DE102006011452B4 - Zentrifuge mit einem Einlaufrohr - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einer rotierbaren Trommel sowie einem Einlaufrohr zum Zuführen von zu reinigender Flüssigkeit in die Trommel. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Einlaufrohres einer Zentrifuge.
- Bei Zentrifugen, insbesondere bei Vollmantelschneckenzentrifugen und Separatoren bzw. Tellerzentrifugen, wird in das Innere der mit hoher Drehgeschwindigkeit rotierenden Trommel durch ein Einlaufrohr eine Flüssigkeit zugeführt, welche nachfolgend unter dem Einfluss der Fliehkraft (und einer sich relativ zur Trommel drehenden Schnecke oder eines Tellerpakets) in mehrere Phasen getrennt wird. Die Phasen treten an getrennten Auslässen aus der Trommel aus.
- Eine schwierige Aufgabe ist bei derartigen Zentrifugen das richtigartige Einbringen der zuzuführenden Flüssigkeit, welche mehr oder weniger zähflüssig und mit den verschiedensten Arten von Stoffen versetzt sein kann, in die Trommel. Zum Zuführen der Flüssigkeit ist in der Regel das Einlaufrohr koaxial zur Rotationsachse der Trommel (und der darin angeordneten Schnecke bzw. dem Tellerpaket) angeordnet ist. Das Einlaufrohr erstreckt sich z. B. durch die Nabe der Schnecke hindurch. Die durch das Einlaufrohr eingebrachte Flüssigkeit befindet sich damit zunächst im Zentrum der Trommel, von wo aus sie zum radial äußeren Bereich der Trommel bewegt werden muss. Bei der Bewegung radial nach außen wird die Flüssigkeit zugleich der Fliehkraft unterworfen und es ist daher von großer Wichtigkeit, dass sie vor und während dieses Vorgangs in der richtigen Weise bereits in der Trommel verteilt wird.
- Aus
DD 260 172 A3 - Aus
DE 691 04 715 T2 ist eine Dekanterzentrifuge bekannt, die eine rotierbar gelagerte Trommel mit einer Auslassöffnung für die abgeschiedene Flüssigkeitsphase aufweist. Eine in der Trommel rotierbar gelagerte Schnecke weist einen Schneckenkörper auf, der einen als Hohlraum ausgebildeten Einlauf für das abzuscheidende Zufuhrmaterial umfasst. Der Einlauf ist radial durch eine mit dem Schneckenkörper koaxiale Wand abgegrenzt, die zwischen zwei benachbarten Schneckenwindungen der Schnecke angeordnete Einlassöffnungen hat, welche den Einlauf mit dem zwischen dem Schneckenkörper und der Innenseite der Trommel liegenden Raum verbinden. Der Einlauf ist dabei von einer rotationssymmetrischen ersten Endwand und einer der ersten Endwand gegenüberliegenden zweiten Endwand axial abgegrenzt, und die zweite Endwand weist einen in Richtung zur ersten Endwand verlaufenden zentralen Vorsprung mit einer axialen Bohrung für ein Einlaufrohr auf. Das Einlaufrohr ist koaxial mit der Trommel und hat eine sich dem Einlauf zuwendende und in einer Ebene rechtwinklig zur Trommelachse liegende Mündung. Die Mündungen der Einlauföffnungen im Einlauf liegen auf einem Radius, der größer ist als der Radius zu den Auslassöffnungen. Der Peripheriebereich des Einlaufs, der nach außen vom Radius zu den Einlauföffnungen abgegrenzt ist, ist frei von Mitnehmern, nach innen verlaufenden Vorsprüngen und dergleichen. Die zweite Endwand ist rotationssymmetrisch und der Vorsprung der zweiten Endwand hat die Form eines Kegelstumpfes, dessen spitzes Ende sich der ersten Endwand zuwendet. - Aus
US 1906457 A ist eine Zentrifuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, wobei im Inneren des zugehörigen Einlaufrohres eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels der in der durch das Einlaufrohr strömenden Flüssigkeit ein Drall erzeugbar ist. AusAT 134543 A - Aus
