-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Derartige Zentrifugen sind an sich seit langem bekannt. Die wenigstens eine oder zwei Schälscheiben dient/dienen jeweils zum Austrag fließfähiger Phasen. Eingesetzt werden die Schälscheiben - auch Greifer genannt - zum Flüssigkeitsaustrag sowohl bei Separatoren mit vertikaler Drehachse als auch bei Vollmantel-Schneckenzentrifugen.
-
Solche Schälscheiben arbeiten nach dem Wirkprinzip einer Zentripetalpumpe. Die Schälscheibe nutzt also die kinetische Energie der zu fördernden Flüssigkeit, die durch die Zentrifugentrommel in Bewegung versetzt wird.
-
Die Flüssigkeitsphase rotiert dabei um die stehende scheibenförmige Schälscheibe - auch Greifer genannt - in der sich horizontale Auslasskanäle befinden (siehe zum Stand der Technik 2a und 2b). Die Auslasskanäle werden oben und unten durch scheibenartige Platten begrenzt und seitlich durch jeweils sichelförmige Stege. Die Eintrittsöffnung eines solchen Auslasskanals wird seitlich durch die Enden von zwei benachbarten sichelförmigen Stegen gebildet. Jedes dieser Enden weist in der Regel eine senkrechte, linienförmige und gerade Einströmkante oder Schneide auf, die scharfkantig in den rotierenden Flüssigkeitsstrom schneidet, um diesen zum Zentrum der Schälscheibe umzulenken. Der Flüssigkeitsstrom rotiert dabei mit einer Geschwindigkeit von z.B. 20 bis 100 m/s. Die Einströmkanten leiten einen Teil des um den Greifer rotierenden Flüssigkeitsstroms durch die Auslasskanäle zum Zentrum des Greifers, welches mit der Ableitung in Verbindung steht über die die Flüssigkeit die Zentrifuge unter Druck verlässt. Ein verbleibender Teil der Flüssigkeit strömt an dem Auslasskanal vorbei und verbleibt in dem rotierenden Flüssigkeitsring. Der Druckabfall in dieser Flüssigkeit direkt hinter der Einströmkante führt zu Kavitation.
-
Solche, senkrechten, linienförmigen und geraden Einströmkanten oder Schneiden, bergen unter strömungsmechanischen Gesichtspunkten Optimierungspotential.
-
In der
WO 90 / 07983 wird eine Schälscheibe beschrieben, die wenigstens einen Auslasskanal aufweist, dessen Öffnungsgeometrie(en) sich in Umfangsrichtung der Schälscheibe in Strömungsrichtung kontinuierlich vergrößert. Eine sich hinsichtlich der Öffnung des Auslasskanals und der Strömungsrichtung des auszutragenden Fluids stromaufwärts befindende Einströmkante der Öffnungsgeometrie ist parallel zur Drehachse der Zentrifuge bzw. vertikal gestaltet. Ein Verringern von Kavitationseffekten wird hier nicht angesprochen oder erreicht.
-
In der
WO 90 / 11835 wird eine Schälscheibe beschrieben, die an der Öffnungsgeometrie des Auslasskanals an der stromaufwärts befindlichen Einströmkante der Öffnungsgeometrie zwei Einprägungen aufweisen, die in Umfangsrichtung der Schälscheibe verlaufen. Die Einprägungen sollen die Strömungsverhältnisse an dieser Einströmkante des Auslasskanals verbessern. Ein Verringern von Kavitationseffekten wird hier ebenfalls nicht angesprochen oder erreicht.
-
Da auf Grund der Strömungsverhältnissen an den Öffnungen des Auslasskanals / der Auslasskanäle einer Schälscheibe insbesondere an der hinsichtlich der Strömungsrichtung an der Schälscheibe stromabwärts angeordnete Einströmkante örtlich hohe Strömungsgeschwindigkeiten und damit unerwünschter Druckabfall auftritt, kann an derart senkrecht, linienförmig und gerade ausgeführten Einströmkanten oder Schneiden unerwünschte Kavitation entstehen, was zu einem frühzeitigen Verschleiß des Greifers führt. Dieses Phänomen ist z.B. von Schiffsschrauben allgemein bekannt.
