EP2598251B1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge mit überlaufwehr - Google Patents
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- EP2598251B1 EP2598251B1 EP11735650.1A EP11735650A EP2598251B1 EP 2598251 B1 EP2598251 B1 EP 2598251B1 EP 11735650 A EP11735650 A EP 11735650A EP 2598251 B1 EP2598251 B1 EP 2598251B1
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- B04B2001/2075—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 means for recovering the energy of the outflowing liquid
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- B04B2001/2083—Configuration of liquid outlets
Definitions
- the invention relates to a solid bowl screw centrifuge according to the preamble of claim 1.
- Solid bowl centrifuges are known in various embodiments.
- Nozzles on solid bowl centrifuges and their effect of energy saving with a corresponding orientation inclined to the drum axis are further from the DE 39 04 151 A1 known.
- the JP 11 197547 A discloses a solid bowl screw centrifuge having at least one drain for discharging clarified liquid from a drum having at least one or more passages in a drum cover, each of which is associated with a weir plate defining an overflow weir at each of its radially inner edges Furthermore, at least one deflection device is formed in the drum cover, so that an emerging liquid flow is deflected in the radial direction.
- They are for example formed as flat sheets, which are aligned parallel to the drum rotation axis, wherein the plane in which lie the flat sheets, the drum axis does not intersect and approximately at an angle of about 45 ° with the radially extending straight line, which in each case by the drum rotation axis and the respective passage opening extends.
- the invention has, starting from this prior art, the task of creating a further optimized in terms of energy conservation solid bowl screw centrifuge.
- the deflection device designed such that an escaping fluid flow while maintaining the overflow weir on the weir edge directly in the axial extension of the passage opening experiences a twist in the circumferential direction.
- baffle is at least partially directly in the axial extension of the area of the passage opening not covered by the respective weir plate axially outside the passage opening and this covers axially in whole or in part.
- the present invention leaves the overflow weir directly to the weir plates on the drum cover and only the liquid, which has already left the rotating system on the overflow weir, is deflected in the circumferential direction. After emerging from the drum, no clearing effect can occur any more, but the entire outgoing liquid jet is deflected by the deflector in the circumferential direction.
- Fig. 2 should clarify the basic structure of a solid bowl centrifuge. The drive together with control, a hood and other obvious for the expert elements are not shown here.
- Fig. 2 shows a solid bowl screw centrifuge 1 with a rotatable about a rotation axis D drum 3, in which a likewise rotatable screw 5 is arranged.
- the drum 3 and the screw 5 each have a substantially cylindrical portion and a conically tapered portion here.
- An axially extending centric inlet pipe 7 serves to supply the centrifuged material via a distributor 9 into the centrifugal space 11 between the screw 5 and the drum 3.
- the screw 5 rotates at a slightly lower or greater speed than the drum 3 and promotes the ejected solid to the conical portion out of the drum 3 to the solids discharge 13.
- the liquid flows to the larger drum diameter at the rear end of the cylindrical portion of the drum 3 and is derived there through a weir, the passage openings 15 in a drum cover 17, wherein each passage opening 15 is associated with a weir plate 19, which here radially adjustably mounted on the outside of the drum cover.
- the inner radial edge of the weir plate thus defines an overflow edge and thus also the actual weir or overflow weir 21.
- the drum cover or the at least one weir plate on the drum cover by the drum cover and the weir plate of Fig. 1 be replaced.
- the drum lid 17 also has passage openings 15, to each of which a weir plate 19 is assigned.
- the weir plates 19 are preferably directly outside the drum cover 17 aligned parallel to this.
- the weir plates 19 in turn form at their relative to the axis of rotation D inner radius R k each have an overflow edge and thus an overflow weir 21.
- a deflector 23 is preferably attached on the outside of each of the weir plates 19, a deflector 23 is preferably attached.
- the deflecting device 23 preferably has in each case a supporting wall 25 extending parallel to the weir plate-an axial wall section-and a deflecting wall 27 oriented at right angles thereto.
- the axial wall section may be flat or rounded.
- the connecting line between the support wall 25 and the weir plate 19 carries the reference numeral 31.
