EP1588769A1 - Wehreinrichtung für eine Zentrifuge - Google Patents

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EP1588769A1
EP1588769A1 EP05005741A EP05005741A EP1588769A1 EP 1588769 A1 EP1588769 A1 EP 1588769A1 EP 05005741 A EP05005741 A EP 05005741A EP 05005741 A EP05005741 A EP 05005741A EP 1588769 A1 EP1588769 A1 EP 1588769A1
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EP
European Patent Office
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centrifuge
weir
weir element
drum
weeding device
Prior art date
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EP05005741A
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English (en)
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EP1588769B1 (de
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Alfons Kellnberger
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Flottweg GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Flottweg GmbH and Co KGaA
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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
    • B04B11/02Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B1/00Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B1/00Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B2001/2083Configuration of liquid outlets

Definitions

  • the invention relates to a Wehrr adopted for a centrifuge with a to a Centrifuge axis rotating centrifuge drum, in particular for a solid bowl centrifuge, in which a clarified liquid by at least one Drain opening discharged from the inside of the centrifuge drum to the outside and at the for adjusting the pond depth within the centrifuge drum the size of the at least one drain opening from outside the centrifuge drum is changeable ago. Furthermore, the invention relates to a centrifuge, in particular a solid bowl screw centrifuge, with such a generic Military facility.
  • Centrifuges are subject to centrifugal force during operation within the centrifuge drum, a liquid ring whose inside diameter is determined by the arrangement of weir discs, which on Scope of a drum end wall are arranged in front of drain openings.
  • a liquid ring whose inside diameter is determined by the arrangement of weir discs, which on Scope of a drum end wall are arranged in front of drain openings.
  • a weir which consists of elements such as flaps, Sliders, wedges, etc., which are distributed in the region of the drum end wall Drain holes are arranged and co-rotate with the drum.
  • the co-rotating adjusting elements are connected by mechanical fasteners with a non-co-rotating adjustment in operative connection. Because this Connection between co-rotating adjustment elements and non-co-rotating Adjustment is relatively complex, have such weir systems not enforced.
  • the invention is based on the object, a centrifuge with a simply built to provide adjustable weir with which the pond depth within the centrifuge drum reliable and with low energy consumption can be changed during operation of the centrifuge.
  • the centrifuge according to the invention which is located in the centrifuge drum Liquid ring on the drum end wall of a first weir element limited, which rotates with the centrifuge drum.
  • the first defense element usually determines the minimum operating height of the liquid that can be set during operation inside the centrifuge drum.
  • This first weir element is according to the invention associated with a second weir element which does not interfere with the centrifuge drum rotates and is arranged next to the first weir element. This second weir element is used for precise setting and adjusting the pond depth within the centrifuge drum even during operation of the centrifuge.
  • the effluent clarified liquid thus flows over both defense elements.
  • the second weir element is at least partially radially adjustable, whereby the Distance between the drum wall and an overflow edge of the second weir element at the at least one drain opening is changed.
  • the essential difference of the invention over the prior art also lies in the fact that the effective or final pond depth through a defense element it is determined which of the clarified liquid is overflowed, nevertheless but not with the centrifuge drum rotates. Furthermore, this is not co-rotating Weir element adjusted in a plane perpendicular to the centrifuge axis, for which only comparatively simple adjusting devices are needed. The Adjustment can also outside of the wet and dirty part the centrifuge are arranged.
  • a significant advantage of the centrifuge according to the invention is that that with the weir device according to the invention also large-scale drainage openings can be changed in size and / or discharge or trailing edges with a comparatively large overflow area (i.e., a large overflow height and / or a large overrunning width), so that even larger floating particles are washed out of the centrifuge drum can be.
  • the inventively comparatively large outlet openings or Abströmqueritese also have the advantage that the Centrifuge when parking and collapsing the circulating in it Liquid ring at low speed a fast and largely complete Emptying is possible. This also applies to operating phases of a centrifuge where e.g. For cleaning purposes aware of a speed just below the limit for training a liquid cylinder is controlled.
  • the flooding of particles is particularly facilitated because the particles according to the invention need not escape through a gap or slot, as is partially required in the prior art.
  • the particles according to the invention therefore, e.g. also comparatively large particles washed out on the liquid in the centrifuge drum float.
  • the outlet region of the liquid at the second weir element comparatively easily to a partial area the drum circumference are limited. This limitation results in a comparatively large overflow height of the liquid at the second weir element.
  • Within the highly overflowing liquid also large particles, which are in drive the liquid, washed out of the centrifuge drum.
  • Wehr is the second weir element designed rotatable and when turning is at least a portion of the second weir element located in front of the at least one Drain opening is located, radially adjusted.
  • the for adjusting such a second Military element required rotary motion can be cost effective and reliable be effected with an adjustment, which about the centrifuge axis having rotatable elements.
  • simple lever mechanisms can be provided at high adjustment short adjustment paths.
  • the second weir element is designed with an eccentric, the is mounted eccentrically to the centrifuge axis.
  • a stored Eccentric disc is that portion of a second defense element, which is located in front of the at least one drain opening, radially inward or adjusted outside.
  • Such a pivotable second weir element can be very cost with a Be mounted swivel arm, which is offset by one of the centrifuge axis Swivel axis is pivotable.
  • the pivoting movement can then be controlled by electromagnetic, hydraulic or purely mechanical adjustment mechanisms causes become.
  • Weir device is the second weir element relative to the first weir element displaceable and when moving at least a portion of the second weir element, which is located in front of the at least one drain opening, radially adjusted.
