DE212017000239U1

DE212017000239U1 - Ein Zentrifugalabscheider

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Publication number: DE212017000239U1
Application number: DE212017000239.5U
Authority: DE
Original assignee: Alfa Laval Corporate AB
Current assignee: Alfa Laval Corporate AB
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: US20190262843A1; EP3315205A1; WO2018077921A1; CN210632297U; US11123753B2

Abstract

Ein Zentrifugalabscheider (14) zum Trennen mindestens zweier Komponenten einer Fluidmischung, die von unterschiedlicher Dichte sind, wobei der Zentrifugalabscheider (14) aufweist
einen stationären Rahmen (15),
eine Achse (16), die von dem Rahmen (15) drehbar gehalten wird,
einen Zentrifugenrotor (17), der an einem ersten Ende der Achse (16) so befestigt ist, der er sich zusammen mit der Achse (16) um eine Drehachse (X2) dreht, wobei der Zentrifugenrotor (17) ein Rotorgehäuse aufweist, das einen Entmischungsraum (18) umschließt, in welchem ein Stapel (10) aus Entmischungsscheiben (1) zum koaxialen Drehen zusammen mit dem Zentrifugenrotor (17) angeordnet ist,
einen Abscheidereinlass (29), der sich in den Entmischungsraum (18) zum Zuführen der entmischenden Fluidmischung erstreckt,
einen ersten Abscheiderauslass (33) zum Ausleiten einer ersten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum (18),
einen zweiten Abscheiderauslass (34) zum Ausleiten einer zweiten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum (18);
wobei der Stapel (10) aus Entmischungsscheiben (1) eine Gruppe axial ausgerichteter Entmischungsscheiben (1) mit einer Kegelstumpfform mit einer Innenfläche (2) und einer Außenfläche (3) aufweist, und mit mehreren als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen (4), die sich von einer Basis (8) von der Innenfläche (2) und/oder der Außenfläche (3) aus erstrecken, so dass Zwischenräume zwischen zueinander beabstandeten Entmischungsscheiben (1) bereitgestellt sind,
wobei die Gruppe aus Entmischungsscheiben (1) mindestens 200 Entmischungsscheiben (1) mit einem Durchmesser von mindestens 300 mm umfasst, und
wobei die Flächendichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente (4) größer als 25 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente/dm² über die Innenfläche und/oder Außenfläche (2, 3) der Entmischungsscheibe (1) hinweg ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Abscheidung bzw. Trennung durch Zentrifugen und betrifft insbesondere Zentrifugalabscheider mit einem Stapel aus Entmischungsscheiben bzw. Abscheidescheiben.
Hintergrund der Erfindung
Zentrifugalabscheider werden im Allgemeinen zur Abscheidung von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen aus einem Flüssigkeitsgemisch oder einem Gasgemisch verwendet. Während des Betriebs wird eine Fluidmischung, die aufgespalten werden soll, in ein rotierendes Gefäß eingeführt und aufgrund der Zentrifugalkräfte sammeln sich schwere Teilchen oder eine dichtere Flüssigkeit, etwa Wasser, am Rand des rotierenden Gefäßes an, wohingegen sich die weniger dichte Flüssigkeit näher an der zentralen Drehachse ansammelt. Dies macht es möglich, die getrennten Anteile zu sammeln, beispielsweise durch unterschiedliche Auslässe, die entsprechend am Rand und in der Nähe der Drehachse angeordnet sind.
Entmischungsscheiben werden in dem rotierenden Gefäß mit einem gegenseitigen Abstand so gestapelt, dass Zwischenräume zwischen ihnen gebildet werden, wodurch Oberflächen vergrößernde Einschübe in dem Gefäß gebildet werden. Es werden Entmischungsscheiben aus Metall in Verbindung mit relativ robusten und großräumigen Zentrifugalabscheidern verwendet, um Flüssigkeitsmischungen aufzuspalten; wobei die Entmischungsscheiben von relativ großer Größe sind und sowohl hohen Zentrifugalkräften als auch Flüssigkeitskräften unterliegen. Eine Anwendung, in der große Zentrifugalabscheider verwendet werden, findet sich in der Milchindustrie, etwa bei der kontinuierlichen lokalen Aufspaltung von Milch in eine Rahmphase und eine Phase mit entrahmter Milch. Während des Betriebs bewegt sich die entrahmte Milch in den Zwischenräumen zwischen den Scheiben in dem Stapel der Entmischungsscheiben, die in dem Zentrifugalabscheider verwendet werden, nach außen, während der Rahm, d.h. die Fettteilchen, der eine geringere Dichte als die Magermilch hat, sich radial nach innen in Richtung zur Drehachse bewegt. Beide Phasen können somit durch unterschiedliche Auslässe gesammelt werden.
Die Fähigkeit des Rahmentzugs eines Milchabscheiders, d.h., die Menge an Fett, die von der Milch getrennt werden kann, hängt von verschiedenen Faktoren ab, etwa der Größenverteilung der Fettteilchen, aber auch von der speziellen Gestaltung des Zentrifugalabscheiders und der Rate, mit der die Milch dem Abscheider zugeführt wird. Eine kleinere Durchflussrate in dem Zentrifugalabscheider gibt dem Fett mehr Zeit, sich in die Zwischenräume in dem Scheibenstapel abzuscheiden, was somit zu einer hohen Rahmentzugseffizienz führt. Daher ist die Rahmentzugseffizienz umgekehrt proportional zu der Durchflussrate der Milch durch den Zentrifugalabscheider.
Die Druckschrift WO2009126104 zeigt ein Beispiel eines Zentrifugalabscheiders, der für die Aufspaltung von Milch verwendet wird, sowie von Entmischungsscheiben, die in dem Scheibenstapel eines derartigen Milchabscheiders verwendet werden können. Die Entmischungsscheiben umfassen eine Anzahl an länglichen radialen Dichtungs- oder Abstandselementen zur Bereitstellung von Zwischenräumen zwischen Scheiben in dem Stapel. Die Schreiben in dem Stapel werden für gewöhnlich mit hoher Kraft zusammengedrückt, um möglichst viele Scheiben in dem Stapel anzuordnen, und die Entmischungsscheiben werden in dem Scheibenstapel derart angeordnet, dass diese sich radial erstreckenden Abstandselemente axial ausgerichtet sind. Auf diese Weise können die länglichen Abstandselemente die hohen Kompressionskräfte aufnehmen und somit verhindern, dass die Entmischungsscheiben sich unter der hohen Kompressionskraft verformen.
Jedoch gibt es im Stand der Technik einen Bedarf für einen großräumigen Zentrifugalabscheider, etwa einen Zentrifugalabscheider für die Entmischung von Milch, der die Verwendung einer höheren Durchflussrate ermöglicht, wobei dennoch eine hohe Entmischungseffizienz beibehalten wird.
Überblick über die Erfindung
Eine vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zentrifugalabscheider bereitzustellen, der eine hohe Durchflussrate handhaben kann, wobei dennoch eine hohe Abscheidekapazität beibehalten wird.
Als einen ersten Aspekt der Erfindung wird ein Zentrifugalabscheider bereitgestellt zum Entmischen mindestens zweier Komponenten einer Fluidmischung, die unterschiedliche Dichten haben, wobei der Zentrifugalabscheider aufweist
einen stationären Rahmen,
eine Spindel bzw. Achse, die von dem Rahmen drehbar gehalten wird,
einen Zentrifugenrotor, der an einem ersten Ende der Achse so befestigt ist, dass er sich zusammen mit der Achse um eine Drehachse (X) dreht, wobei der Zentrifugenrotor ein Rotorgehäuse mit einem Entmischungsraum umfasst, in welchem ein Stapel aus Entmischungsscheiben angeordnet ist derart, dass diese sich koaxial mit dem Zentrifugenrotor drehen,
einen Abscheidereinlass, der sich in den Entmischungsraum erstreckt, um die zu entmischende Fluidmischung zuzuführen,
einen ersten Abscheiderauslass zum Ausleiten einer ersten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum,
einen zweiten Abscheiderauslass zum Ausleiten einer zweiten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum;
wobei der Stapel aus Entmischungsscheiben aufweist: eine Gruppe aus axial ausgerichteten Entmischungsscheiben mit Kegelstumpfform mit einer Innenfläche und eine Außenfläche und mit mehreren als Flecken bzw. als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen, die sich von einer Basis von der Innenfläche und/oder der Außenfläche aus erstrecken, um Zwischenräume zwischen zueinander benachbarten Entmischungsscheiben bereitzustellen,
wobei die Gruppe aus Entmischungsscheiben mindestens 200 Entmischungsscheiben mit einem Durchmesser von mindestens 300 mm enthält, und
wobei die Oberflächendichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente über 25 als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente/dm² über die Innenfläche und/oder Außenfläche der Entmischungsscheibe hinweg beträgt.
Der Zentrifugalabscheider dient zur Auftrennung einer Fluidmischung, etwa einer Gasmischung oder einer Flüssigkeitsmischung. Der stationäre Rahmen des Zentrifugalabscheiders ist eine nicht rotierende Komponente, und die Achse bzw. Spindel wird in dem Rahmen doch mindestens eine Lagereinrichtung, etwa mindestens ein Kugellager, gehalten.
Der Zentrifugalabscheider kann ferner ein Antriebselement aufweisen, das ausgebildet ist, die Achse und den Zentrifugenrotor, der auf der Achse montiert ist, in Drehung zu versetzen. Ein derartiges Antriebselement, um die Achse und den Zentrifugenrotor in Drehung zu versetzen, kann einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator aufweisen. Der Rotor kann auf der Achse vorgesehen oder dort befestigt sein derart, dass er ein Antriebsmoment auf die Achse und somit auf den Zentrifugenrotor während des Betriebs überträgt.
Alternativ kann das Antriebselement neben der Achse vorgesehen sein, und kann die Achse und den Zentrifugenrotor durch ein geeignetes Getriebe, etwa einen Riemen oder ein Zahnradgetriebe, in Drehung versetzen.
Der Zentrifugenrotor ist mit einem ersten Ende der Achse verbunden und ist somit so befestigt, dass er sich zusammen mit der Achse dreht. Während des Betriebs bildet die Achse somit eine rotierende Welle. Das erste Ende der Achse kann ein oberes Ende der Achse sein. Die Achse ist somit um die Drehachse (X) drehbar.
Die Achse und der Zentrifugenrotor können so angeordnet sein, dass sie sich mit einer Geschwindigkeit über 3000 UpM, etwa über 3600 UpM, drehen.
Der Zentrifugenrotor schließt ferner einen Entmischungsraum, in welchem die Auftrennung bzw. Entmischung der Fluidmischung stattfindet. Somit bildet der Zentrifugenrotor ein Rotorgehäuse für den Entmischungsraum. Der Entmischungsraum umfasst einen Stapel aus Entmischungsscheiben, die zentral um die Drehachse herum angeordnet sind und die Gruppe aus Entmischungsscheiben enthält, die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten bzw. punktartig ausgebildeten Abstandselemente enthält. Die „Gruppe“ aus Entmischungsscheiben kann den gesamten Stapel aus Entmischungsscheiben bezeichnen, oder sie bildet mindestens 50 % des gesamten Stapels aus Entmischungsscheiben, etwa mindestens 75 % des gesamten Stapels aus Entmischungsscheiben. Die Entmischungsscheiben bilden somit Oberflächen vergrößernde Einschübe in dem Entmischungsraum. Die Entmischungsscheiben können in dem Entmischungsraum mit einem gegenseitigen Abstand so gestapelt bzw. aneinandergereiht werden, dass zwischen ihnen Zwischenräume gebildet sind. Die Fluidmischung, die in dem Zentrifugenrotor zu entmischen ist, kann durch die Zwischenräume geführt werden, wobei die Mischungsphasen mit unterschiedlicher Dichte während des Betriebs des Zentrifugalabscheiders entmischt wird. Die Zwischenräume werden durch die Abstandselemente, die auf der Oberfläche jeder Entmischungsscheibe angeordnet sind, bereitgestellt.
Die Entmischungsscheiben können beispielsweise ein Metall aufweisen oder können aus Metallmaterial, etwa Edelstahl, hergestellt sein.
Die Entmischungsscheiben können ferner ein Kunststoffmaterial enthalten oder können ein Kunststoffmaterial sein.
