CN104470639A - 具有溢流堰的沉降型螺旋离心机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沉降型螺旋离心机，其包括至少一个或多个用于从转鼓(3)导出澄清液的排出堰(23)，所述转鼓具有旋转轴线(D)和旋转方向(K)，所述沉降型螺旋离心机具有如下特征：a)在转鼓盖(17)中的至少一个或多个排出口(15)；b)所述至少一个排出口(15)分别配设一个堰板(25)，该堰板具有凹部(29)；c)在排出口上在凹部(29)上构造开放的排出槽，通过该排出槽实现从平行于转鼓的旋转轴线(D)的方向基本上到与旋转方向(K)相反的圆周方向上的转向；d)排出槽构造成使得流出的液体经由排出槽底部一直被引导到达溢流边缘(31k)；e)朝向溢流边缘(31k)的排出槽底部在溢流边缘(31k)位置处向内朝向旋转轴线(D)相对于切线方向(T)倾斜倾角δ≥0。

Description

具有溢流堰的沉降型螺旋离心机
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的沉降型螺旋离心机。
背景技术
沉降型螺旋离心机以各种极不同的实施形式已知。
DE 102 03 652 B4公开一种沉降型螺旋离心机，其具有用于导出来自转鼓的澄清液的装置，该转鼓包括具有排出口的转鼓盖，给该排出口配设节流装置、尤其是节流垫片，该节流垫片到排出口的距离是可变的。此外，排出口具有用于排出澄清液的喷嘴，为节省能量这些喷嘴相应地在圆周方向上尤其是相切地定向。
此外，在沉降型螺旋离心机上的各喷嘴和在其相对于转鼓轴线倾斜地相应定向时节省能量的效果由DE 39 04 151 A1已知。
公开出版物“日本专利英文文摘数据库”，编号11179236A，与此相对公开了可以给在转鼓盖中的排出口配有导流板，这些排出口分别部分地由构成溢流堰的堰板封闭，这些导流板使从转鼓流出的液体产生涡流，其中，产生的反冲效应可用于节省能量。各导流板安装在溢流堰的外侧面上例如安装在堰板上。这些导流板例如构造为平行于转鼓旋转轴线定向的平面板，其中，所述平面板所处的平面不与转鼓轴线相交并且与径向延伸的直线具有约为45°的角度，该直线分别经过转鼓旋转轴线和相应的排出口延伸。
也由US 2004/0072668 A1或WO 2008/138345 A1已知：替代溢流堰在排出口的堰板上设置壳体，其中，溢流堰或喷嘴在排出口上构造在壳体的斜侧面中。但是这些设计结构带来如下缺点：在转鼓盖的外侧面上构造同步旋转的、较为复杂成型的液体腔，这些液体腔构成旋转系统的一部分，使得在各液体腔中过滤过程和分离过程仍继续进行。由该分离过程在液体腔中可能产生不想要的沉积物，这些沉积物会带来清洗问题和不平衡问题。
由于该原因，DE 10 2010 032 503 A1和DE 10 2010 061 563 A1绕开最后描述的方法。
根据DE 10 2010 032 503 A1，溢流堰直接保留在转鼓盖上的堰板上并且仅使已经通过溢流堰离开旋转系统的液体转向到圆周方向上。在从转鼓流出之后，不再产生过滤作用，更确切地说流出的全部液体束通过转向装置转向到圆周方向上。
根据DE 10 2010 061 563 A1规定，堰板具有材料凹部，该材料凹部构成排出槽的至少一部分或完整的排出槽，其中，如此构造排出槽，使得该排出槽使从转鼓流出的流体合适地转向。
因此，最后讨论的两个设计本身已证明是成功的。尽管如此，还需要进一步的优化，尤其是在同时保证低污染倾向时在良好的能量回收方面的优化。
发明内容
上述问题的解决方案是本发明的任务。
本发明通过权利要求1的主题解决该任务。
据此规定，朝向溢流边缘的排出槽底部在溢流边缘位置处向内朝向旋转轴线相对于切线方向倾斜倾角δ。
另一方面，本设计的主要优点是，不会像在按照WO 2008/138345A1类型的壳体中那样容易地形成产品沉积物。更确切地说，通过排出槽的开放式设计再次避免这种缺点。在此，结构设计是简单且稳定的。此外，所流出的产品流转向到径向直径上，从而产生特别大的能量节省。
在此，优选地，倾角δ适用于：δ>0°且δ<25°、尤其是δ≥10°且δ≤20°，因为这样可以实现特别有利的流出特性。
本发明的各有利设计在各从属权利要求中得出。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明。其中
图1a-c是按本发明的沉降型螺旋离心机的示意性示出的转鼓盖的一部分的不同视图；并且
图2是已知沉降型螺旋离心机的示意图。
具体实施方式
图2应该详细说明沉降型螺旋离心机的基本结构。驱动装置连同控制装置、盖和对于本领域技术人员显而易见的其他各元件在此未示出。
图2示出具有可绕着旋转轴线D旋转的转鼓3的沉降型螺旋离心机1，在该转鼓中设置同样可旋转的螺杆5。垂直于旋转轴线D的径向方向标记为“R”。
