EP2050505B1 - Zentrifuge und Trennteller - Google Patents
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- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
- B04B1/08—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls of conical shape
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- 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
- B04B2001/2066—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 with additional disc stacks
Definitions
- the invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1.
- Trenntellerdigit show, for example, the DE 36 07 526 A1 or the DE-OS 19 09 996 or the US 2,599,629 ,
- a generic separator is from the US 694,736 known.
- Separator plates are commonly made of stainless steel. They are usually relatively thin.
- the prior art is further the WO 2005/005050 in which it is proposed to subject the separation plates at least in sections to a surface treatment which alters the surface energy.
- the separation plates consist of a material into which at least sections of the surface energy relative to the first material diffusing other material is diffused, for example, with processes which surface treatment methods of semiconductor technology are similar, ie for example with the aid of a plasma jet or the like. This procedure has proven itself.
- the invention solves this problem by the subject matters of claim 1.
- the separation plates are stabilized in a simple manner, which in turn has an advantageous effect in particular during operation.
- the beads are adapted in adaptation to the processed product P and adapted to the product to be processed, that at the surface or on the lower surface of the separation plate in the separation plate stack no angle given to the horizontal, which are smaller than the angle of repose of the separated solid phase of the product to be processed. In this way it is effectively prevented that easily soiling can form on the plates, which would be the case with more contoured beads.
- Circumferentially distributed at least two or more spacers between axially adjacent separation plates are preferably provided, which are preferably formed laschenformig and such that the contour of the spacers follows the contour of the beads. In this way, a minimum distance between the plates is ensured in the area of the beads.
- the spacers are preferably dimensioned in the axial direction in such a way that they protrude upwards over the beads in the direction of the respectively axially adjacent separating plate.
- the separation plates and their beads are formed such that each lower conical envelope surface and an upper conical envelope surface axially adjacent separation plate in angle segments between circumferentially adjacent spacers either just abut each other or do not touch between the spacers , wherein the respective lower envelope surface of the upper separator plate preferably lies above the respective upper of the envelope surface of the respectively lower separator plate.
- the spacers may extend radially in a preferred embodiment, but they may also be curved or formed spirally or punctiform.
- separation discs are also provided for the separator disc packs of centrifuges which are suitable for use in centrifuges of all kinds, such as in jet separators or e.g. suitable for use in discontinuous solids discharging separators or for use in decanters with a separator plate package.
- Fig. 3a and b each show a schematic representation of a once clarifier ( Fig. 3a ) and once as a separator ( 3b ) formed centrifugal drum 1, in each of which a Trenntellervers 2 is inserted.
- the function of such nozzle separators with an inlet 3 and processes 4, 5 and 4, 5, 6 has long been well known and therefore needs no further explanation.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a portion of a Trenntellervers invention 2 from stacked separation plates 7, which preferably consist of a steel sheet material.
- the separation plates 7 may each have openings which form a climbing channel in interaction.
- the separating plates are arranged axially spaced from each other, so that in each case a gap is formed between them.
- the separation plates 2 have a conical basic shape 8 (see Fig. 2 ), so that a substantially conical plate stack 2 is formed.
- a deviation from the conical basic shape 8 of the separating plates is produced by at least one or more beads 9 in the conical region of the separating plates 7.
- the beads 9 in the separation plates 2 in the circumferential direction completely or at least between spacers 10 circumferentially formed.
- the beads 9 stabilize the separating plates 7 in a simple manner and thus in particular simplify their handling, without adversely affecting the clarification or separation process.
- At least two or more, in particular five or more, of the circumferential beads 9 are distributed from the inside to the outside in the conical region of the separation plates 7.
- Each separating plate 7 is preferably provided with the beads 9 over the entire conical region.
- the corrugations 9 form a wave-like contour with first and second inflection points (W1, W2) which lie above (inflection points W1) and below (inflection points W2) of the conical basic shape or contour 8 in the case of a separator with a vertically oriented rotation axis Z. , Through the beads 9 arise above the separation plate 7 such areas of different inclination to the axis of rotation or to the horizontal H.
- the angle of repose of a product to be processed is here understood to mean the angle at which the solids of the solid phase would accumulate in the product to be processed in a puffed-up mass relative to the horizontal.
