DE10220757A1

DE10220757A1 - Zentrifuge, insbesondere Separator

Info

Publication number: DE10220757A1
Application number: DE10220757A
Authority: DE
Inventors: Werner Kohlstette; Willi Niemerg; Thomas Kleimann
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: DE10220757B4; US7074173B2; CN1646228A; DK1501635T3; JP2005529726A; US20050143245A1; DE50308916D1; JP4603352B2; WO2003095096A1; CN100346880C; ATE382431T1; AU2003227674A1; EP1501635B1; EP1501635A1

Abstract

Eine Zentrifuge weist eine Schleudertrommel (2), ein in oder außen an der Schleudertrommel (2) axial verschiebbar angeordnetes Element (46) und wenigstens eine zwischen dem verschiebbaren Element (46) und der Schleudertrommel (2) oder einem sonstigen relativ zur Schleudertrommel (2) unverschiebbaren Bauteil (40) angeordnete Dichtung (86, 88) zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem verschiebbaren Element (46) und der Schleudertrommel (2) oder dem relativ zur Schleudertrommel (2) unverschiebbaren Bauteil (40) auf. Die mindestens eine Dichtung (86, 88) liegt wenigstens abschnittsweise axial zum Schleuderraum (36) hin offen (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere einen Separator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Separator ist aus der DE 199 22 237 A1 bekannt. Die in dieser Schrift gezeigte Konstruktion, die u. a. mit gekühlter Sterilluft als Steuer- und Reinigungsfluid betreibbar ist, hat sich insbesondere in Bereichen mit hohen Hygieneanforderungen gut bewährt. Verbesserungsbedarf besteht allerdings noch hinsichtlich der Hygiene im Bereich der Dichtung(en) im Spalt zwischen dem axial verschieblichen Kolbenschieber und dem Schleuderraumunterteil und/oder der Schleudertrommel, in deren Bereich sich Ablagerungen absetzen können.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, den gattungsgemäßen Separator derart weiterzuentwickeln, dass die Neigung zur Ausbildung von Verschmutzungen und Ablagerungen im Bereich insbesondere der vorstehend genannten Dichtungen verringert wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Danach liegt die mindestens eine Dichtung wenigstens abschnittsweise axial zum Schleuderraum hin offen. Durch diese kostengünstige und konstruktiv einfache Maßnahme wird es realisierbar, die Dichtung vom Schleudergut und beim Reinigen vom Reinigungsfluid zu umspülen, was einerseits die Möglichkeit der Ausbildung von Ablagerungen verringert und andererseits die Entfernung von evtl. zurückbleibenden Verunreinigungen an der Dichtung durch das Reinigungsfluid ermöglicht.
Vorzugsweise ist das axial in und/oder an der Schleudertrommel verschiebbare Element ein Kolbenschieber und/oder das relativ zur Schleudertrommel unverschiebbare Bauteil das Schleuderraumunterteil, so dass es möglich ist, insbesondere die Bildung von Ablagerungen im Spalt zwischen diesen beiden Elementen zu verringern.
Es ist vorteilhaft, wenn am Außenumfang des Schleuderraumunterteils mindestens eine umlaufende Nut ausgebildet ist, in welche die mindestens eine Dichtung umlaufend eingesetzt ist, wobei die Nut zum Schleuderraum hin zumindest abschnittsweise, vorzugsweise aber umlaufend mit der Ausnahme von Stegen, axial offen ausgebildet ist. Diese Lösung verhindert bei einfacher konstruktiver Bauweise besonders gut das Entstehen von Ablagerungen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge;
Fig. 2 einen Teilbereich einer weiteren erfindungsgemäßen Zentrifuge; und
Fig. 3 einen Teilbereich einer dritten erfindungsgemäßen Zentrifuge.
Fig. 1 zeigt eine als Separator ausgebildete Zentrifuge, die eine drehbare Schleudertrommel 2 aufweist. Das Schleudergut bzw. die Schleuderflüssigkeit wird durch ein zentrales Zulaufrohr 4 in die Schleudertrommel 2 geleitet.
Die Schleudertrommel 2 ist über ihr Zulaufrohr 4 und einen das Zulaufrohr 4 konzentrisch umgebenden, den Verteiler 32 nach oben aus der Schleudertrommel 2 verlängernden Fortsatz 33 an Zentrifugenrahmen 6 mit einem unteren Rahmenansatz 8 dreh bar angeordnet bzw. aufgehängt. Dabei umschlingt ein Antriebsriemen 11 des Antriebsabschnittes 10 eine topfartige Riemenscheibe 13, welche an den Fortsatz 33 angesetzt ist und diesen mitnimmt. Lager 15 und 15a am Außenumfang des Fortsatzes 33 ermöglichen Drehungen des Fortsatzes 33 in einem den Fortsatz 33 umgebenden Ring 17, der sich über Federelemente 19 am Rahmen 6 abstützt.
