EP2451584B1 - Zentrifuge mit einer um eine drehachse drehbaren schleudertrommel - Google Patents

Zentrifuge mit einer um eine drehachse drehbaren schleudertrommel Download PDF

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EP2451584B1
EP2451584B1 EP10734090.3A EP10734090A EP2451584B1 EP 2451584 B1 EP2451584 B1 EP 2451584B1 EP 10734090 A EP10734090 A EP 10734090A EP 2451584 B1 EP2451584 B1 EP 2451584B1
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EP
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centrifuge
centrifugal drum
centrifuge according
impact chamber
separator
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EP10734090.3A
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EP2451584A1 (de
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Wilfried Mackel
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GEA Mechanical Equipment GmbH
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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
    • B04B1/04—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1.
  • Such a centrifuge is from the DE 38 28 038 A1 known.
  • a centrifuge according to the preamble of claim 1 is known from DE 38 11 619 C1 known.
  • yeast separators For processing a yeast-containing centrifugal material, preference is given to using nozzle separators, wherein it is attempted to regulate the concentration of the yeast concentrate by using suitable nozzles.
  • yeast separators for example, it is attempted to keep the yeast concentration largely constant with suitable discharge nozzles, it being desirable for the separator to react in a quasi-self-regulating manner to feed fluctuations.
  • suitable discharge nozzles it has been found that this only possible with the help of the use of suitable discharge nozzles.
  • the fluidic diode downstream of the one outlet results in a control effect as a function of the viscosity of the derived product phase, which is preferably, but not necessarily, a yeast concentrate.
  • the fluidic diode can be realized in a simple manner as outside of the rotating centrifugal drum formed swirl chamber, which is preferably cylindrical inside and in turn preferably each has a tangential inlet and an axial outlet.
  • the inlet of the swirl chamber is arranged downstream in the flow direction of a drain hole in the drive spindle of the centrifuge. It is designed as a non-rotating device that is easy to maintain.
  • sealing devices on rotary unions are preferably designed as mechanical seals.
  • FIG. 1 Other elements of the separator such as a drive for rotating the drum and a hood and a machine frame and the like. are in for simplicity FIG. 1 not shown.
  • the separator of the FIG. 1 is designed as a fully hermetic separator.
  • the supply pipe 3 which opens here in a preferred embodiment from above into the centrifugal drum 2.
  • the transition region between the non-rotating inlet pipe 3 and the rotating during operation distributor 4 is sealed with a sealing device 5.
  • this sealing device 5 is designed as a mechanical seal.
  • the distributor 4 has one or more distribution channels 6, through which the material to be processed is fed into the interior of the centrifugal drum 2.
  • a plate package 7 is preferably arranged in the interior of the centrifugal drum 2.
  • This plate package 7 has a plurality of stacked separator plates 8. Rising channels 9 serve to introduce the sling material to be processed into the plate package 7.
  • the material to be processed is separated into at least two product phases.
  • a clarification of a flowable product of solids takes place.
  • the flowable phase is discharged from the centrifugal drum on an inner radius via a preferably throttleable drain 10, which does not rotate with the centrifugal drum during operation.
  • a sealing device 11 is arranged in the transition region between the drain 10 and the centrifugal drum 2.
  • this sealing device 11 is formed as a mechanical seal.
  • the drive spindle 14 is rotatably mounted in a machine frame, not shown here, by means of a bearing device 15, which here has an upper and a lower bearing.
  • the drive spindle 14 with the drain hole 13 opens at its lower end into an inlet 17 of a swirl chamber 18.
  • the swirl chamber 18 does not rotate during operation of the centrifugal drum with this, but stands still.
  • a further sealing device 19 is formed between the transition region of the drive spindle 14 with the drainage bore 13 and the inlet 17 of the swirling space 18. Also for the realization of the sealing device 19, a mechanical seal is preferably used.
  • the swirl space 18 is preferably cylindrical.
  • the inlet 17 opens tangentially into the cylindrical swirl space 18, so that the concentrate of solids, which flows into the cylindrical swirl space, flows tangentially into the swirl space 18.
  • a run 20 of the swirl chamber 18, however, is preferably formed axially. In this way, the cylindrical swirl space 18 with the tangential inlet 17 and the axial outlet 20 in the sense of this application forms a possible fluidic diode.