- the support wall 25 is preferably aligned with the overflow edge at the radius R k of the weir plate 19. This advantageously ensures that the actual weir 21 is not changed in its position, it is still formed by the inner edge or overflow edge R k of the weir plates 15 , This has the advantage that the advantageous properties of such overflow weir 21 are maintained on a weir plate 19.
- connection line 31 radially further outwards, for example, 0, 5 mm to 3 mm further out.
- the baffle 27 causes the actual deflection of the exiting product flow or the imposition of a twist in the circumferential direction, but does not change the position of the weir or the overflow edge.
- the baffle 27 merely causes the liquid, which has flowed over the overflow weir, is deflected from the axial direction.
- a deflection of the liquid jet is achieved substantially in the circumferential direction, resulting in an overall energy savings over a liquid leakage in the axial direction.
- the baffle has an arcuate wall portion 27a and a subsequent planar wall portion 27b.
- the arcuate portion 27a causes a deflection of the liquid phase flowing in the axial direction X from the drum 3 in the circumferential direction or the imposition of a twist in the circumferential direction (against the direction of rotation).
- the flat wall portion 27b forwards the product flow one piece in this direction.
- the arcuate portion 27a is dimensioned such that substantially the deflection of the product flow from the axial direction X takes place here against the direction of rotation U, so that a recoil effect results, which results in an energy saving or energy recovery.
- the selected deflection angle ⁇ - which corresponds to the orientation of the planar wall section relative to the axial direction - is preferably less than 90 °, preferably the deflection angle ⁇ is approximately 70 to 85 °.
- the deflection angle ⁇ is preferably smaller than 90 °, it is ensured in a simple manner that not too much of the drum 1 flowing out or exiting liquid is deflected so far from the axial direction that the liquid splashes against the outside of the drum cover 17 again which would mean a certain loss of energy.
- the baffle 27 at least partially lies directly in the axial extension outside the passage opening and this covers completely or partially axially on the radius of the passage opening.
- weir plate 17 and the deflector 23 are materially interconnected and thus form a structural unit.
- the weir plates 17 and the deflector 23 mounted thereon are radially adjustable together, e.g. by means of screws (not shown), with which the weir plates 19 are screwed to the drum cover 17 respectively.
- a plurality of screw holes 29 are preferably distributed radially offset from each other on the weir plates, so that by a suitable choice of screw holes 29 in a simple manner, the radial position of the weir plates 19 on the drum cover 17 is adjustable.
- the construction according to the invention can be cleaned well. By maintaining the position of the overflow weir 21 is avoided that forms a space in which easily soiling can settle.
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- Centrifugal Separators (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Vollmantel-Schneckenzentrifugen sind in verschiedensten Ausführungsformen bekannt.
- So offenbart die
DE 102 03 652 B4 eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer Einrichtung zum Ableiten geklärter Flüssigkeit aus einer Trommel, die einen Trommeldeckel mit einem Durchlass aufweist, dem eine Drosseleinrichtung, insbesondere eine Drosselscheibe, zugeordnet ist, deren Abstand zum Durchlass veränderlich ist. Dabei sind dem Durchlass ferner Düsen zum Auslass der geklärten Flüssigkeit zugeordnet, welche zur Energieeinsparung geneigt zur Radialrichtung durch die Trommelachse ausgerichtet sind. - Düsen an Vollmantelschneckenzentrifugen und ihr Effekt der Energieeinsparung bei entsprechender Ausrichtung geneigt zur Trommelachse sind ferner aus der
DE 39 04 151 A1 bekannt. - Die
JP 11 197547 A - Die Veröffentlichung "Patent Abstracts of Japan", Nummer
11179236 A - Die Erfindung hat ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe, eine hinsichtlich der Energieeinsparung weiter optimierte Vollmantel-Schneckenzentrifuge zu schaffen.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
- Danach ist - vorzugsweise an der Wehrplatte - die Ablenkeinrichtung derart ausgestaltet, dass ein austretender Flüssigkeitsstrom unter Beibehaltung des Überlaufwehrs an der Wehrkante direkt in axialer Verlängerung der Durchtrittsöffnung einen Drall in Umfangsrichtung erfährt.
- Erreicht werden kann dies nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform beispielsweise dadurch, dass die Ablenkwand jedenfalls teilweise direkt in axialer Verlängerung des von der jeweiligen Wehrplatte nicht abgedeckten Bereichs der Durchlassöffnung axial außen vor der Durchlassöffnung liegt und diese axial ganz oder teilweise abdeckt.
