DE2407653A1

DE2407653A1 - Zentrifugenpatrone

Info

Publication number: DE2407653A1
Application number: DE19742407653
Authority: DE
Inventors: Denis J Dudrey
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-18
Publication date: 1974-09-05
Also published as: DE2407653C2; GB1449926A; JPS49124672A; CA1007214A; FR2218948B1; SU776541A3; JPS534948B2; IT1003588B; FR2218948A1; US3858793A

Description

Donaldson Company, Inc., Minneapolis, 14oo West 94th
Street, Minnesota (V.St.A.)

"Zentrifugenpatrone"

Die Erfindung bezieht sich auf eine eine Vielzahl von
Durchflußgängen aufweisende Zentrifuge zum Trennen von Feststoffteilchen aus fließenden Medien.

Für die "fest-flüssig" Trennung industrieller Flüssigkeiten muß eine Vielzahl von unterschiedlichen Faktoren beachtet werden. Unter diesen Faktoren sind die Fließmenge innerhalb des Systems , die Mengenverteilung der Feststoffteilchen innerhalb des Systems und der erstrebte Filtergrad zu nennen. So ist beispielsweise bei dem Ein-

409836/0352

satz in der Metallindustrie, bei welcher ein Grobschleifen von Metall in Verbindung mit auf einer Wasserbasis hergestellten Kühlmittel erfolgt, der Einsatz von Filtereinrichtungen erforderlich, die in der Lage sind, eine große Menge in wirksamer Weise zu behandeln. Der Filtergrad ist jedoch aufgrund der Größe und der Grobheit der Feststoffteilchen, die ausgefiltert werden sollen, nicht sehr hoch. Für wesentlich kritischere Anwendungsfälle, wie beispielsweise das Schleifen von Getrieberädern, Formen oder Gewinden mit ölkühlmittel, müssen die FiItereinrichtungen eine höhere Feststofffilterleistung haben, jedoch werden Vorrichtungen dieser Art aufgrund der begrenzten Kapazität des FiIterntediums häufiger gewartet. Viele Anwendungsbereiche verlangen einen noch höheren Filtergrad und eine noch bessere Feststoffabscheidung. In diesen Bereich fallen das Abtrennen von Submikron-Feststoffteilchen aus Wasser oder ähnlichen Flüssigkeiten, die in Testuntersuchungen benutzt werden für Oberzugslösungen und die Ausfilterung bei Osmoseprozesser. Außerordentlich hohe Anforderungen werden an Filtereinrichtungen gestellt, die dafür bestimmt sind, Feststoffteilchen in Submikrongröße aus viskosen ölen abzuscheiden, wie sie in Hydrauliksystemen und Waffenbohrern benutzt werden.

409836/0352

Die Anforderungen an den hohen Wirkungsgrad der Filtereinrichtungen sind nicht schwierig zu erfüllen, wenn die Menge der auszuscheidenden Feststoffteilchen nur gering ist. Kartuschen- oder patronenartige Filtereinrichtungen sind in solchen Anwendungsfällen vorteilhaft und sind im Handel für einen weiten Bereich in der Mikrongröße erhältlich. Wenn jedoch eine hohe FiIterleistung mit einem mittleren bis hohen Feststoffteilchen-Anfall in einem gegebenen Mediumsystem gekoppelt ist, sind die Kosten für die Filterpatronen unverhältnismäßig hoch.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Zentrifuge, die in der Lage ist, in wirtschaftlicher Weise eine hohe Menge von extrem feinen Feststoffpartikelchen aus einem Mediumsystem auszutrennen, und zwar mit einem hohen Wirkungsgrad. Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion ist die erfindungsgemäße Zentrifuge zur Benutzung mit einer kostengünstigen, auswechselbaren Filterpatrone geeignet, so daß dadurch ein zusätzlicher Vorteil durch geringe Wartungskosten und Unterhaltskosten erzielt wird. Die erfindungsgemäße Zentrifuge basiert auf dem Prinzip, daß der Trenngrad sich als direkte Funktion der Zentrifugalkraft und des Feststoffteilchen-Ablagerungsbereiches ändert, aber unabhängig von der Tiefe des Flüssigkeitsstromes

— M- —

409836/0352

der sich durch das Filter bewegt, ist. Dieses Prinzip wird wirkungsvoll dadurch ausgenutzt, daß innerhalb der Zentrifugenschale eine Patrone mit einer Vielzahl von parallelen Durchgängen vorgesehen wird, die relativ kleinen Abstand zwischen sich belassen. Auf diese Weise wird eineAblagerungsfläche geschaffen, die um vieles größer als die zylindrische Oberfläche der Schale ist.

