DE19922236A1

DE19922236A1 - Zentrifuge und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE19922236A1
Application number: DE19922236A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Mackel; Willi Niemerg; Thomas Kleimann
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2019-05-15
Also published as: ATE256503T1; EP1181102B1; DE19922236C2; DK1181102T3; DE50004796D1; JP3842974B2; EP1181102A1; WO2000069566A1; JP2002543973A; US6648809B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge und ein Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge. Die Zentrifuge weist eine Schleudertrommel (2), ein in die Schleudertrommel (2) mündendes Zulaufrohr (4) zur Zuleitung eines Schleudergutes in die Schleudertrommel (2) und einen Zuführkanal (60) zur Zuführung eines Steuerfluids in einen Öffnungs- und/oder Schließabschnitt der Schleudertrommel (2) auf. Dabei ist der Zuführkanal (60) vorzugsweise konzentrisch zum Zulaufrohr (4) ausgebildet. Als Steuerfluid wird ein steriles gasförmiges Medium vorgeschlagen (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, die folgendes aufweist: eine Schleudertrom mel, ein in die Schleudertrommel mündendes Zulaufrohr zur Zuleitung eines Schleudergutes in die Schleudertrommel und einen Zuführkanal zur Zuführung ei nes Steuerfluids in einen Öffnungs- und/oder Schließabschnitt der Schleudertrom mel. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsge mäßen Zentrifuge.

Eine gattungsgemäße Zentrifuge ist aus der DE 28 22 478 bekannt. Die in dieser Schrift gezeigte Zentrifuge weist eine Schleudertrommel mit einem Kolbenschieber auf, dem eine Kammer zugeordnet ist, welche über Kanäle in einer Spindel mit einem Hydrauliksystem verbunden ist. Der Einlauf des Produktes erfolgt über ein zentrales Zulaufrohr von oben. Die Spindel befindet sich an der Unterseite der Schleudertrommel. Diese Konstruktion hat sich zwar an sich bewährt, sie stößt je doch an ihre Grenzen, wenn der Produktbereich aus Hygienegründen vom An triebsbereich der Zentrifuge und den Steuerelementen des Antriebs sowie den Steu erelementen der Steuerfluidzufuhr außerhalb der Trommel (Ventile usw.) getrennt liegen soll.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Zentrifuge zu schaffen, bei welcher die Zuleitung des Steuerfluids auf besonders konstruktiv einfache Weise erfolgen soll. Es soll insbesondere auch möglich sein, mit der Erfindung den Produktbereich vom Antriebsbereich und von dessen Steuerelementen sowie vorzugsweise auch von den Steuerelementen für die Steuerfluidzufuhr zu trennen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Vom gattungsgemäßen Stand der Technik unterscheidet sich die Erfindung dabei da durch, daß der Zuführkanal für das Steuerfluid direkt dem Zulaufrohr für das Schleudergut zugeordnet ist. Da die Steuerfluidzuleitung und die Schleudergutzu leitung somit gemeinsam in die Schleudertrommel geführt werden und vorzugswei se auch direkt nebeneinander verlaufen, kann eine konstruktiv getrennte Zuleitung des Steuerfluides vermieden werden.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für eine Zentrifuge, bei welcher die Schleu dertrommel an einem Zentrifugenrahmen hängt, wobei das Zulaufrohr für das Schleudergut und der Zuführkanal für das Steuerfluid gemeinsam von oben in die Schleudertrommel geführt sind. Bei Zentrifugen mit hängenden Schleudertrommeln ist eine separate Zuleitung des Steuerfluides von unten in die Trommel nicht prakti kabel, da es nötig sein kann, die bei dem Trennungsvorgang abseparierten Feststof fe unterhalb der Trommel in einem sterilen Behälter zu sammeln. Dies wird durch die Steuerfluidzufuhr "von oben" deutlich vereinfacht.

Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird am Zulaufrohr eine Doppelwandung ausgebildet, wobei beispielsweise der innenlie gende Rohrabschnitt zur Zuleitung des Schleudergutes dient und der konzentrisch außen liegende Rohrabschnitt als Zuleitung für das Steuerfluid. Ein doppelwandiges Rohr bietet den Vorteil einer besonders platzsparenden Unterbringung der Steuer fluid- und der Schleudergutzuleitung.

Vorzugsweise dient die Steuerfluidzufuhr dazu, einen verschieblichen Kolbenschie ber zum Öffnen und Schließen von Feststoff-Austragsöffnungen in der Schleuder trommel zu betätigen. Dabei grenzen an den Kolbenschieber eine Öffnungskammer und eine Schließkammer an. Durch Druckbeaufschlagung mit dem Steuerfluid wird der Kolbenschieber bewegt, wobei es auch möglich ist, den Kolbenschieber feder gespannt in einer seiner Arbeitsstellungen zu halten und ihn in die jeweils andere Arbeitsstellung durch Druckaufbau in der entsprechenden Steuerkammer zu bewe gen.