  • the second weir element can in such a Wehrr realized means of a be implemented simple, radially movable slide.
  • the second weir element with a Ring disc is designed, in particular in front of a plurality of drain holes is mounted adjustable.
  • a radial adjustment of such Ring disc results opposite the revolving weir element or the associated Drain holes a "free", not from the non-rotating ring disc covered overflow area. Because this overflow area only on one Part of the circumference of the non-co-rotating weir element or the annular disc is limited, results in the overflow edge a comparatively large overflow height, causing a flooding of larger floating particles is supported out of the centrifuge drum.
  • the essence of the invention is, inter alia, that at least a section of a non-rotating defense element before at least a drain opening is adjustable perpendicular to the rotor axis.
  • the second Weir element is designed as an annular disc, this is eccentric when adjusting or moved perpendicular to the centrifuge axis. Regardless of the train of the Shift always results in the desired function of a limited overflow area on the circumference of this washer.
  • annular gap through which a small part (Leakage) liquid can flow out of the interior of the centrifuge drum.
  • the annular gap can be set or adjusted specifically to a specific minimum width be so as to ensure that during operation of the invention Centrifuge is excluded that the first and the second Wehrr coupled come in solid state contact.
  • the first weir element according to the invention can also be designed with recesses be through which clarified liquid can flow through, while the remaining Areas of the first weir element an outflow of liquid outside prevent the recesses. In this way, the outflow of Liquid over the first weir element on certain sections or Be limited areas of the drum circumference. With the limited outflow is also the flow of (leakage) fluid through the above Annular gap limited locally and quantitatively. This reduces the Friction of the liquid passing through the annular gap.
  • FIGS. 1 to 4 show a centrifuge 10 in the form of a solid bowl screw centrifuge illustrated with a centrifuge drum 12, which in operation of the Centrifuge 10 is rotated about a centrifuge axis 14 at a high rotational speed.
  • a centrifuge screw 16 which also is aligned according to the centrifuge axis 14.
  • the centrifuge screw 16 is rotatable with its screw hub on a screw bearing 18 mounted, which supported on a drum hub 20 of the centrifuge drum 12 is.
  • the drum hub 20 is in turn supported by a drum bearing 22, arranged in a bearing block 24 and in this way at a fixed Machine bed 26 is supported.
  • a drum end wall 34 of the Centrifuge drum 12 distributed over the circumference six drain holes 36 trained.
  • the drainage openings 36 are partially of a first Weir element 38 covered in the form of an annular disc, the outside of the drum end wall 34 is mounted centrically to the centrifuge axis 14.
  • Axial next to the first weir element 38 is a second weir element 40, which also in the form of an annular disc, but with a smaller inner diameter, is designed, provided.
  • This second weir element 40 is via an adjusting device 42 attached to the bearing block 24 and therefore does not run with the centrifuge drum 12 um.
  • the first and second weir elements 38 and 40 are so arranged relative to each other, that one of the centrifuge drum 12 through the Drain openings 36 flowing, clarified liquid over both defense elements 38 and 40 overflowed. It is located between the first weir element 38th and the second weir member 40 has a minimum annular gap 44 through which as well an at least small amount of (leakage) liquid from inside the Centrifuge drum 12 can flow into a drain housing 46.
  • the second weir element 40 is connected to the adjusting device 42 by means of webs 48 attached to an eccentric disc 50, which in turn rotatable on an eccentric hub 52 is stored.
  • the webs 48 keep the second weir element 40 at a distance from the eccentric disc 50 and thus separate the wet and dirty area of the first and second weir element 38 and 40 of the remaining adjusting device 42.
  • Due to the eccentric mounting of the eccentric disc 50 on the eccentric hub 52 is designed as an annular disc second weir element 40 during rotation the eccentric disc 50 either concentric or coaxial or eccentric adjusted to the centrifuge axis 14. In this movement become individual Sections and the inner edge of the second weir element 40, each in considered axial direction in front of the drain openings 36 are radially adjusted.
  • a rotary ring 56 For rotating the eccentric disc 50, a rotary ring 56 is provided, which rotatable on a fixed ring portion 58 adjacent to the eccentric disc 50 is stored. On the rotary ring 56, a radial groove 60 is formed, into which a pin 62 protrudes. The pin 62 is inserted on the eccentric disc 50 in a bore 64, so that he carried on rotation of the rotary ring 56 within the radial groove 60 is rotated and by this movement, the eccentric disc 50.
  • Figure 2 shows a concentric orientation of the second weir element 40 relative to the centrifuge axis 14. In this position flows over the entire circumference of the second weir element 40 distributed from all drain openings 36 clarified Liquid from the centrifuge drum 12 in the drain housing 46 from.
  • FIG. 4 illustrates an operating phase of the centrifuge 10, in which the as Ring disc designed second weir element 40 by means of the eccentric disc 50th and the eccentric 52 arranged eccentrically offset to the centrifuge axis 14 is. In this position is in relation to Figure 4 lower portion of the second Weir element 40 whose overflow edge 54 is offset radially outwards, whereby reduces the pond depth of the liquid ring 32 in the centrifuge drum 12 becomes.
  • FIG. 5 illustrates two embodiments of centrifuge pulley 12. where the first weir element 38 at each drain opening 36 alone by an overflow edge 68 is designed, which is configured in the drum wall 30 itself is.