转鼓3和螺杆5分别具有基本上圆柱形的部分和在此锥形逐渐缩小的部分。
轴向延伸的中心输入管7用于将离心机物料通过分配器9输送到在螺杆5和转鼓3之间的离心室11中。
如果例如将泥浆送入离心机中，则较大的固体颗粒会沉积在转鼓壁上。进一步向内形成液相。
优选螺杆5以略小于或大于转鼓3的速度旋转并且将离心固体物质朝向锥形部分从转鼓3输送到固体物质排放口13。与之相反，液体朝向在转鼓3的圆柱形部分的后端部上的较大的转鼓直径流动并且在那里通过堰闸排出，该堰闸具有在转鼓盖17中的排出口15，其中，给每个排出口15配设堰板19，该堰板在此可径向调整地安装在转鼓盖的外侧面上。由此，堰板19的径向内部边缘定义溢流边缘并且因而也定义实际的堰闸或溢流堰21。液体在溢流堰21上从转鼓流出，该溢流堰在圆周方向U上随着转鼓1旋转，使得沿平行于旋转轴线D的方向X流经溢流堰21的液体除了由于从转鼓流出而产生的轴向速度分量以外尤其是也具有在圆周方向U上(垂直于图1中的图纸平面，也见图2)的速度以及由于离心力引起的从旋转中心向外的径向分量。
根据本发明，例如在按照图2类型的沉降型螺旋离心机中，可以给转鼓盖配设按照图1类型的排出堰23，这些排出堰代替堰板19，尤其是以实现节约能量。
各排出堰23又分别具有凸缘状堰板25，该凸缘状堰板设置在转鼓盖上。在此各堰板25为固定在转鼓盖17上设有孔27，以便借助(此处未示出的)螺栓将相应的堰板旋紧在转鼓盖17上。这种固定类型是简单的和优选的。但也可设想堰板25在转鼓盖上的其他固定类型。
根据图1，堰板25构造为环段，其中，如果各环段在圆周方向上直接或非常近地彼此贴靠并且由各堰板25如此构造成一个环绕的环，尤其是为了通过避免间隙或类似物来避免微小的运行，则这是有利(但非强制需要)的。但是(各)堰板25也可以具有其他形状，如矩形的或半圆形的形状。
图1a-c仅示其中唯一一个排出堰23。
每个堰板25作为溢流堰的基座具有(关于旋转轴线D)圆弧段状的内边缘25a和外边缘25b以及朝旋转轴线D径向定向的两个圆周边缘25c和25d。这种设计也是有利的，因为可以很容易地构成环绕的环，但不是强制性的。
尤其是见图1b，在内边缘25a中构造凹部29，该凹部(参照在转鼓盖17上的安装状态)从内边缘25a向外延伸并且在径向上在外边缘25b之前结束。
根据图1a和1b，凹部29具有优选在径向上或相对于径向成较小角度(角度γ优选小于25°)延伸的第一边缘部29a和优选垂直于或基本上垂直于第一边缘部29a定向的第二边缘部29b，优选该第二边缘部与相对于旋转轴线D具有半径rb的假想圆相切地或基本上相切地(相对于切线方向的角度为0°或小于20°)延伸。
至少边缘部29b优选与处在堰板25下方的、在实际转鼓盖(此处未示出，但见图1)中的相应的开口对齐。边缘部29b基本上构成溢流边缘，通过该溢流边缘液体从转鼓中轴向流出。
优选相对于第二边缘部呈钝角邻接的(第三)边缘部29c邻接到第二边缘部29b的与第一边缘部29a背离的一侧，并且优选在此弧形的第四边缘部29d邻接该第三边缘部，并且该第四边缘部将第三边缘部与堰板25的圆弧形内边缘25a相连。在该凹部上的流出特性已证明是有利的。
此外，在堰板25的在安装状态中与转鼓盖背离的外侧面上在凹部29上构造排出槽，该排出槽径向向内(朝向旋转轴线)开放并且该排出槽具有底部和两个侧壁，这两个侧壁中的一个由导流板件31a构成并且另一个由堰板25本身的一部分构成。
导流板件31a和构成底部的两个导流板件31b、31c结合堰板25共同用于，使从转鼓经过凹部29轴向流出的液体基本上逆着旋转方向K沿-K方向转向，这由于通过转向产生的在圆周方向上的附加驱动效应而导致在能量方面的有利运行。
各导流板件31a、31b和/或31c也可以构造为一个上级的并相应适当弯曲的或浇铸的唯一导流板的几个部分，或例如通过焊接彼此相连。
如上所述，三个导流板件31a、31b、31c和堰板25本身共同构成朝向旋转轴线D开放的排出槽。
优选第一导流板件31a构造为与第二和第三导流板件31b、31c成直角的。该第一导流板件不仅构成排出槽的侧壁，而且也确保液体束从轴向方向X朝与此垂直的圆周方向-K的实际转向。
第一导流板件31a作为排出槽的侧壁以其面向转鼓的侧面或表面直接邻接凹部29的第一边缘部29a。
在此在优选设计中，该第一导流板件不是垂直于在下方的堰板或转鼓盖设置的，而是成锐角设置的，其中，作为基板的堰板25的平面和第一导流板件31a之间的角度α优选应为0°或者大于0°且小于45°、优选应小于或等于15°(见图1c)。用于角度α的参考边缘垂直地处于堰板上并且在导流板件和堰板的内边缘上测量。
由此不再实现液体从轴向方向到圆周方向上的第一转向。然后第一导流板件31a具有半径或者说弯曲部分31a”并且随后在部分31a”’中延伸优选直到平行于堰板或优选稍微朝向堰板倾斜。在此优选在堰板25的平面和平面部分31a”’所处的平面或者说第一导流板件31a的弯曲部分延伸到的平面之间构成角度β，对于角度β：β>0°且β<30°、尤其是β<20°。
