-
Die Erfindung betrifft einen Separator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Einen ersten bekannten Separator zeigt die
DE 10 2004 038 613 A1 . Bei derartigen Konstruktionen werden Feststoffphasen kontinuierlich über Düsen oder diskontinuierlich durch Kolbenschieber auf einem relativ großen Radius der Schleudertrommel abgeleitet, wobei mit diesem Ableiten insbesondere bei kontinuierlicher Ableitung ein relativ großer Energieverlust verbunden ist. Wenn die Feststoffphase noch relativ gut fließfähig ist, kann es daher sinnvoll sein, diese Phase nicht diskontinuierlich durch Kolbenschieber abzuleiten, sondern beispielsweise durch Düsen am größten Innendurchmesser des Trommelunterteils, Insgesamt ist hierbei eine energieeffiziente Arbeitsweise ein besonderes Ziel.
-
Nach der
DE 20 2010 005 476 wird die bekannte Konstruktion dadurch verändert, dass im Trommelunterteil der Schleudertrommel eine Ableitung zum Abgreifen der Feststoffphase ausgebildet ist. Diese führt von einem äußeren Radius im Feststoffraum zu einem inneren Radius einer Ableitungskammer. In der Ableitungskammer ist ein im Betrieb des Separators nicht drehendes Schälorgan angeordnet. Durch die Ableitung der Feststoffphase aus der Schleudertrommel auf einen kleineren inneren Radius wird der Energieverlust beim Ableiten der Feststoffphase verringert. Dabei wird die Feststoffphase üblicherweise aus dem Feststoffraum außerhalb des Tellerpakets nach innen abgeleitet und durch das feststehende Schälorgan und den sich daran anschließenden Feststoffaustrag, der konzentrisch zur Drehachse der Schleudertrommel verläuft, unter verringertem Energieverlust abgeführt.
-
Diese Konstruktion hat sich an sich bewährt, soll aber hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens weiterentwickelt werden.
-
Die Lösung dieser Aufgabe ist das Ziel der Erfindung.
-
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1.
-
Zur Optimierung insbesondere des Schwingungsverhaltens ist danach vorgesehen, ein Lager, insbesondere ein einfach realisierbares Gleitlager, zwischen der im Betrieb rotierenden Antriebsspindel oder einem mit der Antriebsspindel verbunden Bauteil und dem im Betrieb stillstehenden Schälorgan auszubilden. Durch dieses Gleitlager werden das Schälorgan und die Antriebsspindel relativ zueinander zentriert, so dass das zusätzliche Lager bzw. die dadurch erzielbare zusätzliche Lagereinspannung die Neigung des rotierenden Systems, im Betrieb in Schwingung zu geraten, verringert, was sich positiv auf das Betriebsverhalten des Separators auswirkt.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Sie zeigen:
-
1 einen vereinfachten Schnitt durch eine Schleudertrommel eines erfindungsgemäßen Separators;
-
2 eine Ausschnittsvergrößerung aus 1;
-
3 eine Schnittdarstellung schematischer Art durch den Bereich eines Spaltes einer hydrodynamischen Lagerung;.
-
4 eine Schnittdarstellung schematischer Art durch den Bereich eines Spaltes einer Variante einer hydrodynamischen Lagerung;.
-
1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer um eine vertikale Drehachse D drehbaren Schleudertrommel 1 eines kontinuierlich betreibbaren Separators. Die Schleudertrommel weist ein Trommelunterteil 2 und ein Trommeloberteil 3 auf, die vorzugsweise in hier nicht dargestellter Weise miteinander verschraubt sind. Derartige Verschraubungen sind dem Fachmann an sich bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erörterung. Die Schleudertrommel 1 ist hier ferner innen und außen doppelt konisch ausgebildet. Die Schleudertrommel ist drehfest auf eine Antriebsspindel 11 aufgesetzt
-
In der Schleudertrommel 1 ist ein Tellerpaket 4 aus einer Vielzahl von Tellern 5 konzentrisch zur Maschinenachse bzw. zur vertikalen Drehachse D angeordnet.