- this condition is fulfilled in particular if one considers the beads 9 in cross-section as circular segments with a radius R, wherein the radius R is selected as a function of the angle ⁇ 1 of the basic contour 8 to the horizontal H such that at minimal resulting Angle ⁇ deposited solid particles still slide off the separation plates 7 ( Fig. 2 . 4 ).
- At least two or more tab-like spacers 10 are provided circumferentially distributed, which serve to space the separation plates axially to each other.
- These spacers 10 follow in the radial direction the shape of the beads 9, that is, they are preferably wave-shaped themselves.
- they could also have a punctiform contour. They can be embossed in the separation plates or applied to these from strip material. Their contour follows the "wave contour" of the separation plate itself.
- the separating plates 7 and their beads 9 are further preferably designed such that in each case a lower conical envelope surface 8 'and an upper conical envelope surface 8' axially adjacent separating plate 7 in angle segments between circumferentially adjacent spacers 10 either just touch or with each other in cover are or are not in such a coincidence that each lower envelope surface 8 of each upper separator plate 7 is preferably above the respective upper of the envelope surface 8 'of the respective lower separator plate 7.
- the wave-like separating plates 7 are designed in a particularly advantageous manner such that the separation and / or clarification task to be realized is not hindered.
- the spacers 10 may be applied to the forming of the separation plate 7 in the waveform on this or possibly subsequently. Preferably, they do not extend radially all the way to the largest diameter of the separating plates 7, so that they do not act in the circumferential direction in this area entraining.
- Fig. 4a . b show this with reference to two mutually offset in the circumferential direction sections through two stacked separation plates and Fig. 5a . b on the basis of detail enlargements Fig. 4a , b.
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Ein Trenntellerpaket zeigen beispielsweise die
DE 36 07 526 A1 oder dieDE-OS 19 09 996 oder dieUS 2,599,629 . - Ein gattungsgemäßer Separator ist aus der
US 694,736 bekannt. - Separatorenteller werden gängigerweise aus Edelstahl gefertigt. Sie sind in der Regel relativ dünn.
- Es ist bekannt, die Metalloberfläche des Standardmaterials der Trennteller vorzubehandeln, z.B. durch einen elektrischen oder manuellen Poliervorgang. Diese Maßnahmen wirken aber eher einer Verschmutzung der Trennteller entgegen.
- Zum Stand der Technik wird ferner die
WO 2005/005050 genannt, in der vorgeschlagen wird, die Trennteller zumindest abschnittsweise einer die Oberflächenenergie verändernden Oberflächenbehandlung zu unterziehen. So wird vorgeschlagen, dass die Trennteller aus einem Material bestehen, in das zumindest abschnittsweise ein die Oberflächenenergie gegenüber dem ersten Material veränderndes anderes Material eindiffundiert ist, z.B. mit Verfahren, welche Oberflächen behandelnden Verfahren der Halbleitertechnik ähnlich sind, d.h. z.B. mit Hilfe eines Plasmastrahles oder dgl.. Dieses Vorgehen hat sich an sich bewährt. Es besteht aber weiter der Bedarf nach einer konstruktiven Fortentwicklung der Trennteller insbesondere in Hinsicht auf ihre mechanische Stabilität. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, die mechanische Stabilität der Trennteller auf einfache konstruktive Weise zu erhöhen.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände des Anspruchs 1.
- Durch die Sicken werden die Trennteller in einfacher Weise stabilisiert, was sich wiederum vorteilhaft insbesondere im Betrieb auswirkt.
- Zwar sind derart mit umlaufenden Sicken konturierte Trennteller an sich bekannt, so aus der
DE 163331 oder derUS 694,736 . Diese Konstruktionen haben sich aber nicht durchgesetzt, da sie derart stark konturiert sind, dass sie die eigentliche Trenmaufgabe behindern und Ansatzflächen für Verschmutzungen bieten. - Um dies zu behindern, ist es nach einer besonders bevorzugten Variante vorteilhaft, wenn die Sicken in Anpassung an das zu verarbeitende Produkt P derart ausgelegt und an das zu verarbeitende Produkt angepasst sind, dass an der Oberfläche oder an der Unterfläche der Trennteller im Trenntellerstapel keine Winkel zur Horizontalen gegeben sind, die kleiner sind als der Böschungswinkel der abzutrennenden Feststoffphase des zu verarbeitenden Produktes. Derart wird wirksam verhindert, dass sich leicht Verschmutzungen an den Tellern ausbilden können, was bei stärker konturierten Sicken der Fall wäre.
