EP1732697B1 - Vollmantelzentrifuge mit einem wehr und diesem zugeordneter stationärer ablenkscheibe - Google Patents

Vollmantelzentrifuge mit einem wehr und diesem zugeordneter stationärer ablenkscheibe Download PDF

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EP1732697B1
EP1732697B1 EP05716484.0A EP05716484A EP1732697B1 EP 1732697 B1 EP1732697 B1 EP 1732697B1 EP 05716484 A EP05716484 A EP 05716484A EP 1732697 B1 EP1732697 B1 EP 1732697B1
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EP
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solid
centrifuge according
bowl centrifuge
deflection disc
drum
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Helmut Figgener
Markus Fleuter
Ulrich Horbach
Ludger HORSTKÖTTER
Martin Overberg
Stefan Terholsen
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GEA Mechanical Equipment GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges 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
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    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges 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
    • B04B2001/2083—Configuration of liquid outlets

Definitions

  • the invention relates to a solid bowl centrifuge according to the preamble of claim 1.
  • the annular gap creates a flow resistance which is greater, the smaller the axial distance between the weir and the throttle plate. As the flow resistance increases, however, a larger liquid pressure at the passage is required, which leads to an increase in the liquid level in the centrifugal drum. If the axial distance between the weir and the throttle plate is increased, falls the liquid level in the centrifugal drum to a value which is caused by the passage of the weir without such a throttle disk.
  • the DE PS 966,080 shows a Vollmantelschneckenzentrifuge, the liquid discharge from the drum is directed radially outward, where the liquid is collected in a kind of annulus with a nearly circular cross-section. Radial outward from the drum directed liquid discharges also shows the DE PS 706 968 ,
  • the DE 25 15 452 A1 also shows behind the axially directed liquid discharges a co-rotating with the drum plate, which deflects the exiting liquid almost 180 ° in the opposite axial direction.
  • the US 20 83 899 shows a centrifuge with vertical axis of rotation without throttle disc.
  • the FR 20 57 600 and the FR 20 54 722 show in each case solid bowl centrifuges with axially directed to the axis of rotation liquid discharge, where exiting liquid can splash back from a wall behind the outlets back to the drum.
  • the baffle is not a flat disc but a kind of "sleeve-like" component with an at least over part of the axial extension or the entire axial extension changing - here enlarging - inner diameter.
  • the deflection disc thus has a defined axial extension (in extension of the axis of rotation of the drum) and an inner and an outer sheath, wherein the distance of the inner shell to the axis of rotation is not constant but expands or increases.
  • an annular gap is formed between the passage and an orifice plate outside the centrifugal drum or between the passage and another component, which directs the liquid radially outward and preferably wholly or partially over its axial extent away from the expanding deflection disc is surrounded, so that the direct radial ejection of the liquid phase is prevented from this annular gap.
  • the deflection disk has an advantageous effect, because it prevents the exiting liquid from hitting the drum again.
  • the expanding baffle has an opening angle ⁇ to a perpendicular to the axis of rotation D of the drum or parallel to the drum cover extending plane which is greater than 0 ° and smaller than 90 °.
  • the expanding baffle on the inner shell at an angle 90 ° - ⁇ to the axis of rotation (D) of the drum, which is greater than 0 ° and less than 90 °.
  • the baffle preferably has such a shape and is arranged or integrated into the arrangement such that the liquid first emerges axially outwardly of the drum until it strikes a wall or disk from which it spouts substantially radially outward, wherein it impinges on the expanding baffle, which prevents the exiting liquid directly radially on wall (s) - in particular aligned parallel to the axis of rotation walls - the catching chamber, so that the noise is reduced compared to a configuration without a deflecting disc.
  • the liquid initially enters axially - i. parallel to the axis of rotation of the drum - outwardly of the drum until it hits a wall from which it is directed substantially radially outwards.
  • it meets the expanding baffle, which prevents the leaking fluid from getting back to the drum.
