EP2704840B1 - Zentrifuge mit trenntellern - Google Patents

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EP2704840B1
EP2704840B1 EP12715966.3A EP12715966A EP2704840B1 EP 2704840 B1 EP2704840 B1 EP 2704840B1 EP 12715966 A EP12715966 A EP 12715966A EP 2704840 B1 EP2704840 B1 EP 2704840B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
separator
centrifuge
disk
surface structuring
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP12715966.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2704840A2 (de
Inventor
Julian KÖNIG
Verena GRÖNE
Sarah Ossenbrink
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=45998333&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2704840(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by GEA Mechanical Equipment GmbH filed Critical GEA Mechanical Equipment GmbH
Publication of EP2704840A2 publication Critical patent/EP2704840A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2704840B1 publication Critical patent/EP2704840B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B04B7/12—Inserts, e.g. armouring plates
    • B04B7/14—Inserts, e.g. armouring plates for separating walls of conical shape

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1.
  • a generic centrifuge with a Trenntellerver is for example in the DE 10 2008 051 867 A1 disclosed.
  • Separator plates are commonly made of metal. From the EP 1 644 121 B1
  • separation plates for a centrifuge are known, which have a polyfluorinated coating. Usually, tabs in the form of webs or points are formed on a separating plate.
  • a centrifugal separator with a stationary during operation housing and a rotatably mounted therein on a shaft plate set, the separation plates have a porous structured surface is made of DE 10 2008 030 028 A1 known.
  • the state of the art also includes the EP 0 320 105 A1 , in which it is proposed to provide the separation plates with flow influencing parts, which are applied to the surface of the separator plate top. These have the task to prevent the formation of a so-called. Ekman für on the separation plate.
  • the flow influencing parts have a square shape. Although solids are increasingly being deposited on such a surface structuring of a separating plate, the flow-influencing parts hinder the particle transport on the separating plate in the direction of the tabs. In addition, the flow of the liquid to be clarified is hindered by the flow influencing parts. As a result, it can lead to a back-mixing of the liquid with the deposited on the flow influencing parts solid particles.
  • Solid particles can be guided or transported in different ways on the separation plate. It has proven to be beneficial to form the surface structuring as microgrooves, which are preferably arranged obliquely, arcuately or in a herringbone pattern on a tray segment.
  • Microgrooves preferably have a groove width of between 0.1-500 ⁇ m, particularly preferably between 10-150 ⁇ m, for the attachment of solid particles. They have a groove depth of 0.1-250 microns, preferably between 10-100 microns. In this case, individual microgrooves preferably extend parallel to one another and are preferably spaced at a distance of 0.05 mm-50 mm from the adjacent microgroove.
  • the filling of solid particles takes place in the radial direction, for example, to a tab or the edge of the plate, provided that the microgrooves at an angle of 40-60 ° to a radial surface structuring or to the tabs.
  • the strength of the surface structuring on the separating plate increases in the radial direction up to the outer edge of the plate.
  • solid particles which settle in the region of the outer rim of the plate can be absorbed by deeper microgrooves, while smaller solid particles which settle in a plate region which is closer to the inner edge of the plate are accommodated by shallower microgrooves.
  • the separating plate can also have an abrasion-resistant coating into which the surface structuring is introduced. It is in particular of Advantage, if the coating is a lacquer, which in addition to the guidance of the solid particles also allows a reduction of the surface tension. This allows the particles to slide better on the surface of the separation plate and thus be removed even faster from the surface of the separation plate.
  • the surface structuring can be done by engraving, for example by stamping or rolling with a roller or preferably by laser engraving.
  • the laser-induced removal of material of the coating or of the separator cell material on the separator plate underside may vary depending on the intensity of the laser beam.
  • the penetration depth or the strength of the surface structuring can be modulated in the radial direction.
  • a laser engraving also allows a surface structuring on ceramic or glass-like coatings and in particular on particularly abrasion-resistant hard coatings.
  • the maximum height of the microgrooves is one-sixth of the distance of the separating plate to an adjacent separating plate, that is the so-called plate gap.
  • tabs For spacing the plates with each other serve tabs in the form of points or webs. These tabs, which are preferably designed as webs, can additionally be used to divert the solids in the radial direction.
  • a tab in cooperation with the separation plate form an elongate channel, which advantageously allows the solids to be discharged in the radial direction.
  • the tabs are formed on a first side on a plate area. Due to the edition the smooth flap surface on the uneven surface structuring, caused by the unevenness, for example in the range of micro-groove valleys, passages through which the solids enter the channel. This is advantageous, as this no additional inlet openings must be incorporated into the tab.