Vielschalige Zentrifugen sind an sich nicht neu. Um jedoch zur Realisierung eines hohen und wirkungsvollen Trenngrades bei solchen Vorrichtungen zu gelangen, ist es notwendig, einen gleichmäßigen Fluß über den gesamten Ablagerungsbereich, d.h. durch jede einzelne Schale zu schaffen. Obgleich die bekannten Konstruktionen viele konstruktive Anordnungen vorschlagen, um den Flüssigkeitsstrom durch jede einzelne Schale zu führen, ist keine dieser bekannten Vorrichtungen in der Schaffung eines einheitlichen Flusses, der erst eine hohe Filterleistung schafft, wirtschaftlich erfolgreich. Diese Probleme treten deshalb auf, da die vielen Schalen konzentrisch angeordnet sind und die ringförmigen Durchgänge, die zwischen diesen Teilen geschaffen werden, verschiedene wirksame Radien aufweisen. Die Drehung jeder Zentrifugenschale schafft einen Wirbel, der den Flüssigkeitskörper in dem ringförmigen Bereich zwischen dem Schalenboden, der

409836/0352

Seitenwand und der oberen Kante hält. Jedoch ist das Winkelmoment der in dem äußeren Schalendurchgang enthaltenen Flüssigkeit größer als das der im inneren Schalendurchgang enthaltenen Flüssigkeit und zwar aufgrund der vergrößerten radialen Distanz vom Wirbelzentrum. Aufgrund dieser Unterschiede im Winkelmoment ist die in die Zentrifuge eintretende Flüssigkeit bestrebt , lediglich durch die inneren Schalengänge zu strömen und nicht durch die äußeren. Hierdurch wird ein nicht gleichmäßiger Fluß erzeugt und die Vorteile der vergrößerten Ablagerungsbereiche, der durch die Vielzahl der Schalen bedingt ist, wird wieder verloren.

Diese Schwierigkeiten wurden bei verbesserten Zentrifugen durch den Einschluß von Einrichtungen ausgeschaltet, welche die gesamte Flüssigkeit zwingen, durch die Vielzahl der Durchgänge zu strömen, um durch einen Punkt maximalen Winkelmomentes zu fließen₃ bevor sie die Zentrifuge verlassen. Da die gesamte Flüssigkeit dem maximalen Winkelmoment ausgesetzt wird, unabhängig ihres Weges, tritt keine Bevorzugung des inneren Durchganges auf und gleichzeitig wird ein gleichmäßiger Fluß durch die Zentrifuge sichergestellt» Insbesondere ist bezüglich der vielen Durchgänge ein einziges Leitblech vorgesehen, welches die gesamte Flüssigkeit zwingt_s in kontrollierter Weise zum äußeren

4 09836/035

Ende des sich drehenden Gehäuses zu fließen, bevor sie zum Zentrifugenauslaß gelangt.

Wie oben bereits ausgeführt, ermöglicht diese erfindungsgemäße Anordnung die Benutzung einer kostengünstigen "Wegwerf-Patrone", obgleich das erfindungsgemäße Konzept nicht darauf begrenzt ist. Die eingesetzte Patrone ist einziges Konstruktionsteil;" das abwechselnd aus sich umhüllenden Lagen aus flachem und gewelltem undurchlässigen Werkstoff besteht. Die Größe der Wellen oder Riffeln bestimmt den Abstand zwischen den Lagen. Da der Trenngrad nicht durch die Größe des Flüssigkeitsstaues bestimmt wird, wird die Wirksamkeit der Patrone um so höher, je feiner dieser Abstand ist. Aufgrund dieser Konstruktion kann die Patrone aus schwerem mit Wasser und öl verträglichen Papier oder- Karton hergestellt werden, welches so behandelt wird, daß es die erforderliche Festigkeit aufweist= Der Einsatz des relativkostengünstigen Werkstoffes dieser Art gibt die Möglichkeit, In periodischen Intervallen die Patrone auszuwechseln und wegzuwerfen, wodurch die für die Wartung und den Unterhalt erforderliche Zeit gesenkt x^ird*

!wc- wenige Industrielle Flüssigkeiten₃ die gefiltert ■jsrien müssen, weisen Feststoffteilchen auf_s die In des gleichen Größe und Form ausgebildet sind= Daher¹ ver»lari|

■' HQPOP /no ρ. "Ί ^!

¹S U ί O ü υ ί U ^ d έ

eine wirksame Filterung eine Vielzahl von Typen und die eine Patronen-Konstruktion, die vorstehend beschrieben wurde, führt automatisch zu einer solchen Konstruktion, ohne die Vorteile der vielen Zentrifugenschalen zu verlassen. Aus diesem Grunde weist die bevorzugte Ausführungsform der Zentrifugen-Patrone eine Vielzahl von Abschnitten auf, die Flüssigkeitsdurchgänge mit sich progressiv verkleinernden Größen aufweisen. Jeder Abschnitt wird von sich abwechselnd umhüllenden flachen und gewellten Papierlagen gebildet, wie es vorstehend beschrieben wurde und die Vielzahl der Abschnitte werden zu einer einzigen Einheit zusammengesetzt.