  • the overflow edge 68 defines a minimum diameter 70, which in the Centrifuge drum 12 must overcome circulating liquid to allow them over the first weir element 38 to the second, not shown weir element 40th can flow.
  • the drain opening 36th designed as a stretched oval, while at the left next to it Side view of a drum wall 30, the drain opening 36 a circular Cross section has.
  • a centrifuge drum 12 a comparatively large, circular drain opening 36 formed in front of the outside designed as an annular disc first weir element 38 is attached.
  • the first weir element 38 of this kind covers the drain opening 36 partially and is directed to the drum interior slope 72 Mistake.
  • the slope 72 terminates at an overflow edge 68, which in turn from defined liquid to be overcome minimum diameter 70. Because the Sloping 72 is located outside the drum wall 30, liquid can first exit through the circular drain opening 36 and then distributed along the slope 72 across a wide compared to the size of the drain opening 36 Peripheral region of designed as an annular disc first weir element 38th An the weir element 38 of FIG.
  • FIG. 6 is also on the side to the second, not Turning element 40 shown turned, formed an undercut 74.
  • This undercut 74 causes for the liquid, which by the Annular gap 44 between the first and second weir element 38 and 40 radially flows outward, the flow cross-section increases radially outward. With an enlarged flow cross-section reduce the flow friction and the braking effect of the thus flowing (leakage) liquid.
  • FIG. 7 illustrates two exemplary embodiments of first weir elements 38. each designed as a substantially circular annular disc. While in the embodiment shown on the left in Fig. 7 on the annular disc Also, the overflow edge 68 is designed to be circular in total, is in the in Fig. 7 right illustrated embodiment of the minimum diameter 70 means limited two recesses 76, which are smaller in diameter between two Disk sections 78 are formed. With the help of the disc sections 78, the outflow of liquid over the first weir element 38 across the two recesses 76 limited, which leads to that only to this Recesses 76 (leakage) liquid in the annular gap 44 between the first and second weir element 38 or 40 passes. In addition, through the limitation the liquid flows on the recesses 76 a comparatively achieved overflow height, resulting in the advantages already mentioned above leads.
  • FIG. 8 illustrates an embodiment of a drum wall 30 on which a plurality of first weir elements 38 arranged in the form of individually to be adjusted slider are. On the top right in FIG. 8 is a section of such a first weir element 38 shown.
  • the individual slide or first weir elements 38 can be adjusted individually when the associated centrifuge 10, so that depending on the task, different overflow heights or minimum diameters 70 can be adjusted.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Eine Wehreinrichtung für eine Zentrifuge (10) mit einer um eine Zentrifugenachse (14) rotierenden Zentrifugentrommel (12), bei der eine geklärte Flüssigkeit durch mindestens eine Ablauföffnung (36) aus dem Inneren der Zentrifugentrommel (12) nach außen abgelassen wird und bei der zum Verstellen der Teichtiefe innerhalb der Zentrifugentrommel (12) die Größe der mindestens einen Ablauföffnung (36) von außerhalb der Zentrifugentrommel (12) her veränderbar ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass an der mindestens einen Ablauföffnung (36) ein erstes und ein zweites Wehrelement (38, 40) vorgesehen sind, die axial nebeneinander derart angeordnet sind, dass geklärte Flüssigkeit über beide Wehrelemente (38, 40) abströmt, und von denen das erste Wehrelement (38) mit der Zentrifugentrommel (12) mitdrehend und das zweite Wehrelement (40) nicht mit der Zentrifugentrommel (12) mitdrehend sowie zumindest abschnittsweise radial verstellbar gestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wehreinrichtung für eine Zentrifuge mit einer um eine Zentrifugenachse rotierenden Zentrifugentrommel, insbesondere für eine Vollmantelschneckenzentrifuge, bei der eine geklärte Flüssigkeit durch mindestens eine Ablauföffnung aus dem Inneren der Zentrifugentrommel nach außen abgelassen wird und bei der zum Verstellen der Teichtiefe innerhalb der Zentrifugentrommel die Größe der mindestens einen Ablauföffnung von außerhalb der Zentrifugentrommel her veränderbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Zentrifuge, insbesondere eine Vollmantelschneckenzentrifuge, mit einer derartigen gattungsgemäßen Wehreinrichtung.
Bei Zentrifugen bildet sich während des Betriebs unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft innerhalb der Zentrifugentrommel ein Flüssigkeitsring aus, dessen Innendurchmesser von der Anordnung von Wehrscheiben bestimmt ist, welche am Umfang einer Trommelstirnwand vor Ablauföffnungen angeordnet sind. Durch Verstellen der Wehrscheiben kann das Flüssigkeitsniveau bzw. die Teichtiefe in der Zentrifugentrommel verändert werden. Das Verändern der Teichtiefe soll insbesondere auch während des Betriebs einer Zentrifuge möglich sein, wozu im Stand der Technik bereits zahlreiche Wehreinrichtungen vorgeschlagen worden sind.
Aus DE 39 21 327 A1 ist ein Wehr bekannt, das aus Elementen wie Klappen, Schiebern, Keilen usw. besteht, die im Bereich der an der Trommelstirnwand verteilten Ablauföffnungen angeordnet sind und die mit der Trommel mitrotieren. Die mitrotierenden Verstellelemente stehen über mechanische Verbindungselemente mit einer nicht mitrotierenden Verstelleinrichtung in Wirkverbindung. Weil diese Verbindung zwischen mitrotierenden Verstellelementen und nicht-mitrotierender Verstelleinrichtung vergleichsweise komplex ist, haben sich solche Wehrsysteme nicht durchgesetzt.
