EP1457263A2 - Schälscheibe für eine Zentrifuge - Google Patents

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EP1457263A2
EP1457263A2 EP04004919A EP04004919A EP1457263A2 EP 1457263 A2 EP1457263 A2 EP 1457263A2 EP 04004919 A EP04004919 A EP 04004919A EP 04004919 A EP04004919 A EP 04004919A EP 1457263 A2 EP1457263 A2 EP 1457263A2
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EP
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disc according
peeling disc
wall
contours
shaft
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EP1457263B1 (de
EP1457263A3 (de
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Ludgar Thiemann
Volker Dr.-Ing. Kassera
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GEA Mechanical Equipment GmbH
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Westfalia Separator GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B11/00Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/08Skimmers or scrapers for discharging ; Regulating thereof
    • B04B11/082Skimmers for discharging liquid

Definitions

  • the invention relates to a peeling disc with a discharge channel for a liquid phase from a centrifuge, in particular from a separator.
  • Peeling discs - also called grippers - for centrifuges are in various designs known, so from US 2,667,338. Your job is to have a liquid phase derived from a centrifuge. Many of the known solutions are due their type of construction relatively expensive to manufacture. Show examples of this type EP 0 892 680 B1, PCT / SE88 / 00181, US 4,406,652, US 2,230210 or EP 0 756 523B1.
  • one or several of the peeling discs are arranged concentrically to the axis of rotation of the centrifuge. So it is known, for example, the peeling discs on an inlet pipe of a separator sit up.
  • the peeling discs also generally have. a disc or plate-shaped Base section, which is preferably followed by a tubular section. They generally stand still relative to the rotating centrifuge. You point at least one discharge channel, with which in turn from the inlet on the outer circumference of the disk-shaped section of liquid to an outlet in or several axial discharge channel / channels in the tubular section and redirected from there the centrifuge is derived.
  • the at least one discharge channel directs the liquid in the disk-shaped section in a known variant, for example by a little more than 90 ° from the direction of flow on the outer circumference of the Peeling disc in an arc around inside.
  • the inlet of the discharge channel is at an acute angle to the direction of flow align and then this from the outer periphery of the peeling disc in an arc to lead inside.
  • the waveform is formed by at least one wave contour, which has at least one Has inflection point.
  • the wave contours reduce the cavitation effect, in particular in the corner area and additionally reduce the effect of fluid-excited Vibrations.
  • the slope ⁇ of the wave contours in their turning points relative to the curve normal K is less than 20 °.
  • the peeling disc 1 has a mostly axially relatively short, cylindrical, disc-shaped Base section 2, which is not perpendicular to the image plane recognizing tubular section of smaller diameter connects.
  • the disk-shaped section 2 there is a discharge channel 3 for a liquid phase educated.
  • the inlet 8 of the discharge duct 3 is relative to the direction of flow Liquid L aligned at an acute angle.
  • the discharge channel 3 runs from The outer circumference of the peeling disc 1 in an arc inwards.
  • disc-shaped Section about a deflection by a little more than 90 ° into an annular channel around the inlet pipe or one or more channels 11 (e.g. according to the type of Fig. 2) on the shaft.
  • a wave with a wavelength ⁇ consists here by definition of two (Half) wave contours 6a and 6b or 7a and 7b, which are dashed relative to one here shown curve normal K, which runs through the turning points of the wave, are aligned positively and negatively and each have a wavelength ⁇ / 2.
  • the wall 4, 5 preferably has no sharp edges from the inlet 8 to the outlet 9 Edges on, i.e. a function describing the contour of the wall (s) 4, 5 (e.g. is a sine function) at every point except the inlet and outlet 8, 9 from the discharge duct 3 and with the exception of the corner areas (e.g. for a non-round, rectangular cross section) differentiable.
  • Edges on i.e. a function describing the contour of the wall (s) 4, 5 (e.g. is a sine function) at every point except the inlet and outlet 8, 9 from the discharge duct 3 and with the exception of the corner areas (e.g. for a non-round, rectangular cross section) differentiable.
  • At least a wall is to be equipped at least in sections with a (semi) wave contour 7a be, especially in the inlet area and again particularly advantageous Wall 5, which lies opposite the acute-angled corner region E.
