DE102009032617A1

DE102009032617A1 - Separator mit vertikaler Drehachse

Info

Publication number: DE102009032617A1
Application number: DE102009032617A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. Mackel; Thomas Dipl.-Ing. Bathelt; Andreas Dipl.-Ing. Penkl; Andreas Schulz; Kathrin Dipl.-Ing. Quiter
Original assignee: GEA Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-01-13
Also published as: EP2451585B2; US20120108413A1; EP2451585A1; US9132435B2; CN102470379A; EP2451585B1; WO2011004014A1; CN102470379B

Abstract

Ein Separator, der eine Schleudertrommel (1) aufweist, in welche ein zu verarbeitendes Produkt, insbesondere Milch, durch ein Zulaufrohr (7) und einen nachgeschalteten Zulaufraum (12) führbar ist, der Austrittsöffnungen in Zulaufbohrungen (8) aufweist, die in einen Schleuderraum in der Schleudertrommel (1) führen, wobei wenigstens einer oder jeder Austrittsöffnung (14) aus dem Zulaufraum (12) in die Zulaufbohrungen (8) des Verteilers (5) eine Rippe (15) zugeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Rippen (15) Teil eines Rippenkörpers (14) sind, der mehrere der Rippen und einen die Rippen (15) in Umfangsrichtung verbindenden Basisabschnitt (16) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Separator mit vertikaler Drehachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Separator ist aus der DE 10 2004 038 613 A1 bekannt. Wie in dieser Schrift beschrieben, kommt es bei einem Einsatz von Separatoren zur Entkeimung von Milch u. U. zu kurzzeitigen Verschlechterungen der Entkeimungseffizienz aufgrund von Druckanstiegen im Zulauf, die z. B. durch Teilentleerungen, Tankumschaltungen oder durch einen erhöhten Luftgehalt in dem Produkt hervorgerufen werden. Ein weiteres Problem ist der Transport (Schaftlauf) von Keimen zur Schälscheibe.
Zur Lösung dieses Problems wird in der gattungsgemäßen DE 10 2004 038 613 A1 vorgeschlagen, dass Verbindungsbohrungen zu einem Ringraum, welcher oberhalb des freien Endes des Zulaufrohres im Verteiler ausgebildet ist, vorgesehen sind, dass sich die Verbindungsbohrungen zwischen einem vorzugsweise konischen Zulaufraum und dem Ringraum erstrecken, und dass den Austrittsöffnungen aus dem Zulaufraum in die Zulaufbohrungen des Verteilers und den Verbindungsbohrungen zum Ringraum jeweils eine Rippe zugeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Annahme und Beschleunigung sowie auch eine besonders gleichmäßige Entlüftung des Produktes erreicht, wodurch auch bei erhöhtem Luftgehalt im Produkt relativ konstante Entlüftungswerte erzielbar sind.
Diese Lösung hat sich an sich bewährt, soll aber insbesondere in konstruktiver Hinsicht und vorzugsweise auch Hinsicht ihrer Wirksamkeit nochmals weiter optimiert werden.
Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruches 1.
Der Rippenkörper ist einfach montierbar. Darüber hinaus lassen sich der Zulaufdruck reduzieren und die Zulaufleistung erhöhen. Hieraus resultiert eine schonendere Produktzuführung im Verteiler. Zudem wird die Gefahr, dass sich im Zulaufbereich Ablagerungen ausbilden, weiter verringert.
Vorzugsweise ist eine oder sind mehrere der Rippen radial zur Drehachse ausgerichtet, was eine starke Beschleunigung des Schleudergutes in Umfangsrichtung bedeutet. Es ist aber auch denkbar, sie relativ zur jeweiligen Radialen anzustellen, beispielsweise zwischen 1° und 80°. Die Rippen können gerade, aber auch gebogen ausgebildet sein. Denkbar ist auch eine schaufelartige Auslegung mit Krümmungen in allen Raumrichtungen, solange eine Beschleunigungswirkung in Umfangsrichtung gegeben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen vereinfachten Schnitt durch eine Schleudertrommel eines erfindungsgemäßen Separators;
2 einen vereinfachten Schnitt durch einen Teilbereich einer weiteren Schleudertrommel; und
3, 4 jeweils perspektivische Ansichten von Rippenkörpern.
1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Teilbereichs einer um eine Drehachse D drehbaren Schleudertrommel 1 eines kontinuierlich betreibbaren Separators, in der ein Tellerpaket 2 aus einer Vielzahl von Tellern 3 konzentrisch zur Maschinenachse bzw. Drehachse D angeordnet ist. Die Schleudertrommel ist hier innen doppelt konisch ausgebildet.
Die Teller 3 weisen eine konische Form auf, sind axial übereinander gestapelt und mittels hier nicht dargestellten Abstandshaltern (Laschen und dgl.) voneinander beabstandet.