Aus DE 43 20 265 C2 ist eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit einem verstellbaren Wehr für den Ablauf einer Flüssigphase bekannt, bei dem außerhalb der Trommel gegenüber von Ablauföffnungen eine stillstehende, aber axial verschiebbare Drosselscheibe angeordnet ist. Die freie Querschnittsfläche zwischen den mit der Zentrifugentrommel mitrotierenden Ablauföffnungen und der achsparallel und planparallel verschiebbaren Drosselscheibe bestimmt den Abflussquerschnitt für die Flüssigkeit und damit deren Standhöhe bzw. Teichtiefe in der Trommel. Nachteilig ist, dass die Einrichtung zur achsparallelen Führung und Verschiebung der zur Trommelstirnwand planparallelen stillstehenden Drosselscheibe nicht außerhalb des Nass- und Schmutzteils der Zentrifuge angeordnet ist.
Aus EP 1 280 606 B1 ist eine Vollmantelzentrifuge bekannt, bei der ein verstellbares Wehr aus einer mit einem Zentrifugengehäuse verbundenen und die Ablauföffnungen der Zentrifugentrommel von außen mit Abstand abdeckenden feststehenden, d.h. nicht mitrotierenden Ringtasse besteht, die an ihrem Ringumfang wenigstens eine durch eine Verstelleinrichtung in ihrer Größe veränderbare Durchtrittsöffnung aufweist, durch welche die Flüssigkeit in eine Flüssigkeits-Auffangkammer des Zentrifugengehäuses austreten kann. Auch eine solche Wehreinrichtung ist vergleichsweise komplex und es besteht an der nicht mitrotierenden Ringtasse erhöhte Gefahr, dass die veränderbaren Durchtrittsöffnungen von austretendem Material verstopft werden.
Zugrundeliegende Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge mit einer einfach gebauten verstellbaren Wehreinrichtung bereitzustellen, mit der die Teichtiefe innerhalb der Zentrifugentrommel betriebssicher und mit geringem Energieaufwand während des Betriebs der Zentrifuge verändert werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer eingangs genannten Wehreinrichtung gelöst, bei der an der mindestens einen Ablauföffnung ein erstes und ein zweites Wehrelement vorgesehen sind, die axial nebeneinander derart angeordnet sind, dass geklärte Flüssigkeit über beide Wehrelemente abströmt, und von denen das erste Wehrelement mit der Zentrifugentrommel mitdrehend und das zweite Wehrelement nicht mit der Zentrifugentrommel mitdrehend sowie mindestens abschnittsweise radial bewegbar gestaltet ist. Ferner ist die Aufgabe mit einer Zentrifuge, insbesondere einer Vollmantelschneckenzentrifuge gelöst, die mit einer derartigen Wehreinrichtung versehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Zentrifuge ist der sich in der Zentrifugentrommel befindende Flüssigkeitsring an der Trommelstirnwand von einem ersten Wehrelement begrenzt, das mit der Zentrifugentrommel mitdreht. Das erste Wehrelement bestimmt in der Regel die im Betrieb einstellbare minimale Standhöhe der Flüssigkeit innerhalb der Zentrifugentrommel. Diesem ersten Wehrelement ist erfindungsgemäß ein zweites Wehrelement zugeordnet, welches nicht mit der Zentrifugentrommel mitdreht und neben dem ersten Wehrelement angeordnet ist. Dieses zweite Wehrelement dient zum genauen Festlegen und Verstellen der Teichtiefe innerhalb der Zentrifugentrommel auch während des Betriebs der Zentrifuge. Die abströmende geklärte Flüssigkeit strömt also über beide Wehrelemente. Das zweite Wehrelement ist zumindest abschnittsweise radial verstellbar, wodurch der Abstand zwischen der Trommelwand und einer Überlaufkante des zweiten Wehrelements an der mindestens einen Ablauföffnung verändert wird. Beim Verändern des Abstandes strömt mehr oder weniger geklärte Flüssigkeit aus der Zentrifugentrommel aus und es verändert sich dementsprechend die Teichtiefe innerhalb der Zentrifugentrommel.
Der wesentliche Unterschied der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik liegt auch darin, dass die effektive bzw. endgültige Teichtiefe durch ein Wehrelement bestimmt wird, welches von geklärter Flüssigkeit überströmt wird, sich dennoch aber nicht mit der Zentrifugentrommel mitdreht. Ferner wird dieses nicht mitdrehende Wehrelement in einer Ebene senkrecht zur Zentrifugenachse verstellt, wozu nur vergleichsweise einfache Verstelleinrichtungen benötigt werden. Die Verstelleinrichtungen können darüber hinaus außerhalb des Nass- und Schmutzteils der Zentrifuge angeordnet werden.
Schließlich liegt ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zentrifuge darin, dass mit der Wehreinrichtung gemäß der Erfindung auch großflächige Ablauföffnungen in ihrer Größe verändert werden können und/oder Ablass- bzw. Abströmkanten mit einem vergleichsweise großen Überlaufbereich (d.h. eine große Überlaufhöhe und/oder eine große Überläufbreite) bereitgestellt werden können, sodass auch größere schwimmende Partikel aus der Zentrifugentrommel herausgeschwemmt werden können. Die erfindungsgemäß vergleichsweise großen Abströmöffnungen bzw. Abströmquerschnitte haben ferner den Vorteil, dass die Zentrifuge beim Abstellen und beim Zusammenbrechen des darin umlaufenden Flüssigkeitsrings bei kleiner Drehzahl eine rasche und weitgehend vollständige Entleerung möglich ist. Dies gilt auch bei Betriebsphasen einer Zentrifuge, wo z.B. für Reinigungszwecke bewusst eine Drehzahl knapp unter der Grenze zur Ausbildung eines Flüssigkeitszylinders angesteuert wird.