  • the wave contours 6a, 6b; 7a, 7b can - but do not have to - with regard to their Geometry of a trigonometric formula, e.g. follow a sine curve.
  • Your wavelength ⁇ / 2 should be larger, in particular at least twice larger, than its amplitude A.
  • the shaft contours on the different Walls are out of phase with each other.
  • the wall (s) of the discharge duct 3 may or may not be in phase in-phase wave contours 6a, 6b; 7a, 7b in the wall or it can in-phase wave contours 6a, 6b; 7a, 7b face each other (e.g. such that the width of the discharge channel is constant) or e.g. also opposite phases Shaft contours are formed.
  • the wavelength can vary from inlet 8 to outlet 9 also change, e.g. continuously increase or decrease. In particular, this diminishes undesirable vibration effects again.
  • the slope ⁇ of the wave contours at their turning points W is advantageously relative to the curve point K, preferably without turning point, through the turning points W less than 20 °.
  • the liquid L flows into the discharge channel 3 at a speed v.
  • the wave contours 6, 7 reduce the cavitation effect, especially in the corner area E.

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Eine Schälscheibe (1) für eine Zentrifuge, insbesondere für einen Separator, mit einem scheibenförmigen Grundabschnitt (2), an den sich vorzugsweise ein rohrförmiger Abschnitt anschließt, wobei im Grundabschnitt (2) wenigstens ein sich vom Außenumfang des Grundabschnittes spitzwinklig zur Strömungsrichtung beginnend in einem Bogen nach innen erstreckender Ableitungskanal (3) für eine Flüssigkeitsphase ausgebildet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Wandung ganz oder abschnittsweise wellenförmig ausgestaltet bzw. mit Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) versehen ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schälscheibe mit einem Ableitungskanal für eine Flüssigkeitsphase aus einer Zentrifuge, insbesondere aus einem Separator.
Schälscheiben - auch Greifer genannt - für Zentrifugen sind in verschiedensten Ausführungsformen bekannt, so aus der US 2,667,338. Ihre Aufgabe ist es, eine Flüssigkeitsphase aus einer Zentrifuge abzuleiten. Viele der bekannten Lösungen sind aufgrund ihrer Konstruktionsart relativ aufwendig herstellbar. Beispiele dieser Art zeigen die EP 0 892 680 B1, die PCT/SE88/00181, die US 4,406,652, die US 2,230210 oder die EP 0 756 523B1.
Zum Stand der Technik werden auch noch die GB 987023 und die EP 0756 523 genannt.
In der Praxis werden je nach Anzahl der abzuleitenden Flüssigkeitsphasen eine oder mehrere der Schälscheiben konzentrisch zur Drehachse der Zentrifuge angeordnet. So ist es beispielsweise bekannt, die Schälscheiben auf ein Zulaufrohr eines Separators aufzusetzen. Die Schälscheiben weisen ferner i.allg. einen scheiben- oder tellerförmigen Grundabschnitt auf, an den sich vorzugsweise ein rohrförmiger Abschnitt anschließt. Relativ zur rotierenden Zentrifuge stehen sie im allgemeinen still. Sie weisen wenigstens einen Ableitungskanal auf, mit dem wiederum vom Einlass am Außenumfang des scheibenförmigen Abschnitts Flüssigkeit zu einem Auslass in einen oder mehrere axialen Ableitungskanal/kanäle im rohrförmigen Abschnitt umgeleitet und von dort aus der Zentrifuge abgeleitet wird. Der wenigstens eine Ableitungskanal lenkt die Flüssigkeit im scheibenförmigen Abschnitt bei einer bekannten Variante beispielsweise um etwas mehr als 90° aus der Strömungsrichtung am Außenumfang der Schälscheibe in einem Bogen nach innen hin um.
Es ist bekannt, den Einlass des Ableitungskanals spitzwinklig zur Strömungsrichtung auszurichten und diesen sodann vom Außenumfang der Schälscheibe in einem Bogen nach innen zu führen.
