EP2658656B1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge mit überlaufwehr - Google Patents

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EP2658656B1
EP2658656B1 EP11794487.6A EP11794487A EP2658656B1 EP 2658656 B1 EP2658656 B1 EP 2658656B1 EP 11794487 A EP11794487 A EP 11794487A EP 2658656 B1 EP2658656 B1 EP 2658656B1
Authority
EP
European Patent Office
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solid
drum
screw centrifuge
bowl screw
rotation
Prior art date
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Active
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EP11794487.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2658656A1 (de
Inventor
Stefan Terholsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Mechanical Equipment GmbH
Original Assignee
GEA Mechanical Equipment GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by GEA Mechanical Equipment GmbH filed Critical GEA Mechanical Equipment GmbH
Publication of EP2658656A1 publication Critical patent/EP2658656A1/de
Application granted granted Critical
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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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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.
  • baffles can be assigned, which give the liquid emerging from the drum a spin, the recoil effect occurring is to be used to save energy.
  • the baffles are attached to the outside of the overflow weir, for example to the weir plates. 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 object of the invention is to provide a solid shell screw centrifuge optimized with regard to energy saving, which can also be regarded as advantageous from a hygienic point of view.
  • Liquids with fibrous solids may, in a complicated designed passage opening to the problem that the fibers get stuck on exit from the housing in certain areas, so provided for receiving the weir plate grooves. This can happen especially during shutdowns, when the liquid ring collapses suddenly due to small centrifugal forces but constant gravitational force and the drum empties spontaneously.
  • housings as a device for the discharge of liquid as have been variously proposed in the prior art, product deposits can easily form, since a near-surface layer flow is formed, which can not rinse the central regions of the housing of solids. Due to the open design of the drainage channels, the o.g. Disadvantages avoided.
  • the variants of the invention with the open drainage channel is also advantageous in that 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.
  • the chosen constructions also avoid that the liquid contained in the housing exert too high unwanted additional centrifugal forces on the drum.
  • the outlet or discharge channels can not fill with liquid, it forms only a relatively thin layer of liquid that exerts relatively little additional forces.
  • the inclined passage openings in the end-face drum wall combined with a weir plate without outlet element or with a weir plate which has a "grooved" contour and in particular the embedded in the drum wall insert have the advantage that the required space in the axial direction for the rotor relative is small. This makes it possible to minimize the use of material for the rotor, the frame carrying the rotor and the housing surrounding the rotor. In addition, the storage distance is shortened, which can be due to the improved machine dynamics properties achieve higher speeds of the centrifuge, as the speed-limiting natural frequencies shift to higher values.
  • the design with an insert embedded in the drum wall offers the advantage that adjustments of the inner contour to product properties and also to operating parameters, such as, for example, the throughput capacity are possible without changing the drum wall.
  • the inserts can also be easily exchanged.
  • the figures below is partially associated with a schematic representation of a coordinate system in the center of which the axis of rotation D of a centrifuge drum is located and in which the arrow U indicates the direction of rotation of a centrifuge drum.
  • Fig. 1 should first clarify the basic structure of a solid bowl centrifuge. The drive together with control, a hood and other for the expert obvious elements are not shown here.
  • Fig. 1 shows a solid bowl screw centrifuge 1 with a preferably horizontal axis of rotation D rotatable 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 conveys the ejected solid to the conical portion out of the drum 3 to the solids discharge 13th
  • each passage opening 15 flows to the larger drum diameter at the rear end of the cylindrical portion of the drum 3 and is discharged through a weir having passage openings 15 in a drum cover 17, each passage opening 15 is associated with a weir plate 19, which here radially adjustable on the outside the drum lid is attached.
  • the inner radial edge of the weir plate thus defines an overflow edge and thus also the actual weir or overflow weir 21.
  • the passage opening 15 and the weir plate 19 with the overflow weir 21 form in Fig. 1 each in their interaction a "means 23 for the discharge of liquid from the centrifuge drum" from. It is preferably provided to provide not only one of these devices 23 on the drum cover, but to distribute at least one radius in each case several of these devices in the circumferential direction.
  • a radial adjustability of the weir plates 19 can also be achieved, for example, simply via hole patterns 37 (see FIG Fig. 5 ) with selectable radial holes or bores on the weir plate and corresponding bores on the drum cover and bolts or the like. Realized to thereby allow easy adjustment of the liquid level diameter in the drum.
  • the hole patterns are for simplicity only in Fig. 5 illustrated, but preferably provided in all versions.