因此，导流板件31a本身也可以具有多个部分或者甚至是各单件或组件。由图1c可见：导流板件在此具有平面部分31a’、半径31a”和连接到该半径上的平面部分31a”’。半径是尤其重要的，因为它主要引起转向，所以第一导流板件也可以甚至简化为半径或者说弯曲部。
如上所述，第一导流板件31a作为排出槽的侧壁还与构成排出槽底部的第二和第三导流板件31b、31c相邻接。
第二和第三导流板件31b、31c优选垂直或基本上垂直(角度在90°和110°之间)于转鼓盖或堰板25的平面定向(其垂直于旋转轴线)并且设置在堰板25的外侧面上(在转鼓上的安装位置中)并且优选材料连接(例如焊接固定)。
在此第二导流板件31b优选与第二边缘部29b对齐。第三导流板件31c与第三边缘部29c对齐，但比第三边缘部29c长并确保流出的液体束从切线方向优选略向内朝向旋转轴线转向。在切线方向T和从排出槽底部(在此从第三导流板件31c)朝向旋转轴线那边的流出方向A之间的相应角度δ优选大于0°且小于25°。
各导流板件可以是一个板材中的各个部分或单独的各板件。它们也可以分别由多个子段或件组成或者被分成多个子段或件。
下面再次详细解释排出槽的作用原理。
从转鼓流出的液体通过第一导流板件31a转向到转鼓的圆周方向上并与转鼓的旋转方向K相反。优选甚至实现一个相对于径向方向R以0°到最大25°的角度γ稍微朝向基板或朝向处于基板下方的转鼓盖定向的转向，这有利地进一步减少堵塞倾向。
溢流边缘相对于径向R的角度ε可以为0°或至多±10°、优选±5°。
在此，向内开放的、此处由第一和第二导流板件31b、31c构成的排出槽底部防止被转向的液体向外喷射。更确切地说底部确保液体束在圆周方向上继续被引导直到到达排出槽底部的端部，在该端部，液体束在流出边缘/溢流边缘31k上沿方向A离开排出槽。
被转向到圆周方向上的液体束通过在此由第二导流板件31b构成的排出槽底部首先基本上被切向地引导并且然后通过与第二导流板件成钝角地定向的第三导流板件31c从切线方向T甚至朝向旋转轴线略向内引导并且沿通过该导流板件31c的定向限定的方向离开第三导流板件31c，由此能量增益是特别大。
优选在每个堰板上构造唯一的排出槽和唯一的凹部29。但是也可以将多个排出槽和凹部29构造在唯一的堰板上。
导流板件31的概念不应太狭义地理解。优选这些导流板件地分别由金属板的一部分组成。但在本申请的意义中也可设想由非金属材料制成的“导流板件”，只要这些导流板件能够满足所必需的液体转向和导流功能。
作为非常有利地还需提及的是，凹部29直到堰板25的内边缘25a的面积优选应小于排出槽在溢流边缘区域内的假想横截面(假想横截面面积)(其基本上可以作为底部宽度与排出槽高度的乘积)，尤其是小25％或更小、优选小30％，所述排出槽高度通过在溢流边缘31k区域内的导流板件31a的高度限定。在此，优选凹部29的面积或横截面应等于或大于在溢流边缘上的排出槽的虚构假想横截面，因为这样会产生再次突出的流出性能。
附图标记
1              沉降型螺旋离心机
3              转鼓
5              螺杆
7              输入管
9              分配器
11             离心室
13             固体物质排放口
15             排出口
17             转鼓盖
19             堰板
21             排出堰
23             排出堰
25             堰板
25a            内边缘
25b            外边缘
25c、25d       圆周边缘
27             孔
29             凹部
29a、b、c、d   边缘部
D              旋转轴线
rb             半径
31a、31b、31c  导流元件
31k            边缘
K              旋转方向
X              轴向方向
α、β、γ、δ 角度
rb             半径
R              径向方向

Claims (19)

1.沉降型螺旋离心机，其包括至少一个或多个用于从转鼓(3)导出澄清液的排出堰(23)，所述转鼓具有旋转轴线(D)和旋转方向(K)，所述沉降型螺旋离心机具有如下特征：
a、在转鼓盖(17)中的至少一个或多个排出口(15)，
b、所述至少一个排出口(15)分别配设一个堰板(25)，该堰板具有凹部(29)，