DE 879973 B ist ein Verfahren zum Anbringen von Wirbeleinsätzen in Förderrohren bekannt, bei denen sich das Fördergut aus dem dortigen Luftstrom ausscheidet. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass insbesondere ein konzentriertes Auftreffen von der in die Trommel zugeführten Flüssigkeit in einer schmalen Zone im Einlaufraum der Zentrifuge vermieden ist. Unerwünschte Folgen eines unrichtigen Eintrags von Flüssigkeit in die Trommel sind Verschleiß durch Auswaschungen oder verfahrenstechnische Störungen. Um diese Probleme auch im Vergleich zu bekannten Lösungsversuchen besser zu vermeiden soll ferner ein entsprechend gestaltetes Einlaufrohr einer Zentrifuge sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen werden.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Zentrifuge, insbesondere einer Vollmantelschneckenzentrifuge oder einer Tellerzentrifuge gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist eine Zentrifuge mit einer rotierbaren Trommel sowie einem Einlaufrohr zum Zuführen von zu reinigender Flüssigkeit in die Trommel geschaffen, bei der im Inneren des Einlaufrohres eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels der in der durch das Einlaufrohr strömenden Flüssigkeit ein Drall erzeugbar ist. Ferner ist erfindungsgemäß ein Einlaufrohr einer Zentrifuge geschaffen, bei dem im Inneren des Einlaufrohres eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels der in der durch das Einlaufrohr strömenden Flüssigkeit ein Drall erzeugbar ist.
- Erfindungsgemäß wird am Einlaufrohr der Zentrifuge der zuführte Flüssigkeitsstrahl nicht auf einen vor der Mündung des Einlaufrohres angeordneten Körper aufgespritzt, um das zugeführte Material auf diese Weise nach radial außen umzulenken, sondern es wird im Inneren eines nicht mit der Trommel (oder Schnecke) mitrotierenden, also still stehenden Einlaufrohres ein Drall bzw. ein Wirbel erzeugt. Der Drall bzw. Wirbel in der Flüssigkeit führt dazu, dass dann, wenn diese das Ende des Einlaufrohres erreicht hat, sie nicht allein in axialer Richtung austritt, sondern zugleich eine radiale Bewegungskomponente aufweist. Die Flüssigkeit wird dadurch verschieden stark sowohl axial als auch radial ausgetragen und damit in einer Zone vor dem Einlaufrohr verteilt.
- Tests haben gezeigt, dass die erfindungsgemäße Einrichtung zu einer besonders vorteilhaften Verteilung von Flüssigkeit über eine große Einlaufkammerlänge hinweg führt und es ferner auch nicht zu einem Rückspritzen in die Zone axial vor der Einlaufkammer kommt.
- Der derart gestaltete erfindungsgemäße ”Dralleinsatz” befindet sich im Inneren des Einlaufrohres. Da er nicht oder nur wenig aus dem Einlaufrohr herausragt, ist eine kompakte Bauweise möglich. Ferner sind nur geringe Zusatzmassen erforderlich, was der Schwingungssituation des Einlaufrohres und damit der gesamten Zentrifuge zuträglich ist.
- Um darüber hinaus die erfindungsgemäße Einrichtung auch ganz gezielt kostengünstig herstellen und einbauen zu können, weist das Einlaufrohr eine Wandung auf, in der durch von außen in die Wandung eingefügte Öffnungen einzelne nach innen in das Einlaufrohr ragende Ablenkelemente zum Erzeugen des Dralls eingesetzt sind.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zentrifuge weist das Einlaufrohr die bereits erwähnte Mündung auf und die Einrichtung ist im Inneren des Einlaufrohres nahe dieser Mündung angeordnet. Mit der derartigen Einrichtung wird die zugeführte Flüssigkeit erst kurz vor deren Austritt aus dem Einlaufrohr in Drehung versetzt und es wird damit vermieden, dass durch Reibung innerhalb der Flüssigkeit dieser Drehimpuls bereits vor dem Austreten wieder geschwächt werden könnte. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist daher in Bezug auf die Gesamtlänge des Einlaufrohres besonderes vorteilhaft im vorderen Drittel, insbesondere im vorderen Fünftel von diesem angeordnet.
