden flüssigen Phasen vermeiden. Die Öffnungen 32 sind so angeordnet und die Zentrifuge wird derart betrieben,

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daß die durch die Öffnungen 32 austretende, leichte flüssige Phase die Öffnungen nicht vollständig ausfüllt und das ringförmige Wehr 42 nur als Überlauf wirkt, aber den tatsächlich Flüssigkeit führenden Querschnitt des Austragkanals nicht verkleinert, da dieser reichlich bemessen ist. Darin besteht ein Unterschied gegenüber Anordnungen mit Strömungskanälen, die zur Steuerung der pro Zeiteinheit aus dem Zentrifugenmantel austretenden Flüssigkeitsmenge gedrosselt werden. In derartigen Anordnungen wird durch die Drosselung j die Lage der Ε-Fläche in dem Zentrifugenmantel verändert, so daß eine Gewinnung der gewünschten getrennten Substanzen verhindert und die Trennschärfe des Trennvorganges herabgesetzt wird.

In dem Mantel 12 befindet sich im Bereich des ringförmigen Wehrs 42 ein Unterwehrring 44, der sich gemäß Fig. 3 teilweise über die Flüssigkeitsaustragöffnungen 30 erstreckt. Dieser Unterwehrring 44 dient zur Kompensation einer zwischen den beiden flüssigen Phasen möglicherweise vorhandenen Emulsionsschicht und zur Vergrößerung des Verstellbereichs der Ε-Fläche. Der sich teilweise über die Öffnungen 30 > erstreckende Unterwehrring 44 verhindert einen Austritt % einer Emulsion aus einer zwischen den beiden flüssigen Phasen möglicherweise vorhandenen Emulsionsschicht und einen Austritt der leichten flüssigen Phase durch die Flüssigkeitsaustragöffnungen 30.

Wie am besten aus der Fig. 3 hervorgeht, sind an der inneren Stirnfläche des UnterWehrringes 44 mehrere radiale Rippen 46 montiert, die gleichmäßig um den Umfang des Unterwehrringes 44 verteilt sind und sich über die Öffnungen 30 und 32 erstrecken. Zum Herabsetzen der Turbulenz der durch die Öffnungen 30 und 32 tretenden Flüssigkeiten ist

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an den inneren Stirnflächen der Rippen 46 ein ringförmiges Sieb 48 abnehmbar befestigt, das dieselbe radiale Abmessung hat wie die Rippen 46. Das Sieb 48 mit seinen strömungslenkenden Öffnungen kann auch weggelassen werden, wenn es nicht erforderlich ist.

Die Rippen 46 sollen zwischen den flüssigen Phasen und dem Mantel 12 die relative Winkelgeschwindigkeit Null aufrechterhalten· Zu diesem Zweck fangen sie Flüssigkeitsteilchen ab, die trachten, schneller oder langsamer umzulaufen als der Mantel» Wenn beispielsweise ein Flüssigkeitsteilchen mit derselben Winkelgeschwindigkeit umläuft wie der Mantel und sich gleichzeitig der Drehachse nähert, erhöht sich seine Winkelgeschwindigkeit, Wenn sich ein derartiges Flüssigkeitsteilchen jedoch zwischen einander benachbarten Rippen in der genannten Weise bewegt, wird diese Bewegung des Flüssigkeitsteilchens relativ zu dem Mantel 12 an dem Rand einer der Rippen 46 sofort angehalten» Man muß zwischen den getrennten flüssigen Phasen und dem Mantel 12 die relative Winkelgeschwindigkeit Null aufrechterhalten, damit eine Verschiebung der Ε-Fläche während des Trennvorganges verhindert wird. Eine unerwünschte Veränderung der Lage der S-Fläche verhindert die Erzielung der gewünschten Trennergebnisse·