  • the average of the channel increases in the radial direction, i. to the outer edge of the plate, on.
  • the inner wall of the channel has no surface structuring.
  • the separation plate has an elongated depression along the channel. This elongated recess prevents u.a. a blockage of the passage openings in the channel.
  • Fig. 2 shows a separator designed as a separator, here as a nozzle separator, with a rotatable about a rotation axis D centrifugal drum 1, in each of which a Trenntellervers 2 from stacked or stacked Trenntellern 3, 3 'is inserted.
  • the function of such separators with an inlet 4, a solids chamber 5 and 6 processes, 7 has long been well known and therefore needs no further explanation.
  • the axis of rotation D is vertically aligned here and the drum is biconical.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a separation plate 3 according to the invention, which preferably consists of a metal sheet.
  • the separation plate 3 can each openings or recesses 11 (see Figure 3 ), which in combination in the assembled state with further separating discs 3 'form a climbing channel.
  • the separation plates 3 and 3 ' are arranged axially spaced from each other, so that between them in each case a gap, a so-called plate gap, is formed.
  • the separation plate 3 has a conical basic shape 9 (see Fig. 1 ), so that a sequence of several separation plates 3, 3 'also form a substantially conical separator plate package 2.
  • the separation plate 3 has an outer rim 12 and an inner rim 13, wherein the outer rim 12 has a larger circumference than the inner rim 13th
  • the separating plate 3 On the conical basic shape 9 of the separating plate 3 elevations are formed by tabs. These tabs serve as spacers and influence the flow and are designed, for example, as web tabs or point tabs. On the separation plate 3 so-called web tabs 10 are formed, for example, applied or embossed. In addition, the separating plate 3 has recesses 11 in the region of the outer plate rim 12.
  • the web tabs 10 divide the separator plate 2 into separator plate segments 14. On these separator plate segments 14, solids are separated from a liquid to be clarified. For a targeted derivation of the solid particles in the direction of the web tabs 10 of the adjacent separating plate and in particular for reducing backmixing of the solids, one or more plate segments 14 on the underside of the plate surface structuring, here in the form of microgrooves 15, on.
  • microgrooves 15 are impressed in the inwardly facing surface of a separation plate 3.
  • the microgrooves preferably run parallel to one another.
  • the surface structuring achieves a reduction in the backmixing of the solids deposited in the grooves and, on the other hand, supports the guidance of the solid particles or their transport in the direction of the web lugs 10 of the adjacent separation plate.
  • the solid particles collect and are guided along a web tab 10 radially to the outer periphery of the plate 3 and to the outer rim 13, from where they slip off into the solids space 5 of the centrifuge.
  • Fig. 2 represents a schematic diagram of a Tellerseparators.
  • Figure 3 shows the separation plate 3 from below, ie in the direction of III, the FIG. 1 on which the web tabs 10 are arranged in the radial direction to the axis of rotation D.
  • These web tabs 10 divide the separating plate 3 into a total of eight separating plate segments 14, which each already in Fig.1 have described surface structuring in the form of microgrooves 15.
  • the microgrooves 15, such as in Fig. 4 shown extend at an angle ⁇ of 40-90 ° to the radial of the surface structuring or arcuate to the web tabs 10 toward.
  • the angle of the microgrooves to the radial surface of the surface structuring is constant, so that the microgrooves are arranged in an arcuate overall along the plate segment and in the plan view of the Figure 3 run almost linearly along the plate segment 15.
  • the distance between the microgrooves to each other is preferably 0.05 mm-50 mm, more preferably 0.5-5 mm.
  • the microgrooves preferably run parallel to one another Fig. 4 shows a partial section of a separation plate with multiple microgrooves 21, which, as well as the microgrooves Fig. 3 , extend at an angle ⁇ of preferably averaged 40-90 ° to the radial on the underside of a plate segment 20.
  • Fig. 5 shows a partial section of a separating plate with partially interrupted microgrooves 28 which are formed on the underside of a plate segment 29.
  • Fig. 6 represents a herringbone pattern of microgrooves 23, so a pattern of opposing microgrooves, which at an angle of preferably 40-60 ° to the radial are arranged on the underside of a plate segment 22.
  • the microgrooves 23 may for example also be arranged mirror-symmetrically to one another.
  • Fig. 7 an arcuate arrangement of the microgrooves 25 is shown, wherein the shape of the arcs from a constant angle between the tangents of the arc and the radial to the axis of rotation. This is preferably 40-70 °.