Eine Kegelstumpfform bezeichnet eine Form, die die kegelstumpfförmig ist, d.h., die Form eines Teils eines Konus hat, wobei das schmale Ende oder die Spitze entfernt ist. Die Achse der Kegelstumpfform definiert somit die axiale Richtung der Entmischungsscheibe, die die Richtung der Höhe der entsprechenden konischen Form ist oder die Richtung der Achse, die durch den Scheitelpunkt der entsprechenden Konusform verläuft.
Die Innenfläche ist somit die Fläche, die der Achse zugewandt ist, wohingegen die Außenfläche die Fläche ist, die von der Achse des abgeschnittenen Konus weg zeigt. Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente sind gegebenenfalls nur auf der Innenfläche, nur auf der Außenfläche oder sowohl auf der Innenfläche als auch der Außenfläche der Kegelstumpfform vorgesehen.
Die Hälfte des Öffnungswinkels der Kegelstumpfform wird gewöhnlich als der „Alphawinkel“ bezeichnet. Beispielsweise kann die Entmischungsscheibe einen Alphawinkel zwischen 25° und 45°, etwa zwischen 35° und 40°, besitzen. Ein Abstandselement ist ein Element bzw. eine Komponente auf der Oberfläche einer Scheibe, die für zwei Entmischungsscheiben einen Abstand herstellt, wenn sie aufeinander gestapelt werden, d.h., die den Zwischenraum zwischen den Scheiben festlegt.
Der Abscheidereinlass für die Fluidmischung, d.h. das Eingangsprodukt, das aufzutrennen ist, kann eine stationäre Leitung sein, die ausgebildet ist, das Eingangsprodukt dem Entmischungsraum zuzuführen. Der Einlass kann auch mit einer rotierenden Welle, etwa in der Achse bzw. Spindel, vorgesehen sein.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung ist die Achse hohl und bildet einen Teil des Abscheidereinlasses derart, dass die Fluidmischung, die aufzutrennen ist, durch die Achse zugeführt wird.
Somit kann die entmischende Fluidmischung von der Unterseite des Rotors her zugeführt werden.
Der erste Abscheiderauslass zum Ausleiten einer ersten abgetrennten Phase aus dem Entmischungsraum kann ein erster Flüssigkeitsauslass sein.
Der zweite Abscheiderauslass zum Ausleiten einer zweiten abgetrennten Phase aus dem Entmischungsraum kann ein zweiter Flüssigkeitsauslass sein. Daher kann der Abscheider zwei Flüssigkeitsauslässe aufweisen, wobei der zweite Flüssigkeitsauslass mit einem größeren radialen Abstand zu der Drehachse im Vergleich zu dem ersten Flüssigkeitsauslass angeordnet ist. Somit können Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Dichten voneinander getrennt und über den ersten und den zweiten Flüssigkeitsauslass entsprechend ausgeleitet werden.
Die abgetrennte Flüssigkeit mit der geringsten Dichte kann über den ersten Abscheiderauslass ausgeleitet werden, wohingegen die abgetrennte flüssige Phase mit höherer Dichte über den zweiten Abscheiderauslass ausgeleitet werden kann.
Während des Betriebs kann eine Schlammphase, d.h., eine Mischung aus festen und flüssigen Teilchen, die eine schwere Phase bildet, in einem äußeren Randteil des Entmischungsraums gesammelt werden. Daher kann der zweite Abscheiderauslass zum Ausleiten einer zweiten entmischten bzw. abgetrennten Phase aus dem Entmischungsraum Auslässe zum Ausleiten einer derartigen Schlammphase aus dem Randbereich des Entmischungsraums aufweisen. Die Auslässe können in Form von mehreren peripheren Anschlüssen vorgesehen sein, die sich von dem Entmischungsraum durch den Zentrifugenrotor zu dem Rotorraum zwischen dem Zentrifugenrotor und dem stationären Rahmen erstrecken. Die peripheren Anschlüsse bzw. Randanschlüsse können so angeordnet sein, dass sie sich während einer kurzen Zeitdauer in der Größenordnung von Millisekunden intermittierend öffnen lassen, um ein Ausleiten einer Schlammphase aus dem Entmischungsraum in den Rotorraum zu ermöglichen. Die peripheren Anschlüsse können alternativ in Form von Düsen vorgesehen sein, die während des Betriebs stets offen sind, um ein konstantes Ausleiten von Schlamm zu ermöglichen.
Jedoch kann der zweite Abscheiderauslass zum Ausleiten einer zweiten abgeschiedenen Phase aus dem Entmischungsraum ein zweiter Flüssigkeitsauslass sein, und der Zentrifugalabscheider kann ferner einen dritten Abscheiderauslass zum Ausleiten einer dritten abgeschiedenen Phase aus dem Entmischungsraum sein. Folglich umfasst in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung der Abscheider einen dritten Abscheiderauslass zum Ausleiten einer Schlammphase aus dem Randbereich des Entmischungsraums.
Ein derartiger dritter Abscheiderauslass umfasst Auslässe zum Ausleiten einer Schlammphase aus dem Randbereich des Entmischungsraums, wie zuvor erläutert ist, und kann in Form mehrerer peripherer Anschlüsse bzw. Randanschlüsse vorgesehen sein, die so ausgebildet sind, dass sie sich intermittierend öffnen lassen, oder die in Form von Düsen vorgesehen sind, die während des Betriebs stets offen sind, um ein konstantes Ausleiten von Schlamm zu ermöglichen.
Der erste Aspekt der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Entmischungsscheibe mit einer großen Menge an als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen eine höhere Durchflussrate in großen Zentrifugalabscheidern ermöglicht, d.h., in Abscheidern mit mehr als 200 Entmischungsscheiben mit einem Durchmesser von über 300 mm. Überraschenderweise können diese großen Mengen an als ausgedehnten Punkten ausgebildeten Abstandselementen, d.h. mit einer Oberflächendichte von mehr als 25 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente/dm², die hohen Kompressionskräfte aufnehmen, die in einem derartigen großen Scheibenstapel angetroffen werden. Dies ermöglicht die Verwendung dünnerer Entmischungsscheiben und reduziert die Notwendigkeit für konventionelle längliche und radial verlaufende Dichtungselemente. Ferner haben die Erfinder überraschenderweise herausgefunden, dass, obwohl der Scheibenstapel eines derartigen Abscheiders eine hohe Anzahl an Abstandselementen aufweist, die mit hoher Oberflächendichte vorgesehen sind, der Scheibenstapel gut ausgeglichen ist und somit für die Flüssigkeitsabscheidung in einem großen Zentrifugalabscheider geeignet ist.
Experimentelle Beispiele bei der Untersuchung der Entmischungseffizienz eines Milchabscheiders, d.h., bei der Untersuchung des Fettgehalts in der abgeschiedenen entrahmten Milchphase, haben gezeigt, dass ein Scheibenstapel mit einer großen Menge an als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen als lasttragende Elemente (mehr als 4000 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente pro Entmischungsscheibe, die auf der Innenfläche der Scheiben vorgesehen sind) ein besseres Leistungsvermögen zeigt als ein entsprechender Schichtstapel mit konventionellen Abstandselementen als lasttragende Elemente. Wenn der Fettanteil in der entrahmte Milch gegenüber der Durchflussrate betrachtet wird, wurde herausgefunden, dass der Scheibenstapel mit den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen ein gleich gutes Leistungsvermögen zeigte, d.h., er hatte die gleiche Entmischungseffizienz, bei einer Durchflussrate von 62-65 m³/h wie der standardmäßige Scheibenstapel bei einer Durchflussrate von 53 m³/h.
Ein Zentrifugalabscheider gemäß der vorliegenden Offenbarung kann somit in der Milchindustrie zum Entmischen von Milch verwendet werden, kann aber auch in anderen Industriebereichen eingesetzt werden, etwa im Brauereiwesen und in der Bio-Wissenschaft.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente lediglich auf der Innenfläche oder der Außenfläche der Entmischungsscheibe vorgesehen.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung haben die Innenfläche und/oder die Außenfläche der Gruppe aus Entmischungsscheiben, die die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente aufweisen, keine anderen Abstandselemente außer den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen.
Beispielsweise haben sowohl die Innenfläche als auch die Außenfläche, d.h. die gesamte Scheibe, keine anderen Abstandselemente als die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente.
Dies bedeutet, dass in einem komprimierten Stapel derartiger Entmischungsscheiben alle Zwischenräume zwischen den Scheiben in dem Stapel durch die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente gebildet sind.
Jedoch können die Entmischungsscheiben in dem Scheibenstapel auch Abstandselemente enthalten, die andere Elemente sind als die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente, etwa Abstandselemente in Form radialer Streifen. Diese können in Form von einzelnen Stücken aus schmalen Streifen oder kreisförmigen Rohlingen aus Folienmetall vorliegen, die auf der Oberfläche der Entmischungsscheibe befestigt werden. Derartige radiale Streifen oder längliche und radial verlaufene Abstandselemente können eine Länge haben, die über 20 mm liegt, etwa über 50 mm, und sie können beispielsweise in eine Breite haben, die größer als 4 mm ist.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung enthalten die Entmischungsscheiben in der Gruppe aus Scheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente haben, weniger als 5 längliche und radial verlaufende Abstandselemente, etwa weniger als 4, weniger als 3, weniger als 2, oder auch keine radial verlaufenden Abstandselemente.
Ferner enthalten in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung die Entmischungsscheiben in der Gruppe aus Entmischungsscheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente haben, weniger als 5 Abstandselemente, die keine als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente sind, etwa weniger als 4, weniger als 3, weniger als 2, oder keine anderen Abstandselemente außer den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente.
Somit haben die Innenfläche und die Außenfläche mindestens einer Scheibe in der Gruppe aus Entmischungsscheiben keine Abstandselemente außer den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen, um die Zwischenräume zwischen den Scheiben in dem Stapel zu erzeugen.
Folglich ist in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung der Stapel aus Entmischungsscheiben so aufgebaut, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente die wesentlichen lasttragenden Elemente in diesem Stapel aus Entmischungsscheiben sind.
Dies bedeutet, dass ein Hauptanteil der Kompressionskräfte durch als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente in dem Scheibenstapel aufgenommen wird.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente in der Gruppe aus Entmischungsscheiben in einer Menge derart vorgesehen, dass mehr als die Hälfte der Gesamtfläche einer Scheibenoberfläche, die von Abstandselementen besetzt ist, durch die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente gebildet ist. Somit bilden in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten bzw. als Flecken ausgebildeten Abstandselemente einen Hauptanteil aller Abstandselemente auf der Entmischungsscheibe.
Beispielsweise können mehr als 75 %, etwa die gesamte Fläche der Scheibenoberfläche, die von Abstandselemente besetzt ist, durch die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten bzw. als Flecken ausgebildeten Abstandselemente gebildet sein.
Dies bedeutet, dass in einem komprimierten Stapel derartiger Entmischungsscheiben der Hauptteil oder die gesamten kompressiven Kräfte von den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen getragen werden.
Daher können die Gruppe aus Entmischungsscheiben, die die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente haben, und auch der gesamte Scheibenstapel lediglich als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente als lasttragende Elemente besitzen
Die Erfinder haben erkannt, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten bzw. fleckenartigen Abstandselemente in großen Zentrifugalabscheidern geeignet sind. Daher umfasst in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung die besagte Gruppe aus axial ausgerichteten Entmischungsscheiben mindestens 250 Entmischungsscheiben.
Beispielsweise kann die Gruppe aus axial ausgerichteten Entmischungsscheiben mindestens 270 Entmischungsscheiben, etwa mindestens 300 Entmischungsscheiben, aufweisen.
Ferner hat in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung die besagte Gruppe aus axial ausgerichteten Entmischungsscheiben einen Durchmesser von mindestens 250 mm, etwa mindestens 400 mm, etwa mindestens 450 mm, etwa mindestens 500 mm, etwa mindestens 530 mm.
Ferner liegt die Oberflächendichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente über 50 Abstandselemente/dm² über die Innenfläche und/oder die Außenfläche der Entmischungsscheibe hinweg. Beispielsweise beträgt die Oberflächendichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente mehr als 75 Abstandselemente/dm², etwa mehr als 90 Abstandselemente/dm², etwa ungefähr oder mehr als 100 Abstandselemente/dm² über die Innenfläche und/oder die Außenfläche der Entmischungsscheibe hinweg.