c、在排出口上在凹部(29)上构造开放的排出槽，通过该排出槽实现从平行于转鼓的旋转轴线(D)的方向基本上到与旋转方向(K)相反的圆周方向上的转向，
d、排出槽构造成使得流出的液体经由排出槽底部一直被引导到达溢流边缘(31k)，其特征在于，
e、朝向溢流边缘(31k)的排出槽底部在溢流边缘(31k)位置处向内朝向旋转轴线(D)相对于切线方向(T)倾斜倾角δ≥0。
2.按照权利要求1所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，对于所述倾角δ：δ>0°且δ<25°。
3.按照权利要求2所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，对于所述倾角δ：δ≥10°且δ≤20°。
4.按照权利要求1所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述排出槽底部由一个或多个导流板件(31b、31c)构成。
5.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述排出槽的各侧壁由另外的导流板件(31a)和堰板(25)构成。
6.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述第一导流板件(31a)具有弧形形状或至少一个弧形部分(31a”)。
7.按照权利要求6所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述第一导流板件(31a)还具有一个或两个平面部分(31a’、31a”’)。
8.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述第一导流板件(31a)本身构成一件式的或多件式的。
9.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，各所述导流板件中的多个由唯一的板件成型。
10.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，各所述导流板件或各所述导流板件中的部分彼此相连、优选通过焊接相连。
11.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述第一导流板件(31a)作为排出槽的侧壁以其面向转鼓的侧面或者说表面直接邻接凹部(29)的第一边缘部(29a)并且在堰板(25)的平面和第一导流板件(31a)之间的角度α优选为0°至45°、尤其是5°至25°。
12.按照权利要求1的前序部分或按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，在所述堰板(25)的平面和第一导流板件(31a)的弯曲部延伸到的平面之间构成角度β，对于角度β：β>0°且β<30°、尤其是β<20°。
13.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述第二导流板件(31b)优选垂直于或基本上垂直于堰板(25)并且与圆周方向相切地或基本上相切地定向。
14.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述第二和第三导流板件(31b、31c)完全或部分地与在堰板(25)中的凹部(29)的对应边缘对齐。
15.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，在堰板中的所述至少一个凹部(29)具有一个或多个直线边缘部(29a、29b、29c)。
16.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，在堰板中的所述至少一个凹部(29)至少部分地具有至少一个弯曲的弧形的边缘部(29d)。
17.按照上述权利要求任一项所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述凹部(29)直至堰板(25)的内边缘(25a)的横截面面积小于排出槽在溢流边缘(31k)区域内的假想横截面。
18.按照权利要求17所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述凹部(29)直至堰板(25)的内边缘(25a)的横截面面积比排出槽在溢流边缘(31k)区域内的假想横截面小超过25％。
19.按照权利要求17所述的沉降型螺旋离心机，其特征在于，所述凹部(29)直至堰板(25)的内边缘(25a)的横截面面积比排出槽在溢流边缘(31k)区域内的假想横截面小超过30％。
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