- Es ist auch zwar bekannt - so aus der
US 2004/0072668 A1 oder derWO 2008/138345 A1 - anstelle eines Überlaufwehr an der Wehrplatte der Durchlassöffnung ein Gehäuse zuzuordnen, wobei dann das Überlaufwehr oder eine Düse in einer Schrägseite des Gehäuses an der Durchlassöffnung ausgebildet werden. Diese Konstruktionen bringen jedoch den Nachteil mit sich, dass an der Außenseite des Trommeldeckels mit rotierende Flüssigkeitskammern gebildet werden, die einen Teil des rotierenden Systems bilden, so dass sich in den Flüssigkeitskammern noch der Klär- oder Trennvorgang fortsetzt. Aus diesem Trennvorgang können unerwünschte Ablagerungen in den Kammern resultieren, welche Reinigungsprobleme mit sich bringen. - Es ist daher vorteilhaft, dass die vorliegende Erfindung das Überlaufwehr an sich direkt an den Wehrplatten am Trommeldeckel belässt und erst die Flüssigkeit, welche das rotierende System bereits über das Überlaufwehr verlassen hat, in Umfangsrichtung umgelenkt wird. Nach dem Austritt aus der Trommel kann kein Kläreffekt mehr auftreten, der gesamte austretende Flüssigkeitsstrahl wird vielmehr durch die Ablenkeinrichtung in Umfangsrichtung abgelenkt.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
- Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
-
Fig. 1 einen schematisch dargestellten Trommeldeckel einer erfindungsgemäßen Vollmantel-Schneckenzentrifuge; und -
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer bekannten Vollmantel-Schneckenzentrifuge. -
Fig. 2 soll den grundsätzlichen Aufbau einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge verdeutlichen. Der Antrieb nebst Steuerung, eine Haube und weitere für den Fachmann selbstverständliche Elemente sind hier nicht dargestellt. -
Fig. 2 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer um eine Drehachse D drehbaren Trommel 3, in der eine ebenfalls drehbare Schnecke 5 angeordnet ist. Die Trommel 3 und die Schnecke 5 weisen jeweils einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt und einen sich hier konisch verjüngenden Abschnitt auf. - Ein sich axial erstreckendes zentrisches Einlaufrohr 7 dient zur Zuleitung des Schleudergutes über einen Verteiler 9 in den Schleuderraum 11 zwischen der Schnecke 5 und der Trommel 3.
- Wird beispielsweise ein schlammiger Brei in die Zentrifuge geleitet, setzen sich an der Trommelwandung gröbere Feststoffpartikel ab. Weiter nach innen hin bildet sich eine Flüssigkeitsphase aus.
- Die Schnecke 5 rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die Trommel 3 und fördert den ausgeschleuderten Feststoff zum konischen Abschnitt hin aus der Trommel 3 zum Feststoffaustrag 13. Die Flüssigkeit strömt dagegen zum größeren Trommeldurchmesser am hinteren Ende des zylindrischen Abschnittes der Trommel 3 und wird dort durch über ein Wehr abgeleitet, das Durchlassöffnungen 15 in einem Trommeldeckel 17 aufweist, wobei jeder Durchlassöffnung 15 eine Wehrplatte 19 zugeordnet ist, welche hier radial verstellbar an der Außenseite des Trommeldeckels angebracht ist. Die innere radiale Kante der Wehrplatte definiert damit eine Überlaufkante und damit auch das eigentliche Wehr bzw. Überlaufwehr 21.
- Erfindungsgemäß kann z.B. bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Art der
Fig. 2 der Trommeldeckel bzw. die wenigstens eine Wehrplatte am Trommeldeckel durch den Trommeldeckel bzw. die Wehrplatte derFig. 1 ersetzt werden. - Nach
Fig. 1 weist der Trommeldeckel 17 ebenfalls Durchlassöffnungen 15 auf, denen jeweils eine Wehrplatte 19 zugeordnet ist. Die Wehrplatten 19 liegen vorzugsweise direkt außen am Trommeldeckel 17 parallel ausgerichtet an diesem an. - Die Wehrplatten 19 bilden wiederum an ihrem relativ zur Drehachse D inneren Radius Rk jeweils eine Überlaufkante und damit ein Überlaufwehr 21 aus.
