DE102009019392A1

DE102009019392A1 - Separator

Info

Publication number: DE102009019392A1
Application number: DE102009019392A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. Mackel; Helga Tietz
Original assignee: GEA Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2010-11-11
Also published as: EP2424675B1; EP2424675A1; WO2010125049A1

Abstract

Separator mit einer Schleudertrommel (1) mit vertikaler Drehachse, in der ein Trenntellerpaket (2) angeordnet ist, das aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Trenntellern besteht (3), das in einen unteren Trenntellerpaketabschnitt (6) und einen oberen Trenntellerpaketabschnitt (7) unterteilt ist, wobei der eine Trenntellerpaketabschnitt (6) als Trenneinrichtung zur Trennung eines zulaufenden Schleudergutes im Zentrifugalfeld in zwei Flüssigkeitsphasen (L1, L2) oder als kombinierte Trenn- und Kläreinrichtung zur Trennung eines zulaufenden Schleudergutes im Zentrifugalfeld in zwei Flüssigkeitsphasen (L1, L2) und zur Klärung von einer Feststoffphase ausgelegt ist und der andere Trenntellerpaketabschnitt (7) als Kläreinrichtung zur Klärung einer Flüssigkeitsphase von Feststoffen (S1) ausgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Separator mit einer Schleudertrommel mit vertikaler Drehachse, in der ein Trenntellerpaket angeordnet ist, das aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Trenntellern besteht und das in einen unteren Trenntellerpaketabschnitt und einen oberen Trenntellerpaketabschnitt unterteilt ist.
Eine derartige Konstruktion ist aus der DE-AS 1 141 951 bekannt. Diese Schrift zeigt einen Separator mit einer Schleudertrommel, in die ein Trenntellerpaket eingesetzt ist, wobei das Trenntellerpaket durch einen Trennteller, der einen größeren Durchmesser als die anderen Trennteller aufweist, in zwei Trenntellerpaketabschnitte unterhalb und oberhalb dieses Trenntellers unterteilt ist. Ein zu verarbeitendes Produkt wird durch eine Zuführung in der Trommelwelle zugeleitet und tritt über einen Verteiler in die Trennkammer ein. Dort tritt es wiederum in einen Steigekanal des Trenntellerpakets ein, der sich über die gesamte Höhe des Trenntellerpakets erstreckt. Das in die Trennkammer eintretende Schleudergut wird in dem Raum unterhalb des Trenntellers vom Hauptteil des Schlammes befreit, der am Umfang der Trennkammer ein Schlammkissen bildet. Die schwere Flüssigkeit wird durch das Schlammkissen daran gehindert, um den Außenrand des Trenntellers mit größerem Durchmesser herumzutreten. Im oberen Trenntellerpaketabschnitt wird die übrige leichte Flüssigkeit abgetrennt und gesammelt. Die abgetrennte schwere Flüssigkeit wird durch einen Kanal an einem größeren Durchmesser und die abgetrennte leichte Flüssigkeit durch einen weiteren Kanal an einem kleineren Durchmesser der Schleudertrommel aus der Trennkammer abgeführt.
Die Position des Trenntellers mit größerem Durchmesser kann je nach Anwendungsfall in der Trennkammer variiert werden. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt sie ungefähr in der Höhe von Kolbenschieberöffnungen zur Ableitung von Feststoff aus der Schleudertrommel.
Zum Stand der Technik seien noch die US 2 487 364 und die GB 206 723 genannt.
Die Erfindung hat ausgehend von dem eingangsgenannten Stand der Technik die Aufgabe, die Trenn- und Klärwirkung gegenüber der gattungsgemäßen Zentrifuge auf einfache Weise zu optimieren.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruches 1.
Danach ist der eine Trenntellerpaketabschnitt als Trenneinrichtung – oder als kombinierte Trenn- und Kläreinrichtung zur Trennung – eines zulaufenden Schleudergutes im Zentrifugalfeld in zwei Flüssigkeitsphasen und ggf. zur Klärung von einer Feststoffphase ausgelegt und der andere Trenntellerpaketabschnitt ist vorzugsweise ausschließlich als Kläreinrichtung zur Klärung einer Flüssigkeitsphase von Feststoffen ausgelegt.