Ferner hat in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung die Innenfläche oder die Außenfläche der Entmischungsscheibe eine Oberflächendichte als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente, die größer als 10 Abstandselemente/dm², etwa größer als 25 Abstandselemente/dm², etwa größer als 50 Abstandselemente/dm², etwa größer als 75 Abstandselemente/dm², etwa ungefähr 100 Abstandselemente/dm² oder größer, und die Entmischungsscheibe kann eine Dicke haben, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Es muss jedoch nicht die gesamte Innenfläche oder Außenfläche mit den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen bedeckt sein. Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können auf einer Oberfläche gleich verteilt sein oder können in entsprechenden Ansammlungen verteilt sein.
Beispielsweise kann die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben, der größer ist als 300 mm und sie kann mehr als 300 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente enthalten, etwa mehr als 600 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1000 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1300 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, auf jeder Scheibe, und jede Scheibe kann optional eine Dicke haben, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Beispielsweise kann die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben, der größer ist als 350 mm und kann mehr als 450 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente enthalten, etwa mehr als 900 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1400 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1800 als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente, auf jeder Scheibe, und jede Scheibe kann optional eine Dicke haben, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als weiteres Beispiel kann die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben, der größer ist als 400 mm und sie kann mehr als 600 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1100 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1700 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 2200 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, auf jeder Scheibe aufweisen, und jede Scheibe kann optional eine Dicke haben, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als ein weiteres Beispiel sei angegeben, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben kann, der größer ist als 450 mm, und die mehr als 700 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen kann, etwa mehr als 1400 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1900 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 2800 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, auf jeder Scheibe, und jede Scheibe kann optional eine Dicke haben, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als ein weiteres Beispiel sei angegeben, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben kann, der größer ist als 500 mm, und sie kann mehr als 900 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 1800 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 2700 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 3600 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, auf jeder Scheibe aufweisen, und jede Scheibe kann optional eine Dicke haben, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als ein weiteres Beispiel sei angegeben, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben kann, der größer ist als 530 mm, und sie kann mehr als 1000 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 2000 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 3000 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, etwa mehr als 4000 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, auf jeder Scheibe aufweisen, und jede Scheibe kann optional eine Dicke haben, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Die Gruppe aus Entmischungsscheiben kann mehr als 250, etwa mehr als 275, etwa mehr als 300, der zuvor genannten Arten von Entmischungsscheiben umfassen.
Beispielsweise können alle Scheiben des Stapels, die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente haben, die gleiche Anzahl an als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen aufweisen.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung kann die Gruppe oder die Anzahl an Entmischungsscheiben mit den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen mehr als 50 % der gesamten Anzahl an Entmischungsscheiben in dem Stapel aus Entmischungsscheiben sein, etwa mehr als 75 % der Gesamtanzahl an Entmischungsscheiben in dem Stapel aus Entmischungsscheiben, etwa mehr als 90 % der Gesamtzahl an Entmischungsscheiben in dem Stapel aus Entmischungsscheiben. Beispielsweise können alle Scheiben des Scheibenstapels Scheiben sein, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente haben.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die Mehrzahl aller Scheiben in dem Stapel Scheiben, die die besagten als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente haben.
Beispielsweise kann der Stapel mehr als 200 Entmischungsscheiben haben und mehr als 90 % dieser Entmischungsscheiben, etwa alle Entmischungsscheiben, können Entmischungsscheiben sein, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente haben.
Beispielsweise kann der Stapel mehr als 300 Entmischungsscheiben haben und mehr als 90 % dieser Entmischungsscheiben, etwa alle Entmischungsscheiben, können Entmischungsscheiben sein, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente haben.
Die Breite der Basis des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements kann einen Durchmesser des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementes auf der Oberfläche bezeichnen oder kann diesem entsprechen. Wenn die Basis auf der Oberfläche eine unregelmäßige Form hat, dann kann die Breite des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements der größten Erstreckung der Basis auf der Oberfläche entsprechen.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung erstreckt sich die Basis der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente zu einer Breite, die kleiner ist als 5 mm entlang der Oberfläche der Entmischungsscheibe. Beispielsweise kann sich die besagte Basis des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementes zu einer Breite, die kleiner ist als 2 mm, entlang der Oberfläche der Entmischungsscheibe erstrecken, etwa bis zu einer Breite entlang der Oberfläche der Entmischungsscheibe, die kleiner ist als 1,5 mm, etwa bis zu einer Breite entlang der Oberfläche der Scheibe, die ungefähr gleich 1 mm oder kleiner ist.
Aufgrund einer geringen Größe im Vergleich zu „konventionellen“ großflächigen Abstandselementen in Form von beispielsweise länglichen Streifen, können daher die Abstandselemente in einer größeren Anzahl bereitgestellt werden, ohne dass das Strömen der Fluidmischung zwischen den Scheiben in einem Stapel aus Entmischungsscheiben blockiert oder wesentlich behindert wird.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung umfasst der Abscheider Mittel zum Zuführen der Fluidmischung, die entmischen ist, mit einer Durchflussrate, die größer als 55 m³/Stunde, etwa über 60 m³/Stunde, etwa über 65 m³/Stunde, etwa über 70 m³/Stunde ist.
In gewissen Anwendungen für Abscheider wird das entmischende Fluids während des Abscheidevorgangs unter speziellen hygienischen Bedingungen gehalten und/oder ohne Kontakt zu Luft und hohen Scherkräften, etwa, wenn das abgeschiedene Produkt empfindlich auf einen derartigen Einfluss reagiert. Beispiele dieser Art sind eine Entmischung von Milchprodukten, Bier und Anwendungen in der Biotechnik. Für derartige Anwendungen wurden sogenannte hermetische Abscheider entwickelt, in denen das Abscheidegefäß oder der Zentrifugenrotor während des Betriebs vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dies bedeutet, dass keine Luft oder freie Flüssigkeitsoberflächen während des Betriebs des Zentrifugalabscheiders in dem Rotor vorhanden sein sollen.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind der erste Abscheidereinlass und/oder der erste Abscheiderauslass und/oder der zweite Abscheiderauslass mechanisch hermetisch abgedichtet.
Hermetische Dichtungen verringern die Gefahr eines Eindringens von Sauerstoff oder Luft in den Entmischungsraum und somit eines Kontakts mit der abzuscheidenden Flüssigkeit.
Daher dient in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung der Zentrifugalabscheider zum Entmischen von Milchprodukten, etwa zur Entmischung von Milch in Rahm und entrahmte Milch.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung ist die Gruppe aus Entmischungsscheiben, die als Punkt ausgebildete bzw. als ausgedehnten Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, so angeordnet, dass eine Mehrzahl der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Scheibe im Vergleich zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen einer benachbarten Scheibe versetzt sind.
Ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement, das „versetzt“ ist im Vergleich zu einem als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselement auf einer benachbarten Scheibe, bezeichnet die Scheiben, die so angeordnet sind, dass dasjenige als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselement nicht auf der gleichen Position liegt wie ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement auf einer benachbarten Scheibe. Daher liegt ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement, das versetzt ist, auf einer benachbarten Scheibe nicht an einer Stelle an, an der die benachbarte Scheibe ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement aufweist.
Daher sind die Scheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, derart angeordnet, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Scheibe nicht axial zu einem als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselement einer benachbarten Scheibe ausgerichtet sind. Daher können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente in Bezug auf die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente benachbarter Scheiben radial versetzt sein, wenn die Betrachtung in einer axialen Ebene durch die Drehachse erfolgt, und/oder die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können in Bezug auf die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente benachbarter Scheiben in Umfangsrichtung versetzt sein, wenn die Betrachtung in einer radialen Ebene durch die Drehachse erfolgt.
Das Versetzen der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente kann erreicht werden durch eine Scheibe, die in der Umfangsrichtung im Vergleich zu einer benachbarten Scheiben gedreht ist, etwa um einen vorbestimmten Winkel in einer Umfangsrichtung gedreht ist. Somit können einige oder alle Entmischungsscheiben graduell um einen Winkel in der Umfangsrichtung gedreht werden, wenn die Entmischungsscheiben aufeinandergestapelt werden, um den Stapel zu bilden. Daher können Entmischungsscheiben, die das gleiche Muster aus als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen aufweisen, in einem Stapel aus Entmischungsscheiben angeordnet werden, wobei die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf benachbarten Scheiben in Bezug zueinander versetzt sind.
Beispielsweise kann als ein Punkt ausgebildetes Abstandselement einer Scheibe in Bezug auf ein entsprechendes als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement einer benachbarten Scheibe in Umfangsrichtung und/oder mit einem radialen Abstand versetzt sein, der zwischen 2-15 mm, etwa zwischen 3-10 mm liegt, etwa ungefähr 5 mm, beträgt.
Beispielsweise kann ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement einer Scheibe in Bezug auf ein entsprechendes als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement einer benachbarten Scheibe mit einem Abstand in Umfangsrichtung versetzt sein, der ungefähr die Hälfte des gegenseitigen Abstands zwischen als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente der Scheibe beträgt.
Ferner kann die Versetzung der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente erreicht werden, indem Entmischungsscheiben mit unterschiedlichen Muster aus als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen derart verwendet werden, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Scheibe axial nicht zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen einer benachbarten Scheibe ausgerichtet sind, wenn die Scheibe aufeinandergestapelt werden, wenn sie etwa auf einer Verteileinheit gestapelt werden.
Beispielsweise können alle als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Scheibe im Vergleich zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen einer benachbarten Scheibe versetzt sein.
Ein Stapel, in welchem die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente versetzt sind, d. h., in welchem die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente nicht axial übereinander ausgerichtet sind, ist vorteilhaft dahingehend, dass er einen besseren Halt für dünne Scheiben bieten kann, d. h., die dünnen Scheiben in einem Stapel haben mehr Auflagepunkte im Vergleich dazu, dass die Scheiben so angeordnet sind, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente in dem Scheibenstapel übereinander ausgerichtet sind. Somit ermöglicht es ein Stapel, in welchem die Abstandselemente versetzt sind, dass dünne Scheiben in dem Stapel verwendet werden.
Ferner kann ein Stapel, in welchem die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente versetzt sind, vorteilhaft sein, dahingehend, dass er eine einfache Herstellung oder Montage des Scheibenstapels ermöglicht, d. h., die als ausgedehnter. Punkt ausgebildeten Abstandselemente erlauben sogar die Zwischenräume zwischen Scheiben in dem Stapel, selbst, wenn die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente nicht axial ausgerichtet sind. Anders ausgedrückt, in einem Scheibenstapel haben die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente die Fähigkeit, große Kompressionskräfte bzw. Druckkräfte in einem komprimierten Stapel aufzunehmen, ohne dass sie in Stapelrichtung zueinander ausgerichtet sind. Dies unterscheidet sich deutlich von der konventionellen Idee der Ausbildung eines Scheibenstapels, in welchem konventionelle längliche Abstandselemente auf den Scheiben in einer Stapelrichtung in zueinander benachbarten Entmischungsscheiben axial über den Stapel aus Entmischungsscheiben hinweg ausgerichtet sind, oder, anders ausgedrückt, die Abstandselemente im Stand der Technik sind in axial geraden Linien durchgängig durch den Stapel aus Separationsscheiben angeordnet, um die Druckkräfte in dem komprimierten Stapel aufzunehmen.
Jedoch können die Scheiben in dem Stapel auch so angeordnet sein, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente axial ausgerichtet sind. Daher sind in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung die Scheiben, die die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente haben, derart angeordnet, dass eine Mehrheit, der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Scheibe axial zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen einer benachbarten Scheibe ausgerichtet sind.
Der Stapel aus Entmischungsscheiben kann auf einem Justierelement ausgerichtet werden, etwa einer Verteileinheit auf einem Verteiler. Daher weist in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung der Stapel ferner eine Verteileinheit auf, auf der die Entmischungsscheiben zur Ausbildung eines Stapels ausgerichtet werden.
Der Stapel aus Entmischungsscheiben kann ferner auch ausgebildet sein, mit einer Kraft zusammengedrückt zu werden, die über 8 Tonnen beträgt.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung weist der Stapel aus Entmischungsscheiben mindestens einen axial ansteigenden Kanal auf, der durch mindestens ein Durchgangsloch in der abgeschnittenen Fläche ausgebildet oder durch mindestens einen Ausschnitt in dem Außenbereich der Kegelstumpffläche der Entmischungsscheiben in dem Stapel ausgebildet ist.