Die Benutzung von auswechselbaren vielstufigen Patronen in Zentrifugal-Separatoren, bei welchen das maximale Winkelmoment ausgenutzt wird, gibt eine Zentrifuge, die wirksam und kostengünstig innerhalb einer großen Anwendung sbreite in industriellen Flüssigkeiten arbeiten kann»

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Konstruktion werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert- Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 unter Wegbruch einiger Teile eine Zentrifuge gemäß

der Erfindung,
Fig. 2 einen Teilschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1,

409836/Ü3B2 ·

Fig. 3 eine Teilansicht auf eine abgeänderte Ausführungsform der Zentrifuge, wobei wiederum einige Teile weggebrochen sind und andere im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 4 einen Teilschnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig. 3 und Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Filterpatrone, die in einer erfxndungsgemäßen Zentrifuge eingesetzt werden kann.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Schleudersichter (oder Zentrifuge) gemäß der Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen 11 versehen. Dieser Schleudersichter 11 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem äußeren stationären, oben offenen, zylindrischen Behälter 12 und einem Deckel 13, der über die obere Kante des Behälters 12 greift und hier festgelegt ist. Der Behälter 12 weist einen Boden 14 auf, dessen Umfangskante mit der inneren Seite des Behälters 12 fest verbunden ist, so daß hier eine Flüssigkeitsleckage ausgeschlossen ist. Ein Konus 15 ist am Boden 14 befestigt und seine Aufgabe besteht darin, den Flüssigkeitsstrom nach außen zu einem tangentialen Auslaß 16 zu führen, der im unteren Bereich des Behälters 12 vorgesehen ist. Der tangentiale Auslaß 16 benutzt die der Flüssigkeit durch die Drehung der Zentrifuge aufgezwungene Bewegung.

Der Boden 14 und der Konus 15 weisen beide eine zentrale

409836/0352

Öffnung auf j die eine stationäre Hülse 17 trägt. Die innere Fläche der Hülse 17 ist so ausgebildet, daß Lager 18a und 18 b aufgenommen werden können, die ihrerseits eine drehbare Welle 19 aufnehmen. Die Welle wird durch nicht dargestellte Antriebsmittel in Umdrehung versetzt. Eine obere Dichtung 18c ist in vertikaler Richtung durch eine Ringplatte 21 festgelegt, die ihrerseits am oberen Ende der Hülse 17 befestigt ist.

Das äußere obere Ende der Welle 19 endet in einer kreisförmigen Tragplatte 22, auf welcher ein Schleudersichter 23 angeordnet ist. Dieser Schleudersichter 23 Weist eine kreisförmige Basisplatte 24 auf, deren zentraler Bereich derart ausgeformt ist, daß er über die Tragplatte 22 aufgesetzt werden kann. Eine Vielzahl von Schrauben 25 hält die Basisplatte 24 auf Drehung fest auf der Tragplatte Der Schleudersichter 23 umfaßt weiterhin ein zylindrisches Gehäuse 26, dessen untere Kante an der Basisplatte 24 befestigt ist. Die obere Umfängskante des Gehäuses 26 ist verdickt ausgebildet und weist eine Vielzahl von radial ausgerichteten, mit Gewinde versehenen Bohrungen auf, die Schrauben 27 aufnehmen können. Jede der Schrauben 27 ist mit einer Bohrung 28 ausgerüstet, die einen begrenzten Flüssigkeitsstrom ermöglicht.

Der Schleudersichter 23 weist weiterhin einen Deckel 29

409836/0352 - lo -

auf, der als ringförmige Scheibe ausgebildet ist und abnehmbar an der oberen Kante des Gehäuses 2S durch Schrauben 31 festgelegt ist. Ein ringförmiges Leitblech 32 wird vom Deckel 29 durch einen ersten Satz von ringförmig angeordneten Abstandsschrauben 33 und einem zweiten ähnlichen Satz von Abstandsschrauben 34, die unterschiedliche Durchmesser bezüglich des Befestigungsringes aufweisen, gehalten. Das ringförmige Leitblech 32 kommt nicht mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 26 in Kontakt, sondern bildet mit dieser einen kleinen ringförmigen Durchgang 35. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Durchgang 35 im radial weitesten Funkt innerhalb des Schleudersiehters 23 vorgesehen ist.

Die Abstandsschrauben 33 tragen an der Unterseite des Leitbleches 32 ein Ringteil 36, das im Querschnitt gesehen im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist.Wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 1 zu erkennen ist, sind die Schenkel des Ringteiles 3 6 leicht nach innen abgewinkelt. Der Zweck dieser Maßnahme wird später erläutert.

Aus der voraufgegangenen Beschreibung ist ersichtlich, daß bei Abnahme der Schrauben 31 der Deckel 29, das Leitblech 32 und das Ringteil 36 als Einheit ausgebaut v/erden kann.

