DE10259332A1 - Assembly, to separate solids from fluid, has rotating hollow shaft in working zone with projecting hollow separators, with perforated medium to allow fluid into separators and flow into hollow shaft - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Fluid umfassend
- – einen von einer Außenwand umgrenzten Arbeitsraum,
- – eine in dem Arbeitsraum drehbar aufgenommene Hohlwelle mit einem sich in Achsrichtung der Hohlwelle erstreckenden Kanal,
- – eine Mehrzahl von der Hohlwelle abstehende Abtrennelemente, wobei die Abtrennelemente derart ausgebildet oder/und angeordnet sind, dass das dem Abtrennprozess zu unterziehende Fluid im Abtrennbetrieb zumindest in einem Abschnitt der Radialerstreckung der Abtrennelemente im Wesentlichen laminar strömt,
- – eine Zuführung zum Zuführen des dem Abtrennprozess zu unterziehenden Fluids,
- – eine erste Abführung zum Abführen von durch den Abtrennprozess mit abgetrennten Feststoffen aufkonzentriertem Fluid, und
- – eine zweite Abführung zum Abführen von dem Abtrennprozess unterzogenem Fluid.
- - a work space bounded by an outer wall,
- A hollow shaft rotatably received in the working space with a channel extending in the axial direction of the hollow shaft,
- A plurality of separating elements protruding from the hollow shaft, the separating elements being designed and / or arranged such that the fluid to be subjected to the separating process flows essentially in a laminar manner in at least a section of the radial extent of the separating elements,
- A feed for feeding the fluid to be subjected to the separation process,
- A first discharge for removing fluid concentrated by the separation process with separated solids, and
- A second discharge for removing fluid subjected to the separation process.
Als derartige Vorrichtungen zum Abtrennen von
Feststoffen aus einem Fluid sind beispielsweise Zentrifugalseparatoren
bekannt, deren Aufbau und Funktion nachfolgend mit Bezug auf
Der
Zentrifugalseparator
The centrifugal separator
Wie die Bezeichnung "Zentrifugalseparator" bereits andeutet,
beruht die Abtrennung der Feststoffe aus dem zweiten Teilstrom T2
auf der Zentrifugalwirkung der Vorrichtung
Die so aus den Zwischenräumen
Nachteilig ist an den bekannten Zentrifugalseparatoren
hauptsächlich,
dass es bei Nichtbeachtung der vorgeschriebenen Betriebsparameter,
insbesondere bei Überschreitung
der bei vorgegebener Drehzahl maximal zulässigen Feststoffkonzentration in
dem durch die Zuführung
Daneben sind auch dynamische Filtersysteme
mit in einem feststehenden Gehäuse
rotierenden Filterplatten bekannt (s. beispielsweise
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Fluid anzugeben, welche sich zum einen durch eine hohe Abtrenneffizienz und zum anderen durch hohe Unempfindlichkeit gegenüber den Betriebsparametern auszeichnet.In contrast, it is the task of the present Invention, an apparatus for separating solids from a Specify fluid, which is due to a high separation efficiency and on the other hand through high insensitivity to the Operating parameters distinguished.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher die Abtrennelemente mit einem Hohlraum ausgebildet sind, der mit dem Kanal der Hohlwelle verbunden ist und dass an wenigstens einer Oberfläche jedes Abtrennelements ein Abtrennmedium vorgesehen ist, welches Fluid in den Hohlraum eintreten lässt, die abzutrennenden Feststoffe jedoch zurückhält.This object is achieved by a Device of the type mentioned solved, in which the separating elements are formed with a cavity that is connected to the channel of the hollow shaft is connected and that on at least one surface each Separation element, a separation medium is provided, which fluid can enter the cavity, holds back the solids to be separated.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Fluid sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas sein kann. Darüber hinaus kann der Abtrennprozess sowohl in einem Filtern als auch in einem Sieben bzw. Klassieren des Fluids bestehen. Dabei wird beim Sieben bzw. Klassieren ein Teil des gesamten Feststoffes, nämlich die abzutrennende Fraktion, durch das Abtrennmedium abgetrennt, während die restlichen Feststoffe durch das Abtrennmedium hindurchtreten. Im Unterschied zu dem Membranfilter einsetzenden Stand der Technik werden erfindungsgemäß bevorzugt mechanisches Abtrennmedium verwendet, d.h. Abtrennmedium, das beim Filtern bzw. Sieben/Klassieren mit den abzutrennenden Feststoffen in rein mechanische Wechselwirkung treten.At this point it should be noted that the fluid is both a liquid can be a gas as well. About that in addition, the separation process can be both in a filtering as well consist of sieving or classifying the fluid. It is at Sieving or classifying a part of the total solid, namely the fraction to be separated, separated by the separation medium, while the rest Pass solids through the separation medium. The difference to the prior art using the membrane filter are preferred according to the invention mechanical separation medium used, i.e. Separation medium that the Filter or sieve / classify with the solids to be separated interact purely mechanically.