Axial ansteigende Kanäle können das Zuführen und das Verteilen einer Fluidmischung, etwa einer Flüssigkeit, in die Zwischenräume in dem Stapel aus Entmischungsscheiben erleichtern.
Der Stapel aus Entmischungsscheiben kann mehr als 4, etwa mehr als fünf, etwa mehr als sechs, axial ansteigende Kanäle aufweisen.
Ferner kann die Gruppe aus Scheiben, die die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente haben, und alle Entmischungsscheiben des Scheibenstapels eine Dicke aufweisen, die kleiner ist als 0,60 mm, etwa kleiner als 0,50 mm, etwa kleiner als 0,45 mm, etwa kleiner als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,35 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung erstrecken sich die besagten als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente ausgehend von der besagten Oberfläche der Entmischungsscheibe in einer Richtung, die einen Winkel mit der Oberfläche bildet, der kleiner als 90 Grad ist.
Daher muss sich das als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselement nicht senkrecht von der Oberfläche aus erstrecken. Die Richtung, in die sich die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente erstrecken, kann als die Richtung von der Basis zu der Mitte des Bereiches des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements definiert werden, das sich am weitesten von der Basis aus erstreckt, d. h., die Richtung der Achse, die durch den mittleren Bereich der Basis zu der Mitte des Bereichs erstreckt, die sich am weitesten von der Basis aus erstreckt. Somit können sich die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente von der Oberfläche der Entmischungsscheibe in einer Richtung erstrecken, die einen Winkel mit der Oberfläche bildet, der kleiner als 90 Grad ist, so dass eine Erstreckungsrichtung des Abstandselements von der Oberfläche aus verläuft, die besser ausgerichtet ist zu der Richtung der Konusachse des Kegelstumpfs der Entmischungsscheibe. Dies ist vorteilhaft dahingehend, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente besser an der Oberfläche einer benachbarten Scheibe in dem Stapel aus Scheiben anhaften und das Abstandselement kann den großen axialen Druckkräften besser standhalten, die in einem komprimierten Scheibenstapel angetroffen werden, d. h., es gibt gegebenenfalls ein kleineres Risiko, dass sich das Abstandselement verformt, wenn der Stapel aus Entmischungsscheiben zusammengedrückt wird. Die Richtung, in der sich die Abstandselemente erstrecken, kann somit eine Richtung gegen den äußeren Rand der Scheibe sein, wenn die Spitze auf der Innenfläche der Scheibe angeordnet ist, und die Richtung in der sich die Spitze erstreckt, kann eine Richtung gegen den inneren Rand der Scheibe sein, wenn die Spitze auf der Außenfläche der Scheibe angeordnet ist.
Ferner können sich die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente von der besagten Oberfläche der Entmischungsscheibe im Wesentlichen zu der axialen Richtung der Kegelstumpfform der Entmischungsscheibe erstrecken.
Da die Scheiben axial ausgerichtet sind, haftet ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement, das sich axial erstreckt, besser an einer benachbarten Scheibe in dem Stapel, wodurch die Gefahr verringert wird, dass ungleichmäßig dimensionierte Zwischenräume zwischen den Scheiben entstehen, wenn der Stapel zusammengedrückt wird. Ferner können Abstandselemente, die sich axial erstrecken, den axialen Kompressionskräften, die in einem zusammengedrückten Schichtstapel auftreten, besser standhalten.
Jedoch können sich die als gut ausgebildeten Abstandselemente auch von der besagten Oberfläche der Entmischungsscheibe aus in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Entmischungsscheibe ist.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung ist eine Mehrheit der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Oberfläche der Entmischungsscheibe mit einem gegenseitigen Abstand verteilt, der kleiner ist als 20 mm.
Beispielsweise können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Oberfläche der Entmischungsscheibe mit einem Abstand zueinander verteilt sein, der kleiner als 15 mm, etwa ungefähr 10 mm oder kleiner.
Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können auf der Oberfläche gleichmäßig verteilt sein, sie können in Ansammlungen verteilt sein, oder sie können auf der Oberfläche mit unterschiedlichem Abstand zueinander verteilt sein, etwa um Bereiche der Scheibe zu bilden, in denen die Dichte von als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen höher ist im Vergleich zu der Dichte von als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen auf dem Rest der gleichen Oberfläche der Scheibe.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung erstrecken sich die besagten als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente bis zu einer Höhe, die kleiner ist als 0,8 mm bezogen auf die besagte Oberfläche der Entmischungsscheibe.
Beispielsweise können sich die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente bis zu einer Erhöhe erstrecken, die kleiner ist als 0,60, etwa kleiner als 0,50 mm, etwa kleiner als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm, etwa kleiner als 0,25 mm, etwa kleiner als 0,20 mm, bezogen auf die Oberfläche der Entmischungsscheibe. Gemäß einigen Ausführungsformen können sich die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente bis zu einer Höhe in einem Bereich von 0,3 - 0,1 mm, oder 0,25 - 0,15 mm ausgehend von der besagten Oberfläche der Entmischungsscheibe erstrecken. Da die Entmischungsscheibe die Form eines abgeschnittenen Konus hat, kann die Höhe des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements über der abgeschnittenen Fläche sich von dem eigentlichen axialen Zwischenraum zwischen Scheiben in dem Stapel aus Entmischungsscheiben unterscheiden.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Oberfläche derart verteilt, dass die Oberflächendichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente an dem äußeren Randbereich der Entmischungsscheibe höher ist als auf dem Rest der Scheibe.
Dies kann die Gefahr des Auftretens von ungleichmäßig dimensionierten Zwischenräumen verringern, die sich zwischen den Scheiben ausbilden, wenn der Stapel zusammengedrückt wird, da das Zusammendrücken von dem äußeren Rand einer Scheibe stärker sein kann. Dies liegt daran, dass die Kompression an dem äußeren Rand einer Scheibe größer ist, und/oder die Belastung in einer Scheibe kann an dem äußeren Rand der Scheibe höher sein. Eine höhere Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente kann somit dabei hilfreich sein, den geeigneten Zwischenraumabstand an dem Rand der Scheibe beizubehalten. Genauer gesagt, wenn Entmischungsscheiben in einem Stapel zusammengedrückt werden, führen das Aneinanderstoßen zwischen den Scheiben von den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen in Verbindung mit dem Scheibenmaterial zwischen den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen zu einer zuverlässigen Positionierung der Entmischungsscheiben in Bezug zueinander, wobei sich äquidistante Zwischenräume zwischen den Entmischungsscheiben über die Fläche hinweg ergeben, die von den jeweiligen Entmischungsscheiben bedeckt wird. Jedoch bildet an den äußeren Rand der Entmischungsscheiben das Scheibenmaterial zwischen den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen jeder Entmischungsscheibe ein freies Ende und ist somit nicht in der gleichen Weise fest, wie dies weiter innen auf der Scheibe der Fall ist. Ein derartiges freies Ende kann eine höhere Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente erfordern, um äquidistante Zwischenräume zwischen den Entmischungsscheiben auch an den Rändern der Scheiben breitzustellen.
Beispielsweise können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente mit der zweifachen Dichte an dem äußeren Rand der Scheibe im Vergleich zu der Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf dem Rest der Scheibe verteilt sein. Der äußere Rand der Scheibe kann der Scheibenoberflächenbereich sein, der die äußeren 10-20 mm der Scheibe bildet. Bei Entmischungsscheiben mit einem größeren Durchmesser kann der äußere Rand der Scheibe der Scheibenoberflächenbereich sein, der die äußeren 20-100 mm der Scheibe bildet.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Oberfläche einer Entmischungsscheibe von einem radial inneren Bereich der Entmischungsscheibe zu einem radial äußeren Bereich der Entmischungsscheibe zunehmen. Die Zunahme kann ausgehend von einer geringen Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente an dem radial inneren Bereich der Entmischungsscheibe zu einer hohen Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf dem radial äußeren Bereich der Entmischungsscheibe graduell erfolgen. Alternativ kann die Zunahme in diskreten Schritten erfolgen, derart, dass eine geringe Dichte aus als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen über einen Flächenbereich hinweg auf dem radial inneren Bereich der Entmischungsscheibe bereitgestellt wird, indem radial außerhalb des inneren Bereichs eine höhere Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente über einen Flächenbereich hinweg vorgesehen wird, usw., bis zu einer höchsten Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente, die über einen Flächenbereich an dem radial äußeren Bereich der Entmischungsscheibe hinweg bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die Dichte in 2, 3, 2 - 4, oder 3 - 6 diskreten Schritten ausgehend von dem radial inneren Bereich zu dem radial äußeren Bereich der Entmischungsscheibe, beispielsweise abhängig von dem Durchmesser der Entmischungsscheibe, zunehmen.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Innenfläche der Entmischungsscheibe vorgesehen.
Beispielsweise kann eine Mehrheit der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Innenfläche der Entmischungsscheibe vorgesehen sein. Ferner können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auch nur auf der Innenfläche der Entmischungsscheibe bereitgestellt sein, was bedeutet, dass die Außenfläche keine als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente aufweist, und optional können die Innenfläche und/oder die Außenfläche ohne Abstandselemente vorgesehen sein, die nicht die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente sind.
Ferner können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Außenfläche der Entmischungsscheibe vorgesehen sein.
Beispielsweise kann eine Mehrheit der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auf der Außenfläche der Entmischungsscheibe vorgesehen sein. Ferner können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente auch nur auf der Außenfläche der Entmischungsscheibe vorgesehen sein, was bedeutet, dass die Innenfläche keine als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente aufweist, und optional sind die Innenfläche und/oder die Außenfläche ebenfalls ohne Abstandselemente, die nicht als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente sind, vorgesehen.
Folglich sind in Ausführungsformen die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente nur entweder auf der Innenfläche oder auf der Außenfläche der Entmischungsscheibe vorgesehen.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente gemeinsam als ein einziges Stück des Materials der Entmischungsscheibe herstellt.
Somit können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente in dem Material der Entmischungsscheibe gemäß gut bekannten Techniken zur Herstellung von Entmischungsscheiben mit integral ausgebildeten Abstandselementen hergestellt werden, etwa in dem Verfahren, das in US 6526794 offenbart ist. Die Abstandselemente können integral in einer Metallscheibe mittels sogenannter Flussformung hergestellt werden, oder sie können alternativ mittels eines beliebigen geeigneten Druckverfahrens hergestellt werden - etwa gemäß dem Verfahren, wie es in WO2010039097 A1 offenbart ist.
Eine Kunststoffentmischungsscheibe, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweist, die integral als ein Stück zusammen mit dem Material hergestellt sind, kann mittels beispielsweise Spritzgießen bereitgestellt werden.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente integral einstückig in Verbindung mit dem Material der Entmischungsscheibe hergestellt, so dass die Oberfläche der Entmischungsscheibe auf der Rückseite oder hinter einem als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselement flach oder glatt ist, oder zumindest eine Vertiefung bildet, die kleiner ist als die Höhe eines Abstandselements. Das heißt, wenn ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement auf der Innenfläche der Entmischungsscheibe gebildet wird, dann kann die Außenfläche der Entmischungsscheibe hinter dem als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselement mehr oder minder flach sein.
Die Dicke der Entmischungsscheiben kann kleiner als 0,8 mm sein, etwa kleiner als 0,6 mm. Jedoch kann es vorteilhaft sein, dünne Entmischungsscheiben zu verwenden, um in der Lage zu sein, möglichst viele Scheiben innerhalb einer gegebenen Höhe zu stapeln und damit die gesamte Abscheidefläche zu vergrößern. Somit hat in Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung mindestens eine Entmischungsscheibe, etwa alle Entmischungsscheiben mit der besagten Gruppe aus Entmischungsscheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, eine Dicke, die kleiner als 0,50 mm ist.
Beispielsweise können die Entmischungsscheiben der Gruppe aus Entmischungsscheiben eine Dicke habe, die kleiner als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,35 mm, etwa kleiner als 0,30 mm ist.
Beispielsweise kann die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben, der größer als 300 mm ist, und kann eine Dicke haben, die kleiner als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm ist.
Als ein weiteres Beispiel sei aufgeführt, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser haben kann, der größer als 350 mm ist, und eine Dicke haben kann, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als ein weiteres Beispiel sei angegeben, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser, der größer als 400 mm ist, und eine Dicke haben kann, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als ein weiteres Beispiel sei angegeben, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser, der größer als 450 mm ist, und eine Dicke haben kann, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als ein weiteres Beispiel sei angegeben, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser, der größer als 500 mm ist, und eine Dicke haben kann, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Als ein weiteres Beispiel sei angegeben, dass die Gruppe aus Entmischungsscheiben einen Durchmesser, der größer als 530 mm ist, und eine Dicke haben kann, die kleiner ist als 0,40 mm, etwa kleiner als 0,30 mm.
