DE202006009271U1

DE202006009271U1 - Als Klärer oder Trenner betreibbare Zentrifuge, insbesondere Separator

Info

Publication number: DE202006009271U1
Application number: DE200620009271
Authority: DE
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2016-06-14

Abstract

Als Trenner oder Klärer betreibbarer Separator mit
a. einer Trommel (1) mit einer vertikalen Drehachse D,
b. mit einem Zulauf (2) für ein Schleudergut und
c. mit zumindest zwei Einrichtungen zur Ableitung von Flüssigkeitsphasen unterschiedlicher Dichte aus der Schleudertrommel, von denen zumindest eine oder beide als Schälscheiben (6, 7) ausgebildet ist/sind, und ggf. mit einem Feststoffaustragssystem für eine abzuleitende Feststoffphase,
gekennzeichnet durch
d. eine ohne ein Öffnen der Trommel betätigbare Einrichtung (18) zum Freigeben oder Absperren von zumindest einer der beiden Einrichtungen (6, 7) zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Schleudertrommel (1), welche der entsprechenden Einrichtung (6, 7) zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Schleudertrommel (1) vorgeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Separatoren bekannt, die der Anwender je nach Bedarf sowohl als „Klärer" zur Klärung einer Flüssigkeit von Feststoffen oder auch als auch als „Trenner" zur Flüssig-/Flüssigtrennung (ggf. bei einer zusätzlicher Klärung von Feststoffen) einsetzen kann. Dies ist insbesondere im Speiseöl-, Chemie- und Pharmaziebereich von Vorteil, wo bei der Herstellung eines Produktes unter Umständen nacheinander beide Betriebsarten erforderlich sind.
Um zwischen den Betriebsarten zu wechseln, muss der Kunde die bekannten Separatoren derzeit von Hand umbauen – beispielsweise durch Austausch des Greiferdeckels.
Dies führt zu einer Unterbrechung des Betriebs und verursacht allein schon aus diesem Grund zusätzliche Kosten.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Zentrifuge derart weiter zu entwickeln, dass der Wechsel zwischen den Betriebsarten „Trenner" und „Klärer" kostengünstiger und schneller realisierbar wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Danach ist eine ohne ein Öffnen der Trommel betätigbare Einrichtung zum Freigeben oder Absperren von zumindest einer der beiden Einrichtungen zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Schleudertrommel vorgesehen. welche der entsprechenden Einrichtung zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Schleudertrommel vorgeschaltet ist.
Durch diese Maßnahme kann quasi „automatisch" – beispielsweise über einen Steuerungsrechner – schnell und einfach zwischen den Betriebsarten "Klärer" und "Trenner" gewechselt bzw. „hin und her" geschaltet werden, ohne dass hierzu ein Umbau der Maschine notwendig wäre.
Der zusätzliche zeitliche Aufwand zum Umbauen der Maschine kann damit vermieden werden. Zudem ist nach dem Wechsel zwischen den Betriebarten bei einem Teil der Maschinen – je nach Einsatzgebiet – in der Regel kein aufwendiges Reinigungsprogramm mehr (z.B. eine CIP-Reinigung) erforderlich, da die Maschine nicht geöffnet wurde.
Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Freigeben oder Absperren von zumindest einer der beiden Einrichtungen zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Trommel ein hydraulisch betätigbarer Schieber.
Der Schieber stellt derart eine einfache konstruktive Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung dar. Zu erwähnen ist, dass sich durch den Schieber auch weitere Vorteile ergeben. So kann durch eine geeignete Schieberbetätigung ggf. auch regelnd korrigierend auf prozessbedingte Schwankungen reagiert werden.
Besonders bevorzugt sind als Einrichtungen zur Ableitung der Flüssigkeitsphasen zwei Schälscheiben in Richtung der Drehachse axial zueinander versetzt jeweils in einer Schälkammer angeordnet, in die jeweils ein Ableitungskanal aus dem Trommelinnenraum führt. Vorzugsweise ist zudem der Schieber dazu ausgelegt, einen der Ableitungskanäle freizugeben und zu verschließen.