Das Herausschwemmen von Partikeln ist insbesondere deshalb erleichtert, weil die Partikel erfindungsgemäß nicht durch einen Spalt oder Schlitz austreten müssen, wie dies teilweise beim Stand der Technik erforderlich ist. Bei der Wehreinrichtung gemäß der Erfindung werden daher z.B. auch vergleichsweise große Partikel ausgeschwemmt, die auf der in der Zentrifugentrommel befindlichen Flüssigkeit aufschwimmen. Ferner kann erfindungsgemäß der Austrittsbereich der Flüssigkeit an dem zweiten Wehrelement vergleichsweise leicht auf einen Teilbereich des Trommelumfangs begrenzt werden. Mit dieser Begrenzung ergibt sich eine vergleichsweise große Überlaufhöhe der Flüssigkeit am zweiten Wehrelement. Innerhalb der hoch überlaufenden Flüssigkeit werden auch große Partikel, die in der Flüssigkeit treiben, aus der Zentrifugentrommel herausgeschwemmt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wehreinrichtung ist das zweite Wehrelement verdrehbar gestaltet und beim Verdrehen wird mindestens ein Abschnitt des zweiten Wehrelements, der sich vor der mindestens einen Ablauföffnung befindet, radial verstellt. Die zum Verstellen eines derartigen zweiten Wehrelements erforderliche Drehbewegung kann kostengünstig und betriebssicher mit einer Verstelleinrichtung bewirkt werden, welche um die Zentrifugenachse verdrehbare Elemente aufweist. Durch entsprechend einfache Hebelmechanismen können bei hohen Verstellkräften kurze Verstellwege bereitgestellt werden.
Eine besonders einfache und dennoch präzise einstellbare Wehreinrichtung ergibt sich, indem das zweite Wehrelement mit einer Exzenterscheibe gestaltet ist, die exzentrisch zur Zentrifugenachse gelagert ist. Durch Verdrehen einer derart gelagerten Exzenterscheibe wird jeweils jener Abschnitt eines zweiten Wehrelements, der sich vor der mindestens einen Ablauföffnung befindet, radial nach innen bzw. außen verstellt.
Bei einer weiteren, besonders einfach zu konstruierenden Verstelleinrichtung für ein erfindungsgemäßes zweites Wehrelement ist dieses schwenkbar gelagert und beim Schwenken wird mindestens ein Abschnitt des zweiten Wehrelements, der sich vor der mindestens einen Ablauföffnung befindet, radial verstellt.
Ein solches schwenkbares zweites Wehrelement kann sehr kostengünstig mit einem Schwenkarm gelagert sein, der um eine von der Zentrifugenachse versetzte Schwenkachse schwenkbar ist. Die Schwenkbewegung kann dann durch elektromagnetische, hydraulische oder rein mechanische Verstellmechanismen bewirkt werden.
Bei einer weiteren vergleichsweise kostengünstig zur realisierenden erfindungsgemäßen Wehreinrichtung ist das zweite Wehrelement relativ zum ersten Wehrelement verschiebbar und beim Verschieben wird mindestens ein Abschnitt des zweiten Wehrelements, der sich vor der mindestens einen Ablauföffnung befindet, radial verstellt.
Das zweite Wehrelement kann bei einer derartigen Wehreinrichtung mittels eines einfachen, radial bewegbaren Schiebers realisiert sein.
Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn das zweite Wehrelement mit einer Ringscheibe gestaltet ist, die insbesondere vor einer Mehrzahl von Ablauföffnungen verstellbar gelagert ist. Durch eine radiale Verstellung einer derartigen Ringscheibe ergibt sich gegenüber dem umlaufenden Wehrelement bzw. den zugehörigen Ablauföffnungen ein "freier", nicht von der nicht mitdrehenden Ringscheibe überdeckter Überlaufbereich. Weil dieser Überlaufbereich nur auf einen Teil des Umfangs des nicht mitdrehenden Wehrelements bzw. der Ringscheibe begrenzt ist, ergibt sich an der Überlaufkante eine vergleichsweise große Überlaufhöhe, wodurch ein Herausschwemmen von größeren schwimmenden Partikeln aus der Zentrifugentrommel heraus unterstützt wird.
Wie bereits erwähnt, liegt der Kern der Erfindung unter anderem darin, dass mindestens ein Abschnitt eines nicht mitdrehenden Wehrelements vor mindestens einer Ablauföffnung senkrecht zur Rotorachse verstellbar ist. Wenn das zweite Wehrelement als Ringscheibe gestaltet ist, wird diese beim Verstellen exzentrisch bzw. senkrecht zur Zentrifugenachse verschoben. Unabhängig von der Bahn der Verschiebung ergibt sich stets die gewünschte Funktion eines begrenzten Überlaufbereichs am Umfang dieser Ringscheibe.