  • the drum cover and / or the at least one device 23 for the discharge of liquid from the centrifuge drum by a corresponding device 23 'of Fig. 2 to 14 be replaced.
  • the 3 and 4 show plan views of two different devices 23 'and Fig. 2 shows a section through a corresponding device 23 '.
  • modified devices 23 'for discharging liquid from a centrifuge drum which in turn comprise one or more passage openings (s) 15 in a drum cover 17 at a certain radius outside the axis of rotation D and in each case one the associated passage opening 15 completely or partially covering weir plate 19.
  • the devices 23 'further each have a discharge channel 25, which is formed on the respective weir plate 19 and / or formed integrally therewith.
  • the weir plate 19 of Fig. 2 to 4 is preferably directly outside the drum cover 17 aligned parallel to the drum cover 17 at.
  • the weir 21 is placed in this area on a further outward at the bottom of the recess radius R27.
  • the material recess 27 on the outside of the weir plate 19 preferably merges into the discharge channel 25 in alignment. It thus forms the beginning of the discharge channel 25 itself.
  • the discharge channel 25 can (see Fig. 5 ) consist only of the material recess 27 when the weir plate 19 is sufficiently thick and the material recess accordingly in an inclination angle ⁇ (see Fig. 6 ) is aligned with the direction of rotation U.
  • the material recess is lengthened by a groove element 29 extending the weir plate on its side facing away from the drum 1.
  • the discharge channel 25 is designed to be open at least on its radially inward-pointing side and preferably also on its end remote from the weir plate 19.
  • the discharge channel has lateral deflection walls 31a, 31b, which may be flat or curved.
  • the cross section of the discharge channel 25 - see, for example Fig. 2 - can be designed in different ways. It is essential that the discharge channel 25 is radially open inwards towards the axis of rotation D, preferably completely (in particular in the direction of flow of the exiting liquid). Especially the completely inwardly open design is insensitive to contamination, the Contamination tendency can be further reduced by rounding off corner areas of the discharge channel 25.
  • the cross section of the discharge channel 25 can be correspondingly angular ( Fig. 3 ) or rather rounded ( Fig. 4 ).
  • the cross-section can be constant over the length of the discharge channel or change.
  • the drainage channel 25 is formed on structurally particularly simple and cost-effective and again insensitive to contamination only in that the weir plates 19 each have no elongated channel member 29 but that only the material recess 27 is provided on the weir plate whose side walls 31a, 31b in the circumferential direction not are axially aligned but opposite to the direction of rotation obliquely or bent, so as to deflect the exiting flow against the rotational direction.
  • the weir plates 19 of FIGS. 5 and 6 Due to their configuration, for the sake of simplicity, they are also referred to below as "grooved" weir plates 19.
  • the overflow weir 21 of the embodiments according to the Fig. 2 to 6 is located at the inlet of the liquid in the material recess 27 of the weir plate 19, which thus determines the diameter of the liquid level in the drum.
  • the angle ⁇ is less than 0 °, for example, less than -30 ° (not shown), even if this occurs an exit of the liquid phase in the direction of the drum cover itself.
  • FIGS. 7 and 8 show further embodiments of outlet elements, which have a radially inwardly open discharge channel 25.
  • the gutter element 29 of the discharge channel has a shape running concentrically on a circular arc section with a constant radius. Therefore, in particular, the bottom wall 35, in whole or in sections, has a rounded shape, in particular concentric with the center of rotation.
  • Fig. 2 to 8 Embodiments relate to which in any case wholly open drainage channels 25 in a weir plate 19 and preferably in an axial groove-like extension - channel element 29 - the weir plate 19 are formed, it is also conceivable to redirect the liquid flowing out of the drum 1 in the circumferential direction in that the drum cover itself has passage openings 15 which do not extend in the axial direction, but which are inclined relative to the longitudinal axis D of the drum by an angle ⁇ .
  • the passage openings 15 are thus, for example, although cylindrical in itself, but oriented obliquely to the axis of rotation, wherein the angle ⁇ between the axis of rotation D and the central axis of the passage openings 15 in any case in sections greater than 0 ° and smaller than 90 °.
  • the passage opening can also be curved in itself. Mixed forms of the described embodiments are readily feasible.
  • Each of the "inclined" passage openings 15 is preferably covered by a corresponding weir plate 19 up to a predetermined radius.
  • this covering weir plate 19 each have a "straight" overflow edge or weir edge 21, which is on a predetermined, preferably by means of hole patterns or the like. Adjustable radius.