Gemäß Fig. 1 und 4 ist auf der Förderschnecke 18 ein Flügel 68 montiert, der zwischen einander benachbarten Schneckengängen am rechten Ende des Trennraums 40, wo die Feststoffe ausgetragen werden, angeordnet ist. Bißaer Flügel 68 ist längs der Achse der Förderschnecke 1*i in nächster Nähe der radialen Kanäle 3ö (siehe Fig. 1) a;i;*e-<r Li.et * Man kann erkennen, daß sich der obere Rand Ue a Plü^l α ·κΐ über

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die E-Fläche oder Grenzfläche zwischen den "beiden flüssigen Phasen hinaus aufwärts erstreckt und ein umlaufendes Wehr "bildet, das einen Eintritt nur der schweren flüssigen Phase in diesen konvergierenden Teil des Trennraums 40 gestattete

Auf der Förderschnecke 18 ist am Umfang des Schnekkenganges im Bereich des Endteils 28 ein Abstreifer 70 montiert, der beim Drehen der Förderschnecke Feststoffe ent- J fernt, die sich im Bereich der Flüssigkeitsaustragöffnungen auf der Innenumfangsfläche des Zentrifugenmantels angesammelt haben ο Dadurch wird ein Verlegen dieser Öffnungen 30 verhindert und werden diese angesammelten Feststoffe gelockert und dann von der Förderschnecke 18 zu den Feststoffaustragöffnungen 26 hin gefördert.

!fen erkennt aus der Fig. 2, daß auf der Außenseite des Endteils 28 ein Flanschring 50 montiert ist, der einen Bodenflansch 51 und einen Kantelflansch 53 besitzt. Der Durchmesser der Innenumfangsfläche des Kantelflansehes 53 nimmt von dem Bodenflansch' 51 weg zu. Die Außenfläche des Mantels 12 und die Innenumfangsfläche des Mantelflansches 53 begrenzen % somit eine Hingzone 55« 3er Bodenflansch 51 ist einstückig mit einem radialen Rand 52 ausgebildet. Somit begrenzen der Planschring 50 und der Endteil 28 im Bereich der Flüssigkeitsaustragöffnungen 30 eine Ringrinne 54, in die bei sich drehendem Zentrifugenmantel 12 schwere flüssige Phase ausgetragen wird „

Gemäß Fig. 2 befindet sich in der Ringrinne 54 ein Schälrohr 56. Die schwere flüssige Phase tritt aus der Ringrinne 54 in die Flüssigkeitseintrittsöffnung 58 (Fig. 5) des Scliälrohrs ein und verläßt dieses durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 59.

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Das Schälrohr 56 iat ao angeordnet, daß es radial in die Rinne 54 hinein oder aus ihr heraus bewegt werden kann, so daß es der Rinne eine größere oder kleinere Menge der darin "befindlichen, schweren flüssigen Phase entnehmen kann. Pig, 5 zeigt einen Mechanismus zum radialen Bewegen des Schälrohrs in die Rinne 54 oder aus ihr heraus. Das Schälrohr 56 ist mittels einer Kurbel 82 über eine Gewindespindel 84, einen Schieber 89, einen Lenker 85 und einen exzentrisch gelagerten Schälring 80 verstaubar. Die Gewindespindel 84 ist mit dem Schieber 89 verschraubt . Beim Drehen der Kurbel 82 wird der Schieber 89 in die Haube 14 hinein oder aus ihr heraus verschoben,' wodurch die radiale Stellung des Schälrohrs 56 verändert wird. Der Verstellbereich der Gewindespindel 84 ist durch die Raumverhältnisse begrenzt. Einen größeren Verstellbereich des Schälrohrs 56 kann man durch Veränderung der Lage des Gelenks zwischen dem Schieber 89 und dem Lenker 85 erzielen. Aus der Fig. 5 geht hervor, daß der Schieber 89 und der Lenker 85 durch einen abnehmbaren Zapfen an einer der drei Stellen 86, 87 und 88 verbunden sind. Das Schälrohr 56 ist mit dem Schälring 80 verschweißt, so daß die Flüssigkeit durch das Schälrohr 56 und dessen Austrittsöffnung 59 in eine allgemein tangentiale Nut 81 gelangt, die in dem Schälring 80 ausgebildet ist. Vorstehend wurde ein Beispiel einer Einrichtung zum radialen Bewegen des Schälrohrs 56 beschrieben. Man kann zu diesem Zweck jedoch auch andere Anordnungen verwenden.