  • An advantage of this arrangement is that with the hermetic separator 1, in which all inflows and outflows with sealing devices, in particular mechanical seals, equipped, the proportions between concentrate and light phase (ie between the solid phase, which is, however, flowable, and the lighter phase, which is discharged through the drain 10), outside the separator can be adjusted by throttling the processes.
  • the swirling space 18 is placed outside the rotating centrifugal drum of the separator where better accessibility exists. There are also no space problems and it is a slight change in the nozzle size (u.U., even without interruption of operation) by replacing the swirl space possible.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine solche Zentrifuge ist aus der DE 38 28 038 A1 bekannt.
  • Eine Zentrifuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 38 11 619 C1 bekannt.
  • Es ist bekannt, mittels Separatoren bei der Verarbeitung eines hefehaltigen Schleudergutes - einer hefehaltigen Flüssigkeit - diese Flüssigkeit von Hefe zu klären, wobei eine leichtere Flüssigkeitsphase und ein schwereres Hefekonzentrat getrennt voneinander aus der Schleudertrommel abgeleitet werden.
  • Zur Verarbeitung eines hefehaltigen Schleudergutes werden vorzugsweise Düsenseparatoren eingesetzt, wobei versucht wird, durch Einsatz geeigneter Düsen die Konzentration des Hefekonzentrats zu regeln. Bei Hefeseparatoren wird beispielsweise versucht, die Hefekonzentration mit geeigneten Austragsdüsen weitgehend konstant zu halten, wobei es wünschenswert ist, dass der Separator quasi selbstregulierend auf Zulaufschwankungen reagiert. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass dies mit Hilfe des Einsatzes geeigneter Austragsdüsen nur bedingt gelingt.
  • Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Durch die dem einen Ablauf nachgeschaltete strömungstechnische Diode ergibt sich ein Regelungseffekt in Abhängigkeit von der Viskosität der abgeleiteten Produktphase, bei der es sich vorzugsweise - aber nicht zwingend - um ein Hefekonzentrat handelt.
  • Konstruktiv lässt sich die strömungstechnische Diode auf einfache Weise als außerhalb der sich drehenden Schleudertrommel ausgebildeter Drallraum realisieren, der vorzugsweise innen zylindrisch ausgebildet ist und wiederum vorzugsweise jeweils einen tangentialen Einlauf und einen axialen Ablauf aufweist.
  • Es ist weiter vorteilhaft und konstruktiv unproblematisch umsetzbar, wenn der Einlauf des Drallraums in Strömungsrichtung einer Ablaufbohrung in der Antriebsspindel der Zentrifuge nachgeordnet ist. Er wird als sich im Betrieb nicht drehende Einrichtung ausgelegt, die einfach zu warten ist.
  • Unter einer vollhermetischen Ausführung der Zentrifuge im Sinne dieser Anmeldung wird verstanden, dass in Übergangsbereichen zwischen sich nicht drehenden Elementen des Zulaufrohres und sich drehenden Elementen der Schleudertrommel wenigstens eine Dichteinrichtung angeordnet ist und wenn weiter jeweils in dem Übergangsbereich zwischen sich nicht drehenden Elementen der Abläufe und sich drehenden Elementen der Schleudertrommel jeweils wenigstens eine Dichteinrichtung angeordnet ist.
  • Diese Dichteinrichtungen an Drehdurchführungen werden vorzugsweise als Gleitringdichtungen ausgebildet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1 eine geschnittene Darstellung eines schematisch gezeichneten erfindungs- gemäßen Separators.
    • Figur 1 zeigt einen Separator 1 mit einer Schleudertrommel 2. Die Schleudertrommel 2 ist um eine Drehachse drehbar. Diese Drehachse ist bei einem erfindungsgemäßen Separator vorzugsweise vertikal ausgerichtet.
  • Weitere Elemente des Separators wie ein Antrieb zum Drehen der Trommel sowie eine Haube und einen Maschinengestell u.dgl. sind der Einfachheit halber in Figur 1 nicht dargestellt.
  • Der Separator der Figur 1 ist als vollhermetischer Separator ausgelegt.
