DE102007056575A1

DE102007056575A1 - Zentrifuge mit einem Trenntellerpaket und Trennteller

Info

Publication number: DE102007056575A1
Application number: DE102007056575A
Authority: DE
Inventors: Kathrin Dipl.-Ing. Quiter; Andreas Dipl.-Ing. Penkl; Thomas Dipl.-Ing. Bathelt; Markus Dipl.-Ing. Hüllmann; Thomas Dipl.-Ing. Kleimann; Klaus Dr. Baalmann
Original assignee: GEA Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2009-05-28
Also published as: EP2062650B1; EP2062650A2; DE502008002550D1; ATE497839T1; EP2062650A3

Abstract

Zentrifuge, insbesondere Separator oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit einer Schleudertrommel mit einer Drehachse D, wobei in der Schleudertrommel (1) wenigstens ein Trenntellerpaket (2) aus gestapelten Trenntellern (7) angeordnet ist, welche mittels Abstandshaltern (9) voneinander axial beabstandet sind, so dass zwischen ihnen jeweils ein Tellerspalt (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller mit einer oder mehreren Gauben (11) mit Öffnungen (12) versehen sind, wobei die Gauben (11) und die Öffnungen (12) wenigstens einen Strömungskanal (13) im Tellerpaket ausbilden.