-
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Schälscheibe anzugeben, deren Auslasskanäle jeweils eine Einlassgeometrie mit optimierten Strömungseigenschaften aufweist und das Auftreten von Kavitation vermindert.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
-
Geschaffen wird eine Zentrifuge, mit einer um eine Drehachse drehbaren Trommel, die wenigstens eine oder mehrere Schälscheiben aufweist, wobei eine oder mehrere der Schälscheiben wenigstens einen Scheibenabschnitt mit wenigstens zwei Auslasskanälen mit jeweils einer Einlassöffnung des jeweiligen Auslasskanals aufweisen, welche jeweils nach unten eine untere Abdeckung und nach oben eine obere Abdeckung als Begrenzung aufweisen und wobei eine seitliche Begrenzung jeweils in Bezug auf eine Strömungsrichtung in einem sich drehenden Zustand der Trommel im Betrieb durch eine Rückseite eines voreilenden Schälscheibensteges - voreilende Einströmseite - und eine Vorderseite eines nacheilenden Schälscheibensteges - nacheilende Einströmseite - gebildet ist, wobei ferner jeweils eine Ober- und /oder eine Unterseite des radial äußeren Bereiches des jeweiligen Schälscheibensteges schräg zur Lage einer unteren und/oder oberen Abdeckung ausgerichtet sind..
-
Die Drehachse kann vertikal (z.B. bei einem Separator) oder horizontal (z.B. bei deiner Vollmantel-Schneckenzentrifuge verlaufen). Vertikal beziehen sich die Begriffe oben und unten auf die entsprechende Ausrichtung. Bei einer horizontalen Drehachse sind die Begriffe „oben“ und „unten“ bzw. „Ober“.. und „Unter...“ im Sinne von „erste“ und „zweite“ zu verstehen.
-
Der Begriff „Seite“ wird in dieser Beschreibung und den Ansprüchen synonym zu dem Begriff „Fläche“ benutzt.
-
Sowohl die voreilenden als auch die nacheilende Einströmseiten verlaufen bevorzugt parallel zur Drehachse. Die Ober- und /oder Unterseite des radial äußeren Bereiches des Schälscheibensteges ist beispielsweise bei einer vertikalen Drehachse zumindest in einem radial äußeren Bereich nicht horizontal sondern schräg zur Horizontalen ausgerichtet. Hierdurch verjüngt sich die Höhe des Schälscheibensteges im äußeren Bereich entweder von oben oder von unten oder von beiden Seiten. Auf diese Weise entsteht bei seitlicher Draufsicht entweder die Kontur einer Spitze oder eine schräge bugartige Kontur. Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung dieses Einströmbereiches kann der Druckabfall über einen längeren Bereich gestreckt werden, was den Gradienten des Druckabfalls verkleinert und somit das Ausmaß der Kavitation reduziert. Bei einer horizontalen oder auf sonstige Weise ausgerichteten Drehachse gelten diese Betrachtungen analog.
-
Es ist bevorzugt, dass entweder eine der beiden Einströmseiten oder sowohl die voreilende Einströmseite als auch die nacheilende Einströmseite parallel zur Drehachse verlaufen, um insbesondere durch die letztgenannte Variante die Kavitation weiter zu minimieren.
-
Anspruch67 beschreibt eine Weiterbildung, welche aber auch selbstständig eine Erfindung beschreibt, welche ebenfalls die zu Anspruch 1 beschriebenen Vorteile hat und ebenfalls die gestellte Aufgabe löst. Danach verringern sich eine Breite in Umfangsrichtung und eine Höhe parallel zur Drehachse zumindest des radial äußeren Bereichs des jeweiligen Schälscheibensteges.
-
Es kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich zumindest ein radial äußerer Bereich des jeweiligen Schälscheibensteges nach außen hin verjüngt. Derart wird das Ausmaß der Kavitation auf einfache Weise verringert.