Der untere Rahmensanatz 8 ist über einen Dichtabschnitt 12 im Rahmenansatz 8 gegen die Schleudertrommel 2 abgedichtet. An das untere Ende des Rahmenansatzes 8 ist ein Behälterdeckel 14 angeflanscht, welcher mittig vom Zulaufrohr 4 durchsetzt wird. Der Behälterdeckel 14 weist einen Ringraum auf, der in einer im wesentlichen radial ausgebildete Bohrung 16 mündet, welche als Ableitungskanal für eine mittels einer Schälscheibe 18 aus einer Schälkammer 20 abgeleitete Flüssigkeitsphase aus der Schleudertrommel 2 dient. Die Bohrung 16 mündet in einem Ablaufrohr 22.
An den Behälterdeckel 14 ist ein die Schleudertrommel 2 in ihrem oberen Bereich umgebender oberer Behältermantel 24 angeformt, der als oberer Abschluß eines kegeligen Behälters 26 zur Feststoffaufnahme dient, wobei der untere Abschnitt 28 des Behälters nach unten hin von der Zentrifuge abnehmbar ist und in einem Behälterrahmen 30 steht.
Die eigentliche Schleudertrommel 2 weist einen das Zulaufrohr 4 umgebenden Verteiler 32 mit einem außen an den Verteiler 32 angesetzten Tellerpaket 34 auf. Das Tellerpaket 34 befindet sich in einem nach oben und unten hin hier konisch verengenden Schleuderraum 36, der nach oben hin von einem konisch geformten Trommeldeckel 38 und nach unten hin von einem unten an den Verteiler 32 angeformten, konisch verlaufenden Schleuderraumunterteil 40 begrenzt wird.
Der Trommeldeckel 38 ist in ein Tommelunterteil 42 eingesetzt und im Trommelunterteil 42 mit einem Verschlußring 44 verschraubt.
Zwischen dem Schleuderraumunterteil 40 und der unteren Gehäusewandung des Trommelunterteiles 42 ist ein verschieblich geführter, ringförmiger Kolbenschieber 46 mit einem hier im wesentlichen L-förmigen Wandungsquerschnitt angeordnet, an den nach oben hin eine Öffnungskammer 48 und nach unten hin eine Schließkammer 50 angrenzt. Als unterer Schließkammerboden 52 dient die untere Wandung des Trommelunterteiles 42. Zwischen der unteren Wandung des Kolbenschiebers 46 und dem Schließkammerboden 52 - also in der Schließkammer 50 - können Schließfedern 54 angeordnet sein, welche den Kolbenschieber 46 in seiner Schließstellung halten, in welcher er die Feststoff-Austrittsöffnungen 56 im äußeren Mantel der Trommelunterteiles 42 verschließt (rechter Teil der Fig. 1).
Die Öffnungskammer 48 ist zwischen dem Kolbenschieber 46 und der unteren Wandung des Verteilers 32 bzw. dem Schleuderraumunterteil 40 ausgebildet. Die Steuerfluidzufuhr in die Öffnungskammer 48 erfolgt über eine Steuerfluid- Zuleitung 58 im Verteiler 32.
Die Steuerfluid-Zuleitung 58, insbesondere für ein Steuergas, mündet in einem das mit rotierende Zulaufrohr 4 umgebenden, ringförmigen Zuführkanal 60 zwischen der Innenwandung des Verteilers 32 und dem in den Verteiler 32 eingesetzten Zulaufrohr 4. Die Innenwandung des Verteilers 32 und die Wandung des Zulaufrohres 4 bilden dabei eine Art "Rohr mit Doppelwandung" aus, wobei der eigentliche Zuführkanal 60 für das Steuerfluid das Zulaufrohr 4 für das Schleudergut konzentrisch umgibt.
Oberhalb des oberen Endbereiches des Zentrifugenrahmens 6 ermöglicht ein axialer Anschluß 62 die Zuleitung des Schleudergutes in das Zulaufrohr 4. Ein hier radial nach außen gerichteter Anschluß 64 dient zur Zuleitung des Steuerfluides - insbesondere die Zufuhr von steriler Steuerluft - in den das Zulaufrohr umgebenden Zuführkanal 60.
Die Zuleitung des Schleudergutes erfolgt durch den Anschluß 62 und das Zulaufrohr 4 sowie durch die Axialbohrung 66 des Verteilers 32 und eine hier im wesentlichen radial verlaufende Bohrung 68 im Schleuderraumunterteil 40 in den Schleuderraum 36. Feststoffe werden aus dem Schleuderraum 36 durch die Öffnungen 56 ausgetragen, flüssige Phasen durch die Schälkammer 20 mit der Schälscheibe 18.
Vorzugsweise wird ein Gas wie Steuerluft als Steuerfluid durch den Anschluß 64 in den das Zulaufrohr 4 konzentrisch umgebenden Zuführkanal 60 geleitet. Von dort strömt die Steuerluft in die Steuerfluidzuleitung 58 und von dort in die Öffnungskammer 48. Dadurch wird bei entsprechendem großem Druckkaufbau in der Öffnungskammer 48 der Kolbenschieber 46 gegen die Federkraft der Schließfedern 54 nach unten gedrückt, was die Feststoff-Austrittsöffnungen 56 öffnet (linker Abschnitt der Fig. 1). Eine Absenkung des Druckes in der Öffnungskammer 48 resultiert dagegen aufgrund der Federkraft der Schließfedern 54 in einem Verschieben des Kolbenschiebers 46 nach oben, was die Feststoff-Austrittsöffnungen 56 wieder verschließt.
Der Kolbenschieber 46 und die Außenwandung der Schleudertrommel 2 nach Fig. 1 weisen Durchgangsbohrungen 70, 72 auf, welche in Wirkverbindung stehen, wobei zumindest die äußere Duchgangsbohrung mit einem Stopfen 74 verschließbar ist.