- Umfangsverteilt sind vorzugsweise wenigstens zwei oder mehre Abstandshalter zwischen axial benachbarten Trenntellern vorgesehen, welche vorzugsweise laschenformig ausgebildet sind und derart, dass die Kontur der Abstandshalter der Kontur der Sicken folgt. Derart wird auch im Bereich der Sicken ein Mindestabstand zwischen den Tellern sichergestellt. Besonders vorteilhaft wirkt es sich in dieser Hinsicht aus, wenn die Abstandshalter vorzugsweise derart in axialer Richtung bemessen sind, dass sie in Richtung des jeweils axial benachbarten Trenntellers nach oben über die Sicken vorstehen.
- Nach einer in dieser Hinsicht weiteren ganz bevorzugten Variante sind die Trennteller und ihre Sicken derart ausgebildet, dass jeweils eine untere kegelige Hüllfläche und eine oberen kegelige Hüllfläche axial benachbarter Trennteller in Winkelsegmenten zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Abstandshaltern entweder gerade aneinander stoßen oder sich zwischen den Abstandshaltern nicht berühren, wobei die jeweils untere Hüllfläche des oberen Trenntellers vorzugsweise oberhalb der jeweils oberen der Hüllfläche des jeweils unteren Trenntellers liegt.
- Die Abstandshalter können sich in bevorzugter Ausgestaltung radial erstrecken, sie können aber auch gebogen oder spiralförmig oder punktförmig ausgebildet sein.
- Erfingdungsgemäß werden auch Trennteller für die Trenntellerpakete von Zentrifugen geschaffen, die sich zum Einsatz in Zentrifugen aller Art, so in Düsenseparatoren oder z.B. für einen Einsatz in diskontinuierlich Feststoffe entleerenden Separatoren oder für einen Einsatz in Dekantern mit einem Trenntellerpaket eignen.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Schnittes durch einen Teilbereich eines Trenntellerstapels;
- Fig. 2
- einen Schnitt durch einen Teilbereich von zwei übereinander gestapelten Trenntellern;
- Fig. 3
- Prinzipskizzen von Düsenseparatoren, die sich für einen Einsatz erfindungsgemäßer Trennteller eignen;
- Fig. 4a, b
- zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzte Schnitte durch eine Hälfte von zwei übereinander gestapelten Trenntellern; und
- Fig. 5a, b
- Ausschnittsvergrößerungen aus
Fig. 4a , b. -
Fig. 3a und b zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer einmal als Klärer (Fig. 3a ) und einmal als Trenner (Fig.3b ) ausgebildeten Schleudertrommel 1, in die jeweils ein Trenntellerpaket 2 eingesetzt ist. Die Funktion derartiger Düsenseparatoren mit einem Zulauf 3 und Abläufen 4, 5 bzw. 4, 5, 6 ist seit langem allgemein bekannt und bedarf daher keiner näheren Erläuterung. -
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilbereiches eines erfindungsgemäßen Trenntellerpakets 2 aus übereinander gestapelten Trenntellern 7, die vorzugsweise aus einem Stahl-Blechmaterial bestehen. - Die Trennteller 7 können jeweils Öffnungen aufweisen, welche im Zusammenspiel einen Steigekanal ausbilden. Die Trennteller sind voneinander axial beabstandet angeordnet, so dass zwischen ihnen jeweils ein Spalt ausgebildet ist.
- Die Trennteller 2 weisen eine konische Grundform 8 (siehe
Fig. 2 ) auf, so dass auch ein im Wesentlichen konischer Tellerstapel 2 gebildet wird. - Eine Abweichung von der konischen Grundform 8 der Trennteller entsteht durch wenigstens eine oder mehrere Sicken 9 im konischen Bereich der Trennteller 7.
- Vorzugsweise sind die Sicken 9 in den Trenntellern 2 in Umfangsrichtung ganz oder zumindest zwischen Abstandshaltern 10 umlaufend ausgebildet.