Durch die Unterteilung des Trenntellerpaktes in Abschnitte kann jeder dieser Abschnitt beispielsweise in Hinsicht auf die Trennspaltbreite oder die Trennteller- und Laschengeometrie optimal in Hinsicht auf die jeweilige Aufgabe ausgelegt werden.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn der untere Trenntellerpaketabschnitt als die Trenneinrichtung und der obere Trenntellerpaketabschnitt als die Kläreinrichtung ausgelegt ist, um zunächst die leichtere Flüssigkeitsphase aus dem zu verarbeitenden Schleudergut abzutrennen und um sodann im ausschließlich als Kläreinrichtung wirkenden Trenntellerpaketabschnitt die restlichen Feststoffe abzutrennen.
Um eine Rückvermischung mit der leichteren Flüssigkeitsphase in dem ausschließlich als Kläreinrichtung wirkenden Trenntellerpaketabschnitt zu verhindern, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Trenntellerstapel in diesem Bereich radial nach innen hin abgedichtet ist, was konstruktiv auf verschiedenste Weise realisierbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Schleudertrommel eines erfindungsgemäßen Separators; und
2a–d schematisierte Schnittdarstellungen innerer Abschnitte von Trenntellerpakten zum Einbau in eine Schleudertrommel der 1.
In der in 1 dargestellten Schleudertrommel 1 mit vertikaler Drehachse D ist ein Trenntellerpaket 2 aus einer Vielzahl von Trenntellern 3 konzentrisch zur Drehachse D angeordnet.
Die Trennteller 3 weisen eine konische Form auf, sind axial übereinander gestapelt und mittels hier nicht dargestellten Abstandshaltern (Laschen und dgl.) voneinander beabstandet.
Das Trenntellerpaket 2 ist direkt oder über eine Halterung an einem Verteilerschaft 4 eines im Betrieb drehbaren Verteilers 5 relativ zu diesem verdrehsicher gehalten.
Das Trenntellerpaket 2 weist einen unteren Trenntellerpaketabschnitt 6 aus übereinander gestapelten unteren Trenntellern 3a auf sowie einen oberen Trenntellerpaketabschnitt 7 aus oberen Trenntellern 3b, wobei der untere Trenntellerpaketabschnitt 6 und der obere Trenntellerpaketabschnitt 7 durch einen Trennteller 3c, der einen größeren Durchmesser aufweist als die übrigen Trennteller 3a, 3b sowie hier auch eine größere Dicke bzw. Wandstärke, in axialer Richtung voneinander getrennt sind. Dabei ist der untere Trenntellerpaketabschnitt 6 als Trenneinrichtung zum Trennen zweier Flüssigkeitsphasen L1, L2 ausgelegt und der obere Trenntellerpaketabschnitt 6 als Kläreinrichtung zum Klären einer der Flüssigkeitsphasen L2 von Feststoffen S.
Im Betrieb wird das zu klärende Schleudergut – insbesondere Milch – durch ein sich im Betrieb nicht drehendes, zentrisches Zulaufrohr 8 im Bereich des Verteilers 5 in das sich drehende System geleitet. Der Verteiler 5 weist Verteilerkanäle 9 auf, die unterhalb kor respondierender Steigekanäle 10 im unteren Trenntellerpaketabschnitt 6 in den Trennraum münden. Die Steigekanäle 10 liegen auf einem ersten, inneren Radius R1.
Im unteren Trenntellerpaketabschnitt 6 werden die zwei Flüssigkeitsphasen L1, L2 unterschiedlichen spezifischen Gewichts voneinander getrennt (im Falle von Milch Rahm L1 und Magermilch L2).
Die Flüssigkeitsphase L1 mit dem niedrigeren spezifischen Gewicht – im Fall von Milch der Rahm – wird nach innen hin durch einen Ableitungskanal 11 in eine erste Schälkammer (hier nicht dargestellt) und von dort mit einer ersten Schälscheibe (hier nicht dargestellt) aus dem rotierenden System geleitet.
Die Flüssigkeitsphase L2 mit dem höheren spezifischen Gewicht – im Falle von Milch die Magermilch – wird dagegen durch in einen oder mehrere Steigekanäle 14 geleitet, welche vorteilhaft den unteren Trenntellerpaketabschnitt 6, den Trennteller 3c größeren Durchmessers und den oberen Trenntellerpaketabschnitt 7 durchsetzen.
Der oder die Steigekanäle 14 im oberen Trenntellerpaketabschnitt 7 liegen auf einem größeren Radius R2 als der oder die Steigekanäle 10 im unteren Trenntellerpaketabschnitt 6.
Im oberen Trenntellerpaketabschnitt 7 erfolgt eine Klärung der Flüssigkeitsphase L2 – bei Milch der Magermilch – von Feststoffen.