Beispielsweise können alle Scheiben des Stapels und/oder die Gruppe aus Entmischungsscheiben den gleichen Durchmesser und/oder die gleiche Dicke haben.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung umfassen die mehreren als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente solche als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, die eine sphärische oder zylindrische Form haben, wenn die Betrachtung in der Richtung ihrer Höhe erfolgt.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung enthalten die mehreren als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente solche als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente, die die Form einer Spitze haben und die aus den Basis an der Oberfläche der Entmischungsscheibe in Richtung zu einer Spitze zulaufen, die sich zu einer gewissen Höhe, ausgehend von der Oberfläche her erstreckt.
Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können die Form einer Spitze haben und können daher ausgehend von der Basis an der Oberfläche zu einer Spitze hin, zulaufen bzw. schmäler werden, die sich ausgehend von der Oberfläche bis einer gewissen Höhe erstreckt. Die Höhe eines als Spitze geformten Abstandselements ist die Höhe senkrecht zu der Oberfläche.
Die als ausgedehnter Punkt bzw. Fleck ausgebildeten Abstandselemente können beispielsweise die Form eines Konus haben, d. h., sie können konusförmig sein, oder können die Form einer Pyramide haben, wobei dies von der Form der Basis entlang der Oberfläche abhängt. Die Basis auf der Oberfläche kann somit die Form eines Kreuzes, eines Kreises, einer Ellipse, eines Quadrats oder einer rechteckigen Form haben.
Die mehreren als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können einen als Spitze ausgebildeten Querschnitt haben, der sich von einer Basis an der Oberfläche der Entmischungsscheibe in Richtung zu einer Spitze, die sich zu einer Höhe ausgehend von der besagten Oberfläche aus erstreckt, verschmälert.
Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können in mindestens einem Querschnitt spitz ausgebildet sein, etwa in dem Querschnitt senkrecht zu dem Radius der Scheibe. Daher können die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente kleine Kanten bilden, die sich auf der Oberfläche erstrecken. Die Kanten können beispielsweise in einer radialen Richtung der Entmischungsscheibe verlaufen, d. h., im Wesentlichen entlang einer Richtung des Fließens einer Fluidmischung entlang der Entmischungsscheibe.
Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können in mehr als einem Querschnitt die Form einer Spitze haben.
Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente können als Ganzes die Form einer Spitze haben, d. h., jeder Querschnitt eines als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements liegt in Form einer Spitze vor.
Beispielsweise können die spitzenförmigen Abstandselemente die Form eines Konus oder einer Pyramide haben, d. h., sie haben eine geometrische Form, die sich kontinuierlich von der flachen Basis an der Oberfläche zu der Spitze hin verjüngt, d. h., sie haben einen Scheitel bei einer gewissen Höhe über der Basis. Der Scheitel kann direkt über der Mitte der Basis sein. Jedoch kann der Scheitel auch an einem Punkt angeordnet sein, der nicht über der Mitte liegt, so dass die spitzenförmigen Abstandselemente die Form eines schrägen Konus oder einer schrägen Pyramide haben.
Wenn als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente auf den Oberflächen der dünnen Metallentmischungsscheiben erzeugt werden, dann können äquidistante Raumbereiche in einem Stapel, der dünne Entmischungsscheiben aufweist, erreicht werden. Somit kann die Abscheidekapazität des Zentrifugalabscheiders auf diese Weise weiter erhöht werden, indem eine größere Anzahl der dünneren Metallentmischungsscheiben in den Stapel eingepasst wird. Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung die Verwendung von Entmischungsscheiben, die so dünn wie möglich sind, um die Anzahl an Entmischungsscheiben und der Zwischenräume in einer gegebenen Stapelhöhe zu maximieren. Ferner führen die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente zu einer geringeren Kontaktfläche zwischen einem Abstandselement einer Scheibe und einer benachbarten Scheibe, so dass ein größerer Oberflächenbereich der Scheibe in einem Stapel für das Abscheiden verfügbar ist. Ferner führt eine kleine Kontaktfläche zu einer kleineren Wahrscheinlichkeit, dass Schmutz oder Verunreinigungen in einem Scheibenstapel während des Betriebs eines Zentrifugalabscheiders haften bleiben. Ferner tragen auch die gleichen Zwischenräume zwischen den Entmischungsscheiben zu einer Verringerung der Gefahr bei, dass Schmutz oder Verunreinigungen in dem Scheibenstapel während des Betriebs des Zentrifugalabscheiders haften bleiben. Ferner sorgen die äquidistanten Zwischenräume für ein verbessertes Abscheideverhalten in dem Zentrifugalabscheider. Da die Zwischenräume, die zwischen den Entmischungsscheiben gebildet sind, äquidistant sind, ist das Abscheideverhalten über den Entmischungsbereich, der in dem Scheibenstapel gebildet ist, im Wesentlichen gleich, und liegt somit näher an dem theoretisch berechneten Abscheideverhalten des relevanten Zentrifugalabscheiders. Demgegenüber variiert in einem konventionellen Scheibenstapel, in welchem die Entmischungsscheiben sich während des Betriebs des Zentrifugalabscheiders verformen und somit ungleichmäßige Zwischenräume zwischen den Scheiben bilden, das Abscheideverhalten innerhalb des Scheibenstapels, und liegt daher weiter von dem theoretisch berechneten Abscheideverhalten des relevanten Zentrifugalabscheiders weg. Beispielsweise können sich die spitzenförmigen und als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente von der besagten Oberfläche der Entmischungsscheibe in einer Richtung erstrecken, die einen Winkel mit der Oberfläche bildet, der kleiner als 90 Grad ist.
Ferner können sich die spitzenförmigen und als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente von der besagten Oberfläche der Entmischungsscheibe im Wesentlichen in der axialen Richtung der Kegelstumpfform der besagten Entmischungsscheibe erstrecken.
Ferner kann die Spitze der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einen Radius im Spitzenbereich haben, der kleiner ist als die Höhe, zu der sich die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente ausgehend von der Oberfläche aus erstrecken.
Beispielsweise kann die Spitze der besagten als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einen Radius am Spitzenbereich haben, bei Betrachtung in einem Querschnitt des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements, der kleiner als die Hälfte der Höhe ist, etwa kleiner als ein Vierteil der Höhe, etwa kleiner als ein Zehntel der Höhe, zu der sich die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente von der Oberfläche aus erstrecken. Mit einer derartigen „scharfen“ Spitze kann das als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselement leichter an der Oberfläche einer benachbarten Scheibe in einem Scheibenstapel anhaften, und eine scharfe Spitze reduziert auch das Blockieren oder das Behindern des Strömens einer Fluidmischung zwischen den Scheiben einem Stapel aus Entmischungsscheiben.
Die mehreren Entmischungsscheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, können Abstandselemente mit unterschiedlicher Form aufweisen. Somit kann eine einzige Scheibe als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, die unterschiedliche Formen haben, und die mehreren Scheiben können unterschiedliche Scheiben mit als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen unterschiedlicher Formen umfassen, d. h., einige Scheiben können nur sphärische als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente besitzen, wohingegen einige Scheiben nur als ausgedehnter Punkt ausgebildete spitzenförmige Abstandselemente aufweisen.
Jedoch können die mehreren Scheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, auch Entmischungsscheiben umfassen, die die gleiche Art an als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen besitzen.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung ist eine Mehrheit der mehreren Scheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, von gleicher Art im Hinblick auf die Dicke, Durchmesser, Form und Anzahl der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente.
In Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind die mehreren Scheiben, die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente aufweisen, alle von gleicher Art in Bezug auf die Dicke, Durchmesser, Form und Anzahl von als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen.
Als ein zweiter Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um mindestens zwei Komponenten einer Fluidmischung zu trennen, die sich in ihren Dichten unterscheiden, mit den Schritten:

- Bereitstellen eines Zentrifugalabscheiders gemäß einem der Aspekte und/oder Ausführungsformen, die hierin erläutert sind.
- Zuführen der Fluidmischung, die unterschiedliche Dichten aufweisen, über den besagten Abscheidereinlass zu dem Entmischungsraum;
- Ausleiten einer ersten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum mittels des ersten besagten Abscheiderauslasses; und
- Ausleiten einer zweiten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum mittels des besagten zweiten Abscheiderauslasses.

Die Begriffe und Definitionen, die im Zusammenhang mit dem zweiten Aspekt verwendet werden, sind die gleichen, wie sie in Bezug auf den ersten Aspekt zuvor erläutert sind.
In Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung umfasst der Schritt des Zuführens ein Zuführen der besagten Fluidmischung mit einer Durchflussrate, die über 60 m³/h, bzw. m³/Std, etwa über 70 m³/h liegt.
In Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung kann die zu trennende Fluidmischung Milch enthalten und die erste getrennte Phase umfasst eine Rahmphase und die zweite getrennte Phase umfasst eine Phase mit entrahmter Milch.
Beispielsweise kann das Verfahren umfassen: Zuführen der besagten Fluidmischung mit einer Durchflussrate, die über 60 m³/h, etwa über 70 m³/h liegt, und das Ausleiten der getrennten Phasen derart, dass die Konzentration an Sahne bzw. Rahm in der entrahmten Milch kleiner ist als 0,02 %, etwa kleiner als 0,01 %.
Figurenliste

1a-c zeigen eine Ausführungsform einer Entmischungsscheibe. 1a ist eine perspektivische Ansicht, 1b ist eine Ansicht von unten, d. h., dort ist die Innenfläche der Entmischungsscheibe gezeigt, und 1c ist eine vergrößerte Ansicht des äußeren Rands der Innenfläche.
2a-f zeigen Ausführungsformen unterschiedlicher als ausgedehnter Punkt ausgebildeter Abstandselemente.
3a-e zeigen Ausführungsformen unterschiedlicher als Spitze geformter und als ausgedehnter Punkt ausgebildeter Abstandselemente.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Scheibenstapels.
5a-c zeigen eine Ausführungsform eines Scheibenstapels, in welchem die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Entmischungsscheibe in Bezug auf die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer benachbarten Scheibe versetzt sind. 5a ist eine perspektivische Ansicht, 5b ist ein radialer Abschnitt und 5c ist eine vergrößerte Ansicht der Innenfläche.
6a und b zeigen eine Ausführungsform eines Scheibenstapels, in welchem die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Entmischungsscheibe zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen einer benachbarten Scheibe axial ausgerichtet sind. 6a ist ein radialer Schnitt und 6b ist eine vergrößerte Ansicht der Innenfläche.
7 zeigt einen Querschnitt durch einen Zentrifugalabscheider.
8 zeigt ein Verfahren zum Trennen mindestens zweiter Komponenten einer Fluidmischung.