Bei der erfindungsgemäßen Wehreinrichtung kann zwischen dem ersten und dem zweiten Wehrelement ein Ringspalt ausgebildet sein, durch den ein geringer Teil (Leckage-) Flüssigkeit aus dem Inneren der Zentrifugentrommel abströmen kann. Der Ringspalt kann gezielt auf eine bestimmte Mindestbreite eingestellt bzw. justiert sein, sodass gewährleistet ist, dass während des Betriebs der erfindungsgemäßen Zentrifuge ausgeschlossen ist, dass die erste und die zweite Wehreinrichtung in Festkörperkontakt kommen.
Das erfindungsgemäße erste Wehrelement kann ferner mit Aussparungen gestaltet sein, durch die hindurch geklärte Flüssigkeit abströmen kann, während die restlichen Bereiche des ersten Wehrelements ein Abströmen von Flüssigkeit außerhalb der Aussparungen verhindern. Auf diese Weise kann das Abströmen von Flüssigkeit über das erste Wehrelement hinweg auf bestimmte Abschnitte bzw. Bereiche des Trommelumfangs begrenzt werden. Mit dem begrenzten Abströmen ist auch die Strömung von (Leckage-) Flüssigkeit durch den oben genannten Ringspalt hindurch örtlich und mengenmäßig begrenzt. Damit verringert sich die Reibung der durch den Ringspalt austretenden Flüssigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wehreinrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
einen teilweisen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit deren Wehreinrichtung in einer ersten Stellung eines zugehörigen verstellbaren Wehrelements,
Fig. 2
den Schnitt II-II in Fig. 1,
Fig. 3
den teilweisen Längsschnitt gemäß Fig. 1 in einer zweiten Stellung des zugehörigen verstellbaren Wehrelements,
Fig. 4
den Schnitt IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5
einen teilweisen Längsschnitt und zwei Seitenansichten von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer erster Wehrelemente,
Fig. 6
einen teilweisen Längsschnitt und eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen ersten Wehrelements,
Fig. 7
Seitenansichten von zwei weiteren Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer erster Wehrelemente und
Fig. 8
eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen ersten Wehrelements.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Zentrifuge 10 in Gestalt einer Vollmantelschneckenzentrifuge veranschaulicht, mit einer Zentrifugentrommel 12, welche im Betrieb der Zentrifuge 10 um eine Zentrifugenachse 14 mit hoher Drehgeschwindigkeit rotiert. In der Zentrifugentrommel 12 befindet sich eine Zentrifugenschnecke 16, die ebenfalls entsprechend der Zentrifugenachse 14 ausgerichtet ist. Die Zentrifugenschnecke 16 ist mit ihrer Schneckennabe auf einem Schneckenlager 18 drehbar gelagert, welches auf einer Trommelnabe 20 der Zentrifugentrommel 12 abgestützt ist. Die Trommelnabe 20 ist ihrerseits von einem Trommellager 22 gestützt, das in einem Lagerbock 24 angeordnet und auf diese Weise an einem ortsfesten Maschinenbett 26 abgestützt ist.
Durch den Lagerbock 24 hindurch ist ein Einlaufrohr 28 ins Innere der Zentrifugentrommel 12 und auch ins Innere der Schneckennabe der Zentrifugenschnecke 16 geführt. Durch dieses Einlaufrohr 28 kann ein zu trennendes Medium in die Zentrifugentrommel 12 eingeführt werden, welches dann beim Drehen der Zentrifugentrommel 12 hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt wird und sich an einer Trommelwand 30 der Zentrifugentrommel 12 in Gestalt eines Flüssigkeitsrings 32 ansammelt. Innerhalb des Flüssigkeitsrings 32 lagert sich eine vergleichsweise feste Phase radial außen an, während sich eine vergleichsweise flüssige Phase bzw. geklärte Flüssigkeit radial innen ansammelt.
Zum Abführen dieser geklärten Flüssigkeit sind an einer Trommelstirnwand 34 der Zentrifugentrommel 12 über deren Umfang verteilt insgesamt sechs Ablauföffnungen 36 ausgebildet. Die Ablauföffnungen 36 sind teilweise von einem ersten Wehrelement 38 in Form einer Ringscheibe abgedeckt, die außen an der Trommelstirnwand 34 zentrisch zur Zentrifugenachse 14 angebracht ist.
Axial neben dem ersten Wehrelement 38 ist ein zweites Wehrelement 40, welches ebenfalls in Form einer Ringscheibe, jedoch mit kleinerem Innendurchmesser, gestaltet ist, vorgesehen. Dieses zweite Wehrelement 40 ist über eine Verstelleinrichtung 42 am Lagerbock 24 befestigt und läuft demnach nicht mit der Zentrifugentrommel 12 um. Das erste und das zweite Wehrelement 38 bzw. 40 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass eine aus der Zentrifugentrommel 12 durch die Ablauföffnungen 36 abströmende, geklärte Flüssigkeit über beide Wehrelemente 38 und 40 überströmt. Dabei befindet sich zwischen dem ersten Wehrelement 38 und dem zweiten Wehrelement 40 ein minimaler Ringspalt 44, durch den ebenfalls eine zumindest geringe Menge an (Leckage-) Flüssigkeit aus dem Inneren der Zentrifugentrommel 12 in ein Ablaufgehäuse 46 abströmen kann.
