DE10223802B4

DE10223802B4 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge

Info

Publication number: DE10223802B4
Application number: DE10223802A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ostkamp; Franz Dipl.-Ing. Kramer; Wolf-Dietrich Dipl.-Ing. Herberg
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: AU2003240718B2; DE50301628D1; UA78059C2; CA2485082A1; EP1509329B1; DE10223802A1; RU2283188C2; PL372242A1; AU2003240718A1; BR0311565A; ATE309050T1; CA2485082C; ES2248753T4; WO2003099446A1; BR0311565B1; DK1509329T3; ES2248753T3; MXPA04011892A; US7056273B2; RU2004139021A

Abstract

Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit
a) einer drehbaren Trommel (3) mit einer horizontalen Drehachse, die einen Schleuderraum (11) umgibt,
b) einer in der Trommel (3) angeordneten drehbaren Schnecke (5),
c) wenigstens einem Flüssigkeits- und wenigstens einem Feststoffaustrag, wobei der Flüssigkeitsaustrag mit einer Schälscheibe (19) erfolgt, der eine Kammer (29) nachgeschaltet ist, wobei die Kammer (29) als Ringraum (29) ausgebildet ist und eine darin ausgebildete Sperrscheibe (33) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
d) am Außenumfang des Grundkörpers der Schnecke (5) vor dem Feststoffaustrag eine erste Siphonscheibe (21) angeordnet ist,
e) die Sperrscheibe (33) als zweite Siphonscheibe (33) ausgebildet ist, und
f) die Kammer (29) eine hydrohermetische Sperrkammer (29) zur Abdichtung des Schleuderraumes (11) gegen die Umgebung mittels einer Sperrflüssigkeit ist, der direkt eine Zulaufleitung (35) für die separate, vom Schleudergut unabhängige Sperrflüssigkeit zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige gattungsgemäße Zentrifuge ist aus der DE 198 30 653 C1 bekannt. Zum Stand der Technik werden ferner die nachveröffentlichte EP 1 232 794 A1 und die DE 657 473 C (zur Kontur der Schnecke), die DE 39 04 151 A (zur Beeinflussung des Kammerdrucks), die DE 40 14 552 C und die DE 35 45 515 A1 genannt.

Die in der DE 43 20 265 A1 offenbarte Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist an der Flüssigkeitsaustrittsseite mit einem Wehr versehen, welches einen Durchlass aufweist. Dem Durchlass ist eine während des Drehens der Trommel relativ zu dieser stillstehende Drosselscheibe zugeordnet, die über eine Gewindebuchse axial verschiebbar ist. Durch Verdrehen der Gewindebuchse kann der Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe verändert werden. Die damit einhergehende Veränderung des Abflussquerschnittes bewirkt eine Änderung des Flüssigkeitspegels in der Schleudertrommel, so dass eine stufenlose Einstellung dieses Flüssigkeitspegels durch Verschieben der Drosselscheibe möglich ist.

Alternativ ist es aus dem gattungsgemäßen Stand der Technik der DE 198 30 653 C1 auch bekannt, den Flüssigkeitsaustrag einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge mittels einer Schälscheibe zu realisieren, insbesondere, um den Schleuder- bzw. Separationsraum gegen die Umgebung abzudichten, der eine Labyrinthdichtung nachgeschaltet ist.

Auf der vom Schleuderraum abgewandten Seite der Schälscheibe ist dadurch allerdings nach wie vor keine Abdichtung gegenüber dem Außenraum gegeben. Die Erfindung hat die Aufgabe, dieses Problem zu beheben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruches 1.

Hierdurch wird auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine zuverlässige Abdichtung des Schleuderraumes gegen die umgebende Atmosphäre geschaffen.

Sperrkammern sind ferner auch von Zentrifugen mit vertikaler Drehachse an sich bekannt ( DE 196 31 226 A1 ). Es wurde bisher jedoch nicht erwogen, auch bei Zentrifugen mit horizontaler Drehachse eine Sperrkammer zu realisieren, welche mit einer separaten, vom Schleudergut unabhängigen Sperrflüssigkeit beaufschlagbar ist.