Der Kolbenschieber 46 weist einen zylindrischen Abschnitt 76 auf, dessen Außenumfang am Innenumfang der Schleudertrommel 2 anliegt. Am Außenumfang des zylindrischen Abschnittes 76 ist eine umlaufende Nut 78 ausgebildet. In diese Nut 78 ist eine ebenfalls um den Kolbenschieber umlaufende Dichtung 80 eingesetzt, welche dazu dient, den Spalt zwischen dem Außenumfang des Kolbenschiebers 46 und dem Innenumfang der Schleudertrommel 2 abzudichten.
Am Außenumfang des Schleuderraumunterteils 40 ist - siehe auch Fig. 2 - eine umlaufende Nut 82 ausgebildet. In diese Nut 82 sind zwei umlaufende Dichtungen 86, 88 eingesetzt, welche dazu dienen, den Produkt- oder Schleuderraum 36 in der Schleudertrommel 2 vom Steuerbereich - hier der Öffnungskammer 48 - zu trennen, indem sie den Spalt zwischen dem Außenumfang des Schleuderraumunterteils 40 und dem Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 76 des Kolbenschiebers 46 abdichten. Alternativ könnte jeweils auch nur ein einziger Dichtring in der Nut 82 angeordnet sein (hier nicht dargestellt)
Die Nut 82 ist am Außenumfang des Schleuderraumunterteils 46 zumindest abschnittsweise axial in Richtung des Schleuderraumes 36 bzw. zum Schleuderraum hin offen ausgebildet. In vorgewählten Winkelabständen liegt noch jeweils ein radialer Steg 90 am Schleuderraumunterteil 40 in axialer Richtung über den beiden Dichtungen 86, 88, um ein unbeabsichtigtes Ausfallen der Dichtungen 86, 88 aus der Nut 82 bei Bewegungen des Kolbenschiebers 46 zu vermeiden.
Da die Nut 82 zum Schleuderraum 36 bis auf den Bereich der Stege 90 hin axial weitgehend offen liegt, kann sich einerseits kein Schleudergut in den Spalt zwischen Schleuderraumunterteil 40 und dem Innendurchmesser des Kolbenschiebers 46 ablagern und kann andererseits während der Reinigung vom Reinigungsfluid gut erreicht werden. Hierdurch wird die Neigung zur Ausbildung von Ablagerungen im Bereich der Dichtungen 86 und 88 deutlich verringert.
Zur Reinigung kann auf einfache Weise auch ein Reinigungsfluid durch die Steuerfluidwege geleitet werden. Dieses erreicht über die Bohrung 70 auch die Schließkammer 50 und die Bohrung 72.
Nach Fig. 3 ist anders als in Fig. 1 der Kolbenschieber 46 am Außenumfang des an den Verteiler angeformten Trommelunterteiles 40 relativ zu diesem verschieblich geführt, wobei das Schleuderraumunterteil 40 und das Tommelunterteil 42 hier zu einem Bauelement zusammengefasst sind und wobei der Kolbenschieber 46 das Trommelunterteil 40 an dessen Außenumfang umschließt. Um weiterhin die Steuerfunktionen zur Betätigung des Kolbenschiebers 46 zu realisieren, liegt unterhalb des Kolbenschiebers ein Ring 84, der am Trommelunterteil 40 verschraubt ist, wobei zwischen dem Ring 84 und dem Kolbenschieber 46 an dessen Unterseite eine Kammer zur Betätigung des Kolbenschiebers 46 mittels Druckauf- und abbau in der Kammer vorgesehen sein kann. Alternativ kann eine Federabstützung des Kolbenschiebers 46 am Ring 84 nach Art der Federabstützung der Fig. 2 realisiert werden (nicht dargestellt).
Dabei ist wiederum am Außenumfang des Trommelunterteils 40 eine umlaufende Nut 82 ausgebildet, in die mindestens eine umlaufende Dichtung 86 bzw. ein Dichtring eingesetzt ist, welche dazu dient, den Produkt- oder Schleuderraum 36 in der Schleudertrommel 2 vom Steuerbereich - hier der Öffnungskammer 48' - zu trennen, indem sie den Spalt zwischen dem Außenumfang des Schleuderraumunterteils 40 und dem Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 76 des Kolbenschiebers 46 abdichtet.
Auch die Nut 86 ist zum Schleuderraum hin geöffnet, bis auf wenige Stege 90, um Ablagerungen im Spalt zu vermeiden. Bezugszeichen 2 Schleudertrommel
4 Zulaufrohr
6 Zentrifugenrahmen
8 Rahmenansatz
10 Antriebsabschnitt
11 Antriebsriemen
12 Dichtabschnitt
13 Riemenscheibe
14 Behälterdeckel
15, 15a Lager
16 Bohrung
17 Ring
18 Schälscheibe
19 Federelemente
20 Schälkammer
22 Ablaufrohr
24 Behältermantel
26 Behälter
28 unterer Behälterabschnitt
30 Behälterrahmen
32 Verteiler
33 Fortsatz
34 Tellerpaket
36 Schleuderraum
38 Trommeldeckel
40 Schleuderraumunterteil
42 Tommelunterteil
44 Verschlußring
46 Kolbenschieber
48, 48' Öffnungskammer
50 Schließkammer
52 Schließkammerboden
54 Schließfedern
56 Feststoff-Austrittsöffnungen
58 Steuerfluidzuleitung
60 Zuführkanal
62 axialer Anschluß
64 radialer Anschluß
66 Axialbohrung
68 Radialbohrung
70, 72 Durchgangsbohrungen
74 Stopfen
76 zylindrischer Abschnitt
78 Nut
80 Dichtung
82 Nuten
84 Ring
86, 88 Dichtungen
90 Steg