  • the "inclined" passage openings with weir plates 19 in the manner of Fig. 2 to 8 to combine, ie with weir plates having a kind of discharge channel 25, at least in the form of a groove contour, in order to achieve such a particularly advantageous discharge behavior.
  • FIGS. 11 and 12 Versions with inclined passage openings 15 in the front-side drum wall 17 and weir plates 19, a "grooved" beveled contour of the type Fig. 6 or 7 exhibit.
  • Fig. 13 further shows an embodiment, which advantageously the inclined passage openings 15 in the end-side drum wall 17 in each case with one of the weir plates 19 with a channel element 29 in the manner of Fig. 2 or 3 combined.
  • the Fig. 14 also illustrates the ability to insert into the openings 15 of the drum cover inserts 41, for example, threaded inserts which are screwed into screw holes of the drum cover 17, these inserts can be used even in axial bores of the drum cover and then in turn may have holes 43 which are inclined are aligned to the drum axis D and D '.
  • the inserts 41 in the drum wall or in the drum cover can be configured in various ways.
  • the axial extent of the insert 41 of the axial thickness of the drum wall and the axial thickness of the drum cover correspond ( Fig. 14 ).

Landscapes

  • 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 Veröffentlichung "Patent Abstracts of Japan", Nummer 11179236 A, offenbart demgegenüber, dass Durchlassöffnungen im Trommeldeckel, die jeweils teilweise von einer Wehrplatte verschlossen sind, welche ein Überlaufwehr bilden, Leitbleche zugeordnet werden können, welche der aus der Trommel austretenden Flüssigkeit einen Drall geben, wobei der auftretende Rückstoßeffekt zur Energieeinsparung genutzt werden soll. Die Leitbleche sind an der Außenseite des Überlaufwehrs beispielsweise an den Wehrplatten angebracht. Sie sind beispielsweise als ebene Bleche ausgebildet, welche parallel zur Trommeldrehachse ausgerichtet sind, wobei die Ebene, in welcher die ebenen Bleche liegen, die Trommelachse nicht schneidet und etwa einen Winkel von etwa 45° mit der radial verlaufenden Gerade einschließt, welche jeweils durch die Trommeldrehachse und die jeweilige Durchlassöffnung verläuft.
  • Es ist auch bekannt - so aus der US 2004/0072668 A1 oder der WO 2008/138345 A1 - anstelle eines Überlaufwehrs 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 mitrotierende, relativ kompliziert geformte 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 und Unwuchtprobleme mit sich bringen.
  • Zum technologischen Hintergrund werden in Hinsicht auf Anspruch 1 noch die JP 2009 136790 A , die JP 56 129842 U und in Hinsicht auf Anspruch 14 die DE 38 22 983 A1 genannt, wobei die letztgenannte Schrift abschnittsweise schräg zu Drehachse geneigte Ablauföffnungen im Trommeldeckel offenbart, die eine Flüssigkeitsphase von außen in der Trommel weiter nach innen zu einem Ablaufwehr leiten sollen.
  • Die Erfindung hat ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe, eine hinsichtlich der Energieeinsparung optimierte Vollmantel-Schneckenzentrifuge zu schaffen, welche auch aus hygienischer Sicht als vorteilhaft betrachtet werden kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 13.
  • Nachfolgend seien einige besondere Vorteile der beanspruchten und beschriebenen Ausgestaltungen zusammen gestellt.
  • Zunächst sei ein Hauptvorteil der verschiedenen Ausgestaltungen mit Ableitungsrinnen erläutert. Flüssigkeiten mit faserigen Feststoffanteilen können bei einer kompliziert gestalteten Durchlassöffnung zu dem Problem führen, dass sich die Fasern beim Austritt aus dem Gehäuse in bestimmten Bereichen, so in für die Aufnahme des Wehrblechs vorgesehenen Nuten hängen bleiben. Dies kann insbesondere bei Abfahrvorgängen passieren, wenn der Flüssigkeitsring plötzlich aufgrund zu kleiner Zentrifugalkräfte aber gleichbleibender Gravitationskraft zusammenbricht und die Trommel sich spontan entleert. Gerade in Gehäusen als Einrichtung zum Ableiten von Flüssigkeit, wie sie im Stand der Technik verschiedentlich vorgeschlagen worden sind, können sich leicht Produktablagerungen bilden, da sich eine oberflächennahe Schichtströmung ausbildet, welche die zentrumsfernen Bereiche des Gehäuses nicht von Feststoffen freispülen kann. Durch die offene Gestaltung der Ableitungsrinnen werden die o.g. Nachteile vermieden.