Der Schleudersiehter 23 weist weiterhin eine abnehmbare

409836/0352 -H-

Patrone 37 auf. Die Patrone 3 7 wird durch eine Innenbüchse 38 mit einer zylindrischen Innenwand 3 8a und einer zylindrischen Außenwand 3 8b, die etwas höher als die Innenwand 38a ist, gebildet. Ein Boden 38c besteht aus einem Teil mit der Außenwand 38b und liegt an der Innenwand 38a an, ist aber mit dieser nicht fest verbunden. Der Boden 38c umfaßt eine Vielzahl von Abstandsrippen 38d, die nach oben um ein bestimmtes Maß vorspringen.

Innerhalb der Innenbüchse 3 8 sind vier Behandlungsstufen , die mit 39a, 39b, 39c und 39d bezeichnet sind, für die Ausscheidung von Feststoffen vorgesehen. Jede der Behandlungsstufen ist entsprechend der schematischen Darstellung gemäß Fig. 5 aufgebaut, in welcher die eigentliche Behandlungsstufe mit 39 bezeichnet ist. Die Behandlungsstufe besteht aus einer flachen Schicht M-I aus flüssigkeitsundurchlässigem Werkstoff, welche abwechselnd mit einer wellenförmigen Schicht M-2 aus dem gleichen Material umhüllt ist. Vorzugsweise besteht dieses Material aus schwerem Papier oder flexiblem Karton, welches bezüglich der Verträglichkeit für Wasser und öl behandelt wurde und die ausreichende Festigkeit aufweist. Die Größe der Wellen der Schicht 42 bestimmt den Raum zwischen den Schichten M-I und dieser definiert die Größe des Flüssigkeitsstromes. Zur Vereinfachung der Herstellung der abwechselnden Schichten Ul und

- 12 409836/0352

können diese wendelförmig ausgebildet sein.

Wie dies die Fig. 1 zeigt, weisen die Behandlungsstufen 39a bis 39d zunehmend kleinere Räume zwischen den Schichten 41 auf, um damit eine Anpassung an Feststoffteilchen verschiedener Größe und Form zu erreichen. Die Behandlungsstufen 39a und 39b weisen den gleichen Querschnitt auf und sind unmittelbar im Bereich der Innenwand 38a derart angeordnet, daß sich die Behandlungsstufe 39a oben befindet. Vorzugsweise sind die Behandlungsstufen 39 a und 39b an der Innenwand 38a befestigt, um als Einheit abgenommen werden zu können. Die Behandlungsstufe 39b liegt auf der Oberkante der Abstandsrippen 38d auf, um einen Flüssigkeitsabfluß zu gewährleisten.

Ein flüssigkeitsundurchlässiges zylindrisches Gehäuse ist zwischen den Behandlungsstufen 39a und 39b einerseits und den Behandlungs stuf en 3-9c und 39d andererseits angeordnet. Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß sich das Gehäuse 43 vertikal nach oben erstreckt und in abdichtender Anlage an dem Ringteil 36 steht. Hieraus ist auch erklärlich, daß der abgebogene Schenkel des Ringteiles 36 ein leichtes Einführen und Anbringen des Gehäuses 43 ermöglicht, wenn die abnehmbare obere Einheit, nämlich der Deckel 29 und das Leitblech 32, aufgesetzt wird.

- 13 409836/0352

Die Behandlungsstufen 39c und 39d sind zwischen dem Gehäuse 43 und der Außenwand 38b angeordnet und vorzugsweise an der letzteren derart befestigt, daß sie mit dieser als Einheit abgenommen werden können.

Wie bereits ausgeführt, schafft jede der Behandlungsstufen 39a bis 39d eine Vielzahl von konzentrischen, ringförmigen, parallelen Durchflüssen zwischen den flachen Schichten 42, die zusammen als eine vielschalige Zentrifuge wirken. Es konnte festgestellt werden, daß die Größe des Flüssigkeitsstromes, d.h. also der Abstand zwischen den Schichten 41, keine Wirkung auf den Wirkungsgrad der Feststoffabtrennung ausübt. Daher wird der Abstand zwischen den Schichten 41 lediglich durch die Größe und die Form der Feststoffteilchen bestimmt, die in diesem Bereich abgetrennt werden sollen. Der Durchschnittsquerschnitt verringert sich auch von der Behandlungsstufe 39a zur Behandlungsstufe 39d. Da der Wirkungsgrad der Trennung eine Funktion des Bereiches ist, der der zu reinigenden Flüssigkeit ausgesetzt wird,ist weiterhin erkennbar, daß durch Abnahme der Distanz zwischen den Schichten 41 ein Anstieg des Feststoff-Absetzbereiches geschaffen wird und damit ein größerer Trenngrad.