Das zweite Wehrelement 40 ist an der Verstelleinrichtung 42 mittels Stegen 48 an einer Exzenterscheibe 50 befestigt, die ihrerseits an einer Exzenternabe 52 drehbar gelagert ist. Die Stege 48 halten das zweite Wehrelement 40 im Abstand von der Exzenterscheibe 50 und trennen somit den Nass- und Schmutzbereich des ersten und zweiten Wehrelements 38 bzw. 40 von der restlichen Verstelleinrichtung 42. Durch die exzentrische Lagerung der Exzenterscheibe 50 an der Exzenternabe 52 wird das als Ringscheibe gestaltete zweite Wehrelement 40 beim Verdrehen der Exzenterscheibe 50 entweder konzentrisch bzw. koaxial oder exzentrisch zur Zentrifugenachse 14 eingestellt. Bei dieser Bewegung werden einzelne Abschnitte und die Innenkante des zweiten Wehrelements 40, die sich jeweils in axialer Richtung betrachtet vor den Ablauföffnungen 36 befinden, radial verstellt.
Durch diese radiale Verstellung des zweiten Wehrelements 40 wird eine Überströmkante 54 des zweiten Wehrelements 40 vor den zugehörigen Ablauföffnungen 36 radial versetzt und auf diese Weise die Teichtiefe des Flüssigkeitsrings 32 innerhalb der Zentrifugentrommel 12 verändert.
Zum Verdrehen der Exzenterscheibe 50 ist ein Drehring 56 vorgesehen, welcher auf einem feststehenden Ringabschnitt 58 neben der Exzenterscheibe 50 drehbar gelagert ist. An dem Drehring 56 ist eine Radialnut 60 ausgebildet, in die ein Stift 62 hineinragt. Der Stift 62 ist an der Exzenterscheibe 50 in eine Bohrung 64 eingesetzt, sodass er beim Drehen des Drehrings 56 innerhalb der Radialnut 60 mitgeführt wird und durch diese Bewegung die Exzenterscheibe 50 verdreht.
In den Figuren 2 und 4 ist die mit dieser Verdrehung erzielte Verstellung des zweiten Wehrelements 40 relativ zum ersten Wehrelement 38 und relativ zur Zentrifugenachse 14 nochmals veranschaulicht.
Figur 2 zeigt eine konzentrische Ausrichtung des zweiten Wehrelements 40 relativ zur Zentrifugenachse 14. In dieser Stellung strömt über den gesamten Umfang des zweiten Wehrelements 40 verteilt aus sämtlichen Ablauföffnungen 36 geklärte Flüssigkeit aus der Zentrifugentrommel 12 in das Ablaufgehäuse 46 ab.
In Figur 4 ist eine Betriebsphase der Zentrifuge 10 veranschaulicht, bei der das als Ringscheibe gestaltete zweite Wehrelement 40 mit Hilfe der Exzenterscheibe 50 und der Exzenternabe 52 exzentrisch zur Zentrifugenachse 14 versetzt angeordnet ist. In dieser Stellung ist im bezogen auf Figur 4 unteren Bereich des zweiten Wehrelements 40 dessen Überströmkante 54 radial nach außen versetzt, wodurch die Teichtiefe des Flüssigkeitsrings 32 in der Zentrifugentrommel 12 verringert wird.
In Fig. 5 sind zwei Ausführungsbeispiele von Zentrifugentrommein 12 veranschaulicht, an denen das erste Wehrelement 38 an jeder Ablauföffnung 36 allein durch eine Überlaufkante 68 gestaltet ist, die in der Trommelwand 30 selbst ausgestaltet ist. Die Überlaufkante 68 begrenzt einen Mindestdurchmesser 70, den die in der Zentrifugentrommel 12 umlaufende Flüssigkeit überwinden muss, damit sie über das erste Wehrelement 38 zum zweiten, hier nicht dargestellten Wehrelement 40 strömen kann. Bei der in Fig. 5 rechts dargestellten Seitenansicht des Wehrelements 38 bzw. der Trommelwand 30 ist zu erkennen, dass die Ablauföffnung 36 als gestrecktes Oval gestaltet ist, während bei der links daneben angeordneten Seitenansicht einer Trommelwand 30 die Ablauföffnung 36 einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einer Trommelwand 30 einer Zentrifugentrommel 12 eine vergleichsweise große, kreisrunde Ablauföffnung 36 ausgebildet, vor der außen ein als Ringscheibe gestaltetes erstes Wehrelement 38 angebracht ist. Das derartige erste Wehrelement 38 überdeckt die Ablauföffnung 36 teilweise und ist mit einer zum Trommelinneren gerichteten Schräge 72 versehen. Die Schräge 72 endet an einer Überlaufkante 68, die wiederum den von der Flüssigkeit zu überwindenden Mindestdurchmesser 70 definiert. Weil die Schräge 72 sich außen vor der Trommelwand 30 befindet, kann Flüssigkeit zunächst durch die kreisrunde Ablauföffnung 36 austreten und verteilt sich dann entlang der Schräge 72 über einen im Vergleich zur Größe der Ablauföffnung 36 weiten Umfangsbereich des als Ringscheibe gestalteten ersten Wehrelements 38. An dem Wehrelement 38 gemäß Fig. 6 ist ferner an der Seite, die zum zweiten, nicht dargestellten Wehrelement 40 gewandt ist, eine Hinterschneidung 74 ausgebildet. Diese Hinterschneidung 74 bewirkt, dass sich für die Flüssigkeit, welche durch den Ringspalt 44 zwischen dem ersten und zweiten Wehrelement 38 bzw. 40 radial nach außen ausströmt, der Strömungsquerschnitt radial nach außen vergrößert. Mit vergrößertem Strömungsquerschnitt verringern sich die Strömungsreibung und die Bremswirkung der derart abströmenden (Leckage-) Flüssigkeit.