  • Nach den vorgeschlagenen neuen Einrichtungen zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Zentrifugentrommel werden Ablagerungen auch vermieden, da die Flüssigkeit über den gesamten Flüssigkeitsquerschnitt und somit auch in Wandnähe des Auslasselements strömt und so Feststoffpartikel mitreißen kann. Dies ist ein Vorteil aus sanitärer Sicht aber auch konstruktiv hinsichtlich der verringerten Gefahr der Ausbildung von potentiellen Unwuchten aus nicht rotationssymmetrisch abgelagertem Feststoff. Solche ungleichmäßige Feststoffablagerungen können sich u. a. bilden, wenn die Zentrifuge angehalten wird und durch die zufällige Stillstandsposition des Rotors Feststoffe durch den zusammenbrechenden Flüssigkeitsring unsymmetrisch ausgespült werden oder auch der Feststoff selbst unsymmetrisch aus den Auslasselementen ausfließt.
  • An den Varianten der Erfindung mit der offenen Ablaufrinne ist ferner 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.
  • Vorteilhaft ist ferner, dass durch die gewählten Konstruktionen auch vermieden wird, dass die im Gehäuse enthaltene Flüssigkeit zu hohe unerwünschte zusätzliche Zentrifugalkräfte auf die Trommel ausüben. Insbesondere die Auslass- bzw. Ableitungsrinnen können sich nicht mit Flüssigkeit füllen, es bildet sich lediglich eine relativ dünne Flüssigkeitsschicht aus, die vergleichsweise nur kleine Zusatzkräfte ausübt.
  • Durch die Verlängerung von einem oder beiden Elementen "Bodenwand" und "einer oder beider Seitenwände" mit oben beschriebener Neigung in Richtung Rotationszentrum kann sichergestellt werden, dass die Abweichung der Flüssigkeitsabströmung von der idealen tangentialen Richtung minimiert wird.
  • Die geneigten Durchlassöffnungen in der stirnseitigen Trommelwand kombiniert mit einer Wehrplatte ohne Auslasselement oder mit einer Wehrplatte, die eine "genutete" Kontur besitzt und im Besonderen der in die Trommelwand eingelassene Einsatz weisen den Vorteil auf, dass der in axialer Richtung benötigte Baumraum für den Rotor relativ klein ist. Hierdurch lässt sich der Materialeinsatz für den Rotor, das den Rotor tragende Gestell sowie das den Rotor umgebende Gehäuse minimieren. Zudem verkürzt sich der Lagerungsabstand, wodurch sich aufgrund der verbesserten maschinendynamischen Eigenschaften höhere Drehzahlen der Zentrifuge erzielen lassen, da sich die drehzahllimitierenden Eigenfrequenzen zu höheren Werten verschieben.
  • Die Ausführung mit in die Trommelwand eingelassenem Einsatz bietet den Vorteil, dass sich Anpassungen der Innenkontur an Produkteigenschaften und auch an Betriebsparameter, wie zum Beispiel die Durchsatzleistung ohne Änderungen der Trommelwand möglich sind. Die Einsätze können zudem leicht getauscht werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer bekannten Vollmantel-Schneckenzentrifuge; und
    Fig. 2 - 14
    verschiedene Ansichten, Schnitte Darstellungen und Ausgestaltungen von Einrichtungen zum Ableiten von Flüssigkeit aus einer Zentrifugentrommel, ausgebildet an einem Trommeldeckel einer Zentrifugentrommel.
  • Den Figuren ist nachfolgend teilweise eine schematische Darstellung eines Koordinatensystems zugeordnet, in dessen Mittelpunkt die Rotationsachse D einer Zentrifugentrommel liegt und in dem der Pfeil U die Rotationsrichtung einer Zentrifugentrommel kennzeichnet. Die Linie D' bezeichnet eine Parallele zur Rotationsachse D und der Pfeil R die Radialrichtung senkrecht zur Drehachse D.
  • Fig. 1 soll zunächst den grundsätzlichen Aufbau einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge verdeutlichen. Der Antrieb nebst Steuerung, einer Haube und weitere für den Fachmann selbstverständliche Elemente sind hier nicht dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer um eine vorzugsweise horizontale 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 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. das Überlaufwehr 21. Die Durchlassöffnung 15 und die Wehrplatte 19 mit dem Überlaufwehr 21 bilden in Fig. 1 jeweils in ihrem Zusammenspiel eine "Einrichtung 23 zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Zentrifugentrommel" aus. Es ist bevorzugt vorgesehen, am Trommeldeckel nicht nur eine dieser Einrichtungen 23 vorzusehen, sondern auf wenigstens einem Radius jeweils mehrere dieser Einrichtungen in Umfangsrichtung zu verteilen.