Besonders bevorzugt wird als Steuerfluid ein gasförmiges Medium, vorzugsweise Sterilluft eingesetzt, welche unkompliziert handhabbar ist und für einen Einsatz als Steuermedium unter sterilen Bedingungen gut geeignet ist, da auch beim direkten Kontakt mit dem Schleudergut eine Kontamination desselben verhindert wird.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den übrigen Unteran sprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit einem Kolbenschieber, der im linken Abschnitt der Zeichnung in seiner Öff nungsstellung und im rechten Abschnitt in seiner Schließstellung dar gestellt ist.

Angemerkt sei, daß sich die nachfolgend verwendeten Begriffe wie "unten", "oben" auf eine Zentrifuge beziehen, bei welcher das Zulaufrohr im wesentlichen senkrecht ausgerichtet ist und die Schleudertrommel unten an einem Zentrifugenrahmen hängt. Diese Begriffe sollen jedoch in keiner Weise beschränkend gewertet werden.

Fig. 1 zeigt eine als Separator ausgebildete Zentrifuge, die in an sich bekannter Weise eine nach unten hin angesetzte Schleudertrommel 2 zur Auftrennung eines Schleudergutes in verschiedene Komponenten aufweist. Das Schleudergut bzw. die Schleuderflüssigkeit wird von oben nach unten durch ein zentrales Zulaufrohr 4 in die Schleudertrommel 2 geleitet.

Die Schleudertrommel 2 ist an einem Zentrifugenrahmen 6 mit einem unteren Rahmenansatz 8 aufgehängt. Der Antriebsabschnitt 10 der Zentrifuge - welcher in an sich bekannter Weise ausgebildet werden kann und daher hier nicht detailliert dargestellt wird - wird oberhalb der Schleudertrommel 2 im und/oder am Zentrifu genrahmen 6 angeordnet und ist über einen - hier ebenfalls nicht detailliert darge stellten - Dichtabschnitt 12 im Rahmenansatz 8 gegen die Schleudertrommel 2 ab gedichtet. Die Schleudertrommel 2 ist damit von ihrem Antriebsanschnitt nebst des sen Steuerelementen baulich klar getrennt.

An das untere Ende des Rahmenansatzes 8 ist ein Behälterdeckel 14 angeflanscht, welcher mittig vom Zulaufrohr 4 durchsetzt wird. Der Behälterdeckel 14 weist hier eine im wesentlichen radial ausgebildete Bohrung 16 auf, welche als Ableitungska nal für eine mittels einer Schälscheibe 18 aus einer Schälkammer 20 abgeleitete Flüssigkeitsphase aus der Schleudertrommel 2 dient. Die Bohrung 16 mündet in ei nem 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 hier kegeligen Behälters 26 zur Feststoffaufnahme dient, wobei der untere Ab schnitt 28 des Behälters nach unten hin von der Zentrifuge abnehmbar ist und in ei nem 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 ange formten Schleuderraumboden 40 begrenzt wird. Der Trommeldeckel 38 ist in ein Trommelunterteil 42 eingesetzt und im Trommelunterteil 42 mit einem Verschluß ring 44 verschraubt.

Zwischen dem Schleuderraumboden 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 Schließ kammer 50 angrenzt. Als unterer Schließkammerboden 52 dient die untere Wan dung des Trommelunterteiles 42. Zwischen der unteren Wandung des Kolbenschie bers 46 und dem Schließkammerboden 52 - also in der Schließkammer 50 - sind Schließfedern 54 angeordnet, welche den Kolbenschieber 46 in 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 Schleuderraumboden 40 ausgebildet. Die Steuerfluidzufuhr in die Öffnungskammer 48 erfolgt über eine Steuerfluid-Zuleitung 58 im Verteiler 32.

Die Steuerfluid-Zuleitung 58 mündet in einem das Zulaufrohr 4 umgebenden, ring förmigen 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 Doppelwan dung" aus, wobei der eigentliche Zuführkanal 60 für das Steuerfluid das Zulaufrohr 4 für das Schleudergut konzentrisch umgibt.

In Fig. 1 durchzieht der Verteiler 32 der Zentrifuge diese vom oberen Endbereich des Zentrifugenrahmens 6 bis zum Schließkammerboden 52 einstückig. In der Pra xis wird dieses Element jedoch vorzugsweise aus mehreren Teilen zusammenge setzt.

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 - insbe sondere die Zufuhr von steriler Steuerluft - in den das Zulaufrohr umgebenden Zu führkanal 60.

Die Funktion der Zentrifuge der Fig. 1 ist wie folgt.