-
Dabei kann vorgesehen sein, dass sich der radial äußere Bereich des jeweiligen Schälscheibensteges von der unteren Abdeckung zur oberen Abdeckung hin verjüngt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich der radial äußere Bereich des jeweiligen Schälscheibensteges von der oberen Abdeckung zur unteren Abdeckung hin verjüngt oder dass sich der radial äußere Bereich des jeweiligen Schälscheibensteges von der oberen Abdeckung und von der unteren Abdeckung aus radial nach außen hin verjüngt. Dies sind verschiedene Varianten, um das Ausmaß der Kavitation konstruktiv auf einfache Weise zu verringern.
-
Es ergibt sich damit auch an der nacheilenden Einströmseite des jeweiligen Einlaufs jeweils vorzugsweise eine Art Schneide, die eine über einen längeren Bereich der nacheilenden Einströmseite wirkende, allmähliche Flüssigkeitsstromteilung hervorruft. Dadurch wird jeweils in vorteilhafter Weise ein strömungstechnisch optimierter, kavitationsarmer Einlauf des Auslasskanals der Schälscheibe geschaffen.
-
Unter „schräg“ sind insbesondere konstante oder nicht kontante Winkel zwischen 1° und 90° zur Bezugsebene zu verstehen.
-
Die obere und/oder die untere Abdeckung können separat aber auch einstückig mit den Schälscheibenstegen ausgebildet sein, beispielsweise fräsend hergestellt sein.
-
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann die Ober- oder Unterseite zur nacheilenden Einströmseite hin einen Kurvenzug aufweisen und/oder einem solchen folgen. Damit wird eine über einen längeren Bereich der nacheilenden Einströmseite wirkende, allmähliche Flüssigkeitsstromteilung erreicht. Dadurch wird der Einlauf weiter optimiert.
-
Ein Kurvenzug ist das Bild eines mathematisch beschreibbaren Weges. Im Sinne der vorliegenden Erfindung weist der mathematisch beschreibbare Weg bzw. der Kurvenzug eine Krümmung auf (jedenfalls bis auf den Startpunkt und den Endpunkt), deren Radius stets ungleich Null ist, vorzugsweise größer als Null und kleiner als Unendlich ist.
-
Der Querschnitt des Auslasskanals kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung in radialer Richtung vom Außenumfang der Schälscheibe nach innen abschnittsweise oder über die gesamte Erstreckung kontinuierlich größer werden. Dadurch sorgt der Auslasskanal vorteilhaft für verbesserte Strömungsverhältnisse innerhalb der Schälscheibe.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung dreht sich die Schälscheibe im Betrieb nicht mit der Trommel. Dadurch kann die Schälscheibe vorteilhaft einfach gestaltet werden, da keine Antriebs- und / oder Lagerelemente integriert werden müssen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist die seitliche Begrenzung des Auslasskanals einen Kurvenzug in Parabelform auf bzw. eine Teil-Parabelform auf. Damit weist der Kurvenzug eine mathematisch einfach beschreibbare Kurve auf, die sowohl mit CAD-Systemen einfach und vorteilhaft geometrisch erzeugbar ist als auch einfach und damit vorteilhaft mit computergesteuerten Werkzeugmaschinen herstellbar ist.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante weist der Auslasskanal jeweils zumindest über einen Teil seiner Erstreckung einen im Wesentlichen rechteckigen Grundquerschnitt auf und ist damit einfach konstruktiv umsetzbar.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die untere Abdeckung und die obere Abdeckung in einfacher Weise plattenförmig ausgebildet.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung geht der jeweilige Auslasskanal in einen Schälscheibenschaft über. Dadurch ist auf einfache und damit vorteilhafte Weisung eine Stromumlenkung der auszuleitende(n) Flüssigphase(n) parallel zur Drehachse der Zentrifuge realisiert.