Wie am besten in der Fig. 2 gezeigt ist, sind am Außenumfang des Flanschringes 50 zwei Ringnuten 60 und 61 ausgebildet, die zusammen mit ringförmigen Trennwänden 62 und 63 zwei Ringräume 65 und 67 zwischen dem Mantel 12 und der Haube 14 begrenzen. Da sich der Flanschring 50 mit dem Zentrifugeniiantel 12 dreht und die Trennwände 62 und 63 ortsfest sind, wird durch diese Anordnung im Betrieb der

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Zentrifuge der Ringraum 65 wirksam von dem Ringraum 67 abgedichtet» Man erkennt, daß die leichte flüssige Phase durch die Öffnungen 32 und die Ringzone 55 in den Ringraum 65 und die schwere flüssige Phase durch die Öffnungen 30, die Ringrinne 54, das Schälrohr 56 und die Rinne 81 in den Ringraum 67 gelangt. Die getrennten flüssigen Phasen werden den Ringräumen 65 und 67 durch nicht gezeigte Austrittsöffnungen entnommen.

Anhand der Figuren 2 und 3 wird nachstehend die Anordnung der Flüssigkeitsaustragöffnungen 30 und 32 ausführlicher beschrieben. Zunächst sei darauf hingewiesen, daß die Öffnungen 30 und 32 nicht radial miteinander fluchten, sondern die Öffnungen 32 in der Umfangsrichtung zwischen einander benachbarten Öffnungen 30 angeordnet sind« Infolgedessen können die Öffnungen 30 radial einwärts und die Öffnungen 32 radial auswärts von der Innenseite zur Außenseite des Mantels geführt werden. Man erkennt ferner, daß die Öffnungen 30 je einen einzigen, langgestreckten Kanal bilden, der von dem Trennraum 40 zu der Ringrinne 54 führt» Dagegen ist jede der Öffnungen 32 mit einem Kanal 33 versehen, der » von der betreffenden Öffnung 32 zu der Außenumfangsfläche % des Endteils 28 führt. Die schwere und die leichte flüssige Phase werden daher in einander entgegengesetzten Richtungen ausgetragen und zwar die schwere flüssige Phase von dem !Brennraum 40 radial einwärts durch die Öffnungen 30 in die Ringrinne 54 und die leichte flüssige Phase aus dem Trennraum 40 radial auswärts durch die Öffnungen 32, die Kanäle 33 in die Ringzone 55.

Im Betrieb wird daa zu trennende Flüaaig-Pest-Gemiscli durch das Zuleitungsrohr 36 in den Eintrittaraum 34 eingebracht und gelangt dann duroh die radialen Kanäle 38

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in den Trennraum 40, in dem sich unter dem Einfluß der Fliehkraft direkt an der innenumfangsfläche des Mantels 12 eine Schicht aus den ein hohes spezifisches Gewicht besitzenden festen Teilchen bildet, während sich die Flüssigkeit infolge ihres geringeren Gewichts näher bei der Mittelachse des Mantels sammelt. Dabei trennt sich die Flüssigkeit in zwei Schichten, welche die Mittelachse des Mantels konzentrisch umgeben und deren äußere von der schweren flüssigen Phase gebildet wird.