Die Zuleitung des Schleudergutes erfolgt durch den Anschluß 62 und das Zu laufrohr 4 sowie durch eine Axialbohrung 66 des Verteilers 32 und eine Bohrung 68 im Schleuderraumboden 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.

Die Steuerluft wird 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 Druckaufbau in der Öffnungskammer 48 der Kolben schieber 46 gegen die Federkraft der Schließfedern 54 nach unten gedrückt, was die Feststoff-Austrittsöffnungen 56 öffnet (linker Abschnitt der Fig. 1). Eine Absen kung des Druckes in der Öffnungskammer 48 resultiert dagegen aufgrund der Fe derkraft der Schließfedern 54 in einem Verschieben des Kolbenschiebers 46 nach oben, was die Feststoff-Austrittsöffnungen 56 wieder verschließt.

Da der Kolbenschieber 46 und die Außenwandung der Schleudertrommel 2 Durch gangsbohrungen 70, 72 aufweisen, welche in einer der Arbeitsstellungen des Kol benschiebers miteinander in Wirkverbindung stehen und mit einem Stopfen 74 ver schließbar sind, ergibt sich nach dem Entfernen des Stopfens eine einfache Mög lichkeit zur Reinigung der Steuerfluidwege (40, 58, 48) sowie weiterer Zentrifu genelemente z. B. mit einer Spülflüssigkeit oder einem Spülgas, beispielsweise zur besonders unkomplizierten Durchführung eines CP- (Cleaning in Place) Vorganges.

Bezugszeichen

2

Schleudertrommel

4

Zulaufrohr

6

Zentrifugenrahmen

8

Rahmenansatz

10

Antriebsabschnitt

12

Dichtabschnitt

14

Behälterdeckel

16

Bohrung

18

Schälscheibe

20

Schälkammer

22

Ablaufrohr

24

Behältermantel

26

Behälter

28

unterer Behälterabschnitt

30

Behälterrahmen

32

Verteiler

34

Tellerpaket

36

Schleuderraum

38

Trommeldeckel

40

Schleuderraumboden

42

Trommelunterteil

44

Verschlußring

46

Kolbenschieber

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

Claims

1. Zentrifuge, die folgendes aufweist:

a) eine Schleudertrommel (2),
b) ein in die Schleudertrommel (2) mündendes Zulaufrohr (4) zur Zuleitung eines Schleudergutes in die Schleudertrommel (2),
c) einen Zuführkanal (60) zur Zuführung eines Steuerfluids in einen Öff nungs- und/oder Schließabschnitt der Schleudertrommel (2),

dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Zuführkanal (60) für das Steuerfluid direkt dem Zulaufrohr (4) für das Schleudergut zugeordnet ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (60) für das Steuerfluid am Zulaufrohr (4) für das Schleudergut verläuft.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleu dertrommel (2) an einem Zentrifugenrahmen (8) hängt, wobei das Zulaufrohr (4) für das Schleudergut und der Zuführkanal (2) für das Steuerfluid gemeinsam von oben in die Schleudertrommel geführt sind.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Zu laufrohr (4) eine äußere und eine innere Rohrwandung ausgebildet sind.

5. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring- Zwischenraum zwischen der äußeren und der inneren Rohrwandung als Zu führkanal (60) für das Steuerfluid dient.

6. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungs- und/oder Schließabschnitt der Schleudertrommel (2) einen verschieblichen Kolbenschieber (46) zum Öffnen und Schließen von Feststoff-Aus tragsöffnungen (56) in der Schleudertrommel aufweist.

7. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kolbenschieber (46) eine Öffnungskammer (48) und eine Schließ kammer (50) zugeordnet sind.

8. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zuführkanal (60) und der Öffnungskammer (48) eine Steuer fluidzuleitung (58) in einem Verteiler (32) der Schleudertrommel (2) ausgebil det ist.

9. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (46) und die Außenwandung der Schleudertrommel (2) Durchgangsbohrungen (70, 72) aufweisen, welche in einer der Arbeitsstellun gen des Kolbenschiebers (46) miteinander in Wirkverbindung stehen und mit tels Stopfen (74) verschließbar sind.

10. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des oberen Endbereiches des Zentrifugenrahmens (6) ein An schluß (62) zur Zuleitung des Schleudergutes in das Zulaufrohr (4) und ein An schluß (64) zur Zuleitung des Steuerfluides in den Zuführkanal (60) vorgesehen sind.

11. Verfahren zum Betreiben einer Zentrifuge nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerfluid ein gasförmiges Medium verwendet wird.

12. Verfahren zum Betreiben einer Zentrifuge nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Medium sterile Steuer luft verwendet wird.

13. Verfahren zum Betreiben einer Zentrifuge nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigung der Steuerfluidwege (40, 58, 48) und/oder weiterer Zentrifugenelemente mittels Durchleitung einer Spül flüssigkeit oder eines Spülgases durch die Steuerfluidwege erfolgt.