Bevorzugt erstrecken sich auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Abtrennelemente über den gesamten Umfang der Hohlwelle. Hierdurch kann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass sich die zweite Teilströmung des Fluids zwischen den Abtrennelementen nach Beschleunigung auf die Umlaufgeschwindigkeit der Abtrennelemente um die Achse der Hohlwelle zumindest in einem Abschnitt der Radialerstreckung der Abtrennelemente im Wesentlichen laminar bewegt. Durch diese schonende Strömungsführung werden beispielsweise die speziellen Wechselwirkungs-Probleme der Membranfiltration vermieden. Festzuhalten ist jedoch, dass auch bei flügelförmig ausgebildeten Abtrennelementen eine derartige laminare Strömung durch geeignete Hilfsmaßnahmen sichergestellt werden kann.Preferably also extend at the device according to the invention the separation elements over the entire circumference of the hollow shaft. This can be done in a simple manner ensure that the second partial flow of the Fluids between the separation elements after acceleration to the Circulation speed of the separation elements around the axis of the hollow shaft at least in a section of the radial extent of the separating elements essentially laminar moves. Through this gentle flow control for example the special interaction problems of membrane filtration avoided. It should be noted, however, that even with wing-shaped Separation elements such a laminar flow through suitable auxiliary measures can be ensured.
In Weiterbildung der Erfindung kann wenigstens eines der Abtrennelemente wenigstens eine die beiden Oberflächen des jeweiligen Abtrennelements verbindenden, mit dem Hohlraum des Abtrennelements jedoch nicht in Verbindung stehenen Durchgang aufweisen. Derartige Durchgangsöffnungen fördern den Zentrifugalaustrag der Feststoffe aus dem Bereich zwischen den Abtrennelementen, da die Strömung des Fluids zumindest im radial äußeren Abschnitt der Abtrennplatten ebenfalls nach radial außen gerichtet ist. Andererseits kann es zu Beeinträchtigungen der die Sedimentation der Feststoffe am Außenrand der Abtrennplatten begünstigenden Schleppströmung kommen. Durch geeignete Wahl der Anzahl, der Querschnittsfläche und der Form dieser Durchgänge sowie des Orts, an dem diese Durchgänge vorgesehen sind, und dergleichen Parameter mehr kann eine hohe Abtrenneffizienz sichergestellt werden.In a further development of the invention at least one of the separation elements at least one of the two surfaces of the respective separating element connecting with the cavity of the However, the separating element does not have a connected passage. Such through openings promote the Centrifugal discharge of the solids from the area between the separation elements, there the flow of the fluid at least in the radially outer section the partition plates is also directed radially outwards. on the other hand there may be impairments the sedimentation of the solids on the outer edge of the partition plates favoring towing flow. By a suitable choice of the number, the cross-sectional area and the shape of these passages and the place where these passages are provided, and the like Higher separation efficiency can be ensured by parameters more.
Eine laminare Strömung des Fluids zwischen den Abtrennelementen kann durch geeignete Wahl des Abstands der Abtrennelemente in Achsrichtung der Hohlwelle gewährleistet werden. Beispielsweise kann der Abstand der Abtrennelemente zwischen etwa 5 mm und etwa 50 mm, vorzugsweise zwischen etwa 5 mm und etwa 15 mm, betragen.A laminar flow of fluid between the Separation elements can be selected by a suitable choice of the distance between the separation elements be guaranteed in the axial direction of the hollow shaft. For example the distance of the separating elements between about 5 mm and about 50 mm, preferably between about 5 mm and about 15 mm.
