DE2852628A1

DE2852628A1 - Separator

Info

Publication number: DE2852628A1
Application number: DE19782852628
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Epper; Wolfgang Dipl Ing Heckmann
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DK517279A; JPS5579056A; SE7910009L; DE2852628C2; DD147504A5; IT7950985A0; IT1162695B; FR2443286A1; DK155423B; SE445089B; US4288029A; DK155423C; FR2443286B1; SU931092A3

Description

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Anlage zum Patentgesuch der - 3 - H 78/91 Klöckner-Humboldt-Deutz So/Wr

Aktiengesellschaft

vom 4. Dezember 1978

Separator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Separator zum Trennen von Stoffen unterschiedlicher Dichte, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Trenngefäß, an dessen Umfang wenigstens eine Austragsöffnung angeordnet ist, welche durch einen mit einem Druckmedium beaufschlagten, das Trenngefäß außen ringartig umgebenden Steuerkolben unter Mitwirkung eines zwischen Steuerkolben und Trenngefäß angeordneten Verbindungselementes geöffnet bzw. geschlossen wird.

Separatoren dieser Art dienen beispielsweise zum Zerlegen eines Peststoff-Flüssigkeitsgemisches und bestehen aus einem rotationssymmetrischen, konischen Oberteil mit einem ebenso konischen Unterteil, so daß sich im Inneren dieser beiden Teile ein nach oben und unten konischer Trennraum ergibt. Zur Durchführung des Trennprozesses wird das Treringefäß in Drehbewegungen versetzt. Dabei wird der Feststoffanteil an der Stelle des größten Radius über einen zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordneten Ringspalt abgezogen. Ein derartiger Separator ist beispielsweise aus der US-PS 3,823,868 bekannt. Hierbei erfolgt das Öffnen und Schließen dieses Ring-

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Spaltes durch einen das Unterteil des Separators umgebenden, axial beweglichen Steuerkolben. Der Steuerkolben wird in seiner Schließstellung durch ein Federelement fixiert und bildet mit der Außenwandung des Bodenbereiches des Unterteils einen ringartigen Druckraum, in welchen zum Öffnen des Ringspaltes eine Flüssigkeit eingebracht wird.

Der außenliegende Steuerkolben der US-PS 3,823,868 gleitet in einer metallischen Führung, welche Axialverschiebungen ohne Verkanten ermöglichen soll. Wesentlich für einen störungsfreien Betrieb ohne Verkanten ist eine gleichmäßige Beaufschlagung der gesamten wirksamen Fläche des Steuerkolbens mit Hydraulikflüssigkeit oder einem Gas. Der Steuerkolben, die metallische Führung und die zugehörigen Dichtungen müssen bei der Konstruktion derartiger Separatoren toleranzmäßig nicht nur mit Hinblick auf die zu erwartenden Verformungen im Fliehkraftfeld, sondern auch mit Hinblick auf unterschiedliche Temperaturen des zu zerlegenden Feststoff-Flüssigkeitsgemisches ausgelegt werden. Es müssen somit wechselnde, mechanisch und thermisch bedingte Dehnungen bereits bei der Dimensionierung

,hier berücksichtigt werden, eine Forderung, die^praktisch schwer

zu realisieren ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Separator zu konzipieren, bei welchem der Steuerkolben eine solche Führung erfährt, daß die oben aufgeführten Schwierigkeiten mit Sicherheit

vermieden werden. - 5 -

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Verbindungselement aus einem gummiartigen Werkstoff besteht, der mit der Außenwandung des Trenngefäßes einerseits und mit der Innenwandung des Steuerkolbens andererseits unverrückbar verbunden ist. Der Steuerkolben weist bei dieser Ausgestaltung des Separators keine bewegliche, verschleißträchtige Dichtung auf, sondern steht über ein Verbindungselement mit dem Trenngefäß in unverrückbarer Verbindung. Die Verschiebung des Steuerkolbens erfolgt somit unter elastischer Verformung dieses Verbindungselementes, welches auf diese Weise nicht nur die Funktion einer Rückstellfeder erfüllt, sondern dem Steuerkolben auch eine zuverlässige Führung verleiht. Insgesamt entfallen hierbei die durch mechanische und thermische Dehnung bedingten Schwierigkeiten bei der Bemessung der einzelnen Teile, da das Verbindungselement diese Dehnungen sehr vorteilhaft aufnehmen kann. Das Verbindungselement besteht vorzugsweise aus einem gummiartigen Werkstoff und ist an der Außenwandung des Trenngefäßes einerseits und an der Innenwandung des Steuer» kolbens andererseits beispielsweise anvulkanisiert. Durch die vorzugsweise Verwendung eines gummiartigen Werkstoffes ergeben sich insbesondere verarbeitungsmäßige Vorteile. Es lassen sich sowohl durch die konstruktive Dimensionierung als auch durch die zweckmäßige Wahl eines gummiartigen Werkstoffes beliebige, vorgebbare Elastizitäten dieses Verbindungselementes erzeugen.

