Funktionsprinzip
Trenntechnik der horizontalen Feststoff-Schnecken-Dekanterzentrifuge der (LW)T-Serie mit Fluiddruckbeaufschlagung: Basierend auf der Theorie der Vorbeschleunigungs-Trenntechnik wird die Rotationskinetikenergie genutzt, um den Unterdruck der Luft und den Fluiddruck in Trennenergie umzuwandeln, den Zuführungswiderstand zu verringern und die Kegelpunkt-Entladungsrate zu beschleunigen.
Die Kreiselwirkung der Rotatoren gewährleistet die Stabilität der Anlage und die gleichbleibende Fließqualität des Mediums im Trommelraum, wodurch die Produktivität pro Zeiteinheit gesteigert wird. Die zweifache Trennstruktur sorgt für einen stabilen Druck des austretenden Mediums. Dieses wird entgegen der Tangentialrichtung ausgestoßen, wobei das unter Druck stehende Medium gleichzeitig die Rotationskraft für die Trommel liefert und so Energie spart.
Die Trenntechnik mittels Flüssigkeitsdruckbeaufschlagung hat folgende Vorteile gebracht: Zylinder mit kleinerem Durchmesser, höhere Verarbeitungskapazität, gleichmäßige Zuführung, schnellere Trennung, rascher Reststoffaustrag.
Durch den Einsatz von Flüssigkeitsdruck werden Rückstände im Zylinderkörper vermieden, die Rückstände bleiben trockener, der Verschleiß der Anlage wird reduziert, der Flüssigkeitsdruck entschäumt und der Feststoffgehalt der klaren Flüssigkeit nach der Trennung sinkt. Dieses Verfahren behebt effektiv folgende technische Mängel bestehender Zentrifugentypen: geringe Durchsatzleistung, unvollständige Trennung, erschwerte Entleerung, Materialverstopfungen im Zylinderkörper und starker Verschleiß der Bauteile.

Kurze Einführung


Horizontale Spiraldekanterzentrifugen lassen sich im Allgemeinen in horizontale Spiralfiltrationszentrifugen und horizontale Spiralabsetzzentrifugen unterteilen. Die horizontale Schneckenzentrifuge ist ein Absetzgerät mit horizontalem spiralförmigem Austrag und kontinuierlichem Betrieb.

1. Eigenschaften der horizontalen Spiralentladungszentrifuge LW900 × 3600NYD-1
1. Breites Anwendungsgebiet
Eine Suspension mit einem Feststoff-Feststoff-Gewichtsverhältnis von 2:510 %, einer Flüssig-Feststoff-Volumenkonzentration von zG50 %, einer Flüssig-Feststoff-Dichtedifferenz von 30,05 μm und einem Trübungsdurchmesser von 55 m kann zur Trennung, Entwässerung, Reinigung und Klassifizierung verwendet werden. Bei großer Dichtedifferenz zwischen fester und flüssiger Phase kann die feste Phase auch mit einem Durchmesser von 325 m abgetrennt werden.
2. Hoher Automatisierungsgrad
Kontinuierliche Zufuhr und Entladung sind möglich. Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft wird der Festphasenkalibrator durch die Spirale kontinuierlich zum schmalen Ende der Trommel gedrückt, während die klare flüssige Phase am breiten Ende des Auslasses entlang der Spirale austritt. Dadurch wird ein kontinuierlicher, automatischer Betrieb erreicht.
3. Leicht einzustellen
Durch den Einsatz moderner Frequenzumrichter zeichnet sich die Maschine durch geringen Energieverbrauch und stufenlos einstellbare Drehzahl aus. Durchmesser und Drehzahldifferenz der Diffusorplatte lassen sich optimal an die Materialeigenschaften anpassen. Das fortschrittliche hydraulische Differenzialsystem bietet ein hohes Drehmoment, automatische Differenzialrückkopplung und automatische Kompensation der Schubkraft. Nach Überlastung kehrt die Maschine automatisch in den Ausgangszustand zurück, wodurch Materialverstopfungen minimiert werden.