-
In weiteren bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung ist der Kurvenzug monoton fallend zur unteren Abdeckung hin gestaltet und läuft tangential auf die Ebene der unteren Abdeckung aus. Dadurch ergibt sich ein strömungstechnisch optimierter, kavitationsarmer Einlass des jeweiligen Auslasskanals. In einer entsprechenden bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist der Kurvenzug monoton steigend zur oberen Abdeckung hin gestaltet und läuft tangential auf die Ebene der oberen Abdeckung aus. Dadurch ergibt sich ein weiter optimierter Einlass des jeweiligen Auslasskanals.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann der Kurvenzug einen Wendepunkt aufweisen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
- 1: in a) einen Schnitt durch einen Separator mit einer erfindungsgemäßen Schälscheibe;
in b) einen Schnitt durch einen Separator mit zwei erfindungsgemäßen Schälscheiben;
- 2: in a) eine räumliche Ansicht einer Schälscheibe gemäß dem Stand der Technik und
in b) eine Vorderansicht aus a);
- 3: in a) eine räumliche Ansicht einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schälscheibe aus 1 und
in b) eine Vorderansicht aus a);
- 4: in a) eine räumliche Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schälscheibe aus 1 und
in b) eine Vorderansicht aus a).
- 5: in a) eine räumliche Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schälscheibe aus 1 und
in b) eine Vorderansicht aus a).
-
1a zeigt eine drehbare Trommel 1 einer Zentrifuge, die hier als Separator mit vertikaler Drehachse A ausgebildet ist. Der Separator weist neben der Trommel 1 noch weitere - hier nicht sämtlich dargestellte - Komponenten wie einen Steuerungsrechner, einen Antriebsmotor zum Drehen der Trommel, eine Haube 24, einen Feststofffänger 25 usw. auf.
-
Die von einer selbst angetriebenen und drehbar gelagerten Antriebsspindel 26 drehbare Trommel 1 ist vorzugsweise - aber nicht zwingend - für einen kontinuierlichen Betrieb - d.h. die kontinuierliche und nicht chargenweise Verarbeitung eines Produktes - ausgelegt.
-
Die Trommel 1 besteht aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3. In das Unterteil 2 ist ein Kolbenschieber 4 eingesetzt.
-
In der konischen bzw. hier sogar doppelt-konisch geformten Trommel 1 ist im Trommelinnenraum 5 ein Tellerstapel 6 aus konischen Trenntellern 7 angeordnet. Die Trennteller 7 sind auf einem Verteilerschaft 8 eines Verteilers 9 angeordnet.
-
Ein Zulaufrohr 10 dient zur Zuleitung eines zu verarbeitenden Produktes. Das Zulaufrohr 10 ist hier als sich im Betrieb nicht drehendes, stillstehendes Element ausgebildet. Es erstreckt sich konzentrisch zur Drehachse in die Separatortrommel 1. Nach 1a und 1b ragt es in bevorzugter - aber nicht zwingender - Ausgestaltung von oben in die Separatortrommel 1. Es kann sich aber auch von unten in die Trommel erstrecken.
-
Ein zu verarbeitendes fließfähiges Produkt wird durch das Zulaufrohr 10 zugeleitet. Das aus dem freien Ende des Zulaufrohrs 10 austretende Produkt strömt in sich radial erstreckende Verteilerkanäle 11 des Verteilers 9 und wird in diesen infolge der Drehungen der sich drehenden Separatortrommel 1 mitgedreht bzw. in Umfangsrichtung beschleunigt.
-
Die Verteilerkanäle 11 münden in den Trommelinnenraum 5 mit dem Tellerstapel 6. In dem Trommelinnenraum 5 - auch Schleuderraum genannt - erfolgt eine Klärung des Produktes von Feststoffen sowie - siehe 1b - ggf. optional eine Trennung in zwei oder mehr Flüssigkeitsphasen unterschiedlicher Dichte.
-
Zur Ableitung der wenigstens einen Flüssigkeitsphase L1 - 1a - oder der zwei Flüssigkeitsphasen L1, L2 - 1b - dienen einer oder mehrere Abläufe für Flüssigkeitsphasen L1, L2.