Es wurde schon erwähnt, daß der Mantel 12 und die Förderschnecke 18 mit etwas unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen, so daß sich die Feststoffe längs der Innenumfangsflache des Mantels 12 axial nach rechts und an der Innenumfangsflache des Endteils 22 aufwärtsbewegen und durch die Feststoffaustragöffnungen 26 ausgetragen werden. Wenn sich die Feststoffe längs der Innenumfangsfläohe des Endteils 22 bewegen, wurden sie normalerweise durch beide flüssigen Phasen treten. Es würde daher ein Teil jeder der flüssigen Phasen zusammen mit den Feststoffen durch die Feststoffaustragöffnungen 26 austreten. Dies wird durch den auf der Förderschnecke 18 angeordneten Flügel 68 verhindert, der als ein umlaufendes Wehr wirkt. Es wurde vorstehend erwähnt, daß sich der obere Rand des Flügels 6Q über die Ε-Fläche, d. h. die Grenzfläche zwischen den beiden flüssigen Phasen hinaus aufwärts erstreckt. Infolgedessen wird die in der der Drehachse näherliegenden Schicht befindliche, leiuhtere flüssige Phase von diesem Teil des Trennraums fei*ngahalben, LIi t Hilfe dee Flügels wird daher die Ausbeute der leichten !flüssigen Phase erhöht, weil diese nicht Ziummraoi. aLn den ausgebragenen Feststoffen aua lon Featsboffaiiaoi'^rofί'ίΐ.ιη^βη 2o aunbrlbb*

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Gleichzeitig werden die beiden flüssigen Phasen durch die Öffnungen 30 und 32 ausgetragen. Die leichte flüssige Phase wird durch die Öffnungen 32 und die schwere flüssige Phase durch die Öffnungen 30 ausgetragen· Wie vorstehend angegeben wurde, steht das ringförmige Wehr 42 in verschiedenen Größen zur Verfugung, die je nach dem Verhältnis zwischen den spezifischen Gewichten der beiden flüssigen Phasen verwendet werden« Wenn man daher die Zusammensetzung des Gemisches und die Beziehung zwischen den spezifischen Gewichten der zu trennenden Phasen kennt, kann man vor der Inbe- % triebnahme der Zentrifuge ein ringförmiges Wehr mit der richtigen Größe wählen. Von der Größe dieses Wehrs ist die Lage der E-Fläehe bzw. der Grenzfläche zwischen den beiden flüssigen Phasen abhängig. Die Grobeinstellung der E-Fläche erfolgt daher vor dem Beginn des Trennvorganges durch Auswahl eines ringförmigen Wehrs 42 von geeigneter Größe» Es wurde vorstehend erwähnt, daß der Unterwehrring 44 den Verstellbereich der S-Fläche vergrößert und eine Kompensation einer etwa vorhandenen Emulsionsschicht ermöglicht. Gemäß Figo 2 erstreckt sich der Unterwehrring 44 teilweise über die Flüssigkeitsaustragöffnungen 30; daher wird nur die gewünschte schwere Phase durch die Öffnungen 30 ausgetragen, während der Unterwehrring den Austrag einer etwa vorhandenen Grenzflächenemulsion oder der leichten flüssigen Phase verhindert c

Die durch die Öffnungen 30 ausgetragene schwere flüssige Phase gelangt durch die Ringrinne 54 und das Schälrohr 56 in den Ringraum 67« Es wurde vorstehend bereits erwähnt, daß das Schälrohr 56 radial verstellbar ist, so daß seine Flüssigkeitseintrittsoffnung 58 in die Rinne 54 hinein oder aus ihr heraus bewegbar ist und daher der Rinne 54 eine größere oder kleinere Menge der schweren flüssigen Phase entnommen werden kann. Y/enn die Flüssigkeitseintrittsöffnung in dis in der Ringrinne 54 befindliche Flüssigkeit