Wie oben bereits ausgeführt, besteht eine Schwierigkeit bei

- 14 409836/0352

- Ill -

den zum Stand der* Technik gehörenden vielschichtigen Schleudersichtern darin, daß ein gleichmäßiger Durchfluß durch jede Schale erreicht wird. Dieses Problem wird dadurch akut, daß in jeder Schale ein Wirbel gebildet wird und eine Differenz in den Winkelmomenten der Flüssigrkeit innerhalb des Wirbels, da das Winkelmoment eine direkte Funktion der radialen Entfernung vom Wirbelzentrum ist. In dem Bereich, in welchem der Durchfluß durch eine Schale irgendwie begrenzt ist - und das muß erfolgen, um eine Abtrennung sicherzustellen - weist die Flüssigkeit des äußeren Bereiches des Wirbels ein größeres Winkelmoment auf als im inneren Bereich. Aus diesem Grunde ist die vom Zentrum eintretende Flüssigkeit nicht in der Lage, schnell die Flüssigkeit zur äußeren Wandung zu verbringen, mit dem Ergebnis, daß die einströmende Flüssigkeit zum Auslaß in einem dünnen Ring im inneren Bereich des Wirbels fließt anstatt den rotierenden Flüssigkeitskörper zu durchdringen. Bei einer vielstufigen Zentrifuge bedeutet dies, daß die einkommende Flüssigkeit durch die Schale mit kleinerem Radius fließt und ein Flüssigkeitsstrom durch die Schale mit größerem Radius nur in verringertem Maße auftritt.

Der Schleudersichter 11 vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die Flüssigkeit gezwungen wird, durch einen Punkt eines maximalen Winkelmomentes auszutreten, bevor der Ausgang

- 15 409836/0352

erreicht wird. Da alle Flüssigkeit einem maximalen Moment unterliegt, tritt keine Bevorzugung des inneren Durchganges auf. Bei der Arbeit des Schleudersiehters 11 tritt die zu filternde Flüssigkeit in den Schleudersicht er 2 3 durch einen Einlauf 44 ein, der abnehmbar im oberen Bereich des Behälters 12 vorgesehen ist. Der Einlauf 44 ist so konstruiert und angeordnet, daß er die eintretende Flüssigkeit direkt nach unten durch die zentralen Öffnungen im Deckel 29 und in dem Leitblech 32 in den zentralen Teil einführt, der durch die Basisplatte 24 definiert wird und die innere Wandung 38a der Innenbüchse 38. Wie dies durch die Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist, bewegt sich die Flüssigkeit dann radial nach außen und nach oben über die Innenwand 38a und gelangt von da in die erste Behandlungsstufe 39a. Eine weitere Bewegung nach oben der Flüssigkeit wird in diesem Bereich durch das Leitblech 32 begrenzt, welches sich radial nach innen unter die Innenwand 38a erstreckt. Eine Bewegung der» Flüssigkeit radial nach außen wird durch das Gehäuse 43 verhindert, das in abdichtendem Anschluß mit dem Ringteil 36 steht. Aus diesem Grunde wird die Flüssigkeit nach unten durch die Behandlungsstufen 39a und 39b gezwungen, in welchen Feststoffteilchen aus der Flüssigkeit ausgetrennt werden und an der äußeren Durchgangswandung abgelagert werden. Nachdem die Behandlungsstufe 39b verlassen i

- 16 409836/Ü352

fließt die Flüssigkeit,geführt durch die Abstandsrippen 38d,radial nach außen und nach oben in die Behandlungsstufen 39c und 39d. Wenn die Flüssigkeit die Behandlungsstufe 39d verläßt, wird sie zum Durchgang 35 geführt und erreicht in diesem Bereich ein maximales Winkelmoment. Wie oben bereits ausgeführt, tritt aufgrund der Tatsache, daß alle Flüssigkeit dieses maximale Winkelmoment im Bereich des Durchganges 35 aufweist, keine Bevorzugung der inneren Behandlungsstufen oder Wege auf. Der Fluß der Flüssigkeit durch die Behandlungsstufen ist daher vollkommen gleichmäßig. Das Ergebnis ist ein maximaler Trenngrad und eine maximale Ausscheidung von Feststoffteilchen.

Nachdem die Flüssigkeit durch den Durchgang 35 hindurchgetreten ist, bewegt sich die Flüssigkeit radial nach innen zwischen dem Leitblech 32 und dem Deckel 29, bis die Flüssigkeit den innersten Punkt im Deckel 29 erreicht. Von hier aus strömt die Flüssigkeit nach oben und um den Deckel 29 und danach nach unten zwischen dem Schleudersiehter 23 und dem zylindrischen Behälter 12, bis sie auf den tangential ausgerichteten Auslaß 16 trifft.

Um den Schleudersichter 2 3 zur Wartung oder Patronenerneuerung stillzusetzen, muß die Flüssigkeit erst aus den verschiedenen Vorbehältern abgezogen werden. Es ist daher

- 17 -

4 09 836/0352

sinnvoll, zuerst den Flüssigkeitsstrom durch den Einlauf 4-4 zu stoppen, wobei aber der Schleuder sieht er 23 noch eine Zeit lang weiter arbeitet. Nachdem die Flüssigkeit aus dem Innenraum abgezogen ist, bis zu einen Maß, das der inneren Umfangskante des Deckels 29 entspricht, kann ein Flüssigkeitsstrom durch den Hauptausfluß nicht langer erfolgen. Die verbleibende Flüssigkeit fließt durch die Bohrungen 28 bis der Schleudersiehter 23 leer "ist. Ein kleiner Flüssigkeitsstrom fließt während der normalen Arbeitsweise des Schleudersichters ebenfalls durch die Bohrungen 28.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform eines Schleudersichters, der allgemein mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist. Die Schleudersiehter 11 sind bezüglich des Drehlagers, des äußeren Gehäuses, des Einlaufes und des Auslasses gleich, so daß diese Teile die gleichen Bezugszeichen tragen.