- Außen ist an vorzugsweise jeder der Wehrplatten 19 eine Ablenkeinrichtung 23 angebracht. Die Ablenkeinrichtung 23 weist jeweils vorzugsweise eine sich parallel zur Wehrplatte erstreckende Stützwand 25 auf - einen Axialwandabschnitt - und eine hierzu rechtwinklig ausgerichtete Ablenkwand 27. Der Axialwandabschnitt kann eben oder aber auch gerundet ausgebildet sein. Die Verbindungslinie zwischen der Stützwand 25 und der Wehrplatte 19 trägt das Bezugszeichen 31.
- Die Stützwand 25 fluchtet vorzugsweise mit der Überlaufkante am Radius Rk der Wehrplatte 19. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass das eigentliche Wehr 21 hinsichtlich seiner Lage nicht verändert wird, es wird nach wie vor von der Innenkante bzw. Überlaufkante Rk der Wehrplatten 15 gebildet. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die vorteilhaften Eigenschaften eines derartigen Überlaufwehrs 21 an einer Wehrplatte 19 beibehalten werden.
- Es ist auch denkbar, dass die Stützwand 25 etwas radial nach außen relativ zur Stützwand versetzt ist, so dass die Verbindungslinie 31 radial etwas weiter außen, z.B. 0, 5 mm bis 3 mm weiter außen verläuft.
- Die Ablenkwand 27 bewirkt dagegen die eigentliche Ablenkung des austretenden Produktstroms bzw. das Aufprägen eines Dralls in Umfangsrichtung, verändert aber die Lage des Wehres bzw. der Überlaufkante nicht. Die Ablenkwand 27 bewirkt lediglich, dass die Flüssigkeit, welche das Überlaufwehr überströmt hat, aus der Axialrichtung umgelenkt wird. Derart wird ein Ablenken des Flüssigkeitsstrahls im Wesentlichen in Umfangsrichtung erreicht, was insgesamt in einer Energieeinsparung gegenüber einem Flüssigkeitsaustritt in Axialrichtung resultiert.
- Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Ablenkwand einen bogenförmigen Wandabschnitt 27a aufweist und einen sich daran anschließenden ebenen Wandabschnitt 27b.
- Der bogenförmige Abschnitt 27a bewirkt eine Umlenkung der in Axialrichtung X aus der Trommel 3 fließenden Flüssigkeitsphase in Umfangsrichtung bzw. das Aufprägen eines Dralls in Umfangsrichtung (gegen die Drehrichtung). Der ebene Wandabschnitt 27b leitet den Produktstrom ein Stück in dieser Richtung weiter. Vorzugsweise ist der bogenförmige Abschnitt 27a derart bemessen, dass im Wesentlichen hier die Umlenkung des Produktstroms aus der Axialrichtung X gegen die Drehrichtung U erfolgt, so dass ein Rückstoßeffekt entsteht, welcher in einer Energieeinsparung bzw. Energierückgewinnung resultiert.
- Der gewählte Umlenkwinkel α - welcher der Ausrichtung des ebenen Wandabschnittes relativ zur Axialrichtung entspricht - ist bevorzugt kleiner als 90°, vorzugsweise beträgt der Umlenkwinkel α ca. 70 bis 85°. Indem der Umlenkwinkel α vorzugsweise kleiner ist als 90°, wird auf einfache Weise sichergestellt, dass nicht zu viel an aus der Trommel 1 abströmender bzw. austretender Flüssigkeit derart weit aus der Axialrichtung umgelenkt wird, dass die Flüssigkeit wieder gegen die Außenseite des Trommeldeckels 17 spritzt, was wiederum einen gewissen Energieverlust bedeuten würde.
- Besonders vorteilhaft ist, dass die Ablenkwand 27 jedenfalls teilweise direkt in axialer Verlängerung außen vor der Durchlassöffnung liegt und diese axial auf dem Radius der Durchlassöffnung ganz oder teilweise abdeckt.
- Derart wird gegenüber der gattungsgemäßen
JP 11 - 179236 - Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Wehrplatte 17 und die Ablenkeinrichtung 23 stoffschlüssig miteinander verbunden sind und derart eine bauliche Einheit bilden.