  • Er weist einen Zulaufrohr 3 auf, das hier in bevorzugter Ausführung von oben in die Schleudertrommel 2 mündet. Das sich im Betrieb nicht drehende Zulaufrohr 3 mündet wiederum in einen Verteiler 4, welcher sich mit der Schleudertrommel 2 dreht.
  • Der Übergangsbereich zwischen dem sich nicht drehenden Zulaufrohr 3 und dem sich im Betrieb drehenden Verteiler 4 ist mit einer Dichteinrichtung 5 abgedichtet. Vorzugsweise ist diese Dichteinrichtung 5 als Gleitringdichtung ausgebildet.
  • Der Verteiler 4 weist einen oder mehrere Verteilerkanäle 6 auf, durch welche das zu verarbeitende Schleudergut in den Innenraum der Schleudertrommel 2 geleitet wird. Im Innenraum der Schleudertrommel 2 ist vorzugsweise ein Tellerpaket 7 angeordnet. Dieses Tellerpaket 7 weist eine Vielzahl von übereinander gestapelten Trenntellern 8 auf. Steigekanäle 9 dienen zur Einleitung des zu verarbeitenden Schleuderguts in das Tellerpaket 7.
  • In der Schleudertrommel 2 wird das zu verarbeitende Schleudergut in wenigstens zwei Produktphasen getrennt. Im vorliegenden Fall erfolgt dabei eine Klärung eines fließfähigen Produktes von Feststoffen. Die fließfähige Phase wird über einen vorzugsweise androsselbaren Ablauf 10, der im Betrieb nicht mit der Schleudertrommel dreht, aus der Schleudertrommel auf einem inneren Radius abgeleitet.
  • Im Übergangsbereich zwischen dem Ablauf 10 und der Schleudertrommel 2 ist wiederum eine Dichteinrichtung 11 angeordnet. Vorzugsweise ist auch diese Dichteinrichtung 11 als Gleitringdichtung ausgebildet.
  • Die Ableitung der Feststoffphase aus der Schleudertrommel 12 erfolgt dagegen an einem äußeren Radius im Inneren der Schleudertrommel über einen Ablauf 12 nach unten aus der Trommel 2 in eine Ablaufbohrung 13, die hier im Inneren einer Antriebsspindel 14 ausgebildet ist, auf deren oberes vertikales Ende die Schleudertrommel 2 drehfest aufgesetzt ist.
  • Die Antriebsspindel 14 ist mittels einer Lagereinrichtung 15, die hier ein oberes und ein unteres Lager aufweist, drehbar in einem hier nicht dargestellten Maschinengestell gelagert. Ein Antriebsriemen 16, der von einem hier nicht dargestellten Antriebsmotor angetrieben wird, dient dazu, die Antriebsspindel 14 und damit die Schleudertrommel 2 in Drehung zu versetzen.
  • Die Antriebsspindel 14 mit der Ablaufbohrung 13 mündet an ihrem unteren Ende in einen Einlauf 17 eines Drallraumes 18. Der Drallraum 18 dreht sich im Betrieb der Schleudertrommel nicht mit dieser mit, sondern steht still. Zur Realisierung einer vollhermetischen Ausgestaltung des Separators ist von daher eine weitere Dichteinrichtung 19 zwischen dem Übergangsbereich der Antriebsspindel 14 mit der Ablaufbohrung 13 und dem Einlauf 17 des Drallraums 18 ausgebildet. Auch zur Realisierung der Dichteinrichtung 19 wird vorzugsweise eine Gleitringdichtung verwendet.
  • Der Drallraum 18 ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Der Einlauf 17 mündet tangential in den zylindrischen Drallraum 18, so dass das Konzentrat aus Feststoffen, welches in den zylindrischen Drallraum einfließt, tangential in den Drallraum 18 einströmt. Ein Ablauf 20 des Drallraumes 18 ist dagegen vorzugsweise axial ausgebildet. Derart bildet der zylindrische Drallraum 18 mit dem tangentialen Einlauf 17 und dem axialen Ablauf 20 im Sinne dieser Anmeldung eine mögliche strömungstechnische Diode aus.
  • Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass mit dem vollhermetischen Separator 1, bei dem sämtliche Zu- und Abläufe mit Dichteinrichtungen, insbesondere Gleitringdichtungen, ausgestattet sind, die Mengenverhältnisse zwischen Konzentrat und leichter Phase (d.h. zwischen der Feststoffphase, die allerdings fließfähig ist, und der leichteren Phase, die durch den Ablauf 10 abgeleitet wird), außerhalb des Separators durch Drosseln der Abläufe einstellen lässt.