  • Vorteilhaft ergänzt werden vorzugsweise sämtliche der vorstehenden Varianten durch eine radiale Verstellbarkeit der Wehrplatten 19. Diese Verstellbarkeit kann z.B. auch einfache Weise über Lochbilder 37 (siehe Fig. 5) mit wählbaren radialen Löchern bzw. Bohrungen an der Wehrplatte und korrespondierende Bohrungen an dem Trommeldeckel sowie Bolzen oder dgl. realisiert werden, um hierdurch eine einfache Einstellung des Flüssigkeitsspiegel-Durchmessers in der Trommel zu ermöglichen. Die Lochbilder sind der Einfachheit halber nur in Fig. 5 dargestellt, aber vorzugsweise bei sämtlichen Ausführungen vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß kann z.B. bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Art der Fig. 1 der Trommeldeckel und/oder die wenigstens eine Einrichtung 23 zur Ableitung von Flüssigkeit aus der Zentrifugentrommel durch eine entsprechende Einrichtung 23' der Fig. 2 bis 14 ersetzt werden.
  • Zunächst seien die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 bis 4 beschrieben.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen Draufsichten auf zwei verschiedene Einrichtungen 23' und Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine entsprechende Einrichtung 23'. Es handelt sich um jeweils abgewandelte Einrichtungen 23' zum Ableiten von Flüssigkeit aus einer Zentrifugentrommel, die als Bestandteile wiederum eine oder mehrere Durchlassöffnung(en) 15 in einem Trommeldeckel 17 auf einem bestimmten Radius außerhalb der Drehachse D aufweisen sowie jeweils eine die zugeordnete Durchlassöffnung 15 ganz oder teilweise abdeckende Wehrplatte 19.
  • Die Einrichtungen 23' weisen ferner jeweils eine Ableitungsrinne 25 auf, welche an die jeweilige Wehrplatte 19 angeformt und/oder integral mit dieser ausgebildet ist.
  • Die Wehrplatte 19 der Fig. 2 bis 4 liegt vorzugsweise direkt außen am Trommeldeckel 17 parallel ausgerichtet an dem Trommeldeckel 17 an.
  • Die Wehrplatten 19 der Fig. 2 weisen jeweils zum Rotationszentrum D hin eine die Durchlassöffnung 15 teilweise "wieder" radial nach außen weiter frei gebende Materialausnehmung 27 auf.
  • Hierdurch wird das Wehr 21 in diesem Bereich auf einen weiter außen am Grund der Ausnehmung liegenden Radius R27 gelegt.
  • Die Materialausnehmung 27 geht an der Außenseite der Wehrplatte 19 vorzugsweise fluchtend in die Ableitungsrinne 25 über. Sie bildet damit selbst den Beginn der Ableitungsrinne 25 aus.
  • Die Ableitungsrinne 25 kann (siehe hierzu Fig. 5) auch nur aus der Materialausnehmung 27 bestehen, wenn die Wehrplatte 19 genügend dick ist und die Materialausnehmung entsprechend in einem Neigungswinkel γ (siehe Fig. 6) zur Rotationsrichtung U, ausgerichtet ist. Vorzugweise wird die Materialausnehmung aber durch ein die Wehrplatte an ihrer von der Trommel 1 abgewandten Seite verlängerndes Rinnenelement 29 verlängert.
  • Die Ableitungsrinne 25 ist zumindest an ihrer radial nach innen weisenden Seite sowie vorzugsweise auch an ihrem von der Wehrplatte 19 abgewandten Ende offen ausgebildet.
  • Die Ableitungsrinne weist seitliche Umlenkwände 31a, 31b auf, die eben oder in sich gebogen ausgebildet sein können..
  • Der Querschnitt der Ableitungsrinne 25 - siehe z.B. Fig. 2 - kann in verschiedener Weise gestaltet werden. Wesentlich ist, dass die Ableitungsrinne 25 radial nach innen hin zur Drehachse D hin vorzugweise ganz (insbesondere in Strömungsrichtung der austretenden Flüssigkeit) offen ist. Gerade die ganz nach innen hin offene Bauart ist unempfindlich gegen Verschmutzungen, wobei die Verschmutzungsneigung weiter durch ein Abrunden von Eckbereichen der Ableitungsrinne 25 verringert werden kann.
