DE102008051867A1

DE102008051867A1 - Zentrifuge und Trennteller

Info

Publication number: DE102008051867A1
Application number: DE102008051867A
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: 2007-10-17
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-04-23
Also published as: EP2050505A3; EP2050505A2; EP2050505B1

Abstract

Zentrifuge, insbesondere Separator oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit einer Schleudertrommel, in welcher ein Trenntellerpaket (2) aus Trenntellern (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer oder mehrere der Trennteller (7) wenigstens eine umlaufende Sicke (9) aufweisen (Fig. 1).

Description

Die Erfindung eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Trennteller nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Ein derartiges Trenntellerpaket zeigen beispielsweise die DE 36 07 526 A1 oder die DE-OS 19 09 996 oder die US 2,599,629 .
Separatorenteller werden gängigerweise aus Edelstahl gefertigt. Sie sind in der Regel relativ dünn.
Es ist bekannt, die Metalloberfläche des Standardmaterials der Trennteller vorzubehandeln, z. B. durch einen elektrischen oder manuellen Poliervorgang. Diese Maßnahmen wirken aber eher einer Verschmutzung der Trennteller entgegen.
Zum Stand der Technik wird ferner die WO 2005/005050 genannt, in der vorgeschlagen wird, die Trennteller zumindest abschnittsweise einer die Oberflächenenergie verändernden Oberflächenbehandlung zu unterziehen. So wird vorgeschlagen, dass die Trennteller aus einem Material bestehen, in das zumindest abschnittsweise ein die Oberflächenenergie gegenüber dem ersten Material veränderndes anderes Material eindiffundiert ist, z. B. mit Verfahren, welche Oberflächen behandelnden Verfahren der Halbleitertechnik ähnlich sind, d. h. z. B. mit Hilfe eines Plasmastrahles oder dgl.. Dieses Vorgehen hat sich an sich bewährt. Es besteht aber weiter der Bedarf nach einer konstruktiven Fortentwicklung der Trennteller insbesondere in Hinsicht auf ihre mechanische Stabilität.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die mechanische Stabilität der Trennteller auf einfache konstruktive Weise zu erhöhen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 12.
Durch die Sicken werden die Trennteller in einfacher Weise stabilisiert, was sich wiederum vorteilhaft insbesondere im Betrieb auswirkt.
Zwar sind derart mit umlaufenden Sicken konturierte Trennteller an sich bekannt, so aus der DE 163331 oder der US 694,736 . Diese Konstruktionen haben sich aber nicht durchgesetzt, da sie derart stark konturiert sind, dass sie die eigentliche Trennaufgabe behindern und Ansatzflächen für Verschmutzungen bieten.
Um dies zu behindern, ist es nach einer besonders bevorzugten Variante vorteilhaft, wenn die Sicken in Anpassung an das zu verarbeitende Produkt P derart ausgelegt und an das zu verarbeitende Produkt angepasst sind, dass an der Oberfläche oder an der Unterfläche der Trennteller im Trenntellerstapel keine Winkel zur Horizontalen gegeben sind, die kleiner sind als der Böschungswinkel der abzutrennenden Feststoffphase des zu verarbeitenden Produktes. Derart wird wirksam verhindert, dass sich leicht Verschmutzungen an den Tellern ausbilden können, was bei stärker konturierten Sicken der Fall wäre.