Das Tellerpaket 2 ist an einem Verteilerschaft 4 eines Verteilers 5 gehalten, der an seinem Außenumfang mit radial nach außen vorkragenden Stegen versehen ist (hier nicht zu erkennen), welche am Innenumfang der Teller 3 in diese eingreifen. Das Tellerpaket 2 weist Steigekanäle 6 auf, die aus direkt übereinander liegenden Löchern in den Teller 3 bestehen und sich über die gesamte Höhe des Tellerpakets 2 erstrecken.
Ein konzentrisch zur Maschinenachse liegendes Zulaufrohr 7 ermöglicht die Zuleitung eines Schleudergutes hier beispielhaft von oben in die Schleudertrommel 1 sowie dort durch den Verteilerschaft 4 und unterhalb des Tellerpakets 2 im Verteiler 5 ausgebildete Verteilerkanäle 8 in das Tellerpaket 2, beispielhaft im Bereich des Steigekanals 6 oder an einer anderen Stelle.
In der Schleudertrommel 1 erfolgt dann kontinuierlich die eigentliche Klärung des zu verarbeitenden Produkts von Feststoffen (z. B. zur Entkeimung) und/oder eine Trennung des Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen, welche durch eine oder mehrere Ableitungen 9, ggf. auf verschiedenen Durchmessern, z. B. durch Schälscheiben (hier nicht dargestellt) sowie Feststoffaustragsöffnungen 10 aus der Schleudertrommel 1 abgeleitet werden. Hier ist den Feststoffaustragsöffnungen 10 ein Kolbenschieber 11 vorgeschaltet, der vertikal beweglich ist und mit dem die Feststoffaustragsöffnungen geöffnet und verschlossen werden können.
Von besonderem Interesse ist hier der Aufbau des Zulaufbereiches von dem im Betrieb stillstehenden Zulaufrohr 7 in den sich im Betrieb drehenden Verteiler 4, d. h. von dem sich im Betrieb nicht drehenden System in das sich im Betrieb drehende System.
Ein durch das Zulaufrohr 7 zugeführtes Produkt tritt aus dem Zulaufrohr 7 zunächst in einen Zulaufraum 12 im Zentrum des Verteilerschaftes 4 ein, wobei sich der freie untere Austritt des Zulaufrohrs 7 bis unterhalb des oberen Randes des Zulaufraumes 12 erstreckt.
Die Verteilerkanäle 8 setzen in der Umfangswand 13 des Zulaufrohres an.
Der Zulaufraum 12 ist nach 1 derart gestaltet, dass in ihn ein Rippenkörper 14 mit einer oder vorzugsweise mehreren Rippen 15 einsetzbar ist. Die Rippenkörper 14 sind drehfest mit der Schleudertrommel, vorzugsweise mit dem Verteiler 4, verbunden.
Beispielhaft sind zwei geeignete Rippenkörper 14 in 3 und 4 dargestellt.
Die dargestellten Rippenkörper 14 weisen jeweils einen Basisabschnitt 16 auf. Dieser Basisabschnitt 16 ist vorzugsweise als umfangsgeschlossener Ringabschnitt ausgebildet (1', 2).
Nach 3 und 4 sind die ringförmigen Basisabschnitte 16 eben ausgebildet, so dass sie sich im eingebauten Zustand senkrecht zur Drehachse D erstrecken, nach 1 erstreckt er sich vertikal, nach 2 ist der Basisabschnitt 16 dagegen konisch ausgebildet.
Der Basisabschnitt 16 wird jeweils mit dem drehenden System, insbesondere mit dem Verteiler 4, drehfest verbunden.
Die Form des Basisabschnitts 16 entspricht jeweils vorzugsweise der Formgebung des Verteilers 4 in einem entsprechenden Anlage- bzw. Auflagebereich.
Von dem ringförmigen Basisabschnitt 16 stehen die Rippen 15 vertikal senkrecht vor und im eingebauten Zustand sind sie ebenfalls vertikal ausgerichtet.
Die Basisabschnitte 16 der Ausführungsbeispiele der 3 und 4 werden vorzugsweise vertikal nach unten hin ausgerichtet, so dass die Rippen 15 vertikal nach oben in den Zulaufraum 12 ragen.
Die Rippen 15 der Ausführungsbeispiele sind einstückig mit dem Basisabschnitt 16 ausgebildet und stehen von dessen einer Axialseite vertikal vor. Die Rippen 15 sind an dem Basiskörper 16 umfangsverteilt ausgebildet. Die radiale Länge der Rippen 15entspricht vorzugsweise zumindest der vertikalen Höhe der Eintrittsöffnungen 17 in die Verteilerkanäle 8.
Die Rippen 15 sind nach einer Variante radial zur Drehachse D ausgerichtet (3, 4). Sie können aber auch – siehe 2 – winklig zur Radialrichtung ausgerichtet sein.
Der Rippenkörper 14 wird in den Ringraum 12 eingesetzt bzw. eingebaut.
Vorzugsweise in Drehrichtung (im Uhrzeigersinn; siehe auch 3) ist jeweils direkt hinter jeder der Rippen 15 und radial außerhalb der Rippen eine bohrungsartige Eintrittsöffnung 17 aus dem Zulaufraum 12 in die Zulaufbohrungen bzw. -kanäle 8 ausgebildet bzw. angeordnet. Die Rippen befinden sich dabei radial innen zu den Eintrittsöffnungen 17.