Die horizontale Spiraldekanterzentrifuge wird hauptsächlich zur Fest-Flüssig-Trennung in der Produktion und zur Abwasserreinigung eingesetzt und findet Anwendung in Bereichen wie Stahlwalzwerken, Kohlewäsche, Mineralaufbereitung, Papier- und Lederherstellung. Unterschiedliche Verarbeitungsprozesse stellen unterschiedliche Anforderungen an die Leistungsparameter der Maschine, weshalb eine adaptive Anpassungsfähigkeit der Anlage unerlässlich ist.

Eine Rohrzentrifuge besteht aus einem Gehäuse, einem Antriebsmechanismus, einer Trommel, einer Auffangplatte und einem Einlasslagersitz. Der obere Teil der Trommel ist eine flexible Spindel, der untere Teil ein gedämpftes Gleitlager. Die Hauptwelle ist über einen Verbindungspuffer mit den Antriebsrädern verbunden. Der Motor überträgt die Kraft über ein Förderband und ein Spannrad auf das Antriebsrad, wodurch die Trommel mit hoher Geschwindigkeit um ihre eigene Achse rotiert und ein starkes Zentrifugalkraftfeld erzeugt wird. Das Material wird von unten eingefüllt, und die Zentrifugalkraft drückt die Flüssigkeit an der Innenwand der Trommel nach oben. Aufgrund der Dichteunterschiede der verschiedenen Flüssigkeitskomponenten kommt es zur Schichtung. Die Rohrzentrifuge ist derzeit ein ideales Gerät zur zentrifugalen Trennung. Sie wird hauptsächlich zur Dreiphasentrennung von Flüssig-Feststoff, Flüssig-Flüssig oder Flüssig-Flüssig-Feststoff eingesetzt. Ihre kleinste Trennpartikelgröße beträgt 1 Mikrometer. Dies macht sie besonders geeignet für die Extraktion, Konzentration und Klärung von Medien mit Phasenunterschieden zwischen Flüssig und Feststoff, kleiner Feststoffpartikelgröße, geringem Feststoffgehalt und hoher Korrosivität.

Eine horizontale Schneckenzentrifuge ist eine spiralförmig entleerende Absetzzentrifuge. Sie besteht im Wesentlichen aus einer schnelllaufenden Trommel, einer Förderschnecke mit Hohlwelle, die sich in die gleiche Richtung wie die Trommel dreht, jedoch eine geringere Drehzahl aufweist, und einem Differenzial. Die zu trennende Suspension wird durch die Hohlwelle in die Trommel befördert und dort durch die Zentrifugalkraft der schnelllaufenden Trommel in den Trommelraum geschleudert. Die starke Zentrifugalkraft der schnelllaufenden Trommel schleudert Feststoffpartikel mit höherer Dichte als die flüssige Phase an die Innenwand der Trommel und bildet dort eine Feststoffschicht (aufgrund ihrer Ringform als Feststoffringschicht bezeichnet). Wasser bildet aufgrund seiner geringeren Dichte und der Zentrifugalkraft innerhalb der Feststoffringschicht eine Flüssigkeitsschicht, die als Flüssigkeitsringschicht bezeichnet wird. Aufgrund der unterschiedlichen Drehzahlen von Schnecke und Trommel entsteht eine Relativbewegung (d. h. eine Drehzahldifferenz) zwischen beiden. Die Relativbewegung zwischen der Spirale und der Trommel wird genutzt, um den Schlamm in der Feststoffringschicht langsam zum konischen Ende der Trommel zu schieben. Nach dem Durchlaufen der Trocknungszone wird er kontinuierlich durch die am Umfang der Trommel verteilten Auslässe abgeführt. Die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsringschicht fließt kontinuierlich durch die Schwerkraft vom Überlauf nach außen und bildet so eine abgetrennte Flüssigkeit.

Eine horizontale Spiralzentrifuge ist eine Absetzanlage, die kontinuierlich arbeitet und das Material horizontal austrägt. Trommel und Förderschnecke rotieren mit einer bestimmten Drehzahldifferenz in die gleiche Richtung und mit hoher Geschwindigkeit. Das Material wird kontinuierlich über das Zufuhrrohr in den Innenzylinder der Förderschnecke eingeleitet, beschleunigt und gelangt in die Trommel. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft lagern sich schwerere Feststoffe an der Trommelwand ab und bilden eine Sedimentschicht. Die Förderschnecke befördert die abgelagerte Feststoffphase kontinuierlich zum konischen Ende der Trommel und führt sie über den Schlackenauslass nach außen ab. Die leichtere Flüssigkeitsphase bildet einen inneren Flüssigkeitsring, der kontinuierlich über den Überlauf am großen Ende der Trommel abfließt und über den Auslass nach außen abgeleitet wird.