Zur Erzielung des gewünschten Fluiddurchsatzes kann die radiale Erstreckung der Abtrennelemente einen Wert von weniger als etwa 1000 mm, vorzugsweise zwischen etwa 25 mm und etwa 200 mm, aufweisen.To achieve the desired Fluid throughput can cause the radial extension of the separating elements a value of less than about 1000 mm, preferably between about 25 mm and about 200 mm.
In Abhängigkeit der aus dem Fluid abzutrennenden Feststoffe kann die Porenweite des Abtrennmediums einen Wert von mindestens etwa 0,1 μm, vorzugsweise von zwischen etwa 0,5 μm und etwa 100 μm, noch bevorzugter von zwischen etwa 1 μm und etwa 20 μm, aufweisen.Depending on the fluid Solids to be separated can be the pore size of the separation medium a value of at least about 0.1 μm, preferably of between about 0.5 μm and about 100 μm, more preferably between about 1 μm and about 20 μm.
Zur Erhöhung der Abtrenneffizienz ist es darüber hinaus möglich, dass an beiden Oberflächen der Abtrennelemente ein Abtrennmedium vorgesehen ist.To increase the separation efficiency is it about it possible that on both surfaces a separating medium is provided for the separating elements.
Zur Erhöhung der Abtrenneffizienz bzw.
zur Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
an den jeweiligen Anwendungsfall können noch eine Reihe anderer
Parameter variiert werden:
Beispielsweise kann der Anstellwinkel
wenigstens einer Oberfläche
wenigstens eines Abtrennelements relativ zur Hohlwelle einen Wert
von zwischen etwa –60° und etwa
+60° aufweisen.
Dabei bedeutet ein Anstellwinkel von 0°, dass die jeweils betrachtete Oberfläche des
Abtrennelements orthogonal von der Hohlwelle absteht. Positive Winkel
erhält
man dann, wenn die betrachtete Oberfläche in Richtung der Schleppströmung von
der Zuführung
zur ersten Abführung
gerichtet ist. Entsprechend erhält
man negative Winkel, wenn die Oberfläche entgegen der Richtung der
Schleppströmung
angestellt ist.A number of other parameters can be varied in order to increase the separation efficiency or to adapt the device according to the invention to the respective application:
For example, the angle of attack of at least one surface of at least one separating element relative to the hollow shaft can have a value of between approximately -60 ° and approximately + 60 °. An angle of incidence of 0 ° means that the surface of the separating element under consideration protrudes orthogonally from the hollow shaft. Positive angles are obtained when the surface under consideration is directed in the direction of the drag flow from the inlet to the first outlet. Correspondingly, negative angles are obtained if the surface is set against the direction of the drag flow.
Darüber hinaus kann die Dicke der Abtrennelemente mit zunehmendem Abstand von der Hohlwelle abnehmen. Hierdurch ist es möglich, dass an beiden Oberflächen des Abtrennelements auf die sich an diese Oberflächen anlagernden Feststoffpartikel eine Gesamtkraft wirkt, die eine von der jeweils betrachteten Oberfläche weg weisende Komponente aufweist. Diese Gesamtkraft ergibt sich zum einen aus der auf die Partikel wirkenden Zentrifugalkraft und zum anderen aus der Saugkraft, mit welcher die durch das Abtrennmedium in den Hohlraum der Abtrennelemente eintretende zweite Fluidströmung die Partikel gegen die Oberfläche des Abtrennelements zieht. Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, dass die Abtrennelemente eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen.In addition, the thickness of the separating elements can decrease with increasing distance from the hollow shaft. This makes it possible for a total force which has a component pointing away from the surface in question to act on the solid particles attached to these surfaces on both surfaces of the separating element. This total force results on the one hand from the centrifugal force acting on the particles and on the other hand from the suction force with which the second fluid flow entering the cavity of the separation elements through the separation medium pulls the particles against the surface of the separation element. Alternatively, however, it is also possible for the separating elements to have an essentially constant thickness.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Außenwand ohne Einbußen an Abtrenneffizienz feststehend ausgebildet sein kann, was konstruktive Vorteile hinsichtlich der Ausbildung der Zuführung sowie der ersten Abführung bietet.It has also been shown that the outer wall without loss separation efficiency can be fixed, which is constructive Offers advantages with regard to the formation of the feed and the first discharge.