Description

Die Erfindung eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Trenntellerpaket zeigen beispielsweise die DE 36 07 526 A1 oder die DE-OS 19 09 996 .
Separatorenteller werden gängigerweise aus Edelstahl gefertigt. Sie sind in der Regel aus einem relativ dünnen Metallblech gefertigt, weisen eine konische Form auf und werden an einer zentrischen Durchgangsöffnung auf Tellerhaltern zu Tellerstapeln zusammengefaßt. Mittels punkt- oder laschenförmigen Abstandshaltern werden sie axial zueinander beabstandet, damit sich zwischen ihnen ein Trennspalt ausbildet. Steigekanäle, welche die Tellerpakete in der Regel axial parallel zur Drehachse der Zentrifuge durchsetzen, dienen zur Zuleitung eines zu verarbeitenden Produktes in die Spalte zwischen den Trenntellern, wo sich das Produkt im Zentrifugalfeld von Feststoffen geklärt und wo die Flüssigkeit ggf. auch in eine leichte und eine schwerere Flüssigkeitsphase getrennt wird.
Da die voneinander getrennten Phasen in den Trennspalten in verschiedenen bzw. sogar im wesentlichen einander entgegen gesetzte Richtungen strömen, kommt es beim Trenn- und/oder Klärvorgang u. U. zu einem Rückvermischen der bereits voneinander getrennten Phasen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu mindern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 20.
Nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 sind die Trennteller des Trenntellerstapels wenigstens über einen axialen Bereich des Trenntellerstapels oder den gesamten Trenntellerstapel hinweg mit einer oder mehreren Gauben versehen, die jeweils eine den Trennteller durchsetzende Öffnung aufweisen, wobei die Gauben und die Öffnungen einen oder mehrere Strömungskanal/-kanäle im Tellerpaket ausbilden.
Derart wird auf einfache Weise ein großer Teil der schweren Phase direkt durch die Strömungskanäle abgeleitet, die insofern ergänzend vorzugsweise radial nach außen aus dem Trenntellerpaket führen, so dass auf besonders effektive Weise für eine Ableitung der schweren Phase radial nach außen gesorgt wird.
Vorzugsweise sind die Gauben jeweils als in die konischen Trennteller (bei vertikaler Ausrichtung) nach oben hin eingebrachte und in den Tellerspalt ragende Ausprägungen ausgebildet, deren Höhe radial von innen nach außen hin zunimmt und die jeweils in ihrem radial äußeren Bereich die Öffnung aufweisen. Diese Variante lässt sich fertigungstechnisch einfach an den Trenntellern durch ein Prägen und einen Schnitt, ein Bohren oder Stanzen im Bereich der Öffnungen der Gauben realisieren.
Dabei ist es zu Optimierung der Wirkung vorteilhaft, wenn die Gauben jeweils in den Bereichen der Trennteller ausgebildet sind, in denen im Tellerspalt die größte Strömung an schwerer Phase auftritt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Trenntellers;
2 eine Draufsicht auf den Trennteller der 1;
3 eine hälftige Schnittansicht eines Tellerspaltes;
4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teilbereiches des Tellerstapels aus 3;
5 eine vergrößerte Schnittansicht eines anderen Teilbereiches des Tellerstapels aus 3;
6 eine Schnittansicht durch einen Trennspalt zwischen zwei Trenntellern zur Veranschaulichung der Wirkungsweise im Betrieb;
7, 8 alternative Formen von Gauben an Trenntellern;
9 eine Schnittansicht durch einen Abschnitt weiteren Tellerstapel; und
10a, b Prinzipskizzen bekannter Separatoren.
10a und 10b zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer einmal als Klärer (10a) und einmal als Trenner (10b) ausgebildeten Schleudertrommel 1, in die jeweils ein Trenntellerpaket 2 eingesetzt ist. Die Funktion derartiger Düsenseparatoren mit einem Zulauf 3 und Abläufen 4, 5 bzw. 4, 5, 6 ist seit langem allgemein bekannt und bedarf daher keiner näheren Erläuterung. Die Trenntellerpakete der 1 bis 9 eigen sich insbesondere für derartige Separatoren mit zentrifugaler Drehachse D aber auch als Tellerstapel in Dekantern oder in anderen Zentrifugen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Hälfte eines erfindungsgemäßen Trenntellerpakets 2 aus übereinander gestapelten konischen Trenntellern 7, die vorzugsweise aus einem Stahl-Blechmaterial bestehen und in 1 und 2 abgebildet sind. Die Trenntellerpakete 2 werden an einer zentrischen und ggf. konturierten Öffnung 15 auf einen korrespondierend geformten Tellerhalter aufgesetzt (hier nicht dargestellt).
Die Trennteller 7 können jeweils eine oder mehrere umfangsverteilte Öffnungen aufweisen, welche im Zusammenspiel im Tellerstapel bzw. Trenntellerpaket wenigstens einen oder mehrere Steigekanäle 8a, b, ... ausbilden, von denen einer in 10b angedeutet ist.
Die Trennteller 7 sind mittels Abstandshaltern 9 voneinander axial beabstandet angeordnet, so dass zwischen ihnen jeweils ein Tellerspalt 14 ausgebildet ist, der besonders gut in 7 zu erkennen ist.
Die Abstandshalter 9 sind hier beispielhaft als sich radial erstreckende Laschen ausgebildet, welche die Trennteller 7 und damit auch die Trenntellerspalte 14 in Sektoren 10a, 10b, ... unterteilen, die jeweils wieder in eine im Betrieb – d. h. beim Drehen der Separatortrommel – hinter den Abstandshaltern liegende Hälfte I und eine in Drehrichtung vor den Abstandshaltern liegende Hälfte II unterteilbar ist.