Der Schleudersichter weist eine umlaufende Zentrifuge 52 mit einer Basisplatte 53, die an der kreisförmigen Tragplatte 22 befestigt ist, auf. Ein zylindrisches Gehäuse 54 schafft die Außenwand der Zentrifuge 52, deren obere Kante ebenfalls vestärkt ausgebildet ist, um radial ausgerichtete Schrauben 55 aufzunehmen, die Bohrungen 55 aufweisen.

- 18 409836/0352

Ein ringförmiger Deckel 5 7 ist an dem zylindrischen Gehäuse 54 durch eine Vielzahl von Schrauben 5 8 festgelegt .

Die Welle 19 erstreckt sich nach oben bis über die Tragplatte 22 und weist einen Gewindeansatz 19a auf. Eine kreisförmige Platte 59 kleineren Durchmessers besitzt eine zentrale Öffnung, die in Anpassung an die Größe des Gewindeansatzes 19a ausgebildet ist und über diesen Gewindeansatz 19a gesetzt wird und dadurch mit der Basisplatte 53 in Kontakt kommt. Die Platte 59 besitzt eine Anzahl kreisförmig angeordneter Öffnungen 59a. Ein oben offener-Zylinder 61 ist konzentrisch zur Welle 19 angeordnet und das untere Ende dieses Zylinders ist an der Platte 59 festgelegt .

Eine zweite zylindrische Wand 62 ist an der äußeren Umfangskante der kreisförmigen Platte 59 befestigt. Die untere Kante der Wand 62 endet etwas unterhalb der Basisplatte 53 entsprechend der oberen Kante einer Vielzahl von Abstandsrippen 5 3a. Die oberen Enden der Wand 62 bilden einen horizontalen Ring 62a, der kurz vor der Wandung des Gehäuses 54 endet, um derart einen Durchgang 63 zu bilden. Eine Vielzahl von Abstandsrippen 62b sind an <ier Unterseite des Ringes 62a befestigt. Eine dünne Ringplatte 64 ist an der Oberseite des Ringes 62a aufgeschraubt und springt radial

- 19 -

409836/0352

nach innen bis kurz hinter den Zylinder 61 vor.24Q/obo

Bei Abnahme des Deckels 5 7 sind die kreisförmige Platte 5 9 und die daran angebauten Elemente von dem Gewindeansatz 19a abnehmbar. Um die kreisförmige Platte 5 9 an der Basisplatte 5 3 zu befestigen, ist eine Hülse 65 vorgesehen, die an der oberen Fläche der Platte 5 9 angeordnet ist und axial nach oben vorsteht. Mit dieser Hülse arbeitet eine Rändelschraube 66 zusammen, die die abnehmbare Gesamtordnung nach unten gegen die Basisplatte 5 3 durch Aufschrauben zwingt.

Zwischen den Abstandsrippen 5 3a und 62b sind drei Feststoffbehandlungsstufen 67a, 67b und 67c vorgesehen, die identisch entsprechend der Behandlungsstufe 39 gemäß Fig. 5 ausgebildet sind. Der Raum zwischen den Schichten ¹H verkleinert sich von Behandlungsstufe zu Behandlungsstufe ebenso wie bei dem Schleudersiehter 11.

Zwischen den Behandlungsstufen 67a und 67b ist eine Trennwand 68 eingeschaltet, die sich nach unten bis zu einem Anschluß an die Basisplatte 5 3 erstreckt. Auf diese Weise wird eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Behandlungsstufen 67a und 67b nur über die Abstandsrippen 62b hergestellt. Ähnlich ist eine Trennwand 69 zwischen den Behandlungsstufen 67b und 67c vorgesehen, welche sich nach oben abdichtend bis zum Ring 62a erstreckt. Auf diese Weise wird eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den beiden Behandlungsstufen 67b und 67c nur über die Abstandsrippen 5 3a ermöglicht. Der Durchgang 6

409836/0352 -20-

- 2ο -

steht nur mit der Behandlungsstufe 67c in Verbindung.