Derart kann der Schieber ohne größeren Aufwand kompakt in die Konstruktion der Maschine integriert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen Schnitt durch einen Teilabschnitt eines Separators, wobei das Trommelinnere links und rechts der Drehachse in unterschiedlichen Betriebsarten dargestellt ist;
2 eine schematische Darstellung des Separators mit in die Abläufe geschalteten Ventilen; und
3 eine Schnittansicht eines Separators nach dem Stand der Technik, der durch die Erfindung weiterentwickelt werden kann.
1 zeigt einen Abschnitt eines Separators mit einer Trommel 1 mit einer vertikalen Drehachse D. Die Trommel 1 weist ein Zulaufrohr 2 auf, welches als im Betrieb stillstehend ausgebildet ist. Der prinzipielle Aufbau eines derartigen Separators ist – bis auf die veränderte Mechanik im Bereich der Flüssigkeitsabläufe – in 3 zu erkennen.
In der Trommel 1 ist ein Tellerpaket 3 aus Trenntellern angeordnet, die von einem Tellerhalter 4 gehalten werden.
Oberhalb des Trenntellerpakets ist ein Scheideteller 5 angeordnet.
Zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Trommel 1 sind hier zwei Schälscheiben (Greifer) 6, 7 vorgesehen, welche auf dem Zuleitungsrohr 2 befestigt sind, so dass sie im Betrieb wie dieses stillstehen.
Die Schälscheiben münden in Ablaufleitungen 30 (Schälscheibe 6) und 31 (Schälscheibe 7), in welche Ventile 33, 33 geschaltet sind. 2 zeigt eine entsprechende schematische Darstellung des Separators mit einem Zulauf 37 zum Zulaufrohr 2 sowie eine Haube 34 und einen Antrieb 35.
Die Schälscheiben 6, 7 sind in axialer Richtung der Drehachse D bzw. hier des Zuleitungsrohrs 2 axial zueinander versetzt jeweils in einer unteren und einer oberen Schälkammer 8, 9 angeordnet, die jeweils über einen Ableitungskanal 10, 11 mit dem Trommelinnenraum verbunden sind.
Zwischen den beiden Schälkammern 8, 9 besteht ein Verbindungskanal 23.
Der eine Ableitungskanal 10 ist derart ausgelegt, dass er Flüssigkeit vom inneren Rand des Tellerpakets 3 in die erste Schälkammer 8 leitet.
Der weitere Ableitungskanal 11 ist zwischen dem Scheideteller 5 und dem Trommeldeckel 12 angeordnet und ermöglicht die Ableitung von Flüssigkeit auf einem größeren Radius in die zweite Schälkammer 9.
Zur Ableitung von Feststoffen kann ein Entleerungssystem vorgesehen sein. Denkbar sind Varianten mit einem Kolbenschieber (3) aber auch Düsen (hier nicht dargestellt), vorzugsweise im Bereich des größten Durchmessers der vorzugsweise konischen Trommel 1.
Mit einem derartigen Separator ist es möglich, Flüssigkeitsphasen verschiedener Dichte und eine Feststoffphase voneinander zu trennen.
Auf den Trommeldeckel 12 der Trommel 1 ist nach oben hin ein vorzugsweise zylindrischer Schälkammerdeckel 13 aufgesetzt. Der Schälkammerdeckel 13 weist an seinem dem Trommeldeckel zugeordneten Ende eine radial vorkragenden Bund 14 auf, mit dem er auf dem oberen axialen Ende des Trommeldeckels 12 aufliegt, wobei zwischen diesen beiden Elementen ein Dichtring 15 angeordnet ist. Der Trommeldeckel 12 ist ferner in diesem Bereich mit einem Außengewinde versehen. Ein Gewindering 16, der auf den Trommeldeckel 12 aufgeschraubt ist, sichert den Schälkammerdeckel 13 auf dem Trommeldeckel 12.
Der Schälkammerdeckel 13 erstreckt sich axial bis über das obere Ende der oberen Schälscheibe 7 hinaus. Nach oben hin wird er von einem Ringabschnitt 17a begrenzt, der sich vom zylindrischen Abschnitt 17b des Schälkammerdeckels aus nach innen hin erstreckt, wobei zwischen dem Innenumfang des Ringabschnittes 17a und dem Außenumfang des Greiferschaftes ein Abstand besteht.
Am Innenumfang des Schälkammerdeckels 13 ist ein kolbenartiger Schieber 18 verschieblich geführt.