-
Nach 1a ist hier ein Flüssigkeitsablauf vorgesehen. Die aus dem Tellerstapel 6 innen radial nach innen hin ablaufende Flüssigkeit strömt in eine Schälscheibenkammer 12, die sich mit der Trommel 1 dreht und als hier oberer abschließender Teil dieser Trommel 1 ausgebildet ist. In der Schälscheibenkammer 12 ist eine Schälscheibe 13 angeordnet. Diese Schälscheibe 13 ist in der Schälscheibenkammer 12 stationär angeordnet, z.B. nicht drehbar auf dem Zulaufrohr 10 angeordnet.
-
Die Schälscheibe 13 weist einen in der Schälscheibenkammer 12 angeordneten Scheibenabschnitt 15 auf sowie einen an einem inneren Radius des Scheibenabschnittes 15 ansetzenden und von dort aus der Schälscheibenkammer 12 und der gesamten Trommel 1 nach außen vorstehenden Schälscheibenschaft 16, der in eine Ableitung 27 außerhalb der Trommel 1 mündet.
-
Die Schälscheibe 13 weist wenigstens einen Einlass 17 auf. Der wenigstens eine Einlass 17 (hier nicht dargestellt, siehe z.B. 3a) der Schälscheibe 13 liegt vorzugsweise am Außenradius R1 des Scheibenabschnitts 15 (siehe 2a). Von diesem wenigstens einen Einlass 17 aus fließt die Flüssigkeit in dem Scheibenabschnitt 15 in wenigstens einem Auslasskanal 18 radial nach innen und strömt dann durch den Schälscheibenschaft 16 axial nach oben aus der Trommel 1 und aus dem sich drehenden System. Die Schälscheibe 13 arbeitet nach dem Wirkprinzip einer Zentripetalpumpe.
-
Die Feststoffe werden hingegen durch umfangsverteilte, sich radial erstreckende Austrittsöffnungen 20 vorzugsweise im Bereich des größten Radius/Umfangs der Zentrifugentrommel aus der Zentrifugentrommel 1 nach außen ausgestoßen.
-
Die Austrittsöffnungen 20 können als Düsen ausgebildet sein, durch die kontinuierlich Feststoffe ausgestoßen werden (nicht dargestellt). Ihnen kann alternativ aber auch ein Öffnungs- und Schließmechanismus zugeordnet sein. Nach 1a ist dazu in dem Trommelunterteil 2 der hydraulisch betätigbarer Kolbenschieber 4 vorgesehen, mit dem die Austrittsöffnungen 20 diskontinuierlich geöffnet und wieder verschlossen werden können.
-
In 1b ist eine Zentrifuge mit zwei Schälscheiben 13, 21 darstellt, die dementsprechend jeweils in Schälscheibenkammern 12, 22 angeordnet sind und jeweils einen Schälscheibenschaft 16, 16' aufweisen. Der jeweilige Schälscheibenschaft 16, 16' mündet in jeweils in eine Ableitung 27, 27', über die die jeweilige Flüssigkeitsphase L1, L2 die Zentrifuge verlässt. Die Zentrifuge ist hier als Separator mit vertikaler Drehachse ausgebildet.
-
Begriffe wie „oben“, „unten“, „rechts“, „links“, „außen“ oder „innen“ beziehen sich auf die jeweilige dargestellte Position in den Figuren.
-
Die im Folgenden verwendeten Begriffe „voreilende Einströmseite“ sowie „nacheilende Einströmseite“ beziehen sich relativ auf die Strömungsrichtung D der jeweiligen Flüssigkeitsphase L1, L2. Dabei wird in 2 bis 5 von einer Drehrichtung und Strömungsrichtung D der jeweiligen Flüssigkeitsphase L1, L2 - rein beispielhaft linksdrehend - ausgegangen (siehe Pfeil in den 2a bis 5b). Dementsprechend ist eine jeweils nacheilende Einströmseite 30 des jeweiligen Auslasskanals 18 weiter stromabwärts angeordnet als eine voreilende Einströmseite 31.