Detaillierte Beschreibung
Ein Stapel aus Entmischungsscheiben, Beispiele von Entmischungsscheiben, die in dem Stapel verwendbar sind, sowie ein Zentrifugalabscheider gemäß der vorliegenden Offenbarung sind durch die folgende Beschreibung mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
1a-c zeigen schematische Ansichten einer Ausführungsform einer Entmischungsscheibe. 1a ist eine perspektivische Ansicht einer Entmischungsscheibe 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Entmischungsscheibe 1 hat die Form eines Kegelstumpfs, d. h., hat eine Kegelstumpfform, entlang einer Konusachse X1. Die Achse X1 ist somit die Richtung der Achse, die durch den Scheitel der entsprechenden konischen Form verläuft. Die Konusfläche bildet einen Konuswinkel α mit der Konusachse X1. Die Entmischungsscheibe hat eine Innenfläche 2 und eine Außenfläche 3, die sich von einem inneren Rand 6 zu einem äußeren Rand 5 erstrecken. In dieser Ausführungsform ist die Entmischungsscheibe ferner mit einer Anzahl von Durchgangslöchern bzw. Durchgangsbohrungen 7 versehen, die mit radialem Abstand jeweils zu dem inneren und dem äußeren Rand angeordnet sind. Wenn ein Stapel mit anderen Entmischungsscheiben der gleichen Art gebildet wird, können somit die Durchgangslöcher 7 axiale Verteilungskanäle für beispielsweise eine zu entmischende Flüssigkeitsmischung bilden, die eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeitsmischung durchgängig in einem Stapel aus Entmischungsscheiben ermöglichen. Die Entmischungsscheibe umfasst ferner mehrere als ausgedehnter Punkt ausgebildete bzw. asl Fleck ausgebildete Abstandselemente 4, die sich über die Innenfläche der Entmischungsscheibe 1 hinaus erstrecken. Diese Abstandselemente 4 bilden Zwischenräume zwischen zueinander benachbarten Entmischungsscheiben in einem Stapel aus Entmischungsscheiben. Beispiele von als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen sind detaillierter in 2a-2f gezeigt. Wie in 1a gezeigt, ist nur die Innenfläche 2 mit als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen 4 versehen, wohingegen die Außenfläche 3 eine als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 aufweist und auch keine anderen Abstandselemente enthält. Die Innenfläche 2 enthält ebenfalls keine anderen Abstandselemente außer den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen 4. Somit sind in einem Stapel aus Entmischungsscheiben 1 der gleichen Art die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 die einzigen Abstandselemente, d. h., die einzigen Abstandselemente, die die Zwischenräume und die axialen Abstände zwischen den Scheiben in dem Stapel bilden. Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente sind somit das einzige lasttragende Element auf der Scheibe 1, wenn die Scheiben axial aufeinandergestapelt bzw. aneinandergereiht werden. Dies ist somit ein Unterschied gegenüber einer konventionellen Entmischungsscheibe, in der wenige längliche radial verlaufende Abstandselemente auf jeder Scheibe und Zwischenräume bilden und die Druckkräfte in einem Scheibenstapel aufnehmen.
Jedoch ist als eine Alternative zu beachten, dass die Außenfläche 3 mit den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen 4 versehen sein könnte, wohingegen die Innenfläche 2 keine als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente 4 und keine anderen Abstandselemente aufweisen könnte.
1b zeigt die Innenfläche 2 der Entmischungsscheibe 1. Der Durchmesser D der Scheibe beträgt in dieser Ausführungsform ungefähr 530 mm, und die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 erstrecken sich von einer Basis auf der Innenfläche 2, die eine Breite hat, die kleiner ist als 1,5 mm, entlang der Innenfläche 2 der Entmischungsscheibe 1. Ferner beträgt der gegenseitige Abstand d1 zwischen den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen 4 ungefähr 10 mm, und die gesamte Innenfläche 2 enthält mehr als 4000 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente 4.
Es gibt auch eine Reihe von Ausschnitten 13 an dem inneren Rand 6 der Entmischungsscheibe 1, um das Stapeln auf beispielsweise einer Verteileinheit zu ermöglichen.
1c zeigt eine vergrößerte Ansicht des äußeren Rands 5 der Innenfläche 2 der Entmischungsscheibe 1. In dieser Ausführungsform ist die Dichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 an dem äußeren Rand höher als auf dem Rest der Scheibe. Dies wird erreicht, indem mehr als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente in einer äußeren Randzone P angeordnet werden, so dass der Abstand d2 zwischen den radial äußersten Abstandselementen 4 innerhalb der äußeren Randzone P kleiner ist als der Abstand d1 zwischen Abstandselementen 4 außerhalb dieser Zone. Die Randzone P kann sich beispielsweise 10 mm ausgehend von dem äußeren Rand 5 radial erstrecken. Eine höhere Dichte von Abstandselementen an dem äußersten Rand ist vorteilhaft dahingehend, dass damit die Gefahr verringert wird, dass einander benachbarte Scheiben in einem Scheibenstapel sich an dem äußersten Rand berühren, an welchem die Druckkräfte und die Zentrifugalkräfte hoch sind. Zueinander benachbarte Scheiben, die einander berühren, blockieren den Zwischenraum und führen daher zu einer reduzierten Effizienz des Scheibenstapels.
2a-f zeigen Ausführungsformen unterschiedlicher Arten von als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen, die in dem Scheibenstapel der vorliegenden Ausführungsform verwendbar sind. 2a zeigt einen Schnitt eines Teils einer Entmischungsscheibe 1, in welcher die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 in einer Linie angeordnet sind, die in der radialen Richtung auf der Innenfläche 2 der Scheibe 1 verläuft. Die Außenfläche 3 enthält keine Abstandselemente irgendeiner Art. Die Abstandselemente 4 sind als Einheit in der Entmischungsscheibe 1 ausgebildet, d. h., sie sind in einem Stück mit dem Material der Entmischungsscheibe selbst hergestellt. Die Abstandselemente 4 sind Spitze geformte Elemente vorgesehen und verengen sich ausgehend von der Oberfläche zu einer Spitze, die sich bis zu einem gewissen Abstand oder einer gewissen Höhe ausgehend von der Innenfläche 2 aus erstreckt. 2b zeigt einen ähnlichen Schnitt wie die Scheibe der 2a, wobei jedoch in diesem Beispiel die spitzenförmigen und als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente nur auf der Außenfläche 3 vorgesehen sind, wohingegen die Innenfläche 2 keine als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente aufweist.
2c zeigt ebenfalls einen Schnitt eines Teils eines weiteren Beispiels einer Entmischungsscheibe 1, in der die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 in einer Linie angeordnet sind, die sich auf der Innenfläche 2 der Scheibe 1 in radialer Richtung erstreckt, wohingegen die Außenfläche 3 keine Abstandselemente irgendeiner Art aufweist. Die Abstandselemente 4 sind in diesem Beispiel als Halbkugeln ausgebildet, die aus der Innenfläche 2 hervorstehen. 2d zeigt einen ähnlichen Schnitt wie die Scheibe der 2c, wobei jedoch in diesem Beispiel die halbkugelförmigen und als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente nur auf der Außenfläche 3 vorgesehen sind, wohingegen die Innenfläche 2 keine als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente aufweist.
2e zeigt einen Schnitt eines Teils eines weiteren Beispiels einer Trennschreibe 1, in der die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 in einer Linie angeordnet sind, die sich auf der Innenfläche 2 der Scheibe 1 in radialer Richtung erstreckt, wohingegen die Außenfläche 3 keine Abstandselemente irgendeiner Form aufweist. Die Abstandselemente 4 sind in diesem Beispiel als Zylinder geformt, die aus der Innenfläche 2 hervorstehen. 2f zeigt einen ähnlichen Schnitt wie die Scheibe der 2e, wobei jedoch in diesem Beispiel die zylindrischen und als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente nur auf der Außenfläche 3 vorgesehen sind, wohingegen die Innenfläche 2 keine als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente aufweist.
3a-e zeigen Ausführungsformen unterschiedlicher spitzenförmiger und als ausgedehnter Punkt ausgebildeter Abstandselemente. 3a zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform eines spitzenförmigen Abstandselements 4. Das spitzenförmige Abstandselement 4 erstreckt sich von einer Basis 8 auf der Innenfläche 2 aus. Diese Basis 8 erstreckt sich bis zu einer Breite, die kleiner als 1,5 mm entlang der Innenfläche 2 der Entmischungsscheibe 1. Das spitzenförmige Abstandselement verengt sich ausgehend von der Basis 8 bis zu einer Spitze 9, die mit einem Abstand z2 zu der Basis angeordnet ist. Somit entspricht die Höhe des spitzenförmigen Abstandselements zum Abstand z2, der in diesem Falle zwischen 0,15 und 0,30 mm liegt, während die Dicke der Entmischungsscheibe, die durch den Abstand z1 in 2b dargestellt ist, zwischen 0,30 und 0,40 mm liegt. In dem Beispiel der 3a erstreckt sich das spitzenförmige Abstandselement 4 von der Basis 8 in der Richtung y1 aus, die im Wesentlichen senkrecht zu der Innenfläche 2 orientiert ist. Die Richtung y1 ist somit parallel zu der Normalen N der Innenfläche 2.
3b zeigt ein Beispiel eines spitzenförmigen Abstandselements 4, das sich von der Oberfläche der Entmischungsscheibe in einer Richtung erstreckt, die einen Winkel mit der Oberfläche bildet, der kleiner als 90 Grad ist. Das Abstandselement 4 der 3b ist gleich dem Abstandselement, das in 3a gezeigt ist, mit dem Unterschied, dass es sich in einer Richtung y2 erstreckt, die einen Winkel mit der Normalen N der Innenfläche bildet. In diesem Falle erstreckt sich das spitzenförmige Abstandselement 4 in einer Richtung y2, die einen Winkel β1 mit der Innenfläche 2 bildet, und der Winkel β1 ist kleiner als 90 Grad. Somit erstreckt sich die Spitze 9 von der Basis 8 in der Richtung y2, die einen Winkel mit der Oberfläche bildet, der ungefähr 60-70° beträgt.
3c zeigt ein weiteres Beispiel eines spitzenförmigen Abstandselements 4, das sich von der Oberfläche der Entmischungsscheibe in einer Richtung erstreckt, die einen Winkel mit der Oberfläche bildet, der kleiner 90 Grad ist. Das Abstandselement der 3c ist gleich dem Abstandselement, das in 3b gezeigt ist, mit dem Unterschied, dass es sich in einer Richtung y3 erstreckt, die einen Winkel β2 mit der Innenfläche bildet, der kleiner als der Winkel β1 in 3b ist. In diesem Beispiel ist der Winkel β2 im Wesentlichen gleich dem Alfawinkel α der Entmischungsscheibe 1, d. h., der Hälfte des Öffnungswinkels der entsprechenden Konusform der Entmischungsscheibe. Der Winkel α ist somit der Winkel des konischen Bereichs mit der Konusachse X1 der Entmischungsscheibe 1. Der Winkel α kann ungefähr 35° betragen. Anders ausgedrückt, das spitzenförmige Abstandselement 4 erstreckt sich von der Innenfläche 2 der Entmischungsscheibe 1 im Wesentlichen der axialen Richtung der Kegelstumpfform der besagten Entmischungsscheibe 1. Somit kann in einem hergestellten Stapel aus Entmischungsscheiben ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement, das sich im Wesentlichen axial erstreckt, besser an einer benachbarten Entmischungsscheibe im Stapel anhaften, wodurch die Gefahr verringert wird, dass ungleichmäßig dimensionierte Zwischenräume zwischen den Scheiben gebildet werden, wenn der Stapel zusammengedrückt wird.
Es ist zu beachten, dass alle als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 oder ein Großteil davon auf der Entmischungsscheibe sich in der gleichen Richtung erstrecken kann, d. h., alle als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4 oder zumindest ein Großteil davon auf einer Entmischungsscheibe können sich in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche ist, oder alle als ausgedehnter Punkt ausgebildeten und spitzenförmigen Abstandselemente 4 oder ein Großteil davon auf einer Entmischungsscheibe können sich in einer Richtung erstrecken, die einen Winkel mit der Oberfläche bildet, d. h., wie bei den Beispielen, die etwa in 2c-f und 3a gezeigt sind.
Ferner hat die Spitze 9 eines spitzenförmigen und als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements einen Radius an der Spitze R_tip , und ist ferner detaillierter in 3d gezeigt. Dieser Radius an der Spitze R_tip ist klein, um eine möglichst scharfe Spitze zu erhalten. Beispielsweise kann der Radius an der Spitze R_tip kleiner als die Höhe z2 sein, zu der sich das als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselement 4 ausgehend von der Innenfläche 2 aus erstreckt. Ferner kann der Radius an der Spitze R_tip kleiner sein als die Hälfte der Höhe z2, etwa kleiner als ein Zehntel der Höhe z2.
3e zeigt ein Beispiel eines als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements 4, das die Form einer Spitze in mindestens einem Querschnitt ausgebildet ist, und eine Längserstreckung in einer Richtung hat. Das Abstandselement 4 bildet somit eine Kante auf der Oberfläche der Entmischungsscheibe, die sich entlang der Oberfläche in einer Richtung erstreckt, die durch den Pfeil a angezeigt ist. Die Richtung A kann die radiale Richtung der Entmischungsscheibe sein. Die Richtung A kann entlang der Richtung des Fließens auf der Entmischungsscheibe liegen, wenn diese als Zentrifugalabscheider verwendet wird. Die Spitze 9 ist als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements 4 kann eine Längserstreckung entlang der Richtung A haben, die im Wesentlichen gleich der Länge der Basis 8 des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements 4 ist, das auf der Oberfläche (nicht gezeigt) der Entmischungsscheibe ausgebildet ist. Alternativ kann die Spitze 9 des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements 4 eine Längserstreckung entlang der Richtung A haben, die kleiner ist als die Länge der Basis 8 des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements 4, das auf der Oberfläche (nicht gezeigt) der Entmischungsscheibe angeordnet ist.