Bei der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung kann die Zuführung in der Außenwand, die erste Abführung ebenfalls in der Außenwand und die zweite Abführung an der Hohlwelle ausgebildet sein.In the separation device according to the invention can the feed in the outer wall, the first exhaustion also in the outer wall and the second exhaustion be formed on the hollow shaft.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hohlwelle lediglich an einem ihrer Enden, vorzugsweise ihrem zuführseitigem Ende an der Außenwand drehbar gelagert ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Hohlwelle an ihren beiden Enden an der Außenwand drehbar gelagert ist. Welche der beiden Alternativen zum Einsatz kommt, hängt hauptsächlich von der Länge der Hohlwelle sowie deren Drehzahl ab.In further development of the invention suggested that the hollow shaft only at one of its ends, preferably your feed side End on the outside wall is rotatably mounted. Alternatively, however, it is also possible that the hollow shaft is rotatably supported at its two ends on the outer wall. Which of the two alternatives is used mainly depends on the length the hollow shaft and its speed.
Bei Lagerung der Hohlwelle an beiden Enden kann die Hohlwelle zwei stirnseitig aneinander angrenzende, miteinander jedoch nicht verbundene Kanäle aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Hohlwelle als Mehrfachhohlwelle mit einer Mehrzahl von zueinander vorzugsweise koaxial verlaufenden Kanälen auszuführen. In beiden Ausführungsvarianten, die wohlgemerkt auch . in Kombination miteinander verwirklicht werden können, kann man eine Mehrzahl von Abführ-Sektionen realisieren, d.h. eine Mehrzahl von zweiten Teilströmen des gereinigten Fluids. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn eine Mehrzahl von Zuführungen vorgesehen ist. Dabei kann durch eine erste Zuführung, wie bereits erwähnt, das dem Abtrennprozess zu unterziehende Fluid in den Arbeitsraum der Abtrennvorrichtung eingeführt werden, und kann durch wenigstens eine weitere Zuführung Waschfluid, beispielsweise Wasser, in den Arbeitsraum eingeleitet werden.When the hollow shaft is supported on both The hollow shaft can end at two ends adjoining but have channels not connected to each other. In addition or alternatively it is possible the hollow shaft as a multiple hollow shaft with a plurality of each other preferably run coaxial channels. In both versions, which also mind you. can be realized in combination with each other can, you can have a variety of laxative sections realize, i.e. a plurality of second substreams of cleaned fluids. This is of advantage, for example, if a plurality of feeders is provided. A first feed, as already mentioned, can the fluid to be subjected to the separation process in the work area of the Separation device introduced and can be washed with at least one additional supply of washing fluid, for example water, can be introduced into the work area.
Um den Transport der durch den Abtrennprozess abgetrennten Feststoffe in Richtung zu der ersten Abführung hin zu unterstützen, können im Bereich des radial äußeren Rands der Abtrennelemente Förderelemente vorgesehen sein, beispielsweise Schaufeln, Flügel, Düsen oder dergleichen.To transport the through the separation process separated solids towards the first discharge to support, can in the area of the radially outer edge of the separating elements conveyor elements be provided, for example blades, wings, nozzles or the like.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden. Es stellt dar:The invention is explained below the attached Drawings of exemplary embodiments still are explained in more detail. It shows:
In
Über
eine am Gehäuse
Erfindungsgemäß sind die Abtrennelemente
Ferner weisen die Abtrennelemente
Der Abtrennprozess, der in der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung
Wie vorstehend bereits erwähnt, können die Durchgänge
Dies erleichtert den Durchtritt des
Fluids durch den Durchgang
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Durchgänge
Wie in
Gleichwohl hat diese Ausführungsform
auf Grund der konstanten Dicke der Abtrennelemente
Alternativ ist es gemäß
Mit Bezug auf die
Eine Unterteilung des Abführkanals
der Hohlwelle in eine Mehrzahl von Teilkanälen ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn, wie dies in
Nachzutragen ist noch, dass im Bereich
des äußeren Umfangsrands
der Abtrennelemente
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10259332A DE10259332A1 (en) | 2002-12-18 | 2002-12-18 | Assembly, to separate solids from fluid, has rotating hollow shaft in working zone with projecting hollow separators, with perforated medium to allow fluid into separators and flow into hollow shaft |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BHS-SONTHOFEN GMBH, 87527 SONTHOFEN, DE |
|
8131 | Rejection |