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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement zwischen den Wandungen eines Steuerkolbens und des Trenngefäßes so angeordnet, daß es unter axialer Vorspannung steht. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die Vorspannung des Verbindungselementes zum Aufbringen der erforderlichen Anpresskraft von Dichtelementen von Organen zum Schließen der öffnungen zum Innenraum des Trenngefäßes auszunutzen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet der Steuerkolben mit der Wandung des Trenngefäßes zwei im wesentlichen radial hintereinander geschaltete Druckkammern. Es kommt, wie eingangs bereits erwähnt, auf eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung des Steuerkolbens mit einer Hydraulik-Flüssigkeit an. Beispielsweise kann die in Strömungsrichtung gesehen erste Kammer die Funktion einer Beschleunigungskammer haben, in der die von einer ruhenden Quelle zugeführte Hydraulik-Flüssigkeit entsprechend der Drehbewegung des Trenngefäßes ebenfalls in Drehbewegung versetzt wird. Die Druckkammern sind in diesem Fall zweckmäßig rotationssymmetrisch ausgebildet, so daß sich am Umfang der ersten Kammer, welche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Rotationsachse näher gelegen ist als die zweite Kammer, ein geschlossener Flüssigkeitsring ausbildet. Der Übertritt der Hydraulik-Flüssigkeit von der ersten in die zweite Kammer kann vom Vorliegen eines bestimmten Druckes innerhalb der ersten Kammer abhängig gemacht werden,

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der beispielsweise über die Vorspannung des Verbindungselementes einstellbar ist. Dieses erfindungsgemäße Zweikammersystem gewährleistet in einfacher Weise die gleichmäßige Beaufschlagung der gesamten wirksamen Fläche des Steuerkolbens mit Hydraulikflüssigkeit und trägt entscheidend zum Verhindern eines Verkantens bei.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die - in radialer Richtung gesehen - zweite Druckkammer mit Austrittsdüsen mit einstellbarem Strömungsquerschnitt ausgerüstet. Der,Ausfluß von Hydraulik-Flüssigkeit aus der zweiten Kammer bewirkt bei zweckmäßiger Konzeption des Zulaufs einen Druckabfall, dessen Abnahmegeschwindigkeit von der Ausflußgeschwindigkeit abhängt. Über die Ausflußgeschwindigkeit kann auf diese Weise der Schließvorgang verzögert oder beschleunigt werden. Eine Ausflußdüse mit einstellbarem Strömungsquerschnitt eröffnet demzufolge einfache Möglichkeiten der Steuerung der Bewegung, insbesondere der Geschwindigkeit des Steuerkolbens.

Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

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Fig« 1 eine Ansicht einer Trennvorrichtung in stark vereinfachter Darstellung;

Fig. 2 einen Ausschnitt II der Fig. 1 im Aufriss?

Fig· 1 zeigt eine Trennvorrichtung 1 zur Zerlegung eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches, welches aus einem um eine vertikal angeordnete Achse 2 drehbar gelagerten, zweiteiligen Trenngefäß 3 "besteht. An einem öfteren, ortsfest gelagerten Teil 4 des Separators 1 "befindet sich ein Zuführungsrohr 5 für das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch und ein ,Austragsrohr 6 für die abgetrennte Flüssigkeit. Das Trennge- TaQ 3 ist mit einem Ringspalt 7 versehen, durch welchen intervallweise der abgetrennte Feststoff in Richtung der Efeile 8 ausgetragen wird.

Man erkennt in Fig. 2 den unteren Teil 9 und den oberen Teil 10 des Trenngefäßes 3, welche durch den Ringspalt 7 voneinander getrennt sind. Mit 11 ist eine Dichtlippe bezeichnet, welche einerseits in geeigneter "Weise am unteren Gefäßteil 9» andererseits an einem, den unteren Teil 9 umgelienden Metallring 12 befestigt ist.. Der Metallring 12 wird von einer das Trenngefäß 1 umgebenden Hülse 13 gehalten, die ihrerseits an einer Bodenplatte 14·angebracht ist. Die Ver-

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bindungen zwischen dem Metallring 12, der Hülse 13 und der Bodenplatte 14 werden üblicherweise als Schraubverbindμngen ausgeführt, auf deren Darstellung jedoch der zeichnerischen Einfachheit halber verzichtet wurde.

Der Metallring 12, die Hülse 13 und die.Bodenplatte 14 bilden einen Steuerkolben, durch dessen Verschiebung der Ringspalt 7 geöffnet oder geschlossen wird.