  • the difference between elevations and depressions in the surface structuring should preferably amount to no more than one sixth of the height of the plate gap.
  • the height of the microgrooves can vary on a separating plate.
  • the groove height may increase with the solids concentration or with increasing diameter of the separation plate.
  • Fig. 8 shows a partial section of a separating plate 30 with a total of four successive Trenntellersegmenten, 31, 32, 33 and 34.
  • a plurality of double lugs 35 are formed, which divide the conical separating plate 30 in said separator plate segments.
  • the double flaps 35 are fixed on a first side 38 on the surface structuring 39 of one of said separating plate segments.
  • the determination can be done for example by spot welding.
  • On the opposite second side 47 of the double lug 35 this is determined on a flat surface portion 40 of the subsequent Abstellellersegments, as for example, in Fig. 9a-1 is shown in more detail.
  • the absorption capacity of the channel 41 can be additionally increased by an elongated recess is incorporated in the separation plate in the area which is covered by the double lug.
  • the channel 41 increases in diameter in the radial direction B, so as to avoid a blockage with solids.
  • channel 41 extends to the outer edge 12, so that the solids are discharged directly into the solids space 5. In this way, backmixing at the channel outlet is advantageously prevented.
  • a permeable tab is shown with a channel, wherein the side 38, 44 or 46 of a corresponding tab is configured differently, in particular with regard to the passage openings in a corresponding channel 41st
  • a surface structuring can be done in various ways.
  • the surface structuring can be incised by means of a suitable device or can be introduced by means of a suitable grading roller which, for example, is itself grooved along the circumference.
  • the surface structuring can be predetermined by a stamp before or during the leveling of the separation plate.
  • the stamp should be made of a harder material than the separation plate itself, for example tungsten carbide.
  • the surface structuring can therefore also take place by embossing and / or rolling in the surface structuring.
  • the surface structuring can also be predetermined by laser treatment.
  • the material is removed from the Trenntellerober Structure by a laser, thereby generating microgrooves.
  • a coating by a paint dispersion for example as a stoving enamel, are applied to the disk surface and through mechanical treatment carried out a surface structuring.
  • the lacquer layer is cured, for example by a firing process. Paints and coatings, for example of polyfluorinated hydrocarbon compounds, which additionally lower the surface tension on the interface between the solid and the plate material due to low coefficients of friction, thereby additionally promoting particle transport to a web flap or into the channel of a double strap, are particularly suitable.
  • ceramic coatings of a release plate come into consideration in principle for a surface structuring.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Zentrifuge mit einem Trenntellerpaket wird beispielsweise in der DE 10 2008 051 867 A1 offenbart. Separatorenteller werden gängigerweise aus Metall gefertigt. Aus der EP 1 644 121 B1 sind zudem Trennteller für eine Zentrifuge bekannt, welche eine polyfluorierte Beschichtung aufweisen. Üblicherweise werden auf einem Trennteller Laschen in Form von Stegen oder Punkten ausgebildet.
  • Ein Zentrifugalabscheider mit einem im Betrieb stillstehenden Gehäuse und einem darin auf einer Welle drehbar angeordneten Tellerpaket, dessen Trennteller eine poröse strukturierte Oberfläche aufweisen, ist aus der DE 10 2008 030 028 A1 bekannt.
  • Abstandshalter zwischen zwei Trenntellern sind aus der DE 48 615 C und der WO 2010/039099 A1 bekannt.
  • Zum Stand der Technik gehört ferner die EP 0 320 105 A1 , in der vorgeschlagen wird, die Trennteller mit Strömungsbeeinflussungsteilen zu versehen, welche auf der Oberfläche der Trenntelleroberseite aufgebracht sind. Diese haben die Aufgabe die Ausbildung einer sog. Ekmanschicht auf dem Trennteller zu verhindern. Hierfür weisen die Strömungsbeeinflussungsteile eine quadratische Form auf. An einer derartigen Oberflächenstrukturierung eines Trenntellers lagern sich zwar vermehrt Feststoffe an, die Strömungsbeeinflussungsteile behindern allerdings den Partikeltransport auf dem Trennteller in Richtung der Laschen. Zudem wird die Strömung der zu klärenden Flüssigkeit durch die Strömungsbeeinflussungsteile behindert. Als Folge kann es zu einer Rückvermischung der Flüssigkeit mit den an den Strömungsbeeinflussungsteilen angelagerten Feststoffpartikeln kommen.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Rückvermischung von Feststoffpartikeln und Flüssigkeit auf einem Trennteller zu verringern.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Da sich Partikel an der Oberflächenstrukturierung anlagern können und anschließend durch die Oberflächenstrukturierung auf dem Trennteller geführt werden, wird eine Rückvermischung, also der radiale Transport bereits abgesetzter Partikel in Richtung der Drehachse mit der zu klärenden Flüssigkeit verringert.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines Trenntellers sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Feststoffpartikel können auf verschiedene Art und Weise auf dem Trennteller geführt bzw. transportiert werden. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, die Oberflächenstrukturierung als Mikrorillen auszubilden, die vorzugsweise schräg, bogenförmig oder in einem Fischgrätmuster auf einem Tellersegment angeordnet sind.