-
Die Teller 5 weisen eine konische Form auf, sind axial übereinander gestapelt und mittels hier nicht dargestellten Abstandshaltern (Laschen und dgl.) voneinander beabstandet.
-
Das Tellerpaket 4 ist auf einem Verteilerschaft 6 eines Verteilers 7 gehalten, der an seinem Außenumfang mit radial nach außen vorkragenden Stegen versehen ist (hier nicht zu erkennen), welche am Innenumfang der Teller 5 in diese eingreifen. Das Tellerpaket 4 kann Steigekanäle aufweisen, die aus direkt übereinander liegenden Löchern in den Tellern 5 bestehen und sich über die gesamte Höhe des Tellerpakets 4 erstrecken.
-
Ein konzentrisch zur Drehachse D angeordnetes Zulaufrohr 8 ermöglicht die Zuleitung eines Schleudergutes hier beispielhaft von oben in die Schleudertrommel 1 sowie dort durch den Verteilerschaft 6 und durch unterhalb des Tellerpakets 4 im Verteiler 7 ausgebildete Verteilerkanäle 9 in die Schleudertrommel 1.
-
In der Schleudertrommel 1 erfolgt dann kontinuierlich die eigentliche Klärung des zu verarbeitenden Produkts von einer fließfähigen Feststoffphase (z. B. Hefekonzentrat) und/oder eine Trennung des Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen.
-
Die Flüssigkeitsphase L, wird nach innen hin durch das Tellerpaket 4 und einen oder mehreren Ableitungskanäle in eine Schälkammer 10 und aus dieser mit einer Schälscheibe 12 aus der Trommel abgleitet.
-
Zur Ableitung der fließfähigen Feststoffphase S werden keine Feststoffaustragsöffnungen wie Düsen am größten inneren Durchmesser der Schleudertrommel 1 angeordnet, sondern ein Ableitungsrohr 13.
-
Dieses Ableitungsrohr 13 erstreckt sich vorzugsweise radial in der Trommel bis kurz vor den Bereich des größten Innendurchmessers der Schleudertrommel und verläuft von dieser Stelle am Innenumfang der Schleudertrommel radial nach innen bis zu einer Ableitungskammer 14. Das Eintrittsende 26 zum Abgreifen der Feststoffphase liegt in einem Feststoffraum 27 außerhalb des Tellerpakets auf einem Radius R13, welcher größer ist als der größte Radius des Tellerpakets R4. Vorzugsweise liegt das Eintrittsende im radial äußersten Bereich des Feststoffraumes, d. h. in der in Radialrichtung äußeren Hälfte des Feststoffraumes 27.
-
Die Ableitungskammer 14 ist vorzugsweise zwischen dem Trommelunterteil 3 und dem Verteiler 7 – also unterhalb des Verteilers 7 – ausgebildet, wobei der Spalt zwischen diesen beiden Trommelelementen von einem Ringbauteil 16 verschlossen sein kann. Das Ringbauteil 16 weist vorzugsweise Durchtrittsöffnungen 17 auf, in welche die Ableitungsrohre 13 nach innen hin münden. Der Mittelpunkt der Durchtrittsöffnung ist mit einem Radius R17 von der vertikalen Drehachse beabstandet.
-
In der Ableitungskammer 14 ist wenigstens ein im Betrieb feststehendes, bzw. nicht mit der Schleudertrommel rotierendes Schälorgan 19 angeordnet, welches einen konischen Schälabschnitt 20 mit einer Ableitungsöffnung 21 aufweist, welche nach innen hin in ein übergreifendes stillstehendes Ableitungsrohr 22 (siehe auch 2) mit einem Innenradius R22 mündet, das konzentrisch zur Drehachse D ausgebildet ist und weiter vorzugsweise konzentrisch innerhalb des Zuleitungsrohrs liegt.