- Die Sicken 9 stabilisieren die Trennteller 7 in einfacher Weise und vereinfachen damit insbesondere deren Handhabung, ohne sich nachteilig auf den Klär- oder Trennprozess auszuwirken.
- Vorzugsweise sind wenigstens zwei oder mehr, insbesondere fünf oder mehr, der umlaufenden Sicken 9 von innen nach außen im konischen Bereich der Trennteller 7 verteilt.
- Es ist denkbar, die Geometrie der Sicken 9 nach Art einer Wellenkontur dem Verlauf einer trigonometrischen Funktion nachzubilden.
- Vorzugsweise ist jeder Trennteller 7 über den gesamten konischen Bereich hinweg mit den Sicken 9 versehen.
- Durch die Sicken 9 wird eine wellenartige Kontur mit ersten und zweiten Wendepunkten (W1; W2) gebildet, die bei einem Separator mit einer vertikal ausgerichteter Drehachse Z oberhalb (Wendepunkte W1) und unterhalb (Wendepunkte W2) der konischen Grundform bzw. -kontur 8 liegen. Durch die Sicken 9 entstehen oberhalb der Trennteller 7 derart Bereiche unterschiedlicher Neigung zur Drehachse bzw. zur Horizontalen H.
- Es ist besonders verteilhaft, die eine oder mehreren Sicken 9 derart auszulegen und an das zu verarbeitende Produkt P anzupassen, dass an der Oberfläche oder an der Unterfläche der Trennteller 2 keine Winkel zur Drehachse Z entstehen, die kleiner sind als der Böschungswinkel der abzutrennenden Feststoffphase des zu verarbeitenden Produktes P, damit sich keine Produktanlagerungen an den beiden Oberflächen der Trennteller 7 ausbilden. Unter dem Böschungswinkel eines zu verarbeitenden Produktes wird hier derjenige Winkel verstanden, unter dem sich die Feststoffe der Feststoffphase im zu verarbeitenden Produkt in einer geschütteten Anhäufung relativ zur Horizontalen anhäufen würden.
- Nach einer Erkenntnis der Erfindung ist diese Bedingung insbesondere erfüllt, wenn man die Sicken 9 im Querschnitt als Kreissegmente mit einem Radius R betrachtet, wobei der Radius R in Abhängigkeit des Winkel β1 der Grundkontur 8 zur Horizontalen H derart gewählt ist, dass beim sich minimal ergebenden Winkel β abgeschiedene Feststoffteilchen noch von den Trenntellern 7 abgleiten (
Fig. 2 ,4 ). - Wie weiter in
Fig. 2 - aber auchFig. 4a und5a zu erkennen - sind umfangsverteilt wenigstens zwei oder mehr laschenartige Abstandshalter 10 vorgesehen, welche dazu dienen, die Trennteller axial zueinander zu beabstanden. Diese Abstandshalter 10 folgen in radialer Richtung der Form der Sicken 9, d.h., sie sind vorzugsweise selbst wellenförmig geformt. Vorzugsweise - aber nicht zwingend - erstrecken sie sich streifenartig in radialer Richtung. Alternativ oder ergänzend könnten sie auch eine punktförmige Kontur aufweisen. Sie können in die Trennteller eingeprägt sein oder auf diese aus Streifenmaterial aufgebracht sein. Ihre Kontur folgt der "Wellenkontur" der Trennteller an sich. Durch diese Abstandshalter 10 wird verhindert, dass die Wellenteller in axialer Richtung aneinander liegen. - Die Trennteller 7 und ihre Sicken 9 sind ferner vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich jeweils eine untere kegelige Hüllfläche 8' und eine obere kegelige Hüllfläche 8' axial benachbarter Trennteller 7 in Winkelsegmenten zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Abstandshaltern 10 entweder gerade eben berühren bzw. miteinander in Deckung sind oder aber derart nicht miteinander in Deckung sind, dass jeweils untere Hüllfläche 8 des jeweils oberen Trenntellers 7 vorzugsweise oberhalb der jeweils oberen der Hüllfläche 8' des jeweils unteren Trenntellers 7 liegt. Derart sind die wellenartigen Trennteller 7 in besonders vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, dass die zu realisierende Trenn- und/oder Kläraufgabe nicht behindert wird. Die Abstandshalter 10 können vor dem Umformen der Trennteller 7 in die Wellenform auf diese aufgebracht werden oder ggf. nachträglich. Vorzugsweise erstrecken sie sich radial nicht ganz bis zum größten Durchmesser der Trennteller 7, so dass sie in diesem Bereich nicht in Umfangsrichtung mitnehmend wirken.