Die Abmessungen, wie sie zuvor erläutert, sind im Hinblick auf die Breite der Basis 8 des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements 4, gelten auch für die Breite des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements 4 entlang der Richtung A in den Ausführungsformen der 2f. Die Breite entlang der Richtung A kann gleich sein oder kann sich von dem Abstand quer zur Richtung A unterscheiden. Somit kann gemäß Ausführungsformen die Breite der Basis 8 kleiner als 5 mm entlang der Oberfläche der Entmischungsscheibe. Beispielsweise kann sich die Basis 8 des als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselements bis zu einer Breite 8, die kleiner als 2 mm ist, entlang der Oberfläche der Entmischungsscheibe erstrecken, etwa bis zu einer Breite, die kleiner als 1,5 mm, entlang der Oberfläche der Entmischungsscheibe, etwa bis zu einer Breite, die kleiner als 1 mm oder ungefähr gleich dazu ist, entlang der Oberfläche der Scheibe.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Scheibenstapels 10, der in einem Zentrifugalabscheider der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Der Scheibenstapel 10 beinhaltet Entmischungsscheiben 1, die auf einer Verteileinheit 11 vorgesehen sind. Zur Klarheit zeigt 4 lediglich einige Entmischungsscheiben 1, wobei jedoch zu beachten ist, dass der Scheibenstapel 10 mehr als 200 Entmischungsscheiben 1, etwa mehr als 300 Entmischungsscheiben, aufweisen kann. Aufgrund der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente werden Zwischenräume 28 zwischen gestapelten Entmischungsscheiben 1 gebildet, d. h., es wird ein Zwischenraum 28 zwischen einer Entmischungsscheibe 1a und dem benachbarten Entmischungsscheiben 1b und 1c gebildet, die entsprechend unter und über der Entmischungsscheibe 1a liegen. Durchgangslöcher bzw. Durchgangsbohrungen in den Entmischungsscheiben bilden axial ansteigende Kanäle 7a, die sich durch den Stapel erstrecken. Ferner kann der Scheibenstapel 10 eine oberste Scheibe (nicht gezeigt) aufweisen, d. h., eine Scheibe, die an der Oberseite des Stapels angeordnet ist, die nicht mit Durchgangslöchern versehen ist. Eine derartige oberste Scheibe ist im Stand der Technik bekannt. Die oberste Scheibe kann einen Durchmesser haben, der größer ist als derjenige der anderen Entmischungsscheiben 1 in dem Scheibenstapel, um ein Führen einer getrennten Phase aus einem Zentrifugalabscheider heraus zu unterstützen. Eine oberste Scheibe kann ferner eine größere Dicke im Vergleich zu dem Rest der Entmischungsscheiben 1 des Scheibenstapels 10 besitzen. Die Entmischungsscheiben 1 können auf der Verteileinheit 11 unter Anwendung der Ausschnitte 13 an dem inneren Rand 5 der Entmischungsscheiben 10 vorgesehen werden, die in entsprechende Flügel 12 der Verteileinheit eingepasst sind.
5a-c zeigt eine Ausführungsform, in der die Entmischungsscheiben 1 in dem Stapel 10 axial derart angeordnet sind, dass eine Mehrheit der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4a einer Scheibe 1a versetzt sind im Vergleich zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen 4b einer benachbarten Scheibe 1b. In dieser Ausführungsform wird dies bewerkstelligt durch eine kleine Drehung in der Umfangsrichtung der Scheibe 1a im Vergleich zu der benachbarten Scheibe 1b, wie dies durch den Pfeil „A“ in 5a und 5c dargestellt ist. Wie in 5a gezeigt, sind somit die benachbarten Entmischungsscheiben 1a und 1b axial entlang der Drehachse X2 angeordnet, die die gleiche Richtung wie die Konusachse X1 hat, die in 1 und 2 gezeigt ist, aber aufgrund der Anordnung der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente ist ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement 4a der Entmischungsscheibe 1a nicht über einem entsprechenden als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselement 4b der Entmischungsscheibe 1b axial ausgerichtet. Beispielsweise sind die Scheiben 1a und 1b so angeordnet, dass ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement 4a der Scheibe 1a mit einem Abstand in Umfangsrichtung z3 in Bezug auf das entsprechend als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselement 4b der Scheibe 1b versetzt bzw. verschoben ist. Der Abstand z3 kann ungefähr die Hälfte des Abstandes des gegenseitigen Abstands zwischen als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente auf einer Scheibe sein, etwa zwischen 2-10 mm.
Anders ausgedrückt, die Entmischungsscheiben des Scheibenstapels 1 sind so angeordnet, dass ein als ausgedehnter Punkt ausgebildetes Abstandselement 4a einer Entmischungsscheibe 1a nicht an einer benachbarten Scheibe 1b an einer Position anliegt, an der die benachbarte Scheibe 1b das als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselement 4b aufweist. Dies ist auch in 5b dargestellt, die einen Schnitt benachbarter Scheiben 1a und 1b zeigt. Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4a der Scheibe 1a und die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4b der Scheibe 1b können mit dem gleichen radialen Abstand vorgesehen sein, sind aber in der Umfangsrichtung verschoben. Ferner zeigt 5c eine vergrößerte Ansicht des äußeren Randbereichs 5 der Scheibe 1b. Die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4a der benachbarten Scheiben 1a liegen an der Entmischungsscheibe 1a an Positionen an, die in 5c durch Kreuze angegeben sind, und die Positionen sind, die in der Umfangsrichtung im Vergleich zu den Positionen der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4b verschoben sind, wie durch den Pfeil „A“ dargestellt ist.
Jedoch können die Entmischungsscheiben 1 des Scheibenstapels 10 auf der Verteileinheit 11 derart vorgesehen sein, dass eine Mehrheit der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten und spitzenförmigen Abstandselemente einer Scheibe axial zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten und spitzenförmigen Abstandselementen einer benachbarten Scheibe ausgerichtet sind, wie in einem konventionellen Scheibenstapel mit länglichen radialen Abstandselementen. Dies ist in 6a und 6b gezeigt, in denen benachbarte Entmischungsscheiben 1a und 1b so vorgesehen sind, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente 4a der Scheibe 1a zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten und spitzenförmigen Abstandselementen 4b der Scheibe 1b ausgerichtet sind. 6a zeigt einen Schnitt benachbarter Scheiben 1a und 1b, in denen die Abstandselemente 4a und 4b ausgerichtet sind, wohingegen 6b eine vergrößerte Ansicht des äußeren Randbereichs 5 der Scheibe 1b zeigt. Im Gegensatz zu der in 5c dargestellten Ausführungsform stoßen als ausgedehnter Punkt ausgebildete und spitzenförmige Abstandselemente 4a der benachbarten Scheibe 1a an der Entmischungsscheibe 1b an den Positionen der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten und spitzenförmigen Abstandselemente 4b der Scheibe 1b an, wie durch die Kreuze in 6b angegeben ist.
7 zeigt ein schematisches Beispiel eines Zentrifugalabscheiders 14 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der so ausgebildet ist, dass er eine Flüssigkeitsmischung in mindestens zwei Phasen auftrennt. Der Abscheider aus 7 ist ausgebildet, Milch in eine Rahmphase bzw. Sahnephase und eine Phase aus entrahmter Milch zu trennen. Des Weiteren ist zu beachten, dass 7 eine schematische Ansicht ist und nicht maßstabsgetreu ist.
Der Zentrifugalabscheider 14 umfasst ein rotierendes Teil, das ausgebildet ist, sich um eine Drehachse (X2) zu drehen, und umfasst einen Rotor 17 und eine Spindel bzw. Achse 16. Der Rotor 17 kann ferner auch als ein Gefäß oder ein Entmischungsgefäß bezeichnet werden. Die Spindel bzw. Achse 16 wird in einem stationären Rahmen 15 des Zentrifugalabscheiders 14 in einem unteren Lager 24 und einem oberen Lager 23 gehalten. Der stationäre Rahmen 15 umgibt den Rotor 17.
Der Rotor 17 bildet selbst eine Entmischungskammer 18, in der eine zentrifugale Abscheidung von beispielsweise einer Flüssigkeitsmischung während des Betriebs erfolgt. Das heißt, der Rotor 17 umschließt die Entmischungskammer 18. Die Entmischungskammer 18 kann auch als ein Entmischungsraum 18 bezeichnet werden.
Die Entmischungskammer 18 ist mit einem Stapel 10 aus kegelstumpfförmigen Entmischungsscheiben 1 versehen, um eine wirksame Aufspaltung des zu entmischenden Fluids in den Zwischenräumen 28 zwischen den Scheiben 1 zu erreichen. Der Stapel 10 aus kegelstumpfförmigen Entmischungsscheiben 1 ist ein Beispiel eines oberflächenvergrößernden Einschubs. Diese Scheiben 1 sind zentral und koaxial mit dem Rotor 17 verbunden und beinhalten Durchgangsbohrungen bzw. Durchgangslöcher, die axiale Kanäle 25 für das axiale Strömen von Flüssigkeit bilden, wenn die Entmischungsscheiben 1 in den Zentrifugalabscheider 14 eingepasst sind. Die Entmischungsscheiben 1 weisen als ausgedehnter Punkt bzw. als Fleck ausgebildete Abstandselemente auf, wie sie in den vorhergehenden Beispielen erläutert sind, und sind in diesem Falle auf dem Stapel 1 so ausgebildet, dass eine Mehrzahl der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente einer Scheibe im Vergleich zu den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen einer benachbarten Scheibe versetzt sind.
In 7 sind lediglich einige Scheiben 1 in dem Stapel 10 dargestellt, und der Stapel enthält in diesem Falle mehr als 300 Entmischungsscheiben mit als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen. Die Entmischungsscheiben 1 haben einen Durchmesser, der größer als 500 mm ist, und jede Scheibe ist mit mehr als 4000 als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen versehen, die integral auf der Innenfläche jeder Scheibe ausgebildet sind.
Aus dem Rotor 17 erstreckt sich ein Auslass für eine flüssige leichte Phase 33 für eine Komponente mit geringer Dichte, die von der Flüssigkeitsmischung abgeschieden wird, und einen Auslass für eine flüssige schwere Phase 34 und einer Komponente mit höherer Dichte oder eine schwere Phase, die aus der Flüssigkeitsmischung abgeschieden wird. Die Auslässe 33 und 34 erstrecken sich durch den Rahmen 15. Die Auslässe 33, 34 können auch als Abscheideauslässe 33, 34 bezeichnet werden. In gewissen Anwendungen enthält der Abscheider 14 lediglich einen einzigen Flüssigkeitsauslass, etwa nur den Flüssigkeitsauslass 33. Dies hängt von dem flüssigen Material ab, das zu verarbeiten ist. Der Rotor 17 ist ferner mit einem dritten Auslass zum Ausleiten von Schlamm versehen, der sich an dem Randbereich der Entmischungskammer 18 angesammelt hat. Der Schlammauslass liegt in Form mehrerer peripherer Anschlüsse bzw. Randanschlüsse 19 vor, die sich aus der Entmischungskammer 18 durch das Rotorgehäuse zu einem Umgebungsraum 20 außerhalb des Zentrifugenrotors 17 erstrecken. Die Randanschlüsse 19 sind gegebenenfalls während einer kurzen Zeitdauer zu öffnen, d. h., in der Größenordnung von Millisekunden, und ermöglichen eine gesamte oder teilweise Ausleitung von Schlamm aus dem Entmischungsraum unter Anwendung eines konventionellen intermittierenden Ausleitesystems, das im Stand der Technik bekannt ist.
Der Zentrifugalabscheider 1 ist ferner mit einem Antriebsmotor 21 versehen. Dieser Motor 21 kann beispielsweise ein stationäres Element 22 und ein drehbares Element 26 aufweisen, wobei das drehbare Element die Achse 16 umgibt und damit verbunden ist, derart, dass es während des Betriebs das antreibende Drehmoment auf die Achse 16 und damit auf den Rotor 17 überträgt. Der Antriebsmotor 21 kann ein Elektromotor sein. Alternativ kann der Antriebsmotor über eine Getriebeeinrichtung mit der Achse 16 verbunden sein. Die Getriebeeinrichtung kann beispielsweise in Form eines Schneckengetriebes vorgesehen sein, das ein Zahnrad und ein Element umfasst, das mit der Achse 16 verbunden ist, um das antreibende Drehmomente aufzunehmen. Die Getriebeeinrichtung kann alternativ die Form einer Propellerachse, von Antriebsriemen oder dergleichen annehmen, und der Antriebsmotor kann alternativ direkt mit der Achse verbunden sein.