  • the expanding geometry of the baffle has several advantages. On the one hand, it makes it possible to significantly reduce the operating noise of the centrifuge, since the liquid is no longer injected directly from the annular gap, in particular between the throttle plate or other component and the drum lid against walls of the trap chamber but is deflected by an angle which the opening angle of the deflection disc equivalent. As a result, the liquid is no longer perpendicular to the housing walls of the catching chamber, what the noise significantly reduced. This is a great advantage in practice given the high RPM of eg 3500 RPM.
  • Another advantage is a reduction in power consumption due to the initially rapid discharge from the inner region, in particular away from the centrifugal drum surface.
  • the inner diameter of the baffle is larger than the outer diameter, on which the passage openings of the centrifugal drum are arranged.
  • the baffle connects axially directly to the passage openings, so that leakage of liquid between the drum cover and the baffle is prevented.
  • lugs or the like are provided at the passage openings - which axially overlap the deflection disk.
  • the deflection disk has an annular, conically widening shape.
  • the opening angle of the inner jacket of the deflection disk is preferably between 5 and 45 °, in particular 10 to 30 °. Especially by the latter angular range can be particularly advantageous results, in particular a particularly significant noise minimization achieve.

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vollmantelzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Vollmantelzentrifugen sind jeweils aus der EP 0 702 599 B1 und der US 5,593,377 bekannt. Diese beiden Schriften offenbaren eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer Trommel, die ein Wehr aufweist, das mit einem Durchlass zum Ablassen einer in der Schleudertrommel abgetrennten Flüssigkeitsphase versehen ist, wobei dem Durchlass eine Drosselscheibe zugeordnet ist, die als nicht rotierendes Teil ausgebildet ist, deren Abstand zum Durchlass veränderlich ist, so dass eine Einstellung des Flüssigkeitsspiegels in der Schleudertrommel durch eine axiale Verstellung der Drosselscheibe möglich ist.
  • Durch die stillstehende Drosselscheibe tritt keine nachteilige Beeinflussung der Arbeitsweise der Schleudertrommel auf, wobei insbesondere keine nachteilige Bremswirkung durch die den Ringspalt zwischen dem rotierenden Wehr und der stillstehenden Flüssigkeitsscheibe passierende Flüssigkeit gegeben ist.
  • Der Ringspalt erzeugt einen Durchflusswiderstand der um so größer ist, je geringer der axiale Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe ist. Mit zunehmendem Durchflusswiderstand wird aber ein größerer Flüssigkeitsdruck am Durchlass erforderlich, der zu einem Anstieg des Flüssigkeitsspiegels in der Schleudertrommel führt. Wird der axiale Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe vergrößert, fällt der Flüssigkeitsspiegel in der Schleudertrommel bis auf einen Wert, der durch den Durchlass des Wehres ohne eine derartige Drosselscheibe bewirkt wird.
  • Diese Lösung hat sich in der Praxis hervorragend bewährt, da sie durch die Ausgestaltung als im Betrieb nicht mit der Trommel rotierende, stillstehende Konstruktion ohne den Zwang zur Übertragung von Stellkräften auf mitrotierende Teile der Zentrifuge einfach und kostengünstig zu realisieren ist und dabei den Vorteil einer hervorragenden Möglichkeit zur Steuerung und/oder Regelung des Trenn- oder Klärvorganges in der Trommel bietet.
  • Die DE PS 966 080 zeigt eine Vollmantelschneckenzentrifuge, deren Flüssigkeitsaustrag aus der Trommel radial nach außen gerichtet ist, wo die Flüssigkeit in einer Art Ringraum mit einem nahezu kreisförmigen Querschnitt aufgefangen wird. Radial nach außen aus der Trommel gerichtete Flüssigkeitsausträge zeigt auch die DE PS 706 968 .
  • Die DE 25 15 452 A1 zeigt ferner hinter den axial gerichteten Flüssigkeitsausträgen ein sich mit der Trommel mitdrehendes Blech, das die austretende Flüssigkeit quasi um 180° in die entgegengesetzte axiale Richtung umlenkt.
  • Die US 20 83 899 zeigt eine Zentrifuge mit vertikaler Drehachse ohne Drosselascheibe.