Dabei ist vorzugsweise in jedem der Sektoren 10 einer der Steigekanäle 8a, 8b angeordnet, und zwar vorzugsweise – wie in 1 dargestellt – in bevorzugter Drehrichtung U betrachtet, in der direkt hinter den Abstandshaltern 9 angeordneten Hälfte I.
Die Trennteller 7 sind zumindest über einen Bereich der axialen Länge oder über die gesamte axiale Länge bzw. bei vertikaler Drehachse die Höhe des Trenntellerstapels ferner jeweils mit einer oder mehreren Gauben 11 versehen, welche jeweils wenigstens eine den jeweiligen Trennteller 7 durchsetzende Öffnung 12 aufweisen.
Die Gauben 11 sind jeweils als in die konischen Trennteller 7 bei vertikaler Drehachse nach oben hin eingebrachte Ausprägungen ausgebildet, deren Höhe radial von innen nach außen hin zunimmt und die jeweils in ihrem radial äußersten Bereich die Öffnung 12 aufweisen, welche – wie in 4 und 5 zu erkennen, vorzugsweise den gesamten radial äußeren Randbereich der Gauben 11 ausbildet.
Wie ferner besonders gut in 5 zu erkennen sind die Gauben 11 derart bemessen und in den übereinander liegenden Trenntellern 7 zueinander versetzt angeordnet, dass sich durch die Gauben 11 und die Öffnungen 12 bzw. durch deren Zusammenspiel die Strömungskanäle 13 ausbilden (3, 4, 5), welche das Trenntellerpaket 2 oder wenigstens einen Teil des Trennteller 7 des Trenntellerpaketes 2 radial nach außen hin durchsetzen und nach außen aus dem Trenntellerpaket 2 münden.
Bei einem sich über eine größere Höhe erstreckendem Trenntellerpaket 2 sind in Richtung der Drehachse bzw. bei vertikaler Richtung in vertikaler Drehachse mehrere derartige Strömungskanäle 13 im Trenntellerpaket ausgebildet (3, 5).
Vorzugsweise sind zudem auch umfangsverteilt mehrere Gauben 11a, 11b, 11c, in jedem Trennteller 7 ausgebildet, so dass sich umfangsverteilt auch mehrere Strömungskanäle ausbilden. Insbesondere ist in jedem der Sektoren 10 eine der Gauben 11a, 11b, ... bzw. eine der Gauben und damit auch einer der Strömungskanäle 13 ausgebildet. Die Gauben liegen vorzugsweise in der Sektorhälfte II, die in Drehrichtung U jeweils vor den Abstandshaltern 9 liegt.
Vorzugsweise ist die Verteilung der Gauben 11 derart, dass über die gesamte vertikale Höhe Strömungskanäle 13 im Trenntellerpaket 2 ausgebildet sind. Es ist aber auch denkbar, axial einzelne Trennteller 7 ohne Gauben 11 vorzusehen.
Es ist auch denkbar, dass in jedem Sektor 10 radial von innen nach außen mehr als eine Gaube 11 angeordnet ist (9).
Die Strömungskanäle 13 bei vertikaler Drehachse horizontal oder nur leicht geneigt vorzugsweise in einem Winkel α von weniger als 30° zur Horizontalen ausgerichtet. Eine flache Ausgestaltung der Gauben ist vorteilhaft, damit der Abstand zwischen den Teller nicht zu groß wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Trennteller 7 des Trenntellerstapels 2 nicht gleich ausgebildet sind, da die Gauben 11 im Bereich jedes Strömungskanals 13 von innen nach außen hin miteinander fluchtende Öffnungen 12 ausbilden müssen. Durch moderne rechnergesteuerte Fertigungsmethoden ist dieses von Trennteller 7 zu Trennteller 7 versetzte Einbringen der Gauben 11 aber problemlos möglich.
Vorzugsweise wird im Bereich der zu bildenden Öffnung 12 ein kurzer Schnitt in die Trennteller 7 eingebracht und dann oder davor werden die Ausprägungen/Gauben 11 in den Trenntellern 7 durch einen Prägevorgang ausgebildet. Die Wahl der Größe der Öffnungen 12 bietet eine einfache Möglichkeit zur Beeinflussung der Abschlussgeschwindigkeit des Feststoffes aus dem Tellerpaket (siehe 6).
7 und 8 veranschaulichen, dass die Gauben entweder abgerundet oder aber dachartig mit einer oberen Kante 16 ausgebildet werden können.
Es ist zudem denkbar, die Öffnung 12 in den Trenntellern nur relativ klein auszubilden (8), so dass sie sich nicht über den gesamten radial äußeren Randbereich der Gauben 11 erstrecken.
Die schwere Phase H, welche an der Tellerunterseite von innen nach außen strömt, sammelt sich jeweils in den Gauben 11 mit den Öffnungen 12 und wird durch die Strömungskanäle 13 von innen nach außen geleitet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Gauben 11 eine radial von innen nach außen zunehmende Höhe aufweisen.
Die Gauben 11 werden vorzugsweise in den Bereichen der Sektoren 10 angeordnet bzw. ausgebildet, in denen mit der größten Strömung an schwerer Phase zu rechnen ist und wo ihre Wirkung am größten ist.
Einzelne Trennteller im gesamten Tellerpaket zwischen können auch keine Gauben 11 und Öffnungen 12 aufweisen.
Das Tellerpaket kann auch keinen Steigekanal oder Steigekanäle auf anderer radialer Lage aufweisen.
Vorzugsweise sind die Gauben 11 und Öffnungen 12 am jeweils ersten unteren Trennteller eines Abschnittes mit Gauben 11 und Öffnungen radial in Höhe der Steigekanäle angeordnet.
Weiter bevorzugt sind die Gauben 11 des jeweils ersten unteren Trenntellers in einem Abschnitt von Trenntellern mit einer Gaube nicht weiter innen als auf 25% der radialen Erstreckung der Trennteller, vorzugsweise nicht weiter innen als 1/3 der radialen Erstreckung der Trennteller angeordnet, um genügend Feststoffe abzuleiten.
Zudem sind die die Gauben 11 des jeweils ersten unteren Trenntellers in einem Abschnitt von Trenntellern mit einer Gaube nicht weiter außen als auf ½, vorzugsweise auf 2/3 oder besonders bevorzugt auf ¾ der radialen Erstreckung des Trenntellers angeordnet, damit eine besonders gute Wirkung gegeben ist.