Vorteilhaft ist, dass der Rippenkörper 14 als Ganzes bzw. als ein einziges Element bei der Montage der Schleudertrommel einfachst in den Zulaufraum 12 setzbar ist, wo er drehfest am Verteiler 4 fixiert wird, was z. B. durch Befestigungsmittel wie Schrauben, bajonettartig, durch Schweißen oder dgl. erfolgen kann.
Durch die vertikale sowie radiale oder in einem Winkelbereich zwischen ±50° zur Radialen R geneigte Ausrichtung der Rippen 15 wird das aus dem Zulaufrohr 7 austretende Produkt auf die Drehgeschwindigkeit der Schleudertrommel 1 beschleunigt und schonend in die Zulaufkanäle 8 des Verteilers 4 geleitet.
Ergänzend ist der Zulaufraum 12 derart ausgebildet, dass sich in ihm im Betrieb eine Druckerhöhung gegenüber einer Ausgestaltung ohne Rippenkörper 14 einstellt.
Dies wird nach dem Ausführungsbeispiel der 1 dadurch erreicht, dass das Zulaufrohr 7 einen Scheibenabschnitt 18 (eine „Hydroscheibe”) aufweist, der nach 1 vorteilhaft – aber nicht zwingend – am vertikal unteren Ende des Zulaufrohrs 7 ausgebildet ist, wo er sich vom Zulaufrohr 1 aus senkrecht zur Drehachse D bzw. rechtwinklig zur Axialrichtung des Zulaufrohrs 7 nach außen bis vor die Innenumfangswandung des Verteilers 4 erstreckt. Der verbleibende Spalt ist vorzugsweise kleiner als 10 mm, besonders bevorzugt kleiner als 7 mm. Ein radial nach innen ragender Ansatz 24 am oberen Ende des Verteilers bildet im Betrieb radial nach oben hin einen zusätzlichen Verschluss.
Im Versuch mit einem MS500-Sparator der Anmelderin konnte gezeigt werden, dass sich durch den Einbau des Rippenkörpers der Zulaufdruck gegenüber einer Version ohne Rippenkörper verringern lässt, z. B. bei 80000 l/h Zulaufleistung um 0,5 bar. Die Zulaufleistung kann entsprechend erhöht werden.
Nach 2 wird ein weitgehend zu 1 analoger Aufbau realisiert, allerdings sind die Rippen 15 hier nicht radial sondern geneigt schräg zur Radialen ausgerichtet, so dass die Rippen mit den jeweiligen Radialen einen Winkel einschließen.
Zudem ist der Basisabschnitt 16 konisch geformt, so dass er auf einen entsprechenden konischen Abschnitt 19 des Verteilers aufsetzbar ist, wobei die sich vertikal vom Basisabschnitt nach oben erstreckenden Rippen 15 ebenfalls der konischen Formgebung des Basisabschnitts 16 folgen.
Der Ringraum 12 ist nach 2 zumindest in dem Bereich, in welchem die Rippen 4 ausgebildet sind, ebenfalls konisch ausgebildet.
Oberhalb des Ringraums 12 erstreckt sich ein axialer Rohrabschnitt 20 des Verteilers 4. Dieser Rohrabschnitt 20 ist in seinem oberen vertikalen Bereich, in welchem das Zulaufrohr 7 endet, hier in bevorzugter Ausführung leicht konisch ausgestaltet und in dem sich daran anschließenden unteren Bereich zylindrisch, wobei der Durchmesser in diesem Bereich vorzugsweise dem Innendurchmesser des Zulaufrohrs 7 entspricht. In dem konischen Bereich ist der Innendurchmesser vorzugsweise nicht mehr als 10 mm, vorzugsweise nicht mehr als 7 mm größer als der äußere Durchmesser des Zulaufrohres 7.
Das Zulaufrohr 7 erstreckt sich axial wiederum bis in den Einlaufbereich des Verteilers 4.
Es ist auch wiederum von einem Scheibenabschnitt 18 umgeben. Dieser Scheibenabschnitt 18 ist aber vorzugsweise nicht am freien axialen Ende des Zulaufrohres 7 ausgebildet sondern ein Stück vor dessen axialen Ende.
Der Scheibenabschnitt 18 erstreckt sich radial in einen Ringraum 21, der sich vertikal oberhalb und unterhalb des Scheibenabschnittes 18 radial über den Außenumfang des Scheibenabschnittes 18 nach Innen erstreckt. Der Ringraum 21 schließt sich vertikal an den Rohrabschnitt 20 des Verteilers an. Hier sind in weiter bevorzugter Ausführung Rippen 23 (vorzugsweise jedenfalls teilweise radial ausgerichtet) am oberen Rand des Ringraumes an einem sich im Betrieb mit dem Verteiler drehfest verbundenen Ring 25 oder einem sonstigen sich im Betrieb drehenden Maschinenteil ausgebildet, welche das Schleudergut im Ringraum in Umfangsrichtung im Betrieb mitnehmen und damit dazu beitragen, dass sich ein radialer Flüssigkeitsspiegel in dem Ringraum 21 ausbilden kann.
An dem Scheibenabschnitt 18 können wiederum vertikale Rippen 22 ausgebildet sein.
Im Betrieb bildet sich im Ringraum 21 außen ein Flüssigkeitsring aus, der den Zulaufbereich vertikal nach unten hin verschließt.
In Kombination mit einem Rippenkörper 14 im Zulaufbereich lässt sich wiederum der Zulaufdruck reduzieren und die Zulaufleistung erhöhen.
Die Gefahr einer Verschmutzung des Zulaufbereiches der Schleudertrommel ist zudem besonders niedrig.
Bezugszeichenliste