- Vorzugsweise sind die Wehrplatten 17 und die daran angebrachte Ablenkeinrichtung 23 gemeinsam radial verstellbar, z.B. mit Hilfe von Schrauben (nicht dargestellt), mit denen die Wehrplatten 19 jeweils an den Trommeldeckel 17 geschraubt werden. Dabei sind an den Wehrplatten jeweils vorzugsweise mehrere Schraubbohrungen 29 radial zueinander versetzt verteilt, so dass durch eine geeignete Wahl der Schraubbohrungen 29 auf einfache Weise die radiale Position der Wehrplatten 19 am Trommeldeckel 17 einstellbar ist.
- Besonders vorteilhaft ist, dass sich die erfindungsgemäße Konstruktion gut reinigen lässt. Durch das Beibehalten der Lage des Überlaufwehrs 21 wird vermieden, dass sich ein Raum bildet, in welchem sich leicht Verschmutzungen absetzen können.
-
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge
- 1
- Trommel
- 3
- Schnecke
- 5
- Einlaufrohr
- 7
- Verteiler
- 9
- Schleuderraum
- 11
- Feststoffaustrag
- 13
- Durchlassöffnungen
- 15
- Trommeldeckel
- 17
- Wehrplatte
- 19
- Überlaufwehr
- 21
- Ablenkeinrichtung
- 23
- Stützwand
- 25
- Ablenkwand
- 27
- Bohrungen
- 29
- Drehachse
- D
- Radius
- Rk
Claims (10)
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einem Ablauf zum Ableiten geklärter Flüssigkeit aus einer Trommel (3), der wenigstens einen oder mehrere Durchlässe (15) in einem Trommeldeckel (17) aufweist, dem oder denen jeweils eine Wehrplatte (19) zugeordnet ist, die an ihrer radialen Innenkante jeweils ein Überlaufwehr (21) bilden, wobei außen an dem Trommeldeckel (17) ferner wenigstens eine Ablenkeinrichtung (23) ausgebildet ist, welche derart ausgebildet ist, dass ein austretender Flüssigkeitsstrom in Umfangsrichtung abgelenkt wird bzw. einen Drall in Umfangsrichtung erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ablenkeinrichtung (23) derart ausgebildet ist, dass der austretende Flüssigkeitsstrom unter Beibehaltung des Überlaufwehrs (21) an der Überlaufkante der wenigstens einen Wehrplatte (19) direkt in axialer Verlängerung des von der jeweiligen Wehrplatte nicht abgedeckten Bereichs der Durchtrittsöffnung (15) in Umfangsrichtung abgelenkt wird.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtung (23) jedenfalls teilweise direkt in axialer Verlängerung außen vor der Durchlassöffnung auf deren Radius liegt und diese direkt in axialer Verlängerung des von der jeweiligen Wehrplatte nicht abgedeckten Bereichs axial ganz oder teilweise verdeckt.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mehreren, vorzugsweise an jeder, der Wehrplatten (19) jeweils eine der Ablenkeinrichtungen (23) angebracht ist.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ablenkeinrichtung (23) jeweils eine Stützwand (25) aufweist und eine hierzu winklig ausgerichtete Ablenkwand (27).
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwand (25) als Axialwandabschnitt ausgebildet ist und dass die Ablenkwand (27) rechtwinklig zur Stützwand (25) ausgebildet ist.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwand (25) mit der das Überlaufwehr (21) bildenden Überlaufkante am Radius Rk der Wehrplatte (19) fluchtet.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkwand (27) einen bogenförmigen Wandabschnitt (27a) aufweist.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkwand (27) ferner einen sich an den bogenförmigen Wandabschnitt (27a) anschließenden ebenen Wandabschnitt (27b) aufweist.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bogenförmige Abschnitt (27a) derart gestaltet ist, dass er eine Umlenkung der in Axialrichtung X aus der Trommel 3 fließenden Flüssigkeitsphase im Wesentlichen in Umfangsrichtung bewirkt.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bogenförmige Abschnitt (27a) derart bemessen ist, dass eine Umlenkung des Produktstroms aus der Axialrichtung X gegen die Drehrichtung U um einen Umlenkwinkel α erfolgt, der kleiner 90° oder gleich 90° ist, und vorzugsweise ca. 70 bis 85° beträgt.
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