Diese Konstruktion hat sich an sich bewährt. Problematisch ist insbesondere der Effekt der Kavitation. Die Verringerung dieses Effektes der Kavitation und vorzugsweise auch eine Verringerung der Anregung flüssigkeitserregter Schwingungen ist die Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nach der Erfindung ist wenigstens eine Wandung bzw. die Wandungskontur des Ableitungskanals ganz oder abschnittsweise wellenförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Wellenform durch wenigstens eine Wellenkontur gebildet, welche zumindest einen Wendepunkt aufweist. Die Wellenkonturen verringern den Kavitationseffekt, insbesondere im Eckbereich und verringern zusätzlich den Effekt flüssigkeitserregter Schwingungen. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die Steigung α der Wellenkonturen in ihren Wendepunkten relativ zur Kurvennormalen K kleiner als 20° ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
einen Querschnitt einer Schälscheibe senkrecht zur Drehachse.
Die Schälscheibe 1 weist einen zumeist axial relativ kurzen, zylindrischen, scheibenförmigen Grundabschnitt 2 auf, an den sich senkrecht zur Bildebene ein hier nicht zu erkennender rohrförmiger Abschnitt kleineren Durchmessers anschließt.
Fig. 2 - der DE 199 12 773 A1 entnommen - zeigt, wie ein rohrförmiger Abschnitt 10 beispielhaft nach dem Stand der Technik oder auch nach der Erfindung, wo dieser Bereich vorzugsweise nicht verändert wird, aussehen kann.
Im scheibenförmigen Abschnitt 2 ist ein Ableitungskanal 3 für eine Flüssigkeitsphase ausgebildet. Der Einlass 8 des Ableitungskanal 3 ist relativ zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit L spitzwinklig ausgerichtet. Sodann verläuft der Ableitungskanal 3 vom Außenumfang der Schälscheibe 1 in einem Bogen nach innen. Hier erfolgt im scheibenförmigen Abschnitt etwa eine Umlenkung um etwas mehr als 90° in einen Ringkanal rund um das Zulaufrohr oder einen oder mehrere Kanäle 11 (z.B. nach Art der Fig. 2) am Schaft.
Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse und zur Verringerung von Kavitation wird wenigstens die Kontur einer Wandung 4, 5 - bei einem runden oder mehreckigen, insbesondere rechteckigen - Querschnitt ganz oder abschnittsweise wellenförmig ausgestaltet bzw. mit wenigstens einer Wellenkontur 6a, 6b; 7a, 7b versehen.
Eine Welle mit einer Wellenlänge λ, besteht hier definitionsgemäß aus zwei (Halb-)Wellenkonturen 6a und 6b oder 7a und 7b, welche relativ zu einer hier gestrichelt dargestellten Kurvennormalen K, welche durch die Wendepunkte der Welle verläuft, positiv und negativ ausgerichtet sind und die jeweils eine Wellenlänge λ/2 aufweisen.
Bevorzugt weist die Wandung 4, 5 vom Einlass 8 zum Auslaß 9 hin keine scharfen Kanten auf, d.h., eine die Kontur der Wandung(en) 4, 5 beschreibende Funktion (z.B. eine Sinusfunktion) ist an jeder Stelle mit Ausnahme des Ein- und des Auslasses 8, 9 aus dem Ableitungskanal 3 und mit Ausnahme der Eckbereiche (z.B. bei einem nichtrunden, rechteckigen Querschnitt) differenzierbar.
Bevorzugt ist eine Mehrzahl von Wellenkonturen 6a, 6b; 7a, 7b vorgesehen. Mindestens soll eine Wand wenigstens abschnittsweise mit einer (Halb-)Wellenkontur 7a ausgestattet sein, insbesondere im Einlaufbereich und wiederum besonders vorteilhaft die Wandung 5, welche dem spitzwinkligen Eckbereich E gegenüber liegt.
Die Wellenkonturen 6a, 6b; 7a, 7b können - müssen aber nicht - hinsichtlich ihrer Geometrie einer trigonometrische Formel, z.B. einer Sinuskurve, folgen. Ihre Wellenlänge λ/2 soll größer, insbesondere wenigstens zweimal größer, sein als ihre Amplitude A.