  • Mikrorillen weisen zur Anlagerung von Feststoffpartikeln vorzugsweise eine Rillenbreite zwischen 0,1-500 µm, besonders bevorzugt zwischen 10-150 µm auf. Sie verfügen über eine Rillentiefe von 0,1-250 µm, vorzugsweise zwischen 10-100 µm. Dabei verlaufen einzelne Mikrorillen bevorzugt parallel zueinander und sind vorzugsweise in einem Abstand von 0,05mm-50 mm zur benachbarten Mikrorille beabstandet.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Füllung von Feststoffpartikeln in radialer Richtung beispielsweise zu einer Lasche oder zum Tellerrand, sofern die Mikrorillen in einem Winkel von 40-60° zu einer Radialen der Oberflächenstrukturierung oder zu den Laschen verlaufen.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Stärke der Oberflächenstrukturierung auf dem Trennteller in radialer Richtung bis zum äußeren Tellerrand zunimmt. Dadurch können beispielsweise Feststoffpartikel, die sich im Bereich des äußeren Tellerrandes absetzen, durch tiefere Mikrorillen aufgenommen werden, während kleinere Feststoffpartikel, welche sich in einem Tellerbereich absetzen, der sich näher am inneren Tellerrand befindet, durch flachere Mikrorillen aufgenommen werden.
  • Der Trennteller kann zudem eine abriebsbeständige Beschichtung aufweisen, in welche die Oberflächenstrukturierung eingebracht ist. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die Beschichtung ein Lack ist, welcher zusätzlich zur Führung der Feststoffpartikel auch eine Reduzierung der Oberflächenspannung ermöglicht. Dadurch können die Partikel besser auf der Oberfläche des Trenntellers gleiten und somit noch schneller von der Oberfläche des Trenntellers abgeführt werden.
  • Die Oberflächenstrukturierung kann durch eine Gravur, beispielsweise durch Einprägen mit einem Stempel oder Einrollen mit einer Walze oder vorzugsweise durch eine Lasergravur erfolgen. Der laserinduzierte Abtrag von Material der Beschichtung oder des Trenntellermaterials auf der Trenntellerunterseite kann in Abhängigkeit von der Intensität des Laserstrahls variieren. So kann die Eindringtiefe bzw. die Stärke der Oberflächenstrukturierung beispielsweise in radialer Richtung moduliert werden. Dabei ermöglicht eine Lasergravur auch eine Oberflächenstrukturierung auf keramischen oder glasartigen Beschichtungen und insbesondere auch auf besonders abriebsresistenten Hartstoffbeschichtungen.
  • Um ein Verstopfen zu vermeiden und den Flüssigkeitsstrom nicht übermäßig zu behindern, ist es von Vorteil, wenn die maximale Höhe der Mikrorillen ein Sechstel des Abstandes des Trenntellers zu einem benachbarten Trennteller, also des sogenannten Tellerspaltes, beträgt.
  • Zur Beabstandung der Teller untereinander dienen Laschen in Form von Punkten oder Stegen. Diese Laschen, welche vorzugsweise als Stege ausgebildet sind, können zusätzlich zum Ableiten der Feststoffe in radialer Richtung genutzt werden.
  • Dabei kann eine Lasche in Zusammenspiel mit dem Trennteller einen länglichen Kanal ausbilden, welcher ein Ableiten der Feststoffe in radialer Richtung vorteilhaft ermöglicht. Durch die Ausbildung eines Kanals zwischen der Trenntelleroberfläche und der Lasche wird die Rückvermischung der gesammelten Feststoffe mit der vorbeigeführten Flüssigkeit zusätzlich verhindert und zugleich eine bessere Agglomeration von Feststoffen aufgrund der hohen Feststoffkonzentration im Kanal erreicht.