Die Hülse 13 steht über ein Verbindungselement 15, welches aus einem gummiartigen Werkstoff besteht, mit einer weiteren Hülse 16 in Verbindung, welche unmittelbar am unteren Teil 9 des Trenngefäßes 1 anliegt. Das Verbindungselement 15 ist an beide Hülsen 16 und13 anvulkanisiert und dichtet den Zwischenraum zwischen dem unteren Teil 9 des Trenngefäßes und der Hülse 13 in axialer Richtung ab. Diesem Zweck dient auch der Dichtring 17, der in einer Ausnehmung des unteren Teils 9 des Trenngefäßes eingelegt ist und den Zwischenraum zwischen diesem und der Hülse 16 abdichtet. Das Verbindungselement^steht unter axialer Vorspannung. Die Bodenplatte 14 bildet mit dem Teil 9 rotationssymmetrische, radial hintereinandergeschaltete Druckkammern 18 und 19, von welchen die Druckkammer 18 der Rotationsachse des Trenngefäßes 1 näher gelegen ist und wobei der Übergangsbereich zwischen beiden Druckkammern durch einen Dichtring 20 abgedichtet ist.

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Zur Freigabe des Strömungsquerschnittes des Ringspaltes 7 zum Austrag des punktiert dargestellten Peststoffes 21 wird Hydraulik-Flüssigkeit in die erste Druckkammer 18 eingelassen, welche in dieser aufgrund der Drehung des Trenngefäßes sofort einen mit dem Trenngefäß rotierenden Flüssigkeitsring bildet. Mit steigender Flüssigkeitsmenge in der Druckkammer 18 steigt naturgemäß der Druck in dieser Kammer, insbesondere an den von der Rotationsachse weiter entfernt gelegenen Stellen, so daß von einem bestimmten Druck an, der über die Vorspannung des Verbindungselementes festgelegt ist, die Bodenplatte 14 in Richtung des Pfeiles 22 nach unten verschoben wird und auf diese Weise an der Stelle 23 den Übertritt von Hydraulikflüssigkeit in die zweite Druckkammer 19 gestattet. Diese Verschiebung der Bodenplatte 14 bewirkt über die Hülse 13 und den Metallring 12 eine Öffnung des Ringspaltes 7, so daß de.r Feststoff unter dem Einfluß des Fliehkraftfeldes ausgeschleudert wird. Dieser Öffnungsvorgang des Ringspaltes 7 dauert so lange an, wie der Druck in den Kammern 18 und 19 ausreicht, um die Rückstellkraft des Verbindungselementes, welches den Ringspalt 7 zu schließen trachtet, zu überwinden. Die Öffnungszeit des Ringspaltes 7 hängt im wesentlichen davon ab, wie schnell in der Druckkammer 19 der durch die eingeströmte Hydraulikflüssigkeit aufgebaute Druck aufgrund deren Ausströmen durch eine Ausströmdüse 24 wieder abgebaut wird. Dadurch, daß der Strömungsquerschnitt der Ausströmdüse 24 einstellbar aus-

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gebildet wird, kann auf einfache Weise die --Öffnungszeit in weiten Grenzen variiert werden.

Eine Beeinflussung der Öffnungszeit ist bei dieser Ausgestaltung naturgemäß auch Über eine Steuerung der Zufuhr an Hydraulikflüssigkeit in die Druckkammer 18 möglich.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Qj Separator zum Trennen von Stoffen unterschiedlicher Dichte, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Trenngefäß, an dessen Umfang wenigstens eine Austragsöffnung angeordnet ist, welche durch einen mit einem Druckmedium beaufschlagten, das Trenngefäß außen ringartig umgebenden Steuerkolben unter Mitwirkung eines zwischen Steuerkolben und Trenngefäß angeordneten Verbindungselementes geöffnet bzw. geschlossen wird, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Verbindungselement (15) aus einem gummiartigen Werkstoff besteht, der mit der Außenwandung des Trenngefäßes ·_ν3) einerseits und mit der Innenwandung des Steuerkolbens (12, 13» 14) andererseits unverrückbar verbunden ist.
2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (15) so angeordnet ist,.daß es zwischen den Wandungen des Steuerkolbens (12, 13, 14) und des Trenngefäßes (3) unter axialer Vorspannung steht.
3. Separator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12, 13, 14) mit der Wandung des Trenngefäßes (3) zwei im wesentlichen radial hintereinander geschaltete Druckkammern (18, 19) bildet.

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4. Separator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die - in radialer Richtung gesehen 2weite Druckkammer (19) mit Austrittsdüsen (24) mit einstellbarem Strömungsquerschnitt ausgerüstet ist.
5. Separator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckkammer (19) ein kleineres Füllvolumen aufweist als die erste Druckkammer (18).

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