Die horizontale Spiralzentrifuge besteht im Wesentlichen aus einer Trommel, einer Schnecke, einem Differenzialsystem, einer Flüssigkeitsstandbegrenzung, einem Antriebssystem und einem Steuerungssystem. Eine Dekanterzentrifuge nutzt den Dichteunterschied zwischen fester und flüssiger Phase, um die Sinkgeschwindigkeit der Feststoffpartikel unter Einwirkung der Zentrifugalkraft zu beschleunigen und so eine Fest-Flüssig-Trennung zu erreichen. Der Trennprozess läuft folgendermaßen ab: Schlamm und Flockungsmittel werden über die Einlassleitung in die Mischkammer der Trommel geleitet, wo sie vermischt und ausgeflockt werden (werden sie vor oder nach der Schlammpumpe zugegeben, erfolgt die Flockungsreaktion bereits). Durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit und den Reibungswiderstand des Rotors (Spirale und Trommel) wird der Schlamm im Rotor beschleunigt und bildet eine zylindrische Flüssigkeitsringschicht (Flüssigkeitsringbereich). Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft setzen sich Feststoffpartikel mit hoher Dichte an der Innenwand der Trommel ab und bilden eine Schlammschicht (Feststoffringschicht). Die relative Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Spirale und Trommel wird genutzt, um die feste Phase zum konischen Ende der Trommel zu befördern. Nach dem Verdrängen der Flüssigkeitsoberfläche (Shore- oder Trocknungsbereich) wird der Schlamm entwässert und getrocknet, zum Schlackenauslass befördert und der Überstand am großen Ende der Trommel abgeführt. So wird die Fest-Flüssig-Trennung erreicht. Bei kontinuierlichem Einsatz stellt sich die Frage, wie die Effizienz der horizontalen Spiralzentrifuge verbessert werden kann.

Einstellung der Trommeldrehzahl der horizontalen Spiraldekanterzentrifuge
Die Spiraldekanterzentrifuge sollte ein Planetengetriebe mit Evolventenverzahnung verwenden, wodurch ein hohes Übersetzungsverhältnis und eine hohe Genauigkeit erreicht werden. Die gesamte Maschine verfügt über einen doppelten mechanischen und elektrischen Überlastschutz und ist daher sicher und zuverlässig im Betrieb. Ein drehzahlgeregelter Hauptmotor mit hydraulischer Kupplung gewährleistet einen ruhigen Lauf. Die medienberührenden Teile sind aus Edelstahl gefertigt und bieten somit eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Zudem lässt sich die Trommeldrehzahl der horizontalen Schneckenzentrifuge einstellen.

Das Funktionsprinzip einer Dekanterzentrifuge basiert auf dem Synergieeffekt von Zentrifugalsedimentation und Schneckenförderung. Kernstück ist die Nutzung der durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit erzeugten Zentrifugalkraft zur Trennung von Stoffen unterschiedlicher Dichte, während die differentielle Bewegung der Förderschnecke zum Abtransport der Feststoffe und zum Überlauf der Flüssigkeiten dient. Die folgende detaillierte Beschreibung erläutert die Materialtransportprozesse, die wichtigsten physikalischen Mechanismen und die prinzipiellen Unterschiede in verschiedenen Trennszenarien.

Aufmerksamkeit für die Wartung der horizontalen Spiralzentrifuge

Die Materialbewegung in einer Dekanterzentrifuge ist ein dynamischer Kopplungsprozess aus zentrifugaler Sedimentation, radialer Schichtung und axialem Transport, der komplexe Bewegungen im dreidimensionalen Raum (radial, axial und tangential) umfasst. Die folgende Beschreibung entfaltet sich anhand von vier Schlüsselphasen: Zuführung, zentrifugale Trennung, Feststoffaustrag und Flüssigkeitsüberlauf. Dabei werden die Bewegungsgesetze in Kombination mit den strömungsmechanischen Eigenschaften analysiert.