-
Aufgrund der sich ausbildenden Druckverhältnisse kann das Produkt vom Außenumfang der Trommel radial nach innen durch die oder die mehreren Ableitungsrohre 13 bis in die Ableitungskammer 14 strömen. Derart erfolgt die Produktableitung durch das innere Ableitungsrohr 13 in die Ableitungskammer 14 und aus dieser mit dem Schälorgan 19 durch das Ableitungsrohr 22 nach außen aus der Schleudertrommel 1 (hier vertikal nach oben aus der Schleudertrommel 1).
-
Es ist zudem vorgesehen, dass das Schälorgan 19 oder das Ableitungsrohr 22 im Bereich der Drehachse D – hier konzentrisch zur Drehachse – eine Durchtrittsöffnung 23 aufweist, welche die Ableitungskammer 14, d. h. den Bereich außerhalb des Schälorgans 19 nebst Ableitungsrohr 22 mit dem Inneren des Schälorgans 19 und des Ableitungsrohrs 22 verbindet.
-
Derart strömt zwar ein Teil des durch das Schälorgan 19 abgeleiteten fließfähigen Feststoffs aus dem Schälorgan 19 zurück in die Ableitungskammer 14. Dies ist aber von Vorteil, denn das Rückströmen resultiert in einem Reinigen der Ableitungskammer 14. Dieses Reinigen erfolgt einerseits kontinuierlich während des Betriebs des Separators. Insbesondere erfolgt zudem vorzugsweise eine intensive Reinigung in diesem Bereich durch gewählte Anordnung und Geometrie auch bei Reinigungen wie CIP-Reinigungen (Cleaning-In-Place).
-
Zur Verringerung von Schwingungseffekten ist ferner vorgesehen, zwischen dem sich im Betrieb nicht drehenden Schälorgan und einem sich drehenden Bauteil der Trommel ein Lager, insbesondere ein hydrodynamisches Gleitlager auszubilden.
-
Konstruktiv besonders einfach und vorteilhaft lässt sich dieses Lager als hydrodynamisches Gleitlager dadurch realisieren, dass ein Ende der Antriebsspindel 11 oder vorzugsweise ein axiales Ende einer konzentrisch zur Drehachse angeordneten Spindelschraube 25 ein freies Ende in Form eines axial nach oben vorkragenden Ansatzes 28 aufweist, welches in die untere Öffnung 23 (die konzentrisch zur Drehachse liegt), im Schälorgan 19 eingreift. Dabei wird durch ein entsprechendes bemessenes Spiel zwischen dem vorzugsweise zylindrischen Ansatz 28 und der Öffnung 23 ein Spalt 29 ausgebildet, der derart bemessen ist, dass er weiter ein Rückströmen von abzuleitendem Produkt in die Ableitungskammer 14 erlaubt, so dass auf konstruktiv einfache Weise ein hydrodynamisches Gleitlager 30 zwischen dem Schälorgan 19 und der Antriebspindel 11 bzw. der Spindelschraube 25 mit dem Ansatz 28 ausgebildet wird.
-
Durch dieses Gleitlager 30 werden das Schälorgan 19 und die Spindelschraube 25 bzw. die gesamte Antriebsspindel 11 relativ zueinander zentriert, so dass das zusätzliche Lager 30 bzw. die dadurch erzielbare zusätzliche Lagereinspannung die Neigung des rotierenden Systems, im Betrieb in Schwingung zu geraten, verringert, was sich positiv auf das Betriebsverhalten des Separators auswirkt.
-
Insgesamt wird wiederum ein energiesparender, hygienischer Separator zur Klärung von Produkten von einer fließfähigen Feststoffphase geschaffen, wie er beispielsweise bei der Klärung von Zitrusfrüchten oder bei der Klärung von Fermentationsbrühen oder dgl. anfallen kann. Dabei ist die Gefahr einer Verschmutzung des Ablaufbereiches der Schleudertrommel – wie vorstehend beschrieben – aufgrund der Reinigungs-/Spülwirkung besonders niedrig und das Betriebsverhalten in Hinsicht auf Schwingungseffekte besonders positiv.