-
In 2a ist eine beispielhafte Schälscheibe 13, 21 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Schälscheibe weist wenigstens zwei Auslasskanäle 18 -hier sechs Auslasskanäle 18 auf, durch die die jeweilige Flüssigkeitsphase L1, L2 radial nach innen geleitet wird. Einströmseiten 42 leiten einen Teil des um den Greifer rotierenden Flüssigkeitsstroms durch die Auslasskanäle 18 zum Zentrum des Greifers, welches mit der Ableitung 27 in Verbindung steht über die die Flüssigkeit die Zentrifuge unter Druck verlässt. Diese Schälscheibe weist die eingangs beschriebenen konstruktiven Nachteile auf.
-
In 3a ist eine beispielhafte, erfindungsgemäße Schälscheibe 13, 21 dargestellt. Die Schälscheibe 13, 21 weist wenigstens zwei Auslasskanäle 18 - hier sechs Auslasskanäle 18 - auf, durch die die jeweilige Flüssigkeitsphase L1, L2 radial nach innen in den jeweiligen Schälscheibenschaft 16, 16' (hier nicht dargestellt, siehe 1 oder 2) und weiter in die Leitung 27, 27' strömt. Der jeweilige Auslasskanal 18 geht dabei in den Schälscheibenschaft 16, 16' über. Die Schälscheibe 13, 21 kann auch weniger oder mehr als sechs Kanäle 18 aufweisen.
-
Der jeweilige Auslasskanal 18 weist einen rechteckigen Grundquerschnitt auf. Der Querschnitt des jeweiligen Auslasskanals 18 wird jeweils unten durch eine untere Abdeckung 32 und rechts und links jeweils durch einen Schälscheibensteg 33 begrenzt. Die obere Abdeckung 41 und der jeweilige Schälscheibensteg 33 sind hier einstückig mit dem Scheibenabschnitt der Schälscheibe 13, 21 ausgeführt, so dass der Auslasskanal 18 hier z.B. durch einen Fräsprozess aus der Schälscheibe 13, 21 herausgearbeitet sein kann. Die untere Abdeckung 32 ist hier plattenförmig gestaltet. Auch die obere Abdeckung 41 des Auslasskanals 18 kann aber alternativ z.B. als eine oben auf der Schälscheibe 13, 21 befestigte Platte ausgelegt sein.
-
Der jeweilige Einlass 17 des jeweiligen Auslasskanals 18 wird jeweils durch die untere Abdeckung 32, eine jeweilige voreilende Einströmseite 31, eine jeweilige nacheilende Einströmseite 30 und die obere Abdeckung 41 gebildet.
-
Eine Unterseite 39 des radial äußeren Bereiches eines jeweiligen Schälscheibensteges 33 ist im radial äußeren Bereich bugartig nach oben gebogen .
-
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 ist die Drehachse A insgesamt vertikal ausgerichtet und es sind jeweils die Ober- und /oder die Unterseiten 38, 39 der radial äußeren Bereiche der jeweiligen Schälscheibenstege 33 schräg zur Horizontalen (hier die Ebene senkrecht zur Drehachse) ausgerichtet.
-
Damit geht hier vorteilhaft einher, dass sich zumindest ein radial äußerer Bereich des jeweiligen Schälscheibensteges 33 nach außen hin verjüngt, was in eingangs beschriebener Weise die Kavitation verringert.
-
Nach 3a und 3b ist vorgesehen, dass sich die Höhe des jeweiligen Schälscheibensteges 33 im radial äußeren Bereich von der unteren Abdeckung 32 zur oberen Abdeckung 41 hin verjüngt.
-
Nach 5a und 5b ist hingegen vorgesehen, dass sich die Höhe des jeweiligen Schälscheibensteges 33 im radial äußeren Bereich von der oberen Abdeckung 41 zur unteren Abdeckung 32 hin verjüngt.
-
Nach 4 verjüngt sich demgegenüber die Höhe des jeweiligen Schälscheibensteges 33 im radial äußeren Bereich sowohl von der oberen Abdeckung 41 her als auch von der unteren Abdeckung 32 her.