Claims

1. Zentrifuge, insbesondere Separator, die mindestens folgendes aufweist:

- eine Schleudertrommel (2),

- ein in und/oder an der Schleudertrommel (2) axial verschiebbar angeordnetes Element (46);

- mindestens eine zwischen dem verschiebbaren Element (46) und der Schleudertrommel (2) oder einem sonstigen relativ zur Schleudertrommel (2) unverschiebbaren Bauteil (40) angeordnete Dichtung (86, 88) zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem verschiebbaren Element (46) und der Schleudertrommel (2) oder dem relativ zur Schleudertrommel (2) unverschiebbaren Bauteil (40),

dadurch gekennzeichnet, dass

- die mindestens eine Dichtung (86, 88) wenigstens abschnittsweise axial zum Schleuderraum (36) hin offen liegt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axial in der Schleudertrommel (2) verschiebbare Element ein Kolbenschieber (46) ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das relativ zur Schleudertrommel (2) unverschiebbare Bauteil ein Schleuderraumunterteil (40) ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axial an der Schleudertrommel (2) verschiebbare Element ein das Trommelunterteil (42) und/oder das Schleuderraumunterteil (40) am Außenumfang umgebender Kolbenschieber (46) ist.

5. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Schleuderraumunterteils (40) mindestens eine umlaufende Nut (82) ausgebildet ist, in welche mindestens eine umlaufende Dichtung (86, 88) eingesetzt ist, wobei die Nut (82) zum Schleuderraum (36) hin zumindest abschnittsweise, vorzugsweise aber umlaufend mit der Ausnahme von Stegen (90), axial offen ausgebildet ist.

6. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in vorgewählten Winkelabständen jeweils einer der Stege (90) an das Schleuderraumunterteil (40) angeformt ist, der die Dichtung (86, 88) gegen Ausfallen in axialer Richtung aus der Nut (82) sichert.

7. Zentrifuge nach Anspruch einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dichtungen (86, 88) in der mindestens einen Nut (82) ausgebildet sind.

8. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrung (94) im Schleuderraumunterteil (40) ausgebildet ist, welche in den Spalt zwischen dem Schleuderraumunterteil (40) und dem Kolbenschieber (46) mündet.