  • Die FR 20 57 600 und die FR 20 54 722 zeigen jeweils Vollmantel-Schneckenzentrifugen mit axial zur Drehachse gerichtetem Flüssigkeitsaustrag, wo austretende Flüssigkeit von einer Wandung hinter den Austritten wieder an die Trommel zurück spritzen kann.
  • Aus der gattungsgemäßen WO 01/85349 A1 ist es bekannt (Fig. 3), die axiale Verstellbarkeit einer nicht mitrotierenden Drosselscheibe, deren Funktionsprinzip dem der EP 0 702 599 B1 entspricht, hinter den Durchlassöffnungen der Trommel dadurch zu realisieren, dass die Drosselscheibe mittels eines Stelltriebes um ein Drehlager an ihrem Außenumfang klappenartig verschwenkbar ist. Mittels einer Ringnut - dort "Ringtasse" genannt, sollen die Strömungsverhältnisse am Durchlass optimiert werden. In Fig. 1 dieser Schrift ist auch eine Variante beschrieben, bei welcher eine Art zylindrischer Ring mit einer Wandung, die parallel zur Drehachse der Trommel ausgerichtet ist, im Ringspalt zwischen einer stillstehenden Gehäusewandung und dem Zentrifugendeckel angeordnet ist, wobei in diesem Ring verstellbare Lochblenden angeordnet sind, durch welche die abgeleitete Flüssigkeit direkt radial nach außen spritzt.
  • Gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik, ist es die Aufgabe der Erfindung, auf einfache Weise eine schonendere Ableitung der Flüssigkeitsphase aus dem Wehr zu realisieren.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruches 1.
  • Danach ist vor dem Trommeldeckel außerhalb der Schleudertrommel - innerhalb der Fangkammer - eine im Betrieb stillstehende, d.h. nicht mit der Trommel rotierende - sich vom Trommeldeckel weg zumindest abschnittsweise aufweitende - Ablenkscheibe angeordnet, die wenigstens einen Innenmantel aufweist, wobei der Abstand des Innenmantels zur Drehachse nicht konstant ist sondern sich aufweitet bzw. vergrößert.
  • Unter Aufweiten ist zu verstehen, dass es sich bei der Ablenkscheibe um keine ebene Scheibe handelt sondern um eine Art "hülsenartiges" Bauteil mit einem sich zumindest über einen Teil der axialen Erstreckung oder die gesamte axiale Erstreckung verändernden - hier vergrößernden - inneren Durchmesser. Die Ablenkscheibe hat somit eine definierte axiale Erstreckung (in Verlängerung der Drehachse der Trommel) sowie einen Innen- und einen Außenmantel, wobei der Abstand des Innenmantels zur Drehachse nicht konstant ist sondern sich aufweitet bzw. vergrößert.
  • Dabei ist zwischen dem Durchlass und einer Drosselscheibe außerhalb der Schleudertrommel oder zwischen dem Durchlass und einem sonstigen Bauteil ein Ringspalt ausgebildet, der die Flüssigkeit radial nach außen leitet und der vorzugsweise ganz oder teilweise über seine axiale Erstreckung hinweg von der sich aufweitenden Ablenkscheibe umgeben ist, so dass das direkte radiale Ausspritzen der Flüssigkeitsphase aus diesem Ringspalt verhindert wird. Gerade hier wirkt sich die Ablenkscheibe vorteilhaft aus, da sie verhindert, dass die austretende Flüssigkeit wieder an die Trommel trifft.
  • Vorzugsweise weist die sich aufweitende Ablenkscheibe einen Öffnungswinkel γ zu einer senkrecht zur Drehachse D der Trommel bzw. parallel zum Trommeldeckel verlaufenden Ebene auf, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Damit weist die sich aufweitende Ablenkscheibe am Innenmantel einen Winkel 90° - γ zur Drehachse (D) der Trommel auf, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.