  • Der Querschnitt der Ableitungsrinne 25 kann entsprechend eckig (Fig. 3) oder eher abgerundet ausgestaltet sein (Fig. 4). Der Querschnitt kann über die Länge der Ableitungsrinne konstant sein oder sich verändern.
  • Nach Fig. 5 und 6 wird die Ableitungsrinne 25 auf konstruktiv besonders einfache und kostengünstige sowie wiederum gegen Verschmutzung unempfindliche Weise nur dadurch gebildet, dass die Wehrplatten 19 jeweils kein verlängerndes Rinnenelement 29 aufweisen sondern dass lediglich die Materialausnehmung 27 an der Wehrplatte vorgesehen ist, deren Seitenwände 31a, 31b in Umfangsrichtung nicht axial ausgerichtet sind sondern entgegen der Rotationsrichtung schräg oder gebogen, um derart die austretende Strömung entgegen der Rotationsrichtung umzulenken. Die Wehrplatten 19 der Fig. 5 und 6 werden aufgrund ihrer Ausgestaltung der Einfachheit halber nachfolgend auch als "genutete" Wehrplatten 19 bezeichnet.
  • Bei den Einrichtungen zur Ableitung von Flüssigkeit 23' der Fig. 2 bis 4 mit "eckiger" oder "gerundeter" Ableitungsrinne 25 liegt diese also "innerhalb und außerhalb" der Wehrplatte 19, bei der "genuteten" Wehrplatte 19 der Fig. 5 und 6 ist die Ableitungsrinne 25 dagegen ausschließlich "innerhalb" der Wehrplatte 19 ausgebildet.
  • Das Überlaufwehr 21 der Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 6 befindet sich am Eintritt der Flüssigkeit in die Materialausnehmung 27 der Wehrplatte 19, welche damit den Durchmesser des Flüssigkeitsspiegels in der Trommel bestimmt.
  • Nach den Fig. 2 bis 6 verläuft die Bodenwand 35 der Rinne 25 geradlinig in tangentialer Richtung.
  • Der Flüssigkeitsaustritt der Rinnen ist um einen Winkel β zur Drehachse D mit β > 0° und β vorzugsweise >= 20° und um einen Winkel γ relativ zur Rotationsrichtung U geneigt ausgerichtet. Für den Winkel γ gilt vorzugsweise: γ >= 0° und γ < 90° und besonders vorzugsweise: γ >= 0° und γ < 30°. Diese Ausgestaltung wird bevorzugt.
  • Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der Winkel γ kleiner als 0° ist, beispielsweise auch kleiner als -30° (nicht dargestellt), auch wenn hierbei ein Austritt der Flüssigkeitsphase in Richtung des Trommeldeckels selbst erfolgt.
  • Es ist aber auch denkbar, dass sich die Tiefe der Rinne(n) 25 verändert (insbesondere bezogen auf die Ebene entsprechend zu Fig. 2; nicht dargestellt). Die Fig. 7 und 8 zeigen weitere Ausgestaltungen von Auslasselementen, die eine radial nach innen hin offene Ableitungsrinne 25 aufweisen.
  • Nach Fig. 7 und 8 ist beispielhaft vorgesehen, dass das Rinnenelement 29 der Ableitungsrinne eine konzentrisch auf einem Kreisbogenabschnitt mit konstantem Radius verlaufende Form aufweist. Daher weist insbesondere die Bodenwand 35 ganz oder abschnittsweise eine gerundete, insbesondere konzentrisch zum Rotationszentrum verlaufene Form auf.
  • Während die Fig. 2 bis 8 Ausführungsformen betreffen, bei welchen jedenfalls an einer Seite ganzoffene Ableitungsrinnen 25 in einer Wehrplatte 19 und vorzugsweise auch in einer axialen rinnenartigen Verlängerung - Rinnenelement 29 - der Wehrplatte 19 gebildet werden, ist es auch denkbar, die aus der Trommel 1 ausströmende Flüssigkeit dadurch in Umfangsrichtung umzulenken, dass der Trommeldeckel selbst Durchlassöffnungen 15 aufweist, welche sich nicht in axialer Richtung erstrecken, sondern welche gegenüber der Längsachse D der Trommel um einen Winkel ß geneigt sind. Die Durchlassöffnungen 15 sind damit beispielsweise zwar an sich zylindrisch, aber schräg zur Drehachse ausgerichtet, wobei der Winkel δ zwischen der Drehachse D und der Mittelachse der Durchlassöffnungen 15 jedenfalls abschnittsweise größer als 0° und kleiner als 90° ist.