Die geklärte Magermilch L1 wird durch einen oder mehrere den oberen Trenntellerpaketabschnitt 7 durchsetzende Ableitungskanäle 15 in eine zweite Schälkammer (hier nicht dargestellt) und von dort mit einer zweiten Schälscheibe (hier nicht dargestellt) aus dem rotierenden System geleitet.
Die Feststoffableitung erfolgt dagegen hier diskontinuierlich durch Feststoffaustragsöffnungen 18, denen ein Kolbenschieber 19 vorgeschaltet ist.
Optional kann eine weitere Feststoffphase S über einen vertikal oberhalb des Trenntellerpaktes 2 angeordneten Scheideteller (hier nicht dargestellt) durch eine dritte Schälkam mer (hier nicht dargestellt) mit einer dritten Schälscheibe abgeleitet werden. Eine Anordnung kann auch dazu genutzt werden, um den Kolbenschieber 19 dann anzusteuern, wenn keine Flüssigkeit L2 mehr durch die dann vorhandene dritte Schälscheibe abgeleitet wird.
Der obere Trenntellerpaketabschnitt 7 weist die Besonderheit auf, dass die einzelnen Trennteller 3b dieses Trenntellerpaketes in einem radial innen zu dem einen oder den mehreren Ableitungskanälen für die Flüssigkeitsphase L2 (als ggf. die geklärte Magermilch) liegenden Bereich axial relativ zueinander abgedichtet sind, so dass keine Flüssigkeit aus dem oberen Trenntellerpaketabschnitt 7 in den oder die radial innen zum abgedichteten Bereich liegenden Ableitungskanäle 11 und damit in die erste Schälkammer fließen kann.
Wie aus 2 ersichtlich, kann die Abdichtung des oberen Trenntellerpaketabschnitts 7 radial nach innen hin auf verschiedene Weise erfolgen.
Die 2a bis 2d zeigen jeweils beispielhaft drei Trennteller 3b, die jeweils aus einem inneren Trenntellerabschnitt 30 bestehen, der senkrecht zur Drehachse D ausgerichtet ist und einem äußeren – konischen – Trenntellerabschnitt 31, der einen Winkel α mit der Drehachse D einschließt.
Nach einer ersten Variante sind die Trennteller 3b des oberen Trenntellerpaketabschnitts 7 in ihrem radial inneren Trenntellerabschnitt 30 mittels Dichtungen, insbesondere Dichtringen 23, relativ zueinander abgedichtet (2a bis 2c).
Die Dichtungen können 23 können als Flachdichtungen mit einem vorzugsweise rechteckigen Querschnitt 23a (2a) ausgestaltet sein oder als Dichtungen mit einem anderen, vorzugsweise runden oder elliptischen Querschnitt (2b, 2c).
Die Dichtungen 23 werden in den Tellerspalten 25 zwischen vertikal benachbarten Trenntellern 3b des oberen Trenntellerpaketabschnittes 7 angeordnet. Sie werden vorzugsweise als umlaufende Dichtringe ausgebildet. Denkbar ist es aber auch, beispielsweise im Bereich zwischen Abstandslaschen axial benachbarter Trennteller jeweils nur Ringsegmente als Dichtungen anzuordnen.
Nach einer bevorzugten Variante wird eine besonders gute Dichtwirkung dadurch erzielt, dass die Dichtungen 23 in korrespondierend geformten Aufnahmenuten 24 eingebracht sind, welche in den Trenntellern ausgebildet sind. Nach 2b fluchten diese Aufnahmenuten 24 in vertikaler Richtung. Nach 2c ist dagegen vorgesehen, die Aufnahmenuten (Ringnuten) 24 in vertikal übereinander liegenden Trenntellern 3b radial versetzt zueinander auszubilden, so dass auch die Dichtungen in vertikal aufeinander folgenden Trenntellerspalten 25 zwischen benachbarten Trenntellern 3b jeweils auf verschiedenen Radien liegen.
Nach 2d wird die Abdichtung radial nach innen hin nicht durch separate Dichtelemente erreicht, sondern dadurch, dass die vertikale benachbarten Trennteller jeweils jedenfalls abschnittsweise direkt aneinander liegen, beispielsweise in einem konischen Steilbereich 32, in dem der Konizitätswinkel β deutlich kleiner ist als der Konizitätswinkel α zur Drehachse D, so dass sich die benachbarten Trennteller 3b in diesem Bereich direkt abdichtend berühren.
In dem unteren Trenntellerpaketabschnitt 6 weisen die Trennspalte 25 zwischen vertikal benachbarten Trenntellern 3a vorzugsweise einen kleineren Abstand auf als im oberen Trenntellerpaketabschnitt 7.