Die Arbeitsweise dieses Schleudersichters ist im wesentlichen die gleiche wie die des Schleudersichters 11. Das heißt, die durch den Einlauf 44 zugeführte Flüssigkeit wird nach unten über die öffnungen in dem Deckel 57 und der Ringplatte 64 in den durch den Zylinder 61 und die kreisförmige Platte 59 gebildeten Raum geführt. Die Flüssigkeit fließt dann nach oben und über die Wand des Zylinders 61, wo sie nach unten aufgrund der ringförmigen Platte 64 und der Wand' 62 abgelenkt wird. Von diesem Punkt aus bewegt sich die Flüssigkeit durch die Öffnungen 59a und unter der Wand 62 hindurch durch die Abstandsrippen 5 3a und nach oben durch die Behandlungsstufe 67a. Von dort gelangt die.Flüssigkeit über die Abstandsrippen 62b über die Oberkante der Trennwand 68 in die Behandlungsstufe 67b, dann über die Abstandsrippen 53a unter der Trennwand 69 hindurch in die Behandlungsstufe 67c. Nach Durchfließen der letzten Behandlungsstufe weist die Flüssigkeit beim Durchfließen des Durchganges 6 3 ein maximales Winkelmoment auf. Der Ausfluß für die Flüssigkeit durch den Durchgang 63 ist im übrigen der gleiche wie er bei dem Schleudereichter 11 erläutert wurde.

Ein Aus einander bauen des Schleudersichters ,..um diesen zu warten, wird durch Abnahme des Deckels 13 und des Einlaufens 44 möglich. Die Schrauben 58 werden danach abgenommen, um derart den Deckel 57 freizugeben. Die Rändelschraube 66 wird gelöst, um ein Abnehmen der an der kreisförmigen Platte 59 angeordneten Einheit zu ermöglichen, nämlich dem Gehäuse 61,

409836/0 352 -21-

der Wand 6 2 und der¹ Ringplatte 64. Hierdurch werden die Behandlungsstufen 67a bis 67c freigegeben und können erneuert werden, wenn dies wünschenswert ist.

Um eine ungenaue Flüssigkeitsverteilung und damit Vibrationen in dem Schleudersichter dann zu vermeiden, wenn dieser geleert wird, kann es wünschenswert sein, eine Anzahl kleiner Öffnungen in den die einzelnen Behandlungsstufen trennenden Wandungen vorzusehen, so daß dadurch die Flüssigkeit gleichmäßig verteilt wird.

Der Ausdruck "flüssigkeitsundurchlässig", wie er vorstehend gebraucht wurde, wurde benutzt, um die einzelnen Behandlungsstufen deutlicher zu kennzeichnen, d. h. es soll ersichtlich sein, daß das Arbeitsprinzip des Schleudersichters auf der Überlegung basiert, daß eine Ablagerung von Feststoffteilchen an den Durchgangswandungen erfolgt und nicht durch Filteration.der Partikelchen an diesen Wandungen.

Weiterhin soll der in dieser Beschreibung benutzte Ausdruck "konzentrischer Flußdurchgang" benutzt werden, um einen separaten ringförmigen Durchgang zu definieren ebenso wie einen spiralförmigen Durchgang der bevorzugten Ausführungsform.

Patentansprüche 409836/0352 - 22 -

Claims

Patentansprüche

1. Schleudersichter zur Trennung von Feststoffteilchen aus Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch einen stationären Behälter (12) mit einem Flüssxgkeitsexnlauf (¹I-M-) und einem Auslaß (16), einem Schleudersichter (23,52) der drehbar innerhalb des Behälters (12) angeordnet ist und Schmutzflüssigkeit vom Einlauf (M-M-) aufnimmt und Reinflüssigkeit zum Auslaß (16) führt mit mehreren Behandlungsstufen (39a, 39b, 39c, 39d; 67a, 67b, 67c), die eine Vielzahl von Durchflußkanälen schaffen, die im wesentlichen parallel zur Rotationsachse stehen und unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und Vorrichtungen, die mit den Schleudersiehtern (23,52) verbunden sind, um einen Flüssigkeitsstrom mit einem maximalen Winkelmoment durch diesen herzuführen, wenn der Flüssigkeitsstrom die Durchgänge verläßt, so daß damit ein gleichmäßiger Durchstrom durch diese Durchgänge sichergestellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind und, in Richtung des Flüssigkeitsweges gesehen, sich verkleinernde'.Durchmesser aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Leitmittel (Leitblech 32) innerhalb des Hediumstromes stromabwärts der konzentrischen Durchgänge, wobei die konzentrischen Durchgänge im radialen Abstand von der Drehachse angeordnet sind und dieser Abstand wenigstens so groß ist,

4098 3 6/0352 -23-

wie der größte Durchmesser der konzentrischen Durchgänge.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen konzentrischen Durchgänge durch ein flüssigkeitsundurchlässiges Material (Schichten 41, 42) gebildet werden♦

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf (44) so angeordnet ist, daß er die Schmutzflüssigkeit in das Zentrum des Schleudersichters (23,52) führt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleudersichter (23,52) ein Gehäuse (26,54) aufweist, das einen ringförmigen Durchgang (35 ,63) schafft.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ringförmige Leitplatte (32, 62a) von geringerem Durchmesser als den des Gehäuses (26,54), so daß zwischen der äußeren Kante dieses Leitbleches (32) bzw. des Ringes (62a) der Durchgang ( 35 bzw. 63) geschaffen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