  • Für die Feststoffzufuhr in den Kanal ist es von Vorteil, wenn die Laschen auf einer ersten Seite auf einem Tellerbereich ausgebildet ist. Aufgrund der Auflage der glatten Laschenoberfläche auf der unebenen Oberflächenstrukturierung, entstehen durch die Unebenheiten, beispielsweise im Bereich von Mikrorillentälern, Durchtrittsöffnungen, durch welchen die Feststoffe in den Kanal gelangen. Dies ist von Vorteil, da dadurch keine zusätzlichen Eintrittsöffnungen in die Lasche eingearbeitet werden müssen.
  • Um einen Abtransport innerhalb des Kanals zu begünstigen steigt der Durchschnitt des Kanals in radialer Richtung, d.h. zum äußeren Tellerrand hin, an. Zudem weist die Innenwandung des Kanals keine Oberflächenstrukturierung auf.
  • Zur besseren Aufnahme von Feststoffen in den Kanal weist der Trennteller eine längliche Vertiefung entlang des Kanals auf. Diese längliche Vertiefung verhindert u.a. eine Verstopfung der Durchtrittsöffnungen in den Kanal.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten Trenntellers;
    Fig. 2
    Prinzipskizzen eines Düsenseparators, der sich für einen Einsatz Trennteller eignet;
    Fig.3
    eine schematische Ansicht eines Trenntellers von unten;
    Fig.4-7
    eine schematische Darstellung von Teilausschnitten weiterer Trennteller mit unterschiedlicher Oberflächenstrukturierung;
    Fig. 8
    Schematische Darstellung von Teilausschnitten eines Trenntellers mit Doppellaschen; und
    Fig. 9a - c
    vergrößerte Schnittansichten von Trenntellern mit verschiedenen Laschenformen der Doppellaschen.
  • Fig. 2 zeigt eine als Separator, hier als Düsenseparator, ausgebildete Zentrifuge mit einer um eine Drehachse D rotierbaren Schleudertrommel 1, in die jeweils ein Trenntellerpaket 2 aus übereinander angeordneten bzw. gestapelten Trenntellern 3, 3' eingesetzt ist. Die Funktion derartiger Separatoren mit einem Zulauf 4, einem Feststoffraum 5 und Abläufen 6, 7 ist seit langem allgemein bekannt und bedarf daher keiner näheren Erläuterung. Die Drehachse D ist hier vertikal ausgerichtet und die Trommel doppelkonisch ausgebildet.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trenntellers 3, der vorzugsweise aus einem Metallblech besteht.
  • Der Trennteller 3 kann jeweils Öffnungen oder Ausnehmungen 11 (siehe Fig.3) aufweisen, welche im Zusammenspiel im montierten Zustand mit weiteren Trenntellern 3' einen Steigekanal ausbilden. Die Trennteller 3 und 3' sind voneinander axial beabstandet angeordnet, so dass zwischen ihnen jeweils ein Spalt, ein sogenannter Tellerspalt, ausgebildet ist.
  • Der Trennteller 3 weist eine konische Grundform 9 (siehe Fig. 1) auf, so dass eine Abfolge mehrerer Trennteller 3, 3' auch ein im Wesentlichen konisches Trenntellerpaket 2 ausbilden. Dabei weist der Trennteller 3 einen äußeren Tellerrand 12 und einen inneren Tellerrand 13 auf, wobei der äußere Tellerrand 12 einen größeren Umfang aufweist als der innere Tellerrand 13.
  • Auf der konischen Grundform 9 des Trenntellers 3 sind Erhebungen durch Laschen ausgebildet. Diese Laschen dienen als Abstandshalter und beeinflussen die Strömung und sind beispielsweise als Steglaschen oder Punktlaschen ausgebildet. Auf dem Trennteller 3 sind sogenannte Steglaschen 10 ausgebildet, beispielsweise aufgebracht oder eingeprägt. Zudem weist der Trennteller 3 Ausnehmungen 11 im Bereich des äußeren Tellerrandes 12 auf.
  • Die Steglaschen 10 unterteilen den Trennteller 2 in Trenntellersegmente 14. Auf diesen Trenntellersegmenten 14 werden Feststoffe aus einer zu klärenden Flüssigkeit abgeschieden. Für ein gezieltes Ableiten der Feststoffpartikel in Richtung der Steglaschen 10 des benachbarten Trenntellers und insbesondere zur Verringerung einer Rückvermischung der Feststoffe weist ein oder mehrere Tellersegmente 14 auf der Tellerunterseite eine Oberflächenstrukturierung, hier in Form von Mikrorillen 15, auf.
  • In Fig.1 sind diese Mikrorillen 15 in die nach innen gerichteten Oberfläche eines Trenntellers 3 eingeprägt. Dabei verlaufen die Mikrorillen vorzugsweise parallel zueinander.