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hineinbewegt wird, unterstützt der Staudruck der die Eintrittsöffnung 58 bestreichenden, umlaufenden Flüssigkeit die Strömung der Flüssigkeit durch das Schälrohr 56. Dadurch wird die Tiefe der aus der schweren flüssigen Phase bestehenden Schicht verkleinert und daher die Lage der Ε-Flache veränderte Auf diese Weise kann der Betrieb unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden, und zwar entweder unter gleichbleibenden Bedingungen oder zur Anpassung an kleine Schwankungen des Verhältnissea zwischen den spezifischen Gewichten der beiden flüssigen Phasen oder des Verhältnisses zwischen den Konzentrationen der beiden flüssigen Phasen. Das Schälrohr 56 ermöglicht somit eine Feineinstellung der Ε-Fläche, ohne daß die Zentrifuge abgestellt zu werden braucht« Ferner wird durch die Anordnung des Schälrohrs 56 auf der Außenseite des Mantels 12 die Konstruktion vereinfacht und die Schwierigkeit beseitigt, die durch die Notwendigkeit einer Lagerung und Abdichtung eines Schälrohrs bedingt ist, das sich tief in den mittleren Teil des Zentrifugenmantels erstre ckt,

Erfindungsgemäß wird daher eine Zentrifuge geschaffen, die eine optimale Trennschärfe hat, weil sie mit Einrichtungen versehen ist, die geeignet sind, im Betrieb der Zentrifuge das Auftreten von verschiedenen Bedingungen zu verhindern, welche die Erzielung der gewünschten Trennergebnisse beeinträchtigen würden, oder die Wirkung derartiger Bedingungen zu kompensieren.

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Claims

Patentansprüche

Zentrifuge zum Trennen eines Fest-Flüssig-Gemisches Tn eine feste Phase und eine erste und eine zweite flüssige Phase, wobei diese Phasen verschiedene spezifische Gewichte haben, mit einem langgestreckten, im Querschnitt kreisförmigen, hohlen Mantel, der um eine Achse drehbar gelagert ist und dessen Innenumfangsflache einen Teil hat, dessen Durchmesser zu einem mit einer Feststoffaustragöffnung versehenen, ersten Ende des Mantels hin abnimmt, während der Mantel an seinem anderen (zweiten) Ende mit einer radial außenliegenden, ersten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffr.ungen zum Austrag der ersten flüssigen Phase und einer radial innenliegenden zweiten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen zum Austrag der zweiten flüssigen Phase versehen ist, ferner mit einer in dem Mantel angeordneten und koaxial mit ihm drehbaren Förderschnecke, die eine axial langgestreckte Nabe besitzt, die radial im Abstand von dem Mantel angeordnet ist und mit ihm einen ringförmigen Trennraum begrenzt und auf der Schneckengänge montiert sind, deren äußere Ränder der Innenumfangsfläche des Mantels allgemein angepaßt sind, und mit einem Eintritt zum Einbringen des zu trennden Gemisches in den Trennraum, gekennzeichnet durch ein Glied (42 oder 56)» dessen Stellung in der radialen Richtung der Zentrifuge entweder durch Ausbau des Gliedes und Ersatz durch ein ähnliches Glied von anderer Radialabmessung oder durch mechanische Verstellung verändert werden kann, um eine Veränderung der Lage der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten flüssigen Phase zu ermöglichen.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Glied ein auswechselbares ringförmiges Wehr (42) ist, das im Boreich der zweiten Gruppe dor Flüssigkeit aaiistragüffmmgen angeordnet iafc und cU'-iüaix Irmsnflache einen Überlauf für die fmtiiiufcra^nde üwsifcu fliu)Sii_ca; Phase

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3· Zentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf der Außenseite des zweiten Endes des Mantels angeordnete Ringrinne (54), die mit der ersten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen in Verbindung steht und Flüssigkeit von ihnen empfängt, wobei das genannte Glied aus einem Schälrohr (56) besteht, dessen Eintrittsöffnung in der Ringrinne radial verstellbar und zur Aufnahme von Flüssigkeit aus der Ringrinne geeignet ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der zweiten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen ein auswechselbares ringförmiges Wehr (42) angeordnet ist, dessen Innenfläche einen Überlauf für die auszutragende zweite flüssige Phase bildet.