  • Die Ablenkscheibe weist vorzugsweise eine derartige Form auf und ist derart angeordnet bzw. in die Anordnung integriert, dass die Flüssigkeit zunächst axial nach außen aus der Trommel tritt, bis sie auf eine Wand oder Scheibe auftrifft, von der sie im wesentlichen radial nach außen spritzt, wobei sie auf die sich aufweitende Ablenkscheibe auftrifft, die verhindert, dass die austretende Flüssigkeit direkt radial auf Wandung(en) - insbesondere parallel zur Drehachse ausgerichtete Wandungen - der Fangkammer trifft, so dass sich die Geräuschentwicklung gegenüber einer Anordnung ohne Ablenkscheibe verringert.
  • Die Flüssigkeit tritt zunächst axial - d.h. parallel zur Drehachse der Trommel - nach außen aus der Trommel, bis sie auf eine Wand trifft, von der sie im wesentlichen radial nach außen gelenkt wird. Hier trifft sie auf die sich aufweitende Ablenkscheibe, die verhindert, dass die austretende Flüssigkeit wieder an die Trommel gelangt.
  • Die sich aufweitende Geometrie der Ablenkscheibe hat mehrere Vorteile. Einerseits ermöglicht sie es, das Betriebsgeräusch der Zentrifuge deutlich zu verringern, da die Flüssigkeit nicht mehr direkt aus dem Ringspalt insbesondere zwischen der Drosselscheibe oder einem sonstigen Bauelement und dem Trommeldeckel gegen Wandungen der Fangkammer spritzt sondern um einen Winkel abgelenkt wird, der dem Öffnungswinkel der Ablenkscheibe entspricht. Hierdurch trifft die Flüssigkeit nicht mehr senkrecht auf die Gehäusewandungen der Fangkammer, was die Geräuschentwicklung deutlich verringert. Dies ist in der Praxis angesichts der bei hohen Umdrehungszahlen von z.B. 3500 U/min ein großer Vorteil.
  • Durch das "sanftere" Auftreffen eines Flüssigkeitsstrahles auf die Wandungen der Fangkammer wird zudem bei zu Schäumung neigenden Produkten die Schaumbildung verringert.
  • Ein weiterer Vorteil liegt in einer Reduzierung der Leistungsaufnahme durch das zunächst rasche Ableiten aus dem inneren Bereich, insbesondere von der Schleudertrommeloberfläche weg.
  • Vorzugsweise ist der innere Durchmesser der Ablenkscheibe größer als der äußere Durchmesser, auf dem die Durchlassöffnungen der Schleudertrommel angeordnet sind.
  • Bevorzugt schließt sich die Ablenkscheibe axial unmittelbar an die Durchlassöffnungen an, damit ein Austritt von Flüssigkeit zwischen dem Trommeldeckel und der Ablenkscheibe verhindert wird. Bei einer weiteren vorteilhaften Variante sind an den Durchlassöffnungen Ansätze vorgesehen - Hülsen oder dgl. -, welche die Ablenkscheibe axial überlappen.
  • Sämtliche übrigen eingangs beschriebenen Vorteile des gattungsgemäßen Standes der Technik bleiben ansonsten erhalten.
  • Besonders weist die Ablenkscheibe dabei eine ringartige, sich kegelig aufweitende Form auf.
  • Vorzugsweise beträgt der Öffnungswinkel des Innenmantels der Ablenkscheibe zwischen 5 und 45°, insbesondere 10 bis 30°. Gerade durch den letztgenannten Winkelbereich lassen sich besonders vorteilhafte Ergebnisse, insbesondere eine besonders deutliche Geräuschminimierung, erzielen. Bezugszeichen
    Schleudertrommel 1
    Schnecke 2
    Trommeldeckel 3
    Wehr 4
    Durchlaßöffnung 5
    Drosselscheibe 6
    Innenmantel 7
    Ringspalt 8, 8'
    Wandungen 9, 10
    Fangkammer 11
    Ablenkscheibe 12
    Wehr 13
    Ringscheibe 14
    Bolzen 15, 16
    Ring 17
    Getriebegehäuse 18
    Ansatz 19

Claims (19)

  1. Vollmantelzentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit
    a) einer um eine horizontale Drehachse drehbaren Schleudertrommel (1),
    b) die ein Wehr zur Ableitung einer Flüssigkeit aus der Schleudertrommel (1) aufweist,
    c) das einen Durchlass mit wenigstens einer oder mehreren Durchlassöffnungen (5) in einem axialen Endbereich oder Trommeldeckel (3) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d) vor dem Trommeldeckel (3) außerhalb der Schleudertrommel (1) eine im Betrieb stillstehende, sich vom Trommeldeckel (3) weg zumindest abschnittsweise aufweitende Ablenkscheibe (12) angeordnet ist, die einen Innenmantel aufweist, dessen Abstand zur Drehachse nicht konstant ist sondern sich aufweitet bzw. vergrößert, wobei
    e) zwischen dem Durchlass (4) und einer Drosselscheibe (6) außerhalb der Schleudertrommel oder zwischen dem Durchlass (4) und einem sonstigen Bauteil ein Ringspalt (8, 8') ausgebildet ist, der vorzugsweise ganz oder teilweise über seine axiale Erstreckung hinweg von der sich aufweitenden Ablenkscheibe (12) umgeben ist.