  • Da in den Konzentratraum ein zylindrischer Drallraum integriert ist, der als strömungstechnische Diode wirkt, ergibt sich zudem ein Regelungseffekt in Abhängigkeit von der Viskosität.
  • Besonders vorteilhaft daran ist, dass mit einem einzigen Element für den gesamten Konzentratstrom ein Regelungseffekt erzielbar ist.
  • Vorzugsweise wird der Drallraum 18 außerhalb der sich drehenden Schleudertrommel des Separators platziert, wo eine bessere Zugänglichkeit besteht. Dort bestehen auch keine Platzprobleme und es ist eine leichte Veränderung der Düsengröße (u.U. sogar ohne Betriebsunterbrechung) durch Austausch des Drallraumes möglich.
  • Eine Verstopfungsgefahr wird damit quasi ausgeschlossen.
    • Bezugszeichen
    • Separator
    1
    Schleudertrommel
    2
    Zulaufrohr
    3
    Verteiler
    4
    Dichteinrichtung
    5
    Verteilerkanal
    6
    Tellerpaket
    7
    Trennteller
    8
    Steigekanal
    9
    Ablauf
    10
    Dichteinrichtung
    11
    Ablauf
    12
    Ablaufbohrung
    13
    Antriebsspindel
    14
    Lagereinrichtung
    15
    Antriebsriemen
    16
    Einlauf
    17
    Drallraum
    18
    Dichteinrichtung
    19
    Ablauf
    20

Claims (11)

  1. Zentrifuge mit einer um eine Drehachse drehbaren Schleudertrommel, insbesondere Separator mit einer um einer vertikale Drehachse drehbaren Schleudertrommel (2), welche einen Zulauf (3) für ein zu verarbeitendes Schleudergut und wenigstens zwei Abläufe (10; 12, 13) zum Ableiten einer leichteren und einer schwereren Phase aus der Schleudertrommel (2) aufweist und welche mit einer Antriebsspindel (14) versehen ist, wobei die Zentrifuge eine gegen die Umgebung abgedichtete Auslegung des rotierenden Systems und wenigstens eine einem der Abläufe (12, 13) in Strömungsrichtung nachgeschaltete strömungstechnische Diode umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungstechnische Diode als Drallraum (18) ausgebildet ist, der sich im Betrieb nicht mit der Schleudertrommel des Separators mitdreht.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallraum (18) zylindrisch oder konisch ausgebildet ist.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallraum (18) einen tangentialen Einlauf (17) aufweist.
  4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallraum (18) einen axialen Ablauf (20) aufweist.
  5. Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauf (17) des Drallraum (18) in Strömungsrichtung einer Ablaufbohrung (13) in der Antriebsspindel (14) der Zentrifuge nachgeordnet ist.
  6. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung einer vollhermetischen Ausführung der Zentrifuge in Übergangsbereichen zwischen sich nicht drehenden Elementen des Zulaufrohres (3) und sich drehenden Elementen der Schleudertrommel (2) wenigstens eine Dichteinrichtung (5) angeordnet ist.
  7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung einer vollhermetischen Ausführung der Zentrifuge ferner jeweils in dem Übergangsbereich zwischen sich nicht drehenden Elementen der Abläufe (11, 13) und sich drehenden Elementen der Schleudertrommel (2) jeweils wenigstens eine Dichteinrichtung (11, 19) angeordnet ist.
  8. Zentrifuge nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (5, 11, 13) jeweils als Gleitringdichtung ausgebildet ist.
  9. Zentrifuge nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Dichteinrichtungen zwischen einer Ablaufbohrung (13) in der Antriebsspindel (14) und dem Einlauf (17) des Drallraumes (18) angeordnet ist.
  10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Dichteinrichtungen (5) zwischen einem Zulaufrohr (3) und einem Verteiler (4) in der drehbaren Schleudertrommel (2) angeordnet ist.
  11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Dichteinrichtungen (5) zwischen einem Ablauf (10) und der Schleudertrommel (2) angeordnet ist.
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