Umfangsverteilt sind vorzugsweise wenigstens zwei oder mehre Abstandshalter zwischen axial benachbarten Trenntellern vorgesehen, welche vorzugsweise laschenförmig ausgebildet sind und derart, dass die Kontur der Abstandshalter der Kontur der Sicken folgt. Derart wird auch im Bereich der Sicken ein Mindestabstand zwischen den Tellern sichergestellt. Besonders vorteilhaft wirkt es sich in dieser Hinsicht aus, wenn die Abstandshalter vorzugsweise derart in axialer Richtung bemessen sind, dass sie in Richtung des jeweils axial benachbarten Trenntellers nach oben über die Sicken vorstehen.
Nach einer in dieser Hinsicht weiteren ganz bevorzugten Variante sind die Trennteller und ihre Sicken derart ausgebildet, dass jeweils eine untere kegelige Hüllfläche und eine oberen kegelige Hüllfläche axial benachbarter Trennteller in Winkelsegmenten zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Abstandshaltern entweder gerade aneinander stoßen oder sich zwischen den Abstandshaltern nicht berühren, wobei die jeweils untere Hüllfläche des oberen Trenntellers vorzugsweise oberhalb der jeweils oberen der Hüllfläche des jeweils unteren Trenntellers liegt.
Die Abstandshalter können sich in bevorzugter Ausgestaltung radial erstrecken, sie können aber auch gebogen oder spiralförmig oder punktförmig ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß werden auch Trennteller für die Trenntellerpakete von Zentrifugen geschaffen, die sich zum Einsatz in Zentrifugen aller Art, so in Düsenseparatoren oder z. B. für einen Einsatz in diskontinuierlich Feststoffe entleerenden Separateren oder für einen Einsatz in Dekantern mit einem Trenntellerpaket eignen.
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 schematische Darstellung eines Schnittes durch einen Teilbereich eines Trenntellerstapels;
2 einen Schnitt durch einen Teilbereich von zwei übereinander gestapelten Trenntellern;
3 Prinzipskizzen von Düsenseparateren, die sich für einen Einsatz erfindungsgemäßer Trennteller eignen;
4a, b zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzte Schnitte durch eine Hälfte von zwei übereinander gestapelten Trenntellern; und
5a, b Ausschnittsvergrößerungen aus 4a, b.
3a und b zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer einmal als Klärer (3a) und einmal als Trenner (3b) 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.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilbereiches eines erfindungsgemäßen Trenntellerpakets 2 aus übereinander gestapelten Trenntellern 7, die vorzugsweise aus einem Stahl-Blechmaterial bestehen.
Die Trennteller 7 können jeweils Öffnungen aufweisen, welche im Zusammenspiel einen Steigekanal ausbilden. Die Trennteller sind voneinander axial beabstandet angeordnet, so dass zwischen ihnen jeweils ein Spalt ausgebildet ist.
Die Trennteller 2 weisen ein konische Grundform 8 (siehe 2) auf, so dass auch ein im Wesentlichen konischer Tellerstapel 2 gebildet wird.
Eine Abweichung von der konischen Grundform 8 der Trennteller entsteht durch wenigstens eine oder mehrere Sicken 9 im konischen Bereich der Trennteller 7.
Vorzugsweise sind die Sicken 9 in den Trenntellern 2 in Umfangsrichtung ganz oder zumindest zwischen Abstandshaltern 10 umlaufend ausgebildet.
Die Sicken 9 stabilisieren die Trennteller 7 in einfacher Weise und vereinfachen damit insbesondere deren Handhabung, ohne sich nachteilig auf den Klär- oder Trennprozess auszuwirken.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei oder mehr, insbesondere fünf oder mehr, der umlaufenden Sicken 9 von innen nach außen im konischen Bereich der Trennteller 7 verteilt.
Es ist denkbar, die Geometrie der Sicken 9 nach Art einer Wellenkontur dem Verlauf einer trigonometrischen Funktion nachzubilden.
Vorzugsweise ist jeder Trennteller 7 über den gesamten konischen Bereich hinweg mit den Sicken 9 versehen.