1: Schleudertrommel
2: Trenntellerpaket
3: Zulauf
4, 5, 6: Abläufe
7: Trennteller
8a, b: Steigekanäle
9: Abstandshalter
10a, 10b: Sektoren
I, II: Hälfte
11: Gauben
12: Öffnung
13: Kanäle
14: Tellerspalt
15: Öffnung
16: Kante

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3607526 A1 [0002]
- DE 1909996 [0002]

Claims

Zentrifuge, insbesondere Separator oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit einer Schleudertrommel mit einer Drehachse D, wobei in der Schleudertrommel (1) wenigstens ein Trenntellerpaket (2) aus gestapelten Trenntellern (7) angeordnet ist, welche mittels Abstandshaltern (9) voneinander axial beabstandet sind, so dass zwischen ihnen jeweils ein Tellerspalt (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller des Trenntellerstapels (2) wenigstens über einen axialen Bereich des Trenntellerstapels (2) oder den gesamten Trenntellerstapel (2) hinweg mit einer oder mehreren Gauben (11) versehen sind, die jeweils mit wenigstens einer den Trennteller (7) durchsetzenden Öffnung (12) versehen sind, wobei die Gauben (11) und die Öffnungen (12) wenigstens einen mehrere Strömungskanal/-kanäle (13) im Tellerpaket ausbilden.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (13) radial nach außen aus dem Trenntellerpaket führen.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) jeweils eine radial von innen nach außen zunehmende Höhe aufweisen.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (13) bei vertikaler Drehachse horizontal oder in einem Winkel α von weniger als 30° zur Horizontalen geneigt ausgerichtet sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) jeweils als in die konischen Trennteller (7) nach oben hin eingebrachte und in den Tellerspalt (14) ragende Ausprägungen ausgebildet sind, deren Höhe radial von innen nach außen hin zunimmt und die jeweils in ihrem radial äußeren Bereich die Öffnung (12) aufweisen.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) den gesamten äußeren Randbereich der Gaube ausbilden.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) nur einen Teil des äußeren Randbereichs der Gaube ausbilden.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) derart bemessen und in den übereinander liegenden Trenntellern (7) zueinander versetzt sind, dass sich die Strömungskanäle (13) ausbilden, welche das Trenntellerpakets (2) oder wenigstens einen Teil des Trennteller (7) des Trenntellerpaketes (2) radial nach außen hin durchsetzen und nach außen aus dem Trenntellerpaket (2) münden.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Drehachse mehrere Strömungskanäle (13) übereinander im Trenntellerpaket (2) ausgebildet sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass umfangsverteilt mehrere Gauben (11a, 11b, 11c) in jedem Trennteller (7) ausgebildet sind, so dass sich umfangsverteilt auch mehrere Strömungskanäle (13) ausbilden.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenntellerspalte in Sektoren (10) unterteilt sind, wobei in jedem der Sektoren eine der Gauben (11) ausgebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Sektoren ferner jeweils ein Steigekanal (8) ausgebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (1) eine abgerundete Form aufweisen.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (1) eine dachartige Form mit einer Kante (16) aufweisen.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) jeweils in den Bereichen der Trennteller ausgebildet sind, in denen im Tellerspalt (14) die größte Strömung an schwerer Phase auftritt.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) in der in bevorzugter Drehrichtung der Trommel vor den Abstandshaltern (9) liegenden Sektorhälfte angeordnet sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) und Öffnungen (12) am jeweils ersten unteren Trennteller eines Abschnittes mit Gauben (11) und Öffnungen (12) radial in Höhe der Steigekanäle angeordnet sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) des jeweils ersten unteren Trenntellers in einem Abschnitt von Trenntellern mit einer Gaube nicht weiter innen als auf 25% der radialen Erstreckung der Trennteller, vorzugsweise nicht weiter innen als 1/3 der radialen Erstreckung der Trennteller angeordnet sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gauben (11) des jeweils ersten unteren Trenntellers in einem Abschnitt von Trenntellern mit einer Gaube nicht weiter außen als auf ½, vorzugsweise auf 2/3 oder besonders bevorzugt auf ¾ der radialen Erstreckung des Trenntellers angeordnet sind.
Trennteller für eine Zentrifuge, insbesondere für einen Separator, gekennzeichnet durch eine Gaube (11) mit einer den Trennteller (7) durchsetzenden Öffnung.