Eine Zentralleitung 27 erstreckt sich durch die Achse 16, die die Form eines hohlen röhrenförmigen Elements annimmt. Die Zentralleitung 27 bildet in dieser Ausführungsform eine Einlassleitung für das Zuführen der Flüssigkeitsmischung zur zentrifugalen Abscheidung in den Entmischungsraum 18 mittels eines Einlasses 29 des Rotors 17. Der Einlass 29 kann auch als ein Abscheidereinlass 29 bezeichnet werden. Das Einführen des flüssigen Materials ausgehend von der Unterseite führt zu einer geringen Beschleunigung des flüssigen Materials. Die Achse 16 ist ferner mit einer stationären Einlassleitung 30 an dem unteren Ende der Achse 16 derart verbunden, dass das zu trennende flüssige Material mittels einer Transporteinrichtung zu der Zentralleitung 27 transportiert werden kann. Eine derartige Transporteinrichtung kann mindestens eine Pumpe 31 umfassen, die so ausgebildet ist, dass eine Zufuhr von flüssigem Material, das zu trennen ist, mit einer Durchflussrate, die größer ist als 60 m³/h, etwa größer als 70 m³/Stunde, zu der Zentralleitung 27 des Zentrifugalabscheiders 14 ermöglicht wird.
Eine erste mechanische hermetische Dichtung 32 ist an dem unteren Ende der Achse 16 vorgesehen, um die hohle Achse 16 in Bezug auf die stationäre Einlassleitung 30 abzudichten. Die hermetische Dichtung 32 ist eine ringförmige Dichtung, die das untere Ende der Achse 16 und die stationäre Leitung 30 umgibt. Ferner kann auch der Auslass für die flüssige leichte Phase 33 und der Auslass für die flüssige schwere Phase 34 hermetisch, mechanisch abgedichtet sein. Als Alternative können Zentripetal-Pumpen, etwa zusammenwirkende Scheiben, an den Auslässen 33 und 34 vorgesehen sein, um das Transportieren abgeschiedener Phasen aus dem Abscheider heraus zu unterstützen.
Während des Betriebs des Abscheiders in 7 wird bewirkt, dass der Rotor 17 sich aufgrund des Drehmoments dreht, das von dem Antriebsmotor 21 auf die Achse 16 übertragen wird. Über die Zentralleitung 27 der Achse 16 wird zu entmischendes flüssiges Material, etwa Milch, in den Scheibenstapel 14 über den Einlass 29 und die axial ansteigenden Kanäle 25 eingebracht. Bei der hermetischen Art des Einlasses 29 wird die Beschleunigung des flüssigen Materials bei einem kleinen Radius in Gang gesetzt und wird graduell erhöht, während die Flüssigkeit den Einlass verlässt und in die Entmischungskammer 18 und den Scheibenstapel 10 eintritt. Wie zuvor erläutert ist, kann der Abscheider 14 ferner hermetische Auslässe aufweisen, und die Entmischungskammer 18 kann dafür vorgesehen sein, während des Betriebs vollständig mit Flüssigkeit gefüllt zu werden. Im Prinzip bedeutet dies, dass vorzugsweise keine Luft in dem Rotor 17 oder auch keine flüssigkeitsfreien Oberflächen dort vorhanden sind. Jedoch kann die Flüssigkeit auch eingeführt werden, wenn der Rotor bereits mit seiner Betriebsgeschwindigkeit läuft. Es kann somit flüssiges Material kontinuierlich in den Rotor 17 eingeführt werden.
Der Weg des zu entmischenden flüssigen Materials durch die Achse 16 zu dem Entmischungsraum 18 ist in 7 durch die Pfeile „B“ dargestellt.
Abhängig von der Dichte werden die unterschiedlichen Phasen in der Flüssigkeit in den Zwischenräumen 28 zwischen den Entmischungsscheiben des Stapels 10, der in den Entmischungsraum 18 eingepasst ist, getrennt. Schwerere Komponenten in der Flüssigkeit bewegen sich zwischen den Entmischungsscheiben radial nach außen, wohingegen die Phase mit der geringsten Dichte sich zwischen den Entmischungsscheiben radial nach innen bewegt und durch den Auslass 33 gedrückt wird, der an der radial innersten Ebene in dem Abscheider angeordnet ist. Die Flüssigkeit mit höherer Dichte wird stattdessen durch den Auslass 34 nach außen gedrückt, der mit einem radialen Abstand vorgesehen ist, der größer ist als die radiale Ebene des Auslasses 33. Somit wird während des Abscheidens eine Zwischenphase zwischen der Flüssigkeit der geringeren Dichte und der Flüssigkeit der höheren Dichte in dem Entmischungsraum 18 erzeugt. Feststoffe oder Schlamm sammeln sich an dem Rand des Entmischungsraums 18 an und können intermittierend aus dem Entmischungsraum durch Öffnen der Schlammauslässe, d. h., der Randanschlüsse 19, ausgeleitet werden, woraufhin Schlamm und ein gewisser Anteil an Flüssigkeit aus dem Entmischungsraum durch die Zentrifugalkraft ausgeleitet werden. Das Öffnen und das Schließen der Randanschlüsse 19 wird mittels eines gleitenden Gefäßbodens 35 gesteuert, der zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung entlang einer Richtung parallel zu der Drehachse (X2) bewegbar ist.
Wenn daher Milch entmischt wird, dann wird die Phase aus entrahmter Milch über den Auslass für die flüssige schwere Phase 34 entzogen, wohingegen die Rahmphase über den Auslass für flüssige leichte Phase 33 entzogen wird. Aufzutrennende Milch kann ferner eine geringe Menge an Feststoffen, etwa Stroh und Haare, Euterzellen, Leukozyten, rote Blutzellen und Bakterien enthalten. Derartige Feststoffe sammeln sich im Randbereich der Entmischungskammer 18 an und werden über die Schlammauslässe 19 ausgeleitet.
In der Ausführungsform der 7 wird das aufzutrennende Material über die Zentralleitung 27 der Achse 16 eingeführt. Jedoch kann die Zentralleitung 27 auch zum Herausführen beispielsweise der flüssigen leichten Phase und/oder der flüssigen schweren Phase verwendet werden. Somit beinhaltet in den Ausführungsformen die Zentralleitung 27 mindestens eine zusätzliche Leitung, d. h., mindestens zwei Leitungen. Auf diese Weise kann die zu entmischende Flüssigkeitsmischung über eine Zentralleitung 27 in den Rotor 17 eingeführt werden, und gleichzeitig können die flüssige leichte Phase und/oder die flüssige schwere Phase über eine derartige zusätzliche Leitung entzogen werden, die sich in der Zentralleitung 27 erstreckt oder die Zentralleitung 27 umschließt.
8 zeigt ein Verfahren 100 zum Trennen mindestens zweier Komponenten einer Fluidmischung, die unterschiedliche Dichten haben, mit den Schritten:

- Bereitstellen 102 eines Zentrifugalabscheiders 14 gemäß einem der Aspekte und/oder gemäß einer Ausführungsform, die zuvor hierin erläutert sind,
- Zuführen 104 der Fluidmischung, die verschiedene Dichten enthält, über den Abscheidereinlass 19 zu dem Entmischungsraum 18;
- Ausleiten 106 einer ersten abgeschiedenen Phase aus dem Entmischungsraum 18 über den ersten Abscheiderauslass 33; und
- Ausleiten 108 einer zweiten abgeschiedenen Phase aus dem Entmischungsraum über den zweiten Abscheiderauslass 34.

Die Erfindung ist nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgend angegebenen Patentansprüche variiert und modifiziert werden. Die Erfindung ist nicht auf die Art des Abscheiders, wie der der in den Figuren gezeigt ist, beschränkt. Der Begriff „Zentrifugalascheider“ umfasst auch Zentrifugalabscheider mit einer im Wesentlichen horizontalorientierten Drehachse und schließt auch einen Abscheider mit einem einzigen Flüssigkeitsauslass mit ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009126104 [0005]
US 6526794 [0109]
WO 2010039097 A1 [0109]

Claims

Ein Zentrifugalabscheider (14) zum Trennen mindestens zweier Komponenten einer Fluidmischung, die von unterschiedlicher Dichte sind, wobei der Zentrifugalabscheider (14) aufweist einen stationären Rahmen (15), eine Achse (16), die von dem Rahmen (15) drehbar gehalten wird, einen Zentrifugenrotor (17), der an einem ersten Ende der Achse (16) so befestigt ist, der er sich zusammen mit der Achse (16) um eine Drehachse (X2) dreht, wobei der Zentrifugenrotor (17) ein Rotorgehäuse aufweist, das einen Entmischungsraum (18) umschließt, in welchem ein Stapel (10) aus Entmischungsscheiben (1) zum koaxialen Drehen zusammen mit dem Zentrifugenrotor (17) angeordnet ist, einen Abscheidereinlass (29), der sich in den Entmischungsraum (18) zum Zuführen der entmischenden Fluidmischung erstreckt, einen ersten Abscheiderauslass (33) zum Ausleiten einer ersten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum (18), einen zweiten Abscheiderauslass (34) zum Ausleiten einer zweiten getrennten Phase aus dem Entmischungsraum (18); wobei der Stapel (10) aus Entmischungsscheiben (1) eine Gruppe axial ausgerichteter Entmischungsscheiben (1) mit einer Kegelstumpfform mit einer Innenfläche (2) und einer Außenfläche (3) aufweist, und mit mehreren als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen (4), die sich von einer Basis (8) von der Innenfläche (2) und/oder der Außenfläche (3) aus erstrecken, so dass Zwischenräume zwischen zueinander beabstandeten Entmischungsscheiben (1) bereitgestellt sind, wobei die Gruppe aus Entmischungsscheiben (1) mindestens 200 Entmischungsscheiben (1) mit einem Durchmesser von mindestens 300 mm umfasst, und wobei die Flächendichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente (4) größer als 25 als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente/dm² über die Innenfläche und/oder Außenfläche (2, 3) der Entmischungsscheibe (1) hinweg ist.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach Anspruch 1, wobei die Gruppe axial ausgerichteter Entmischungsscheiben (1) mindestens 250 Entmischungsscheiben (1) aufweist.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gruppe axial ausgerichteter Entmischungsscheiben (1) einen Durchmesser von mindestens 350 mm hat.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flächendichte der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente (4) über die Innenfläche und/oder die Außenfläche (2, 3) der Entmischungsscheibe (1) hinweg größer ist als 50 Abstandselemente/dm².
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis (8) sich bis zu einer Breite, die kleiner als 5 mm ist, entlang der Oberfläche (2, 3) der Entmischungsscheibe (1) erstreckt.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis (8) der als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente (4) sich zu einer Breite, die kleiner als 2 mm ist, entlang der Oberfläche (2, 3) der Entmischungsscheibe (1) erstreckt.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gruppe aus Entmischungsscheiben (1), die als ausgedehnter Punkt ausgebildete Abstandselemente (4) aufweist, Entmischungsscheiben (1) aufweist, in denen die Innenfläche (2) und/oder die Außenfläche (3) keine Abstandselemente (4) außer den als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselementen (4) aufweist.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stapel (10) aus Entmischungsscheiben (1) so angeordnet ist, dass die als ausgedehnter Punkt ausgebildeten Abstandselemente (4) die wesentlichen lasttragenden Elemente in dem Stapel (10) aus Entmischungsscheiben (1) sind.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Einrichtung zur Zuführung der zu entmischenden Fluidmischung mit einer Durchflussrate, die größer als 60 m³/Stunde ist, aufweist.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abscheidereinlass (29) und/oder der erste Abscheiderauslass (33) und/oder der zweite Abscheiderauslass (34) mechanisch hermetisch abgedichtet sind.
Ein Zentrifugalabscheider (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Achse (16) hohl ist und einen Teil des Abscheidereinlasses (29) bildet, derart, dass die zu entmischende Fluidmischung durch die Achse (16) zugeführt wird.
Ein Zentrifugalabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen dritten Abscheiderauslass zum Ausleiten einer Schlammphase aus dem Randbereich des Entmischungsraums (18) aufweist.