  • Durch die Oberflächenstrukturierung wird eine Verringerung der Rückvermischung der in den Rillen abgesetzten Feststoffe erreicht und andererseits die Führung der Feststoffpartikel bzw. deren Transport in Richtung der Steglaschen 10 des benachbarten Trenntellers unterstützt.
  • An den Steglaschen 10 sammeln sich die Feststoffpartikel und werden entlang einer Steglasche 10 radial an den Außenumfang des Tellers 3 bzw. an den äußeren Tellerrand 13 geleitet, von wo aus sie in den Feststoffraum 5 der Zentrifuge abrutschen. Durch die Führung der Feststoffpartikel mit Hilfe der Mikrorillen 15 wird vorteilhaft eine Rückvermischung dieser Partikel auf dem Tellersegment 14 vermindert und die kritische Zeit, in der ein solches Partikel in den Gegenstrom abrutscht, verkürzt.
  • Aufgrund des verbesserten Feststofftransportes durch die Oberflächenstrukturierung erfolgt zugleich eine Agglomeration von Feststoffpartikeln an den Steglaschen 10 aufgrund ihrer erhöhten Konzentration in diesem Bereich. Nachdem die Teilchen durch die Steglaschen 10 zum radialen Außenumfang des Trenntellers 3 transportiert wurden, rutschen sie an einer vorbestimmten Stelle A in den Feststoffraum 5 der Zentrifuge ab.
  • Da dieses Abrutschen der Teilchen in den Feststoffraum nunmehr vermehrt an der vorbestimmten Stelle A erfolgt, verringert sich die Wiederaufnahme der Partikel durch die in den Tellerspalt zwischen den Tellern 3 und 3' einströmende Flüssigkeit und erhöht somit zusätzlich die Trenneffizienz der Zentrifuge.
  • Fig 2. stellt eine Prinzipdarstellung eines Tellerseparators dar.
  • Fig.3 zeigt den Trennteller 3 von unten, also in Blickrichtung III, der Figur 1 auf welchem die Steglaschen 10 in radialer Richtung zur Drehachse D angeordnet sind. Diese Steglaschen 10 teilen den Trennteller 3 in insgesamt acht Trenntellersegmente 14, welche jeweils die bereits in Fig.1 beschriebene Oberflächenstrukturierung in Form von Mikrorillen 15 aufweisen.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Mikrorillen 15, wie beispielsweise auch in Fig. 4 gezeigt, in einem Winkel α von 40-90° zur Radialen der Oberflächenstrukturierung verlaufen oder bogenförmig zu den Steglaschen 10 hin verlaufen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Winkel der Mikrorillen zur Radialen der Oberflächenstrukturierung konstant, so dass die Mikrorillen insgesamt bogenförmig entlang des Tellersegments angeordnet sind und in der Draufsicht der Fig.3 nahezu linear entlang des Tellersegments 15 verlaufen.
  • Sofern der Winkel α = 90° beträgt, wobei die Mikrorillen parallel zur Tangenten am inneren und äußeren Tellerrand angeordnet sind, wird das Mitschleppen von Feststoffpartikeln im Flüssigkeitsstrom in radialer Richtung nach innen vorteilhaft erschwert.
  • Weitere vorteilhafte Oberflächenstrukturierungen sind in den Fig. 4-7 schematisch dargestellt.
  • Der Abstand der Mikrorillen zueinander beträgt dabei vorzugsweise 0,05 mm-50 mm, besonders bevorzugt 0,5-5 mm. Die Mikrorillen verlaufen vorzugsweise parallel zueinander
    Fig. 4 zeigt einen Teilausschnitt eines Trenntellers mit mehreren Mikrorillen 21, welche, ebenso wie die Mikrorillen aus Fig. 3, in einem Winkel α von vorzugsweise gemittelt 40-90° zur Radialen auf der Unterseite eines Tellersegments 20 verlaufen.
  • Fig. 5 zeigt einen Teilausschnitt eines Trenntellers mit teilweise unterbrochenen Mikrorillen 28, welche der Unterseite eines Tellersegments 29 ausgebildet sind.
  • Fig. 6 stellt ein Fischgrätenmuster aus Mikrorillen 23 dar, also ein Muster aus gegenläufigen Mikrorillen, die in einem Winkel von vorzugsweise 40-60° zur Radialen auf der Unterseite eines Tellersegments 22 angeordnet sind. Die Mikrorillen 23 können beispielsweise auch spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sein.