5ο Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen im Bereich der ersten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen angeordneten Unterwehrring, dessen Außenfläche in einem größeren Abstand von der Drehachse angeordnet ist als der Innenrand der ersten Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen und der so angeordnet ist, daß er einen Austrag der zweiten flüssigen Phase durch die erste Gruppe der Flüssigkeitsaustragöffnungen verhindert >

6_O Zentrifuge nach einem der Ansprüche I Ms 5, gekennzeichnet durch mehrere radial angeordnete Rippen (16), die im Bereich des genannten anderen Endes angeordnet sind und dazu dienen, die Winkelgeschwindigkeit einer der genannten flüssigen Phasen der Winkelgeschwindigkeit; Ue..; Kanteis anzugleichen»

7* Zf^ntrif:.ιψΛ nach oinem der Anapru :n : 1 Ms C₁ ^ökern^eiohnet dur^h si-v·^ an der Fördern.n. . _: · i-.r^/vbi^i: -u und im Ber«iah. iirr Xirr-.^naaf&xigufl-Atiiiii .Ιό.; *">:-·!; --..r^ur·.¹; ■-tau Ab'Jtreifax- (7ij, J--.ν im Betrieb ui: ;Η- .>.-:·/.■ v^ti'ivt -aia

8o Zentrifuge nach, einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen zwischen einander benachbarten Schneckengängen (20) auf der Nabe montierten Flügel (68), der im Bereich des im Durchmesser abnehmenden Teils der Innenumfangsflache (22) des Mantels angeordnet ist und die zweite flüssige Phase von dem mit dem Flügel versehenen Teil des Trennraums fernhält.

9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ^ gekennzeichnet durch ein im Bereich der radialen Rippen ™ angeordnetes Sieb (48), das geeignet ist, die Turbulenz der durch die erste und zweite Gruppe von Flüssigkeitsaustragöffnungen auszutragenden ersten bzw· zweiten flüssigen Phase herabzusetzen·

10. Zentrifuge nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringrinne (54) radial einwärts offen ist.

11. Zentrifuge nach Anspruch 3 oder 4 oder einem der darauf rückbezo'genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsaustragöffnungen (30) der ersten Gruppe d sich radial einwärts von der Innenseite zur Außenseite des Mantels erstrecken und im Bereich der Ringrinne enden und daß die Flüssigkeitsaustragöffnungen (32) der zweiten Gruppe sich radial auswärts von der Innenseite zur Außenseite des Kanteis erstrecken und an der Außenumfangsfläche des Mantels enden,

12. Zentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende der Ringrinne (54) radial einwärts von der Innenfläche des ringförmigen Wehrs angeordnet

1C9832/01 74

13o Zentrifuge nacli Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch, gekennzeichnet, daß die Innenfläche des ringförmigen Wehrs (42) radial einwärts von der Feststoffaustragöffnung (26) angeordnet ist.

14. Zentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Mantel ein Flanschring (50) befestigt ist, der einen Bodenflansch (51) und einen Mantelflansch (53) "besitzt, der sich von dem Bodenflansch erstreckt und dessen Innenumfangsfläche sich von dem Bodenflansch weg verjüngt und mit der Außenumfangsfläche des Mantels eine Ringzone zur Aufnahme der ersten flüssigen Phase bildet, während die Außenumfangsfläche des Mantelflansches mit mehreren Ringnuten (61) versehen ist, die zusammen mit den Mantelflansch umgebenden Mitteln (62, 63) auf den beiden Seiten der genannten Mittel einen ersten bzw, zweiten Raum begrenzen, wobei der Planschring und die genannten Mittel relativ zueinander drehbar sind, die genannte Ringzone (55) mit dem zweiten Raum (65) in Verbindung steht, die Flüssigkeitsaustragöffnungen (30) der ersten Gruppe von der Innenseite des Mantels zu dem ersten Raum (67) führen und die Flüssigkeitsaustragöffnungen (32) der zweiten Gruppe von der Innenseite des Mantels in die Ringzone (55) führen.

15. Zentrifuge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenflansch (51) einen radial einwärtsgerichteten Rand (52) besitzt, der eine Begrenzung der Ringrinne (54) zwischen dem Bodenflansch und dem zweiten oder anderen Ende des Mantels bildet.

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