-
Diese Varianten zeigen beispielhaft einige verschiedene vorteilhafte Möglichkeiten zur konstruktiven Umsetzung der Erfindung.
-
Nach 3a und 3b ist an den jeweiligen Schälscheibenstegen 33 jeweils ein Kurvenzug 34 monoton fallend zur unteren Abdeckung 32 (hier vertikal unten) hin gestaltet und kann tangential in Strömungsrichtung D auf die Ebene der unteren Abdeckung 32 auslaufen. Der Kurvenzug 34 kann in eine obere Kante 35 des jeweiligen Schälscheibenstegs 33 auslaufen. Die sich gedanklich bildende Spitze ist hier mit einem Radius 36 abgerundet. Der Kurvenzug 34 weist hier die Form eines Parabelabschnitts auf, kann aber auch die Form einer anderen mathematisch beschreibbaren Kurve aufweisen.
-
In 3b ist die Schälscheibe 13, 21 in einer Vorderansicht dargestellt. Gut erkennbar ist, wie der Einlass 17 des Auslasskanals 18, der von der voreilenden Einströmseite 31, der unteren Abdeckung 32 sowie der nacheilenden Einströmseite 30 und der oberen Abdeckung 41 gebildet ist.
-
Die untere Abdeckung 32 springt hier in Bezug auf die Schälscheibenstege 33 radial nach innen zurück, so dass die untere Abdeckung 32 einen kleineren Außendurchmesser aufweist als die übrige Schälscheibe und damit auch die obere Abdeckung 41. Die jeweilige Unterseite 39 des Schälscheibensteges 33 ist jeweils schräg zur Horizontalen ausgerichtet.
-
Der Kurvenzug 34 an der nacheilenden Einströmseite 30 an deren radialen Außenkante läuft hier tangential auf der Ebene der unteren Abdeckung 32 im Auslasskanal 18 aus. In 5a und b wird dies analog an der oberen Abdeckung 41 verwirklicht.
-
Es resultiert jeweils ein Schälscheibensteg 33, der sich jeweils zwischen den/dem jeweiligen Auslasskanälen /Auslasskanal 18 erstreckt und dessen Querschnitt in radialer Außenrichtung jedenfalls in einem äußeren radialen Abschnitt kontinuierlich kleiner wird.
-
Im Ausführungsbeispiel der 3a und 3b ist die jeweilige Unterseite 39 des Schälscheibensteges 33 radial außen jeweils schräg zur Horizontalen ausgerichtet. Es ergeben sich damit die zur Erfindung weiter oben beschriebenen Vorteile.
-
In 4a ist eine weitere Ausführungsvariante der Schälscheibe 13, 21 dargestellt.
-
Die voreilende Einströmseite 31 und die nacheilende Einströmseite 30 des jeweiligen Kanales 18 verlaufen hier wiederum parallel zur Drehachse A der Zentrifuge.
-
In 4b ist die Schälscheibe 13, 21 der 4a in einer Vorderansicht dargestellt. Gut erkennbar ist wiederum der Einlass 17 des Auslasskanals 18, der auch hier von der voreilenden Einströmseite 31, der unteren Abdeckung 32 sowie der nacheilenden Einströmseite 30 und der oberen Abdeckung 41 gebildet ist.
-
Die untere Abdeckung 32 und die obere Abdeckung 41 springen hier in Bezug auf die Schälscheibenstege 33 radial nach innen zurück, so dass die untere Abdeckung 32 und die obere Abdeckung 41 einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Schälscheibenstege 33. Daraus resultierend ergibt sich jeweils ein Schälscheibensteg 33, der sich jeweils zwischen den/dem jeweiligen Auslasskanälen /Auslasskanal 18 erstreckt und dessen Querschnitt in radialer Außenrichtung vorzugsweise kontinuierlich kleiner wird.