-
Ergänzend kann der Fluss der fließfähigen Feststoffphase durch das Ableitungsrohr 13 durch ein hier nicht dargestelltes Steuer- oder Regelorgan gesteuert oder geregelt werden. Dabei können nach einer Alternative auch ergänzende Austrittsdüsen am größten Umfang der Trommel ausgebildet sein.
-
3 zeigt eine Darstellung, welche das Prinzip der hydrodynamischen Lagerung veranschaulicht. Der innere Kreis zeigt den sich drehenden Ansatz/Zapfen 28 (Drehung in Umfangsrichtung U), während der äußere Kreis den Innendurchmesser der Bohrung/Durchtrittsöffnung 23 des stillstehenden Schälorgans 19 zeigt. Im unbeeinflussten Zustand liegen die beiden Durchmesser zentrisch zueinander (M := Mittelpunkt/-achse; 3a, b).
-
Erfolgt durch Schwingungseinflüsse im Betrieb eine Auslenkung des Schälorgans mit dem Ableitungsrohr 22, so verringert sich der Spalt 29 von S/2 auf h0. Durch die Rotation wird Flüssigkeit in die engste Stelle mit der Höhe h0 gedrückt (Pfeil I 3b) und der Flüssigkeitsdruck an dieser Stelle erhöht. Hierdurch erfolgt eine Zentrierung.
-
Der Druck, der notwendig ist, damit Flüssigkeit in den Spalt 29 gelangt, wird vorzugsweise durch das Schälorgan 19 erzeugt und durch den Widerstand im Ableitungsrohr 22 beeinflusst. Denkbar ist auch, in der Fortführung der Ableitung, z. B. außerhalb des Separators Mittel zur Druckerhöhung einzusetzen, z. B. ein Ventil zur Drosselung und Feineinstellung des Produktstroms (und damit des Druckes); hier nicht dargestellt.
-
Zu erwähnen ist noch, dass nach der Variante der 3 der Querschnitt der Durchtrittsöffnung 23 und der Querschnitt des Ansatzes 28 kreisrund sind, dass dies aber nicht zwingend ist.
-
Es ist aber auch denkbar, eines der beiden Elemente Durchtrittsöffnung 23 oder Ansatz 28 nicht kreisrund auszubilden, z. B. oval/elliptisch oder als Vieleck. z. B. mit leicht abgerundeten Eckbereichen (z. B. nach Art eines Dreiecks, siehe 4, gestrichelte Darstellung des Zapfens; Taschen 31 um 120° in Umfangsrichtung versetzt). Derart werden in Umfangsrichtung Taschen 31 größerer Spaltbreite im Spalt 29 gebildet, in welchen mehr Produkt durchströmt, was sich vorteilhaft auf das Betriebsverhalten auswirken kann. Ein vorteilhaftes Beispiel zeigt die schematische Darstellung der 4.
-
Damit das hydrodynamische Lager genügend Fläche aufweist, ist die Länge des Spaltes im Versuch auf einfache Weise je nach Konstruktion geeignet zu bemessen.
-
Bezugszeichenliste
-
- D
- Drehachse
- 1
- Schleudertrommel
- 2
- Trommelunterteil
- 3
- Trommeloberteil
- 4
- Tellerpaket
- 5
- Teller
- 6
- Verteilerschaft
- 7
- Verteiler
- 8
- Zulaufrohr
- 9
- Verteilerkanäle
- 10
- Schälkammer
- 11
- Antriebsspindel
- 12
- Schälscheibe
- 13
- Ableitungsrohr
- 14
- Ableitungskammer
- 16
- Ringbauteil
- 17
- Durchtrittsöffnung
- 19
- Schälorgan
- 20
- Schälabschnitt
- 21
- Ableitungsöffnung
- 22
- Ableitungsrohr
- 23
- Durchtrittöffnung
- 25
- Spindelschraube
- 26
- Eintrittsende
- 27
- Feststoffraum
- 28
- Ansatz
- 29
- Spalt
- 30
- Gleitlager
- 31
- Taschen
- R4, R13, R17, R22
- Radius
- S
- Feststoffphase
- L
- Flüssigphase
-
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]
- DE 202010005476 [0003]