Besonders bevorzugt münden in einen Ringraum der Sperrkammer die Zulaufleitung und eine Ablaufbohrung, welche das kontinuierliche Zuleiten und Ableiten der Spenflüssigkeit in die und aus der Sperrkammer ermöglichen. Hierdurch wird auf sehr viel einfachere Weise als in der DE 196 31 226 A1 eine kontinuierliche Reinigung der Sperrkammer realisierbar und damit das Entstehen von Ablagerungen in der Sperrkammer effektiv verhindert. Damit wird die Zentrifuge auch hohen Hygieneanforderungen gerecht.

Da der Flüssigkeitsaustrag mit einer Schälscheibe erfolgt, der die Sperrkammer insbesondere unmittelbar nachgeschaltet ist, kann ein gelöstes Gas wie CO₂ zumindest weitgehend in der abzuleitenden bzw. zu verarbeitenden Flüssigkeit gehalten wer den, was die Verarbeitung von Produkten wie Bier stark vereinfacht. Insbesondere ist die Sperrkammer wie die Schälscheibe trommelseitig in Hinsicht auf das Hauptlager der Trommel angeordnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vollmantel-Schneckenzentrifuge; und
2 eine Ausschnittsvergrößerung aus 1.
1 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer Trommel 3 mit einer horizontalen Drehachse, in der eine Schnecke 5 angeordnet ist. Die Trommel 3 und die Schnecke 5 weisen jeweils einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt und einen sich hier konisch verjüngenden Abschnitt auf.
Ein sich axial erstreckendes zentrisches Einlaufrohr 7 dient zur Zuleitung des Schleudergutes 8 über einen zum Einlaufrohr 7 senkrechten Verteiler in den Schleuderraum 11 zwischen der Schnecke 5 und der Trommel 3.
Wird beispielsweise ein schlammiger Brei in die Zentrifuge geleitet, setzen sich an der Trommelwandung Feststoffpartikel ab. Weiter nach innen hin bildet sich eine Flüssigkeitsphase aus.
Die mit dem Lager 6 gelagerte Schnecke 5 rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die Trommel 3 und fördert den ausgeschleuderten Feststoff S zum konischen Abschnitt hin aus der Trommel 3 zu einem Feststoffaustrag (hier nicht dargestellt).
Die Flüssigkeit strömt dagegen zum größeren Trommeldurchmesser am hinteren Ende des zylindrischen Abschnittes der Trommel 3 und wird dort durch ein Wehr 15 in eine sich axial an den eigentlichen Schleuderraum anschließende Kammer 17 mit einem im Vergleich zum Schleuderraum kleineren Durchmesser geleitet.
In der Kammer 17 (siehe auch 2) ist eine Schälscheibe 19 zur Ableitung der Flüssigkeitsphase L angeordnet, an die sich ein Ableitungskanal 13 anschließt, der die Flüssigkeitsphase L aus der Trommel 3 ableitet.
In dem sich konisch verjüngenden Bereich der Trommel 3 weist die Schnecke 1 vor dem Feststoffaustrag (hier nicht dargestellt) eine erste Siphonscheibe 21 auf, die sich von der Schnecke 5 aus radial nach außen in den Schleuderraum 11 erstreckt und in den Flüssigkeitsspiegel P1 eintaucht. Durch das Eintauchen wird der Innenbereich bzw. der Schleuderbereich in dem Schleuderraum 11 (hier rechts der Siphonscheibe 21) hermetisch gegenüber der Umgebung bzw. der umgebenden Atmosphäre verschlossen. Es wäre auch denkbar, weitere Siphonscheiben im konischen Bereich der Trommel 3 anzuordnen, um derart die Feststoffkonsistenz zu beeinflussen (hier nicht dargestellt)
In der Kammer 17 ist an der zum Schleuderraum weisenden Seite der Schälscheibe 19 eine Ringschulter 23 angeordnet, welche sich radial vom Innenumfang der Kammer 17 nach innen hin erstreckt.