  • In Fig. 7 ist eine bogenförmige Anordnung der Mikrorillen 25 dargestellt, wobei sich die Form der Bögen aus einem konstanten Winkel zwischen der Tangentialen des Bogens und der Radialen zur Drehachse. Dieser ist vorzugsweise 40-70°.
  • Um einen Transportstau vorteilhaft zu vermeiden, sollte der Unterschied zwischen Erhebungen und Vertiefungen in der Oberflächenstrukturierung vorzugsweise nicht mehr als ein Sechstel der Höhe des Tellerspalts betragen. Dabei kann die Höhe der Mikrorillen auf einem Trennteller variieren. So kann die Rillenhöhe mit der Feststoffkonzentration oder mit größer werdendem Durchmesser des Trenntellers steigen.
  • Fig. 8 zeigt einen Teilausschnitt eines Trenntellers 30 mit insgesamt vier aufeinanderfolgenden Trenntellersegmenten, 31, 32, 33 und 34. Auf der Oberseite des Trenntellers 30 sind mehrere Doppellaschen 35 ausgebildet, welche den konischen Trennteller 30 in besagte Trenntellersegmente unterteilen.
  • Die Doppellaschen 35 sind auf einer ersten Seite 38 auf der Oberflächenstrukturierung 39 eines der besagten Trenntellersegmente festgelegt. Die Festlegung kann beispielsweise durch Punktschweißen erfolgen. Auf der gegenüberliegenden zweiten Seite 47 der Doppellasche 35 ist diese auf einem ebenen Oberflächenabschnitt 40 des darauffolgenden Trenntellersegments festgelegt, wie dies beispielsweise auch in Fig. 9a-1 detaillierter dargestellt ist. Aufgrund dieser Anordnung bildet sich ein Kanal 41 in der Doppellasche 35 aus. Dieser ist auf der ersten Seite 38 geöffnet bzw. weist Durchtrittsöffnungen auf, so dass Feststoffe in den Kanal 41 transportierbar sind. Diese dringen durch die Unebenheiten der Oberflächenstrukturierung 39 in den Kanal 41 ein und werden innerhalb des Kanals 41 in radialer Richtung B zum äußeren Tellerrand 12 transportiert. Um den Partikeltransport innerhalb des Kanals 41 nicht zu behindern, ist in diesem Bereich keine Oberflächenstrukturierung auf dem angrenzenden Trennteller vorgesehen. Eine Rückvermischung ist dabei vorteilhafterweise nahezu ausgeschlossen.
  • Die Aufnahmekapazität des Kanals 41 kann dabei zusätzlich erhöht werden, indem eine längliche Vertiefung in den Trennteller in dem Bereich, welcher von der Doppellasche bedeckt ist, eingearbeitet ist.
  • Der Kanal 41 steigt im Durchmesser in radialer Richtung B an, um so eine Verstopfung mit Feststoffen zu vermeiden.
  • Es ist weiterhin von Vorteil, wenn sich der Kanal 41 bis zum äußeren Tellerrand 12 erstreckt, so dass die Feststoffe direkt in den Feststoffraum 5 abgegeben werden. Auf diese Weise wird eine Rückvermischung beim Kanalaustritt vorteilhaft verhindert.
  • In Fig 9a-c sind beispielhaft verschiedene Ausgestaltungen einer durchlässigen Lasche mit einem Kanal dargestellt, wobei die Seite 38, 44 oder 46 einer entsprechenden Lasche unterschiedlich ausgestaltet ist, insbesondere hinsichtlich der Durchtrittsöffnungen in einen entsprechenden Kanal 41.
  • Die Ausbildung einer Oberflächenstrukturierung kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. So kann die Oberflächenstrukturierung beispielsweise mittels einer geeigneten Vorrichtung eingeritzt werden oder durch eine geeignete Planierrolle, welche beispielsweise selbst entlang des Umfangs gerillt ist, eingebracht werden. Alternativ kann die Oberflächenstrukturierung durch einen Stempel vor oder während des Planierens des Trenntellers vorgegeben werden. Dabei sollte der Stempel aus einem härteren Material als der Trennteller selbst bestehen, beispielsweise aus Wolframcarbid.
  • Die Oberflächenstrukturierung kann daher auch durch Prägen und/oder Einrollen der Oberflächenstrukturierung erfolgen.
  • Alternativ kann die Oberflächenstrukturierung auch durch Laserbehandlung vorgegeben werden. Dabei wird durch einen Laser das Material von der Trenntelleroberfläche abgetragen und dadurch Mikrorillen erzeugt.