1: Schleudertrommel
2: Tellerpaket
3, 3a, 3b, 3c: Teller
4: Verteilerschaft
5: Verteiler
6: unterer Trenntellerpaketabschnitt
7: oberer Trenntellerpaketabschnitt
8: Zulaufrohr
9: Verteilerkanal
10: Steigekanal
11: Ableitungskanal
14: Steigekanäle
15: Ableitungskanäle
18: Feststoffaustragsöffnungen
19: Kolbenschieber
23: Dichtungen
24: Aufnahmenuten
25: Trenntellerspalte
30, 31, 32: Tellerabschnitte
R1, R2: Radien
D: Drehachse
L1, L2: Flüssigkeitsphase
S: Feststoffphase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 1141951 [0002]
- US 2487364 [0004]
- GB 206723 [0004]

Claims

Separator mit einer Schleudertrommel (1) mit vertikaler Drehachse, in der ein Trenntellerpaket (2) angeordnet ist, das aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Trenntellern besteht (3), das in einen unteren Trenntellerpaketabschnitt (6) und einen oberen Trenntellerpaketabschnitt (7) unterteilt ist, wobei a. der eine Trenntellerpaketabschnitt (6) als Trenneinrichtung zur Trennung eines zulaufenden Schleudergutes im Zentrifugalfeld in zwei Flüssigkeitsphasen (L1, L2) oder als kombinierte Trenn- und Kläreinrichtung zur Trennung eines zulaufenden Schleudergutes im Zentrifugalfeld in zwei Flüssigkeitsphasen (L1, L2) und zur Klärung von einer Feststoffphase ausgelegt ist und b. der andere Trenntellerpaketabschnitt (7) als Kläreinrichtung zur Klärung einer Flüssigkeitsphase von Feststoffen (S1) ausgelegt ist.
Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Trenntellerpaketabschnitt (7) ausschließlich als Kläreinrichtung ausgelegt ist.
Separator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Trenntellerpaketabschnitt (6) als die Trenneinrichtung und der obere Trenntellerpaketabschnitt (7) als die Kläreinrichtung ausgelegt ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kläreinrichtung (7) wirkende Trenntellerpaketabschnitt radial nach innen hin abgedichtet ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem als Kläreinrichtung wirkenden Trenntellerpaketabschnitt (7) radial nach innen hin die Trenntellerspalte (25) zwischen vertikal benachbarten Trenntellern (3b) mittels Dichtelementen (23) abgedichtet sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (23) als umlaufende Dichtringe ausgebildet sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (23) in korrespondierenden Aufnahmenuten (24) in den Trenntellern angeordnet sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (23) und/oder die Aufnahmenuten (24) des Trenntellerabschnittes (7) in vertikaler Richtung miteinander fluchten.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (23) und/oder die Aufnahmenuten (24) des Trenntellerabschnittes (7) in vertikaler Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (23) einen rechteckigen, ovalen oder kreisrunden Querschnitt aufweisen.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung radial nach innen hin durch eine direkte Anlage der Trennteller aneinander erzielt wird.
Separator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung radial nach innen hin vertikal benachbarte Trennteller (3b) in einem konischen Steilbereich (32), in dem der Konizitätswinkel β kleiner ist als der Konizitätswinkel α in einem konischen Trenntellerabschnitt (31) außerhalb des Steilbereiches (32), direkt aneinander liegen.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (3b) in dem als Kläreinrichtung ausgebildeten Trenntellerpaketabschnitt (7) einen größeren vertikalen Abstand aufweisen als die Trennteller (3a) in dem als Trenneinrichtung ausgebildeten Trenntellerpaketabschnitt (6).
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trenntellerpaket (2) durch einen Trennteller (3b) mit einem größeren Durchmesser als die übrigen Trennteller (3a, 3c) in den unteren Trenntellerpaketabschnitt (6) und den oberen Trenntellerpaketabschnitt (7) unterteilt ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Trenntellerpaketabschnitt (5) eine Ableitung der einen, leichteren Flüssigkeitsphase (L1) radial nach innen hin erfolgt und dass die andere, schwerere Flüssigkeitsphase (L2) in einen Steigekanal (14) geleitet wird, welcher das gesamte Tellerpaket axial durchsetzt.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch diskontinuierlich verschließbare Feststoffaustragsöffnungen (18).