Zwischen der ersten Siphonscheibe 21 und der Ringschulter 23 bildet sich im Betrieb der Zentrifuge ein Flüssigkeitspegel P1 aus.
Zwischen der näher zur Schälscheibe 19 gelegenen Ringschulter 23 und der Schälscheibe 19 reicht der Flüssigkeitspegel P2 dagegen hier bis zur Eintrittsöffnung 25 der Schälscheibe. Durch Androsseln der Schälscheibe 19 kann der Flüssigkeitspegel hier variiert werden.
Auf der von der Ringscheibe 23 abgewandten Seite der Schälscheibe 19 erstreckt sich die Kammer 17 radial nach innen hin bis nahe an das Zulaufrohr heran bzw. bis auf einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Schnecke 5 und mündet in eine axiale Passage 27, an die sich in axialer Richtung ein als Sperrkammer fungierender Ringraum 29 anschließt, welcher wiederum in einen axialen Ableitungskanal 31 für Spenflüssigkeit am Außenumfang des Einlaufrohres 7 und des Ableitungskanales 13 für das Schleudergut mündet, wobei der innere Durchmesser des Ableitungskanales 31 für Spenflüssigkeit kleiner ist als der innere Durchmesser der Passage 27, so dass aus der Sperrkammer 19 überlaufende Spenflüssigkeit durch den Ableitungskanal 31 abläuft.
In der Sperrkammer bzw. in dem Ringraum 29 ist an deren Innenumfang eine weitere Siphon- bzw. Sperrscheibe 33 ortsfest angeordnet, welche sich von innen her radial nach außen in die Sperrkammer hinein erstreckt.
Eine von außen in die Zentrifuge führende Zulaufleitung 35 – hier parallel zum Einlaufrohr 7 an dessen Außenumfang angeordnet – ermöglicht das direkte Zuleiten einer vom Schleudergut unabhängigen Spenflüssigkeit wie Wasser von innen in die Sperrkammer 29.
Eine Ablaufbohrung 37 – hier am Außenumfang des Ringraumes 29 spitzwinklig zur Drehachse radial nach außen aus der Trommel 3 führend – ermöglicht das kon tinuierliche Ableiten der Sperrflüssigkeit aus dem Ringraum 29, was eine vorteilhafte kontinuierliche Reinigung bewirkt.
Im Betrieb – d.h. bei Drehungen der Trommel 3 und der Schnecke 5 – bildet sich in dem Ringraum 29 ein Flüssigkeitspegel P3 der Spenflüssigkeit aus, welcher das Innere der Trommel 3 gegen die umgebende Atmosphäre abdichtet, wenn die Zulaufmenge an Spenflüssigkeit in die Sperrkammer größer ist als die Ablaufmenge, welche durch die Dimensionierung der Ablaufbohrung 37 eingestellt ist. Überschüssiges Wasser, das nicht durch die Ablaufbohrung 37 abläuft, fließt durch den Ableitungskanal 31 ab.
Bei Aufbau eines Druckes im Inneren des Dekanters bzw. der Vollmantel-Schneckenzentrifuge würde ein im Schleudergut (z.B. ein Getränk) gelöstes Gas (wie z.B. CO₂) ohne die Sperrkammeranordnung u.U. zum Teil aus der Vollmantel-Schneckenzentrifuge entweichen. Mit der zweiten Siphonscheibe 33 in der Sperrkammer 29 kann aber auf einfache Weise ein genügender Druck aufgebaut werden, so daß das Gas in der Flüssigkeit gehalten wird. Durch Variation des Durchmessers der Sperrscheibe 33 ist der Druck in der Sperrkammer 29 variierbar, welche vorzugsweise bis zu 4bar, insbesondere 0,5 bis 2,5bar, beträgt. Der Druck beeinflusst die Art der Förderung des Feststoffes und/oder dessen Konsistenz.
Ergänzend ergibt sich nicht nur eine dauerhafte Abdichtung gegen die umgebende Atmosphäre sondern u.U. auch eine Abdichtung gegen Produktkontaminationen durch Ölnebel des flüssigkeitsseitigen Hauptlagers (hier nicht dargestellt).