D: Drehachse
1: Schleudertrommel
2: Tellerpaket
3: Teller
4: Verteilerschaft
5: Verteiler
6: Steigekanäle
7: Zulaufrohr
8: Verteilerkanäle
9: Ableitungen
10: Feststoffaustragsöffnungen
11: Kolbenschieber
12: Zulaufraum
13: Umfangswand
14: Rippenkörper
15: Rippen
16: Basisabschnitt
17: Eintrittsöffnung
18: Scheibenabschnitt
19: konischer Abschnitt
20: Rohrabschnitt
21: Ringraum
22: Rippen
23: Rippen
24: Ansatz
25: Ringt

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 102004038613 A1 [0002, 0003]

Claims

Separator, der eine Schleudertrommel (1) aufweist, a) in welche ein zu verarbeitendes Produkt, insbesondere Milch, durch ein Zulaufrohr (7) und einen nachgeschalteten Zulaufraum (12) führbar ist, der Austrittsöffnungen in Zulaufbohrungen (8) aufweist, die in einen Schleuderraum in der Schleudertrommel (1) führen, b) wobei wenigstens einer oder jeder Austrittsöffnung (14) aus dem Zulaufraum (12) in die Zulaufbohrungen (8) des Verteilers (5) eine Rippe (15) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass c) die Rippen (15) Teil eines Rippenkörpers (14) sind, der mehrere der Rippen und einen die Rippen (15) in Umfangsrichtung verbindenden Basisabschnitt (16) aufweist.
Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (16) drehfest mit dem Verteiler (4) oder einem am Verteiler (4) befestigten Teil verbunden ist.
Separator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (16) einen umfangsgeschlossenen Ring ausbildet.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring konisch oder eben ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufraum (12) des Verteilers vertikal von einem Scheibenabschnitt (18) am Zulaufrohr begrenzt ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenabschnitt (18) am Zulaufrohr (7) vertikal oberhalb des unteren Endes des Zulaufrohrs ausgebildet ist oder dass der Scheibenabschnitt (18) am Zulaufrohr (7) am Ende des Zulaufrohrs ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Scheibenabschnitt (18) am Zulaufrohr (7) radial in einen Ringraum (21) erstreckt, der sich vertikal oberhalb und vertikal unterhalb des Scheibenabschnittes (18) radial nach innen hin über den Außenumfang des Scheibenabschnitts (18) hinaus erstreckt.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringraum Rippen (24) angeordnet sind, welche ein Schleudergut im Ringraum in Umfangrichtung beschleunigen.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Scheibenabschnitt (18) radial bis kurz vor den Innenumfang des Verteilers (4) erstreckt, diesen aber nicht berührt.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Rippen (15) der Höhe von Eintrittsöffnungen (17) in die Verteilerkanäle (8) entspricht.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Rippen (15) größer ist als die vertikale Höhe der Eintrittsöffnungen (17).
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (15) radial zur Drehachse (D) ausgerichtet sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (15) winklig in einem Winkel zwischen 1° und 80° zur Radialen zur Drehachse (D) angestellt sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (15) gebogen ausgebildet sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (15) schaufelartig gebogen ausgebildet sind.