- Ferner ist es vorteilhaft, dass sich das Einlaufrohr insgesamt entlang einer Längsachse erstreckt und mit der Einrichtung in der durch das Einlaufrohr strömenden Flüssigkeit ein Drall um diese Längsachse des Einlaufrohres erzeugbar ist. Mit einer derartigen Einrichtung wird im Wesentlichen der gesamte, aus dem Einlaufrohr austretende Flüssigkeitsstrom in Rotation versetzt. Diese Art der Rotation von zugeführter Flüssigkeit innerhalb des Einlaufrohres funktioniert besonders gut, wenn das Einlaufrohr insgesamt kreiszylindrisch, also mit einem kreisförmigen Querschnitt gestaltet ist.
- Darüber hinaus weist bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge das Einlaufrohr damit ein Ablenkelement auf, mit dem die Strömungsrichtung der in dem Einlaufrohr strömenden Flüssigkeit nahe der Wandung ablenkbar ist. Diese Gestaltung birgt den Vorteil, dass insbesondere im radial äußeren Bereich der Querschnittsfläche des Einlaufrohres die zugeführte Flüssigkeit abgelenkt wird, während der radial innere Bereich der Querschnittsfläche eine freie Strömung der Flüssigkeit erlaubt. Dies ist insbesondere im Hinblick auf mögliche Verstopfungen innerhalb des Einlaufrohres von großem Vorteil.
- Das mindestens eine Ablenkelement ist ferner damit derart gebildet, dass es an der Innenseite der Wandung des Einlaufrohres über seine gesamte Länge hinweg anliegt und nicht von Flüssigkeit unterspült werden kann. Ein Zusetzen von Öffnungen, ein Anhäufen von Massen vor den Ablenkelementen und insbesondere ein Bilden von ”Verzopfungen” (faserige Bestandteile in der Flüssigkeit würden sich um Stege oder Finger legen und Material vor sich anhäufen), ist auf diese Weise erfindungsgemäß sicher vermieden.
- Die erfindungsgemäße Zentrifuge ist ferner bevorzugt mit mindestens einem Ablenkelement gebildet, welches als eine schräg zur Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit ausgerichtete Platte gestaltet ist. Eine solche Platte kann besonders einfach auch aus hochwertigem und damit verschleißarmem Material hergestellt und in das erfindungsgemäße Einlaufrohr eingesetzt werden.
- Um eine hohe und zugleich über den gesamten radial außen liegenden Bereich des Flüssigkeitsstroms gleichmäßig starke Verdrehung der zugeführten Flüssigkeit zu bewirken umfasst bevorzugt die Einrichtung mehrere, insbesondere vier Ablenkelemente, welche über den inneren Umfang und/oder die Länge des Einlaufrohres hinweg gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Einlaufrohres einer Zentrifuge sind daher die folgenden Schritte vorgesehen: Bereitstellen eines rohrförmigen Körpers mit einer Wandung, Ausbilden mindestens einer Öffnung in der Wandung in Bezug auf die Gesamtlänge des Einlaufrohres (
34 ) im vorderen Drittel, Einsetzen eines Ablenkelements in die Öffnung und Verschließen der Öffnung von außen. Das Ausbilden der Öffnungen erfolgt bevorzugt mit einem Schneid- oder Fräsverfahren, bei dem die Öffnungen schlitzförmig und insbesondere bei Betrachtung in radialer Richtung auf das Einlaufrohr geradlinig ausgebildet werden. In einen derartigen Schlitz kann nachfolgend eine Platte eingesetzt werden, welche bevorzugt an der im Inneren des Einlaufrohres liegenden Seite gerade oder konvex ist, während sie an ihrer radial außen liegenden und zur Wandung gewandten Seite bogenförmig gestaltet ist. Die derart eingesetzte Platte kann durch Verschweißen mit der Wandung des Einlaufrohres an diesem befestigt und dabei zugleich die zugehörige Öffnung fluiddicht verschlossen werden. - Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßen Zentrifugen anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit einem Einlaufrohr, -