1: Vollmantel-Schneckenzentrifuge
3: Trommel
5: Schnecke
6: Lager
7: Einlaufrohr
8: Schleudergut
11: Schleuderraum
13: Ableitungskanal
15: Wehr
17: Kammer
19: Schälscheibe
21: Siphonscheibe
23: Ringschulter
25: Eintrittsöffnung
27: Passage
29: Ringraum
31: Ableitungskanal
33: Sperrscheibe
35: Zulaufleitung
37: Ablaufbohrung
P1, P2, P3: Flüssigkeitspegel
S: Schleudergut
L: Flüssigkeitsphase

Claims

Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit a) einer drehbaren Trommel (3) mit einer horizontalen Drehachse, die einen Schleuderraum (11) umgibt, b) einer in der Trommel (3) angeordneten drehbaren Schnecke (5), c) wenigstens einem Flüssigkeits- und wenigstens einem Feststoffaustrag, wobei der Flüssigkeitsaustrag mit einer Schälscheibe (19) erfolgt, der eine Kammer (29) nachgeschaltet ist, wobei die Kammer (29) als Ringraum (29) ausgebildet ist und eine darin ausgebildete Sperrscheibe (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass d) am Außenumfang des Grundkörpers der Schnecke (5) vor dem Feststoffaustrag eine erste Siphonscheibe (21) angeordnet ist, e) die Sperrscheibe (33) als zweite Siphonscheibe (33) ausgebildet ist, und f) die Kammer (29) eine hydrohermetische Sperrkammer (29) zur Abdichtung des Schleuderraumes (11) gegen die Umgebung mittels einer Sperrflüssigkeit ist, der direkt eine Zulaufleitung (35) für die separate, vom Schleudergut unabhängige Sperrflüssigkeit zugeordnet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkammer (29) der Schälscheibe (19) unmittelbar nachgeschaltet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringraum (29) die Zulaufleitung (35) und eine Ablaufbohrung (37) münden, welche das kontinuierliche Zuleiten und Ableiten der Sperrflüssigkeit in die und aus der Sperrkammer (29) ermöglichen.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (3) und die Schnecke (5) jeweils einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt und einen sich verjüngenden Abschnitt aufweisen, wobei sich an den zylindrischen Abschnitt eine Kammer (17) mit einem vorzugsweise im Vergleich zum Schleuderraum kleineren Durchmesser anschließt, in der die Schälscheibe (19) angeordnet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang der Kammer (17) eine Ringschulter (23) angeordnet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kammer (17) auf der von der Ringscheibe (23) abgewandten Seite der Schälscheibe (19) radial nach innen hin bis auf einen Durchmesser erstreckt, der kleiner als der Durchmesser der Schnecke (5) ist und daß die Kammer (17) in eine Passage (27) mündet, an die sich in axialer Richtung der Ringraum (29) anschließt; welcher in einen axialen Ableitungskanal (31) für Sperrflüssigkeit mündet, wobei der innere Durchmesser dieses Ableitungskanale (31) kleiner ist als der der Passage (27), so dass aus der Sperrkammer (19) überlaufende Sperrflüssigkeit durch den Ableitungskanal (31) ableitbar ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringraum (29) an den Innenumfang der Kammer senkrecht die Sperrscheibe (33) angesetzt oder angeformt ist, welche sich von innen her radial nach außen in den Ringraum (29) erstreckt.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufleitung (35) parallel zu einem Einlaufrohr (7) für Schleudergut an dessen Außenumfang angeordnet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufbohrung (37) vom Außenumfang des Ringraumes (29) vorzugsweise spitzwinklig zur Drehachse radial nach außen aus der Trommel (3) führt.