-
Fig. 4a ,b zeigen dies anhand zweier in Umfangsrichtung zueinander versetzten Schnitten durch zwei übereinander gestapelte Trennteller undFig. 5a ,b anhand von Ausschnittsvergrößerungen ausFig. 4a , b. -
- Trommel
- 1
- Trenntellerpaket
- 2
- Zulauf
- 3
- Abläufe
- 4, 5, 6
- Trennteller
- 7
- Rundform
- 8
- Sicken
- 9
- Abstandshalter
- 10
- Winkel
- β, β1
- Radius
- R
- Horizontale
- H
- Drehachse
- Z
- Wendepunkte
- W1, W2
Claims (11)
- Zentrifuge, insbesondere Separator oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit einer Schleudertrommel, in welcher ein Trenntellerpaket (2) aus gestapelten Trenntellern (7) angeordnet ist, wobei zwischen axial benachbarten Trenntellern Abstandshalter (10) ausgebildet sind, wobei wenigstens einer oder mehrere der Trennteller (7) wenigstens eine oder mehrere ganz oder abschnittsweise in Umfangsrichtung umlaufende Sicke(n) (9) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter derart ausgelegt sind, dass ihre Kontur der Wellenkontur der Trennteller folgt, so dass sie die Trennteller auch im Bereich der Sicken (9) außerhalb der Abstandshalter (10) axial zueinander beabstandet halten.
- Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (7) zumindest einen Bereich mit einer konischen Grundform (8) aufweisen, von der die Geometrie der Trennteller (7) durch die umlaufenden Sicken abweicht.
- Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei oder mehr der umlaufenden Sicken (9) von innen nach außen im konischen Bereich der Trennteller (7) verteilt sind.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zur Verarbeitung eines bestimmten Produktes P ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Anpassung an das Produkt P die Sicken (9) derart ausgelegt und an das zu verarbeitende Produkt angepasst sind, dass an der Oberfläche oder an der Unterfläche der Trennteller (7) im Trenntellerstapel (2) keine Winkel (β) zur Horizontalen (H) gegeben sind, die kleiner sind als der Böschungswinkel der abzutrennenden Feststoffphase des zu verarbeitenden Produktes.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass fünf oder mehr der umlaufenden Sicken (9) von innen nach außen im konischen Bereich der Trennteller (7) verteilt sind.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Sicken (9) nach Art einer Wellenkontur dem Verlauf einer trigonometrischen Funktion nachgebildet ist.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (9) als Kreissegmente mit einem Radius (R) ausgebildet sind,, wobei der Radius (R) in Abhängigkeit des Winkels β1 der konischen Grundform (8) zur Horizontalen (H) derart gewählt ist, dass beim sich minimal ergebenden Winkel β zur Drehachse (Z) abgeschiedene Feststoffteilchen noch von den Trenntellern (7) abgleiten.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass umfangsverteilt wenigstens zwei oder mehr der Abstandshalter (10) vorgesehen sind, dass die Abstandshalter (10) laschenförmig ausgebildet sind und dass die Kontur der Abstandshalter (10) der Kontur der Sicken (9) folgt.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (10) derart in axialer Richtung bemessen sind, dass sie in Richtung des jeweils in Richtung der vertikal ausgerichteten Drehachse nach oben hin benachbarten Trenntellers (7) nach oben über die oberen Wendepunkte der Sicken (9) vorstehen.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (7) und ihre umlaufenden Sicken (9) derart ausgebildet sind, dass sich jeweils eine untere kegelige Hüllfläche (8) und eine oberen kegelige Hüllfläche (8') axial benachbarter Trennteller (7) in Winkelsegmenten zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Abstandshaltern entweder in Deckung sind oder aber derart nicht in Deckung sind, dass die jeweils untere Hüllfläche (8) des oberen Trenntellers (7) oberhalb der jeweils oberen der Hüllfläche (8') des jeweils unteren Trenntellers (7) liegt.
- Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennteller (7) aus einem Stahlblech bestehen.
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