2 einen Längsschnitt des Einlaufrohrs der Zentrifuge gemäß1 in vergrößerter Darstellung, -
3 eine Seitenansicht zur Darstellung gemäß2 , -
4 eine weiter vergrößerte Darstellung des Längsschnitts gemäß2 , -
5 eine Seitenansicht zur Darstellung gemäß4 , -
6 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Einlaufrohrs ebenfalls passend für eine Zentrifuge gemäß1 und -
7 eine Seitenansicht zur Darstellung gemäß6 . - In
1 ist eine Zentrifuge in Gestalt einer Vollmantelschneckenzentrifuge im Längsschnitt dargestellt, welche auf einem Grundgestell10 ein erstes Lager12 sowie ein zweites Lager16 aufweist. Zwischen den beiden Lagern14 und16 ist eine Trommel18 drehbar gelagert angeordnet, in welcher sich eine ebenfalls drehbare Schnecke20 befindet. - Die Schnecke
20 umfasst eine Nabe22 , um welche herum eine Schneckenwendel24 ausgebildet ist. Die Schnecke20 und die Trommel18 können durch nicht im Detail dargestellte Antriebe mit hoher Drehzahl rotiert werden, wobei die Schnecke20 sich in der Trommel18 relativ zu dieser dreht. - Um mit der derart rotierenden Einheit aus Trommel
18 und Schnecke20 ein mehrphasiges fließfähiges Gemisch bzw. eine Flüssigkeit trennen zu können, sind an der Trommel ein Flüssigkeitseinlass28 sowie ein Auslass30 für flüssige Phase und ein Auslass32 für feste Phase vorgesehen. - Der Flüssigkeitseinlass
28 ist mit einem Einlaufrohr34 für das zuzuführende Gemisch bzw. die Flüssigkeit gestaltet, welches sich koaxial zur Schnecke20 in deren Nabe22 hinein erstreckt. Das Einlaufrohr34 weist eine Mündung36 auf, mit der es in eine im Innern der Nabe22 angeordnete Einlaufkammer mündet, um dort die zu trennende Flüssigkeit einzubringen. Die eingebrachte Flüssigkeit gelangt nachfolgend durch Öffnungen40 , welche in der Nabe22 ausgebildet sind, hinein in einen Raum42 , in dem der eigentliche Trennvorgang erfolgt. - Um bei diesem Einbringen der zu trennenden Flüssigkeit in den Raum
42 hinein, die zugeführte Flüssigkeit möglichst gleichmäßig zu verteilen und ein konzentriertes Auftreffen von Flüssigkeit in einer schmalen Zone in der Einlaufkammer38 zu vermeiden, ist im Einlaufrohr34 nahe der Mündung36 eine Einrichtung44 vorgesehen, mittels der dem durch das Einlaufrohr34 zugeführten Flüssigkeit ein Drall aufgezwungen und dieses in Rotation versetzt wird, bevor es aus der Mündung36 in die Einlaufkammer38 eintritt. - Die Einrichtung
44 ist mit insgesamt vier plattenförmigen Ablenkelementen46 gebildet, welche an einer Wandung48 des Einlaufrohres34 von radial außen nach radial innen in dieses hineinragen und dabei in einer Ebene schräg zu dessen Längsachse50 in einem Winkel von ca. 30°, bevorzugt von zwischen ca. 20° und ca. 40° gerichtet sind. Die Ablenkelemente46 lenken jeweils einzeln die durch das Einlaufrohr34 geleitete Strömung von Flüssigkeit im radial äußeren Bereich nahe der Wandung48 in tangentialer Richtung ab und erzeugen auf diese Weise einen Drall, Wirbel bzw. eine Rotation der Flüssigkeit um die Längsachse50 . - Das einzelne Ablenkelement
46 ist in einen Schlitz52 eingesetzt, welcher in der Wandung48 ausgebildet worden ist. Nach dem Einsetzen des plattenförmigen Ablenkelements46 ist der Schlitz52 mittels zweier Schweißnähte54 von außen wieder fluiddicht verschlossen worden. Auf diese Weise ist das einzelne Ablenkelement46 kostengünstig in dem Einlaufrohr34 befestigt und zugleich ist sichergestellt, dass es nicht von Flüssigkeit unterströmt werden kann, was im Hinblick auf ein Verstopfen oder Aufstauen von Material in dem Einlaufrohr34 von Nachteil wäre. - Gestaltet ist das einzelne plattenförmige Ablenkelement