Dieser Schieber 18 weist einen zylindrischen Abschnitt 19 auf und einen Ringkolbenabschnitt 20.
Der Ringkolbenabschnitt 20 liegt zwischen dem Ringabschnitt 17a des Schälkammerdeckels 17 und der oberen Fläche des oberen Greifers bzw. der oberen Schälscheibe 7 und ist in diesem Bereich axial verschieblich geführt. Er ist derart ausgestaltet, dass sich im Betrieb je nach Betriebsart oberhalb des Ringkolbenabschnitts 20 oder unterhalb des Ringkolbenabschnitts 20 jeweils ein Flüssigkeitsring ausbilden kann, der den Ringkolbenabschnitt 20 nach oben oder nach unten verschiebt.
Hierzu ist unterstützend unterhalb des Ringkolbenabschnitts 20 in diesem eine Art Ringnut 21 ausgebildet. Nach oben hin ist ferner am Innenumfang des Ringkolbenabschnittes ein kurzer rohrartiger Abschnitt 22 ausgebildet, der bis in den Bereich zwischen dem Ringabschnitt 17a und dem Greiferschaft hineinragt, diese aber nicht berührt.
Der zylindrische Abschnitt 19 des Schiebers 18 erstreckt sich derart weit am Innenumfang des Schälkammerdeckels 13 und ggf. des Trommeldeckels 12 nach unten, dass er in seiner unteren Betriebsstellung (in 1 links der Drehachse dargestellt) den Ableitungskanal 11 für die schwere Flüssigkeitsphase absperrt (also den Ableitungskanal 11 zwischen dem Scheideteller 5 und dem Innenumfang des Trommeldeckels 1). In der anderen oberen Betriebsstellung gibt er diesen Kanal dagegen frei (in 1 rechts der Drehachse D dargestellt).
Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt.
Je nach Betriebsart kann der Separator der 1 als „Klärer" oder als „Trenner" eingesetzt werden.
In der Betriebsweise als Klärer befindet sich der Schieber in seiner ersten, hier unteren, Betriebsstellung, in welcher er den Ableitungskanal 11 verschließt (in 1 links).
Die geklärte Flüssigkeitsphase wird daher vollständig durch den unteren Greifer bzw. die untere Schälscheibe 6 abgeleitet. Die Feststoffe werden durch das entsprechende Entleerungssystem für die Feststoffe abgeleitet.
In der Betriebsweise als Trenner (in 1 rechts) befindet sich der Schieber 18 dagegen in seiner zweiten, hier oberen Betriebsstellung, in welcher er den Ableitungskanal 11 freigibt.
Damit ist es möglich, zwei Flüssigkeitsphasen unterschiedlicher Dichte durch die beiden Schälscheiben 6, 7 abzuleiten.
Um den Schieber 18 in seine untere Position zu verschieben, ist es notwendig, einen Ringraum A oberhalb des Ringkolbenabschnittes 18 mit einer Flüssigkeit zu beaufschlagen. Dies kann durch Zuleiten von Wasser durch ein Zuleitungsröhrchen 36 erfolgen, das vorteilhaft derart angeordnet ist, dass mit ihm eine Flüssigkeit – insbesondere Wasser – in den Bereich zwischen dem rohrartigen Abschnitt 22 und dem Ringabschnitt 17a in den Ringraum A spritzbar ist.
Die Flüssigkeitsmenge muss dabei so groß sein, dass eine aus der Ringkammer A nach außen führende Öffnung, eine Düse 24, nicht die gesamte in die Ringkammer A geleitete Flüssigkeitsmenge ableiten kann, so dass im Betrieb eine Flüssigkeitssäule in der Ringkammer A entsteht.
Bei einer Ausführung ohne Düse 24 würde entsprechend ein Füllen bis zum Überlauf erfolgen.
Das Wasser sammelt sich infolge der Zentrifugalkraft außen am Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 17b und bildet im Ringraum A einen Flüssigkeitsring aus, welcher den Schieber 18 nach unten drückt.
Über einen Flüssigkeitsimpuls, der von Zeit zu Zeit in die Ringkammer A gespritzt wird, wird sichergestellt, dass der Schieber 18 in der gewünschten unteren Endlage bleibt.
Derart kann der Separator als „Klärer" betrieben werden.