  2. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich aufweitende Ablenkscheibe (12) am Innenmantel (7) einen Öffnungswinkel γ zu einer senkrecht zur Drehachse (D) der Trommel bzw. parallel zum Trommeldeckel (3) verlaufenden Ebene (e) aufweist, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.
  3. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkscheibe eine ringartige, sich kegelig aufweitende Form aufweist.
  4. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit zunächst axial nach außen aus der Trommel tritt, bis sie auf eine Wand oder Scheibe auftrifft, von der sie im wesentlichen radial nach außen spritzt, wobei sie auf die sich aufweitende Ablenkscheibe auftrifft, die verhindert, dass die austretende Flüssigkeit direkt radial auf die Wandung(en) (9) der Fangkammer trifft, so dass sich die Geräuschentwicklung verringert.
  5. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich aufweitende Ablenkscheibe (12) am Innenmantel (7) einen Winkel 90° - γ zur Drehachse (D) der Trommel aufweist, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.
  6. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere kleinste Durchmesser der Ablenkscheibe (12) größer ist als der äußere Durchmesser, auf dem die Durchlassöffnungen (5) angeordnet sind.
  7. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ablenkscheibe axial unmittelbar an die Durchlassöffnungen (5) anschließt.
  8. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Durchlassöffnungen (5) ein axial vom Trommeldeckel vorstehender Ansatz (19) ausgebildet ist, welchen die Ablenkscheibe (12) axial überlappt.
  9. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (γ) der Ablenkscheibe (12) zwischen 5 und 45° liegt.
  10. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (γ) der Ablenkscheibe (12) zwischen 10 und 30° liegt.
  11. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (γ) der Ablenkscheibe (12) konstant ist.
  12. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Öffnungswinkel (γ) der Ablenkscheibe (12) über deren axiale Erstreckung und/oder in Umfangsrichtung verändert.
  13. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Öffnungswinkel (γ) der Ablenkscheibe (12) über den axialen Verlauf der Ablenkscheibe (12) hinweg kontinuierlich oder sprunghaft verändert, insbesondere vergrößert.
  14. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine mehrteilige, insbesondere zweiteilige Ausgestaltung der Ablenkscheibe (12).
  15. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Durchlass (4) und der Drosselscheibe (6) veränderlich ist.
  16. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Ausgestaltung als Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer in der Schleudertrommel (1) angeordneten drehbaren Schnecke (2).
  17. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkscheibe (12) an einer umgebenden Wandung (9, 10) über Bolzen (15 oder 16) in axialer Ausrichtung befestigt ist.
  18. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkscheibe (12) an einer umgebenden Wandung (9, 10) über Bolzen (15 oder 16) in radialer Ausrichtung befestigt ist.
  19. Vollmantelzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkscheibe (12) an einer umgebenden Wandung (9, 10) über einen Ring (17) befestigt ist.
EP05716484.0A 2004-04-06 2005-03-31 Vollmantelzentrifuge mit einem wehr und diesem zugeordneter stationärer ablenkscheibe Expired - Lifetime EP1732697B9 (de)

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