46 mit einem nach innen gerichteten geraden Rand56 , welcher in der in den3 und5 dargestellten Seitenansichten jeweils eine Sehne an den im Übrigen kreisförmigen Querschnitt des Einlaufrohres34 bildet. An seinem radial nach außen gerichteten Rand58 ist das einzelne plattenförmige Ablenkelement46 bogenförmig. Auf diese Art und Weise sind mit den Ablenkelement46 in der Seitenansicht betrachtet vier Kreissegmente gebildet, zwischen denen eine für Flüssigkeit frei durchströmbare, quadratische Durchgangsöffnung gebildet ist. - Bei dem in den
6 und7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung44 im Innern des Einlaufrohres34 mittels zweier schraubenwendelförmiger Ablenkelemente gebildet, welche von außen durch die Wandung48 hindurch mittels Schweißnähte54 befestigt sind. Mit diesen schraubenwendelförmigen Ablenkelementen44 wird die durch das Einlaufrohr34 hindurchströmende Flüssigkeit über jeweils 1,5 Windungen hinweg in Rotation versetzt. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Zentrifuge
- 12
- Grundgestell
- 14
- Lager
- 16
- Lager
- 18
- Trommel
- 20
- Schnecke
- 22
- Nabe
- 24
- Schneckenwendel
- 26
- Antrieb
- 28
- Flüssigkeitseinlass
- 30
- Auslass für flüssige Phase
- 32
- Auslass für feste Phase
- 34
- Einlaufrohr
- 36
- Mündung
- 38
- Einlaufkammer
- 40
- Öffnung
- 42
- Raum in der Trommel
- 44
- Einrichtung
- 46
- plattenförmiges Ablenkelement
- 48
- Wandung
- 50
- Längsachse
- 52
- Schlitz
- 54
- Schweißnaht
- 56
- bogenförmiger Rand
- 58
- gerader Rand/Sehne
- 60
- quadratische Durchgangsöffnung
- 62
- schraubenwendelförmiges Ablenkelement
Claims (6)
- Zentrifuge (
10 ) mit einer rotierbaren Trommel (18 ) sowie einem Einlaufrohr (34 ) zum Zuführen von zu reinigender Flüssigkeit in die Trommel (18 ), wobei im Inneren des Einlaufrohres (34 ) eine Einrichtung (44 ) vorgesehen ist, mittels der in der durch das Einlaufrohr (34 ) strömenden Flüssigkeit ein Drall erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaufrohr (34 ) eine Wandung (48 ) aufweist, in der durch von außen in die Wandung (48 ) eingefügte Öffnungen (52 ) einzelne nach innen in das Einlaufrohr (34 ) ragende Ablenkelemente (46 ) zum Erzeugen des Dralls eingesetzt sind. - Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaufrohr (
34 ) eine Mündung (36 ) aufweist und die Einrichtung (44 ) im Inneren des Einlaufrohres (34 ) nahe der Mündung (36 ) angeordnet ist. - Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlaufrohr (
34 ) eine längliche Erstreckung entlang einer Längsachse (50 ) aufweist und mit der Einrichtung (44 ) in der durch das Einlaufrohr (34 ) strömenden Flüssigkeit ein Drall um die Längsachse (50 ) des Einlaufrohres (34 ) erzeugbar ist. - Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (
46 ) je als eine sich schräg zur Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit ausgerichtete Platte gestaltet sind. - Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (
44 ) vier Ablenkelemente (46 ) umfasst, welche insbesondere über den inneren Umfang des Einlaufrohres (34 ) gleichmäßig verteilt angeordnet sind. - Verfahren zum Herstellen eines Einlaufrohres (
34 ) einer Zentrifuge (10 ) mit den Schritten: Bereitstellen eines rohrförmigen Körpers mit einer Wandung (48 ), Ausbilden mindestens einer Öffnung (52 ) in der Wandung (48 ) in Bezug auf die Gesamtlänge des Einlaufrohres (34 ) im vorderen Drittel, Einsetzen eines Ablenkelements (46 ) in die Öffnung (52 ) und Verschließen der Öffnung (52 ) von außen.
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