Um den Separator jetzt wieder als Trenner einzusetzen, wird die untere Schälscheibe 6 zur Ableitung der leichteren Flüssigkeitsphase mit dem außerhalb der Trommel 1 angeordneten Ventil 32 so weit angedrosselt, dass die Schälkammer 8 der unteren Schälscheibe 6 „überläuft", so dass durch die Passage 23 zwischen den beiden Schälkammern 8, 9 Flüssigkeit (z.B. Produkt) in die obere Schälkammer 9 gelangt, wo es sich aufgrund der Drehung der Trommel 1 wiederum zu einem Flüssigkeitsring außen sammelt, so dass es einen Druck von unten noch oben auf den Schieber 18 ausübt.
Hierdurch wird die ggf. noch in der Ringkammer A befindliche Restflüssigkeit (nach dem Stoppen der Flüssigkeitszufuhr in diese Kammer) durch die Düse 24 aus der Ringkammer A gedrückt und der Schieber 18 nach oben bewegt, so dass der Ableitungskanal 10 freigegeben wird, was eine erneute Nutzung als Trenner ermöglicht.
Im Betrieb als Trenner drückt die Flüssigkeitsphase in der Schälkammer 9 den Schieber 18 ebenfalls nach oben.
Bei der Umschaltung zwischen den Betriebsarten „Trenner" und „Klärer" bietet es sich an, anstelle des Produktes Wasser in die Trommel zu leiten. Eine aufwendig CIP-Reinigung kann in der Regel aber vermieden werden.
Anzumerken ist noch, dass der Schieber 18 an seiner im montierten Zustand unteren Seite entsprechend der Geometrie des Scheidetellers 5 hier konisch verjüngt ist. An dieser konisch ausgebildeten Fläche 25 ist eine Ringnut ausgebildet, in welche ein Dichtring 26 eingesetzt ist, dessen untere Fläche hier ebenfalls konisch ausgebildet ist, so dass der Ableitungskanal 11 bei nach unten bewegtem Schieber 18 besonders sicher verschlossen wird.
Alternativ – hier nicht dargestellt – wäre es auch denkbar, das der Schieber 18 unten eine rechteckige Form aufweist und dass dann in seine untere Fläche ein rechteckiger – oder runder – Dichtring 26 eingesetzt wäre, so dass zwischen dem Dichtring 26 und dem Scheideteller 5 bei entsprechender Bemessung eine definierte Linienberührung bestünde.
Denkbar wäre auch eine Ausführung ohne Dichtring, mit einer direkten Berührung der metallischen Bauteile Scheideteller 5 und Schieber 18.
Weitere Dichtungen 27, 28, 29 sind am Außenumfang des Schiebers 18 angeordnet, um den Spalt zwischen dem Schälkammerdeckel 13 und dem Schieber 18 abzudichten.

1: Trommel
2: Zulaufrohr
3: Tellerpaket
4: Tellerhalter
5: Scheideteller
6, 7: Schälscheiben (Greifer)
8, 9: Schälkammer
10, 11: Ableitungskanal
12: Trommelldeckel
13: Schälkammerdeckel
14: Bund
15: Dichtring
16: Gewindering
17a: Ringabschnitt
17b: zylindrischer Abschnitt
18: Schieber
19: Abschnitt
20: Ringkolbenabschnitt
21: Ringnut
22: rohrartiger Abschnitt
23: Verbindungskanal
24: Düse
25: Fläche
26: Dichtring
27, 28, 29: Dichtungen
30, 31: Ableitung
32, 33: Ventile
34: Haube
35: Antrieb
36: Zuleitungsröhrchen
37: Zulauf
D: Drehachse
A: Ringraum

Claims

Als Trenner oder Klärer betreibbarer Separator mit a. einer Trommel (1) mit einer vertikalen Drehachse D, b. mit einem Zulauf (2) für ein Schleudergut und c. mit zumindest zwei Einrichtungen zur Ableitung von Flüssigkeitsphasen unterschiedlicher Dichte aus der Schleudertrommel, von denen zumindest eine oder beide als Schälscheiben (6, 7) ausgebildet ist/sind, und ggf. mit einem Feststoffaustragssystem für eine abzuleitende Feststoffphase, gekennzeichnet durch d. eine ohne ein Öffnen der Trommel betätigbare Einrichtung (18) zum Freigeben oder Absperren von zumindest einer der beiden Einrichtungen (6, 7) zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Schleudertrommel (1), welche der entsprechenden Einrichtung (6, 7) zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Schleudertrommel (1) vorgeschaltet ist.
Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Freigeben oder Absperren von zumindest einer der beiden Einrichtungen zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Trommel (1) ein hydraulisch betätigbarer Schieber (18) ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtungen zur Ableitung der Flüssigkeitsphasen zwei Schälscheiben (6, 7) in Richtung der Drehachse (D) axial zueinander versetzt jeweils in einer Schälkammer (8, 9) angeordnet sind, in die jeweils ein Ableitungskanal (10, 11) aus dem Trommelinnenraum führt.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) dazu ausgelegt ist, einen der Ableitungskanäle (11) freizugeben und zu verschließen.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schälkammern (8, 9) über einen Kanal (23) miteinander verbunden sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trommel (1) ein Tellerpaket (3) angeordnet ist, welches nach oben hin von einem Scheideteller (5) abgeschlossen ist, wobei zwischen dem Scheideteller (5) und dem Trommeldeckel (12) der eine Ableitungskanal (11) angeordnet ist, und wobei der Schieber (18) dazu ausgelegt ist, diesen Ableitungskanal (11) freizugeben und zu verschließen.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Trommeldeckel (12) nach oben hin ein Schälkammerdeckel (13) aufgesetzt ist, an dessen Innenumfang der Schieber (18) verschieblich geführt ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schälkammerdeckel (13) axial bis über das obere Ende der oberen Schälscheibe (7) hinaus erstreckt und dass er nach oben hin von einem Ringabschnitt (17) begrenzt ist, der sich vom zylindrischen Abschnitt aus nach innen hin erstreckt.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) einen zylindrischen Abschnitt (19) und einen Ringkolbenabschnitt (20) aufweist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolbenabschnitt (20) zwischen dem Ringabschnitt (17) des Schälkammerdeckels und der oberen Fläche des oberen Greifers (9) axial verschieblich geführt ist und dass der Ringkolbenabschnitt (20) derart ausgestaltet ist, dass sich im Betrieb je nach Betriebsart oberhalb des Ringkolbenabschnitts (20) oder unterhalb des Ringkolbenabschnitts (20) jeweils ein Flüssigkeitsring ausbilden kann, der den Ringkolbenabschnitt (20) und damit den Schieber (18) als Ganzes nach oben oder nach unten verschieben kann.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Ringkolbenabschnitt (20) in diesem eine Ringnut (21) ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach oben hin am Ringkolbenabschnitt (20) ein rohrartiger Abschnitt (22) ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zylindrische Abschnitt (19) des Schiebers (18) derart weit am Innenumfang des Schälkammerdeckels (13) und ggf. des Trommeldeckels (12) nach unten erstreckt, dass er in seiner unteren Betriebsstellung den Ableitungskanal (11) für die schwere Flüssigkeitsphase absperrt und ihn in der anderen, oberen Betriebsstellung freigibt.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Ringkolbenabschnittes (18) ein Ringraum (A) ausgebildet ist, welcher mit einer Flüssigkeit beaufschlagbar ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (A) oberhalb des Schiebers (18) über eine Düse (24) mit der Umgebung der Trommel verbunden ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der unteren Schälscheibe (6) ein Drosselventil zugeordnet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) an seiner unteren Seite entsprechend der Geometrie des Scheidetellers eine konische Ringfläche (25) aufweist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) an seiner unteren Seite – Ringfläche (25) – eine rechteckige Form aufweist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ringfläche (25) eine Ringnut ausgebildet ist, in welche ein Dichtring (26) eingesetzt ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Fläche des Dichtringes (26) konisch ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (26) rund oder rechteckig ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung ohne den Dichtring (26) mit einer direkten Berührung der metallischen Bauteile Scheideteller (5) und Schieber (18).
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Dichtungen (27, 28, 29) in dem Spalt zwischen dem Schälkammerdeckel (13) und dem Schieber (18) angeordnet sind.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zuleitungsröhrchen (36), das derart angeordnet ist, dass mit ihm Flüssigkeit – insbesondere Wasser – in den Bereich zwischen dem rohrartigen Abschnitt (22) und dem Ringabschnitt (17a) des Schiebers (18) spritzbar ist.