409836/0352 - 24 -

durch das Leitblech (32) bzw. den Ring (62a) eine zentrale Öffnung geschaffen wird, durch die die Schmutzflüssigkeit eingeführt wird, wobei das Leitblech (32) und der Ring (62a) oberhalb der konzentrischen Durchflußöffnungen und im Abstand davon liegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der oberen Kante des Gehäuses (26 bzw.54) und oberhalb des Leitbleches (32) bzw. Ringes (62a) ein ringförmiger Deckel (29 bzw. 57) vorgesehen isti wobei der Innendurchmesser größer als der des Leitbleches (32) bzw. des Ringes (62a) ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Umfangskante des Gehäuses (26, 54) eine Vielzahl von kleinen öffnungen aufweist, die stromabwärts des zwischen dem Leitblech (32) bzw. des Ringes (62a) und dem Deckel (29,57) gebildeten Durchgang liegen.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Durchgänge in jeder Behandlungsstufe (39a bis 39d bzw. 67a bis 67c) im wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen,

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der einzelnen Durchgänge in den Behandlungsstufen von Stufe zu Stufe abnimmt.

409836/0352 -25-

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußerste Durchgang wenigstens einer Behandlungsstufe einen kleineren Durchmesser aufweist als der innerste Durchgang wenigstens einer anderen Behandlungsstufe und weiterhin Mittel vorgesehen sind, um den Flüssigkeitsstrom von einer Behandlungsstufe zur anderen Behandlungsstufe zu führen.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek enn ζ ei chne t, daß Führungsmittel die Flüssigkeit zwingen, ihre Strömungsrichtung zu ändern, wenn sie die eine Behandlungsstufe verläßt und in die andere Behandlungsstufe eintritt,

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstufen (39a bis 39d bzw. 67a bis 67c) ringförmig ausgebildet sind mit wenigstens einer Behandlungsstufe, die eine zentrale Aufnahme bildet, die mit dem Einlauf (4M-) in Verbindung steht.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf (44) so ausgebildet ist, daß er die Schmutzflüssigkeit nach unten in die zentrale Aufnahmeöffnung leitet.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stationär ausgebildete Behälter (12) ein oben offenes zylindrisches Gehäuse bildet, dessen Deckel abnehmbar ist

4098 3 6/0352 -26-

und der Schleudersiciiter (23, 52) drehbar innerhalb des Behälters (12) angeordnet ist.

18.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudersiehter (23,52) auswechselbare Patronen (37) aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch. 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Patronen die Behandlungsstufen (39a bis 39d und 67a bis 67c) bilden.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstufen ringförmig ausgebildet sind mit wenigstens einer BehanQlungsstufe in axialer Ausrichtung zu wenigstens einer anderen Behandlungsstufe.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Behandlungsstufe ringförmig ausgebildet ist und wenigstens eine Behandlungsstufe die nächste Behandlungsstufe umgibt.

22. Auswechselbare Patrone für Schleudereichter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Behandlungsstufe (39a bis 39b bzw. 67a bis 67c) eine im wesentlichen flache» flexible, flüssigkeitsundurchlässige Schicht (^D aufweist, eine wellenförmig, ausgebildete Schicht (42) aus flexiblen, im wesentlichen flüssigkeit-

- 27 409836/0352

undurchlässigem Werkstoff und die beiden Schichten (41 und 42) sich abwechselnd überlagernd angeordnet sind mit einer zentralen Achse, so daß derart eine Vielzahl von konzentrischen Durchgängen mit im wesentlichen gleicher Flußgröße geschaffen werden.

23. Patrone nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die flache und gewellte Schicht (41,42) wendelförmig um die zentrale Achse gewickelt ist.

24. Patrone nach den Ansprüchen 23 und 22, gekennzeichnet durch eine Innenhülse (38) mit einer zylindrischen Innenwand (38a) einer zylindrischen Außenwand (38b), einer Bodenwand (38c), wobei die Behandlungsstufen (39a bis 39d) im Raum zwischen der Innenwand (38a) und der Außenwand ("38b) einschließlich von Abstandsrippen (38d) angeordnet sind.

25. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstufen (39a und 39b bzw. 39d und 39c) paarweise in axialer Ausrichtung angeordnet sind, wobei die Behandlungsstufen (39d und 39c) die Behandlungsstufen (39a und 39b) ringförmig umgeben.

26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zylindrisches, flüssigkeitsundurchlässiges Gehäuse (43) zwischen den Behandlungsstufen

- 28 409836/0352

(39a und 39b) einerseits und den Behandlungsstufen
(39d und 39c) andererseits.

27. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Behandlungsstufe (67a)zylindrisch die andere Behandlungsstufe (67b) umgibt und flüssigkeitsundurchlässige Trennwände (68,69) zwischen sich umgebenden Behandlungsstufen vorgesehen sind.

409836/0352

Leerseite