Nach einer weiteren Variante ist es auch denkbar, dass die Wellenkonturen an den verschiedenen Wandungen zueinander phasenversetzt sind. In verschiedenen Bereichen der Wandung(en) des Ableitungskanals 3 können daher gleichphasige oder auch nicht gleichphasige Wellenkonturen 6a, 6b; 7a, 7b in der Wandung ausgebildet sein bzw. es können sich gleichphasige Wellenkonturen 6a, 6b; 7a, 7b gegenüberliegen (z.B. derart, dass die Breite des Ableitungskanals konstant ist) oder es können z.B. auch gegenphasige Wellenkonturen ausgebildet sein.
Nach einer Variante kann sich die Wellenlänge kann vom Einlass 8 zum Auslass 9 auch verändern, z.B. kontinuierlich erhöhen oder verringern. Insbesondere dies verringert unerwünschte Schwingungseffekte nochmals weiter.
Vorteilhaft beträgt die Steigung α der Wellenkonturen in ihren Wendepunkten W relativ zur bevorzugt wendepunktfreien Kurvennormalen K durch die Wendepunkte W weniger als 20°.
Die Flüssigkeit L strömt mit einer Geschwindigkeit v in den Ableitungskanal 3 hinein. Die Wellenkonturen 6, 7 verringern den Kavitationseffekt, insbesondere im Eckbereich E.
Bezugszeichenliste
Schälscheibe 1
Grundabschnitt 2
Ableitungskanal 3
Strömungsrichtung V
Wandung 4,5
Wellenkonturen 6a, 6b; 7a, 7b
Einlass 8
Auslass 9
Rohrförmiger Abschnitt 10
Kanal 11
Wellenlänge λ
Amplitude A
Flüssigkeit L
Kurvennormale K
Wendepunkte W
Eckbereich E
Steigung α

Claims (14)

  1. Schälscheibe (1) für eine Zentrifuge, insbesondere für einen Separator, mit
    a) einem scheibenförmigen Grundabschnitt (2), an den sich vorzugsweise ein rohrförmiger Abschnitt anschließt,
    b) wobei im Grundabschnitt (2) wenigstens ein sich vom Außenumfang des Grundabschnittes spitzwinklig zur Strömungsrichtung beginnend in einem Bogen nach innen erstreckender Ableitungskanal (3) für eine Flüssigkeitsphase ausgebildet ist, der einen Einlass (8) und einen Auslaß (9) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    c) wenigstens eine Wandung (4, 5) bzw. die Wandungskontur des Ableitungskanals (3) ganz oder abschnittsweise wellenförmig ausgebildet ist.
  2. Schälscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenform durch wenigstens eine Wellenkontur (6a, 6b; 7a, 7b) gebildet ist, welche zumindest einen Wendepunkt (W) aufweist.
  3. Schälscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Kontur der Wandung(en) (4, 5) beschreibende Funktion an jeder Stelle mit Ausnahme des Ein- und des Auslasses (8, 9) aus dem Ableitungskanal und mit Ausnahme der Eckbereiche eines eckigen Ableitungskanals differenzierbar ist.
  4. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Wandungen (4, 5) wenigstens abschnittsweise mit einer einzelnen der Wellenkonturen (7a) versehen ist.
  5. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wand wenigstens über die erste Hälfte des Wege des Ableitungskanals abschnittsweise mit einer der Wellenkonturen (7a) versehen ist.
  6. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) einer trigonometrischer Formel nachgebildet sind.
  7. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) hinsichtlich ihrer Geometrie einer Sinuskurve nachgebildet sind.
  8. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge λ/2 der Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) größer, insbesondere wenigstens zweimal größer, ist als ihre Amplitude A.
  9. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in verschiedenen Bereichen der Wandung(en) des Ableitungskanals (3) gleichphasige Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) in der Wandung ausgebildet sind.
  10. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in verschiedenen Bereichen der Wandung(en) des Ableitungskanals (3) nicht gleichphasige Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) in der Wandung ausgebildet sind.
  11. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wellenlänge (P) der Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) vom Einlass (10) zum Auslass (11) verändert.
  12. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wellenlänge (P) der Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) vom Einlass (10) zum Auslass (11) kontinuierlich erhöht.
  13. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenkonturen an den verschiedenen Wandungen (4, 5) zueinander phasenversetzt sind.
  14. Schälscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung (α) der Wellenkonturen (6a, 6b; 7a, 7b) in ihren Wendepunkten relativ zur Kurvennormalen (K) kleiner als 20° ist.
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