Durch die Sicken 9 wird eine wellenartige Kontur mit ersten und zweiten Wendepunkten (W1; W2) gebildet, die bei einem Separator mit einer vertikal ausgerichteter Drehachse Z oberhalb (Wendepunkte W1) und unterhalb (Wendepunkte W2) der konischen Grundform bzw. -kontur 8 liegen. Durch die Sicken 9 entstehen oberhalb der Trennteller 7 derart Bereiche unterschiedlicher Neigung zur Drehachse bzw. zur Horizontalen H.
Es ist besonders vorteilhaft, die eine oder mehreren Sicken 9 derart auszulegen und an das zu verarbeitende Produkt P anzupassen, dass an der Oberfläche oder an der Unterfläche der Trennteller 2 keine Winkel zur Drehachse Z entstehen, die kleiner sind als der Böschungswinkel der abzutrennenden Feststoffphase des zu verarbeitenden Produktes P, damit sich keine Produktanlagerungen an den beiden Oberflächen der Trennteller 7 ausbilden. Unter dem Böschungswinkel eines zu verarbeitenden Produktes wird hier derjenige Winkel verstanden, unter dem sich die Feststoffe der Feststoffphase im zu verarbeitenden Produkt in einer geschütteten Anhäufung relativ zur Horizontalen anhäufen würden.
Nach einer Erkenntnis der Erfindung ist diese Bedingung insbesondere erfüllt, wenn man die Sicken 9 im Querschnitt als Kreissegmente mit einem Radius R betrachtet, wobei der Radius R in Abhängigkeit des Winkel β1 der Grundkontur 8 zur Horizontalen H derart gewählt ist, dass beim sich minimal ergebenden Winkel β abgeschiedene Feststoffteilchen noch von den Trenntellern 7 abgleiten (2, 4).
Wie weiter in 2 – aber auch 4a und 5a zu erkennen – sind umfangsverteilt wenigstens zwei oder mehr laschenartige Abstandshalter 10 vorgesehen, welche dazu dienen, die Trennteller axial zueinander zu beabstanden. Diese Abstandshal ter 10 folgen in radialer Richtung der Form der Sicken 9, d. h., sie sind vorzugsweise selbst wellenförmig geformt. Vorzugsweise – aber nicht zwingend – erstrecken sie sich streifenartig in radialer Richtung. Alternativ oder ergänzend könnten sie auch eine punktförmige Kontur aufweisen. Sie können in die Trennteller eingeprägt sein oder auf diese aus Streifenmaterial aufgebracht sein. Ihre Kontur folgt der „Wellenkontur" der Trennteller an sich. Durch diese Abstandshalter 10 wird verhindert, dass die Wellenteller in axialer Richtung aneinander liegen.
Die Trennteller 7 und ihre Sicken 9 sind ferner vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich jeweils eine untere kegelige Hüllfläche 8' und eine obere kegelige Hüllfläche 8' axial benachbarter Trennteller 7 in Winkelsegmenten zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Abstandshaltern 10 entweder gerade eben berühren bzw. miteinander in Deckung sind oder aber derart nicht miteinander in Deckung sind, dass jeweils untere Hüllfläche 8 des jeweils oberen Trenntellers 7 vorzugsweise oberhalb der jeweils oberen der Hüllfläche 8' des jeweils unteren Trenntellers 7 liegt. Derart sind die wellenartigen Trennteller 7 in besonders vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, dass die zu realisierende Trenn- und/oder Kläraufgabe nicht behindert wird. Die Abstandshalter 10 können vor dem Umformen der Trennteller 7 in die Wellenform auf diese aufgebracht werden oder ggf. nachträglich. Vorzugsweise erstrecken sie sich radial nicht ganz bis zum größten Durchmesser der Trennteller 7, so dass sie in diesem Bereich nicht in Umfangsrichtung mitnehmend wirken.
4a, b zeigen dies anhand zweier in Umfangsrichtung zueinander versetzten Schnitten durch zwei übereinander gestapelte Trennteller und 5a, b anhand von Ausschnittsvergrößerungen aus 4a, b.