  • Vorzugsweise gilt für den Neigungswinkel δ: δ >= 20° und δ <= 60° (Fig. 9 und 10). Alternativ kann die Durchlassöffnung auch in sich gebogen ausgebildet sein. Auch Mischformen der beschriebenen Ausführungsformen sind ohne weiteres realisierbar.
  • Jede der "geneigten" Durchlassöffnungen 15 wird vorzugsweise von einer korrespondierenden Wehrplatte 19 bis zu einem vorgegebenen Radius abgedeckt. Dabei kann diese abdeckende Wehrplatte 19 jeweils selbst eine "gerade" Überlaufkante bzw. Wehrkante 21 aufweisen, die auf einem vorgegebenen, vorzugsweise mittels Lochbildern oder dgl. einstellbaren Radius liegt.
    Bevorzugt ist es dabei ferner denkbar, die "geneigten" Durchlassöffnungen mit Wehrplatten 19 nach Art der Fig. 2 bis 8 zu kombinieren, d.h. mit Wehrplatten, die eine Art Ableitungsrinne 25, zumindest in Form einer Rinnenkontur, aufweisen, um derart ein besonders vorteilhaftes Ableitungsverhalten zu erzielen.
  • So zeigen die Fig. 11 und 12 Ausführungen mit geneigten Durchlassöffnungen 15 in der stirnseitigen Trommelwand 17 und Wehrplatten 19, die eine "genutete", abgeschrägte Kontur nach Art der Fig. 6 oder 7 aufweisen.
    Fig. 13 zeigt ferner eine Ausführungsform, welche vorteilhaft die geneigten Durchlassöffnungen 15 in der stirnseitigen Trommelwand 17 jeweils mit einer der Wehrplatten 19 mit einem Rinnenelement 29 nach Art der Fig. 2 oder 3 kombiniert.
  • Die Fig. 14 veranschaulicht darüber hinaus die Möglichkeit, in die Durchlassöffnungen 15 des Trommeldeckels Einsätze 41 einzusetzen, beispielsweise Schraubeinsätze, die in Schraubbohrungen des Trommeldeckels 17 eingeschraubt sind, wobei diese Einsätze selbst in axiale Bohrungen des Trommeldeckels eingesetzt sein können und dann wiederum Bohrungen 43 aufweisen können, die geneigt zur Trommelachse D bzw. D' ausgerichtet sind.
  • Fig. 14 zeigt eine Variante, bei welcher parallel zur Längsachse D der Trommel verlaufende Bohrungen 43 in der stirnseitigen Trommelwand ausgebildet sind, welche jeweils mit einem Einsatz 41 versehen sind, der eine Bohrung 43 im Inneren aufweist, dessen Mittelachse gegenüber der Rotationsrichtung U der Trommel um einen Winkel δ: δ >= vorzugweise 15° und δ <= vorzugweise 75° geneigt ausgerichtet sind (Fig. 14)
  • Die Einsätze 41 in der Trommelwand bzw. in dem Trommeldeckel können auf verschiedene Weise ausgestaltet werden.
  • So kann die axiale Erstreckung des Einsatzes 41 der axialen Dicke der Trommelwand bzw. der axialen Dicke des Trommeldeckels entsprechen (Fig. 14).
  • Es ist theoretisch auch eine Variante des Einsatzes 41 realisierbar, bei welcher dieser - z.B. mit einem plattenartigen Flanschabschnitt oder dgl. - über die Stirnseite der Trommel hinausragt (nicht dargestellt). Denkbar ist zudem auch ein Einsatz 41 in der Trommelwand - wie vorstehend beschrieben, mit einer Abspritzkante (nicht dargestellt).