    Schließlich kann auch eine Beschichtung durch eine Lackdispersion, beispielsweise als Einbrennlack, auf die Telleroberfläche aufgebracht werden und durch mechanische Behandlung eine Oberflächenstrukturierung erfolgen. Anschließend wird die Lackschicht ausgehärtet, beispielsweise durch einen Brennvorgang. Besonders geeignet sind dabei Lacke und Beschichtungen, z.B. aus polyfluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen, welche aufgrund geringer Reibungskoeffizienten die Oberflächenspannung auf der Grenzfläche zwischen dem Feststoff und dem Tellermaterial zusätzlich senken und dadurch den Partikeltransport an eine Steglasche oder in den Kanal einer Doppellasche zusätzlich begünstigen. Auch keramische Beschichtungen eines Trenntellers kommen grundsätzlich für eine Oberflächenstrukturierung in Betracht. Bezugzeichen
    Schleudertrommel 1
    Trenntellerpaket 2
    Trennteller 3, 3', 30
    Zulauf 4
    Feststoffraum 5
    Abläufe 6, 7
    Grundform 9
    Steglaschen 10, 26
    Öffnungen 11
    äußerer Tellerrand 12
    innerer Tellerrand 13
    Trenntellersegmente 14, 20, 22, 24, 29, 31-34
    Mikrorillen 15, 21, 23, 25, 28
    Doppellasche 35
    Seite 38, 44, 46 47
    Oberflächestrukturierung 39
    ebener Oberflächenabschnitt 40
    Kanal 41
    Trennteller 43, 45
    Winkel α
    Drehachse D
    Stelle A
    Radiale Richtung B
    Blickrichtung III

Claims (15)

  1. Zentrifuge, insbesondere Separator oder Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit einer um eine Drehachse D rotierbaren Schleudertrommel, in welcher ein Trenntellerpaket (2) aus gestapelten konischen Trenntellern (3, 3', 30) mit jeweils einer Trenntelleroberseite und einer Trenntellerunterseite angeordnet ist, wobei wenigstens einer oder mehrere der Trennteller (3, 3', 30) zumindest bereichsweise eine Oberflächenstrukturierung (15, 21, 23, 25, 28, 39) auf der Trenntellerunterseite aufweisen, wobei der Trennteller (3, 3', 30) zum Partikeltransport ausgebildet ist und wobei auf dem Trennteller (3, 3', 30) Laschen (10, 26, 35) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung als Mikrorillen ausgebildet ist, wobei die maximale Höhe der Mikrorillen (15, 21, 23, 25, 28, 39) ein Sechstel des Abstandes des Trenntellers (3, 30) zu einem benachbarten Trennteller (3') beträgt;
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrorillen (15, 21, 23, 25, 28, 39) auf der Trenntellerunterseite gebildet sind.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrorillen (15, 21, 23 25, 39) schräg, bogenförmig oder in einem Fischgrätmuster zur Radialen auf einem Tellersegment (14, 20, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 34) angeordnet sind.
  4. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrorillen (15, 21, 23, 25, 28, 39) in einem Winkel (α) von 40-90° zu einer Radialen des Trenntellers (3, 3', 30) oder zu auf dem Trennteller (3, 3', 30) angeordneten Laschen (10, 26, 35) verlaufen.
  5. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Oberflächenstrukturierung (15, 21, 23, 25, 28, 39) auf dem Trennteller (3, 3', 30) in radialer Richtung (B) bis zum äußeren Tellerrand (12) zunimmt.
  6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennteller (3, 3', 30) auf der Trenntellerunterseite eine Beschichtung mit der Oberflächenstrukturierung (15, 21, 23, 25, 28, 39) aufweist.
  7. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Lack zur Reduzierung der Oberflächenspannung ist.
  8. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (10, 26, 35) als Stege ausgebildet sind.
  9. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lasche (35) und der Trennteller (30) einen länglichen Kanal (41) ausbilden.
  10. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (35) auf einer ersten Seite (38) auf einem Tellersegment (31, 32, 33, 34) angeordnet sind.
  11. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchschnitt des Kanals (41) in radialer Richtung (B) hin ansteigt.
  12. Zentrifuge nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung des Kanals (41) keine Oberflächenstrukturierung (15, 19, 21, 23, 25, 28, 39) aufweist.
  13. Zentrifuge nach Anspruch 9, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennteller (3, 3', 30) eine längliche Vertiefung entlang des Kanals (41) aufweist.
  14. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennteller (3, 3', 30) aus einem Stahlblech besteht.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (15, 21, 23, 25, 28, 39) durch eine Gravur, vorzugsweise eine Lasergravur, bereitgestellt wird.
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