1: Trommel
2: Trenntellerpaket
3: Zulauf
4, 5, 6: Abläufe
7: Trennteller
8: Grundform
9: Sicken
10: Abstandshalter
β, β1: Winkel
R: Radius
H: Horizontale
Z: Drehachse
W1, W2: Wendepunkte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3607526 A1 [0002]
- DE 1909996 A [0002]
- US 2599629 [0002]
- WO 2005/005050 [0005]
- DE 163331 [0009]
- US 694736 [0009]

Claims

Zentrifuge, insbesondere Separator oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit einer Schleudertrommel, in welcher ein Trenntellerpaket (2) aus gestapelten Trenntellern (7) angeordnet ist, wobei zwischen axial benachbarten Trenntellern Abstandshalter (10) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer oder mehrere der Trennteller (7) wenigstens eine oder mehrere ganz oder abschnittsweise in Umfangsrichtung umlaufende Sicke(n) (9) aufweisen, wobei die Abstandshalter derart ausgelegt sind, dass sie die Trennteller auch im Bereich der Sicken (9) außerhalb der Abstandshalter (10) axial zueinander beabstandet halten.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tennteller (7) zumindest einen Bereich mit einer konischen Grundform (8) aufweisen, von der die Geometrie der Trennteller (7) durch die umlaufenden Sicken abweicht.
Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei oder mehr der umlaufenden Sicken (9) von innen nach außen im konischen Bereich der Trennteller (7) verteilt sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zur Verarbeitung eines bestimmten Produktes P ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Anpassung an das Produkt P die Sicken (9) derart ausgelegt und an das zu verarbeitende Produkt angepasst sind, dass an der Oberfläche oder an der Unterfläche der Trennteller (7) im Trenntellerstapel (2) keine Winkel (β) zur Horizontalen (H) gegeben sind, die kleiner sind als der Böschungswinkel der abzutrennenden Feststoffphase des zu verarbeitenden Produktes.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass fünf oder mehr der umlaufenden Sicken (9) von innen nach außen im konischen Bereich der Trennteller (7) verteilt sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Sicken (9) nach Art einer Wellenkontur dem Verlauf einer trigonometrischen Funktion nachgebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (9) als Kreissegmente mit einem Radius (R) ausgebildet sind, wobei der Radius (R) in Abhängigkeit des Winkels β1 der konischen Grundform (8) zur Horizontalen (H) derart gewählt ist, dass beim sich minimal ergebenden Winkel β zur Drehachse (Z) abgeschiedene Feststoffteilchen noch von den Trenntellern (7) abgleiten.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass umfangsverteilt wenigstens zwei oder mehr der Abstandshalter (10) vorgesehen sind, dass die Abstandshalter (10) laschenförmig ausgebildet sind und dass die Kontur der Abstandshalter (10) der Kontur der Sicken (9) folgt.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (10) derart in axialer Richtung bemessen sind, dass sie in Richtung des jeweils in Richtung der vertikal ausgerichteten Drehachse nach oben hin benachbarten Trenntellers (7) nach oben über die oberen Wendepunkte der Sicken (9) vorstehen.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (7) und ihre umlaufenden Sicken (9) derart ausgebildet sind, dass sich jeweils eine untere kegelige Hüllfläche (8) und eine oberen kegelige Hüllfläche (8') axial benachbarter Trennteller (7) in Winkelsegmenten zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Abstandshaltern entweder in Deckung sind oder aber derart nicht in Deckung sind, dass die jeweils untere Hüllfläche (8) des oberen Trenntellers (7) oberhalb der jeweils oberen der Hüllfläche (8') des jeweils unteren Trenntellers (7) liegt.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (7) aus einem Stahlblech bestehen.
Trennteller für eine Zentrifuge, insbesondere einen Separator oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit wenigstens einer ganz oder abschnittsweise in Umfangsrichtung umlaufenden Sicke (9) und mit einem oder mehreren Abstandshaltern (10).
Trennteller nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zumindest einen konischen Bereich mit einer konischen Grundform (8), von der die Geometrie des Trenntellers (7) durch die umlaufenden Sicken abweicht.
Trennteller nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei oder mehr der umlaufenden Sicken (9) von innen nach außen im konischen Bereich des Trenntellers (7) verteilt sind.
Trennteller nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass fünf oder mehr der umlaufenden Sicken (9) von innen nach außen im konischen Bereich des Trenntellers (7) verteilt sind.
Trennteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Sicken (9) nach Art einer Wellenkontur dem Verlauf einer trigonometrischen Funktion nachgebildet ist.
Trennteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Stahlblech besteht.