  • Besonders vorteilhaft ist die Kombination aus dem Einsatz 41 in der Trommelwand nach Art der Fig. 14 in Kombination mit einer Einrichtung 23' nach Fig. 2 bis 5, also mit einer Wehrplatte nach einem der vorstehenden Fig. 1 bis 13. Bezugszeichen
    Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1
    Trommel 3
    Schnecke 5
    Einlaufrohr 7
    Verteiler 9
    Schleuderraum 11
    Feststoffaustrag 13
    Durchlassöffnungen 15
    Trommeldeckel 17
    Wehrplatte 19
    Überlaufwehr 21
    Einrichtung zur Ableitung von Flüssigkeit 23, 23'
    Ableitungsrinne 25
    Materialausnehmung 27
    Rinnenelement 29
    Umlenkwände 31a, 31b
    Bodenwand 35
    Lochbilder 37
    Einsätze 41
    Bohrungen 43
    Außenseite 45
    Radius R27
    Radialrichtung R
    Rotationsrichtung U
    Drehachse D
    Parallele zu D D'
    Neigungswinkel α, β, δ, γ
    Richtungen x, y

Claims (16)

  1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einer Einrichtung (23') zum Ableiten geklärter Flüssigkeit aus einer drehbaren Trommel (3),
    a. wobei die Einrichtung (23') wenigstens eine oder mehrere Durchlassöffnungen (15) in einem Trommeldeckel (17) aufweist,
    b. wobei der wenigstens einen Durchlassöffnung (15) jeweils eine Wehrplatte (19) zugeordnet ist, die an ihrer radialen Innenkante jeweils ein Überlaufwehr (21) aufweist und ausbildet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    c. die Wehrplatte (19) eine Materialausnehmung aufweist, welche zumindest einen Teil einer Ableitungsrinne (25) oder eine vollständige Ableitungsrinne (25) ausbildet,
    d. wobei die Ableitungsrinne (25) derart ausgebildet ist, dass sie aus der Trommel austretende Strömung entgegen einer Rotationsrichtung und in einem Winkel β > 0 ° und β <= 90° zur Drehachse sowie nicht in Richtung des Trommeldeckels umlenkt.
  2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung (27) an der vom Inneren der Trommel abgewandten Außenseite (45) der Wehrplatte (19) vorzugsweise fluchtend in ein an die Wehrplatte angesetztes oder angeformtes Rinnenelement (29) übergeht, so dass die Ableitungsrinne (25) aus der Materialausnehmung (27) und dem Rinnenelement (29) gebildet wird.
  3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsrinne (25) zumindest an ihrer radial nach innen weisenden Seite offen ausgebildet ist.
  4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsrinne (25) an ihrem von der Wehrplatte (19) abgewandten Ende offen ausgebildet ist.
  5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rinnenelement (29) radial nach innen hin ganz oder abschnittsweise offen ausgebildet ist.
  6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsrinne (25) seitliche Umlenkwände (31a, 31b) aufweist, welche derart ausgerichtet sind, dass die aus der Trommel austretende Strömung in dem Winkel γ zur Rotationsrichtung bzw. -ebene (U) geneigt ist.
  7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ableitungsrinne (25) eckig oder abgerundet ausgestaltet ist.
  8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsrinne (25) eine Bodenwand (35) aufweist, die geradlinig in tangentialer Richtung (U) verläuft.
  9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wehrplatte (19) an ihrer von dem Trommeldeckel abgewandten Seite kein verlängerndes Rinnenelement (29) aufweist sondern lediglich die Materialausnehmung (27), deren Seitenwände (31a, 31b) nicht axial ausgerichtet sind sondern zur Rotationsrichtung (U) bzw. -ebene hin schräg oder gebogen, um derart die austretende Strömung etwas oder ganz in Rotationsrichtung bzw. -ebene umzulenken, so dass die Wehrplatten eine genutete Form aufweisen.
  10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsaustritt der Ableitungsrinne (25) um einen Winkel γ relativ zur Rotationsebene geneigt ausgerichtet ist.
  11. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den Winkel γ gilt: γ >= 0° und γ < 90°.
  12. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (35, 35') der Ableitungsrinne (25) insgesamt über ihre Länge oder abschnittsweise eine gerundete, insbesondere konzentrisch zum Rotationszentrum verlaufene Form aufweist.
  13. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommeldeckel (17) eine oder mehrere Durchlassöffnungen (15) aufweist, welche jeweils gegenüber der Längsachse (D) der Trommel (1) zur Umlenkung austretender Flüssigkeit entgegen der Rotationsrichtung in Umfangsrichtung bzw. - ebene um einen Winkel δ geneigt ausgerichtet ist/sind, der jedenfalls abschnittsweise oder vorzugsweise durchgängig größer als 0° und kleiner als 90° ist und für den insbesondere gilt: δ >= 20° und δ <= 60°.
  14. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der geneigten Durchlassöffnungen (15) teilweise von einer korrespondierenden Wehrplatte (19) abgedeckt ist.
  15. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die eine oder mehreren Durchlassöffnungen (15) jeweils ein Einsatz (41) eingesetzt ist, dessen Innenkontur gegenüber der Drehachse (D) der Trommel um einen Winkel δ geneigt ausgerichtet ist.
  16. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel δ gleich dem Winkel β ist.
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