In Fig. 7 sind zwei Ausführungsbeispiele von ersten Wehrelementen 38 veranschaulicht, die jeweils als im Wesentlichen kreisrunde Ringscheibe gestaltet sind. Während bei dem in Fig. 7 links dargestellten Ausführungsbeispiel an der Ringscheibe auch die Überlaufkante 68 insgesamt kreisrund gestaltet ist, ist bei dem in Fig. 7 rechts dargestellten Ausführungsbeispiel der Mindestdurchmesser 70 mittels zweier Aussparungen 76 begrenzt, die zwischen zwei im Durchmesser geringeren Scheibenabschnitten 78 ausgebildet sind. Mit Hilfe der Scheibenabschnitte 78 ist das Abströmen von Flüssigkeit über das erste Wehrelement 38 hinweg auf die beiden Aussparungen 76 begrenzt, was dazu führt, dass auch nur an diesen Aussparungen 76 (Leckage-) Flüssigkeit in den Ringspalt 44 zwischen dem ersten und zweiten Wehrelement 38 bzw. 40 gelangt. Darüber hinaus wird durch die Begrenzung der Flüssigkeitsströme auf die Aussparungen 76 eine vergleichsweise große Überlaufhöhe erzielt, was zu den weiter oben bereits genannten Vorteilen führt.
Fig. 8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Trommelwand 30, an der mehrere erste Wehrelemente 38 in Gestalt einzeln zu verstellender Schieber angeordnet sind. Rechts oben ist in Fig. 8 ein Schnitt eines solchen ersten Wehrelementes 38 dargestellt. Die einzelnen Schieber bzw. ersten Wehrelemente 38 können bei Stillstand der zugehörigen Zentrifuge 10 einzeln verstellt werden, so dass je nach Aufgabenstellung verschiedene Überlaufhöhen bzw. Mindestdurchmesser 70 eingestellt werden können.
Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
Bezugszeichenliste
10
Zentrifuge
12
Zentrifugentrommel
14
Zentrifugenachse
16
Zentrifugenschnecke
18
Schneckenlager
20
Trommelnabe
22
Trommellager
24
Lagerbock
26
Maschinenbett
28
Einlaufrohr
30
Trommelwand
32
Flüssigkeitsring
34
Trommelstirnwand
36
Ablauföffnung
38
erstes Wehrelement
40
zweites Wehrelement
42
Verstelleinrichtung
44
Ringspalt
46
Ablaufgehäuse
48
Steg
50
Exzenterscheibe
52
Exzenternabe
54
Überströmkante
56
Drehring
58
Ringabschnitt
60
Radialnut
62
Stift
64
Bohrung
68
Überlaufkante
70
Mindestdurchmesser
72
Schräge
74
Hinderschneidung
76
Aussparung
78
Scheibenabschnitt

Claims (10)

  1. Wehreinrichtung für eine Zentrifuge (10) mit einer um eine Zentrifugenachse (14) rotierenden Zentrifugentrommel (12), insbesondere für eine Vollmantelschneckenzentrifuge, bei der eine geklärte Flüssigkeit durch mindestens eine Ablauföffnung (36) aus dem Inneren der Zentrifugentrommel (12) nach außen abgelassen wird und bei der zum Verstellen der Teichtiefe innerhalb der Zentrifugentrommel (12) die Größe der mindestens einen Ablauföffnung (36) von außerhalb der Zentrifugentrommel (12) her veränderbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass an der mindestens einen Ablauföffnung (36) ein erstes und ein zweites Wehrelement (38, 40) vorgesehen sind, die axial nebeneinander derart angeordnet sind, dass geklärte Flüssigkeit über beide Wehrelemente (38, 40) abströmt, und von denen das erste Wehrelement (38) mit der Zentrifugentrommel (12) mitdrehend und das zweite Wehrelement (40) nicht mit der Zentrifugentrommel (12) mitdrehend sowie zumindest abschnittsweise radial verstellbar gestaltet ist.
  2. Wehreinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) verdrehbar ist und beim Verdrehen mindestens ein Abschnitt des zweiten Wehrelements (40), der sich vor der mindestens einen Ablauföffnung (36) befindet, radial verstellt wird.
  3. Wehreinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) mit einer Exzenterscheibe (50) gestaltet ist, die exzentrisch zur Zentrifugenachse (14) gelagert ist.
  4. Wehreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) schwenkbar ist und beim Schwenken mindestens ein Abschnitt des zweiten Wehrelements (40), der sich vor der mindestens einen Ablauföffnung (36) befindet, radial verstellt wird.
  5. Wehreinrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) mit einem Schwenkarm gestaltet ist, der um eine von der Zentrifugenachse (14) versetzte Schwenkachse schwenkbar ist.
  6. Wehreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) verschiebbar ist und beim Verschieben mindestens ein Abschnitt des zweiten Wehrelements (40), der sich vor der mindestens einen Ablauföffnung (36) befindet, radial verstellt wird.
  7. Wehreinrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) mit mindestens einem radial bewegbaren Schieber gestaltet ist.
  8. Wehreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) mit einer Ringscheibe gestaltet ist, die vor einer Mehrzahl von Ablauföffnungen (36) verstellbar gelagert ist.
  9. Wehreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wehrelement (40) eine Aussparung aufweist, mit der der Austritt von geklärter Flüssigkeit auf einen bestimmten Teilbereich des Umfangs der Zentrifugentrommel (12) begrenzt ist.
  10. Zentrifuge, insbesondere Vollmantelschneckenzentrifuge, mit einer Wehreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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