-
Im Ausführungsbeispiel der 4a und 4b erfolgt die kontinuierliche Reduzierung des Querschnitts des jeweiligen Schälscheibenstegs 33 in vertikaler Richtung - bedingt durch den Kurvenzug 34 - an der in Bezug auf 4a und 4b unteren Seite und oberen Seite des jeweiligen Schälscheibenstegs 33.
-
Die jeweilige Oberseite 38 und die jeweilige Unterseite 39 des Schälscheibensteges 33 sind damit radial außen wiederum jeweils schräg zur Horizontalen ausgerichtet, was die Kavitation in der beschriebenen Weise besonders vorteilhaft verringert.
-
In 5a verläuft die voreilende Einströmseite 31 des jeweiligen Einlasses 17 wiederum parallel zur Drehachse A der Zentrifuge und auch die nacheilende Einströmseite 30 verläuft hier wiederum parallel zu dieser Drehachse. In 5b ist diese Schälscheibe 13, 21 in einer Vorderansicht dargestellt. Gut erkennbar ist wiederum der Einlass 17 des Auslasskanals 18 mit den Begrenzungen voreilende Einströmseite 31, untere Abdeckung 32, nacheilende Einströmseite 30 und obere Abdeckung 41.
-
Die obere Abdeckung 41 springt hier in Bezug auf die Schälscheibenstege 33 radial nach innen zurück. Die obere Abdeckung 41 weist somit einen kleineren Außendurchmesser auf als die übrige Schälscheibe und damit auch der unteren Abdeckung 32. Der Kurvenzug 34 ist hier in Form eines ersten Parabelasts 37, der zur unteren Abdeckung 32 hin monoton fallend verläuft, ausgeführt. Der Kurvenzug 34 der nacheilenden Einströmseite 30 läuft zudem tangential auf die obere Kante des jeweiligen Schälscheibenstegs 33 aus und ist durch einen Radius 40 abgerundet.
-
Die jeweilige Oberseite 38 des Schälscheibensteges 33 ist schräg zur Horizontalen ausgerichtet, so dass wiederum die erfinderischen Vorteile erreicht werden.
-
Die Erfindung eignet sich nicht nur für Separatoren mit vertikaler Drehachse sondern auch für andere Zentrifugen, die als Flüssigkeitsablauf eine oder mehrere Schälscheiben aufweisen, beispielsweise auch für Vollmantel-Schneckenzentrifugen mit einer Schälscheibe 13 als Flüssigkeitsauslass.
-
Bezugszeichenliste
-
| Separatortrommel |
1 |
| Unterteil |
2 |
| Oberteil |
3 |
| Kolbenschieber |
4 |
| Trommelinnenraum |
5 |
| Tellerstapel |
6 |
| Trennteller |
7 |
| Verteilerschaft |
8 |
| Verteiler |
9 |
| Zulaufrohr |
10 |
| Verteilerkanäle |
11 |
| Schälscheibenkammer |
12 |
| Schälscheibe |
13 |
| Scheibenabschnitt |
15, 15' |
| Schälscheibenschaft |
16, 16' |
| Einlass |
17 |
| Auslasskanal |
18 |
| |
|
| Austrittsöffnungen |
20 |
| Schälscheibe |
21 |
| Schälscheibenkammer |
22 |
| Haube |
24 |
| Feststofffänger |
25 |
| Antriebsspindel |
26 |
| Ableitung |
27, 27' |
| |
|
| nacheilende Einströmseite |
30 |
| voreilende Einströmseite |
31 |
| untere Abdeckung |
32 |
| Schälscheibensteg |
33 |
| Kurvenzug |
34 |
| obere Kante |
35 |
| Radius |
36 |
| Parabelast |
37 |
| Oberseite |
38 |
| Unterseite |
39 |
| Radius |
40 |
| obere Abdeckung |
41 |
| Einströmseite |
42 |
| |
|
| Radius |
R1 |
| Drehachse |
A |
| Strömungsrichtung |
D |
| Flüssigkeitsphasen |
L1, L2 |
-
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
-
- WO 90/07983 [0006]
- WO 90/11835 [0007]
