EP2872256B1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge mit überlaufwehr - Google Patents

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EP2872256B1
EP2872256B1 EP13736864.3A EP13736864A EP2872256B1 EP 2872256 B1 EP2872256 B1 EP 2872256B1 EP 13736864 A EP13736864 A EP 13736864A EP 2872256 B1 EP2872256 B1 EP 2872256B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solid
screw centrifuge
bowl screw
guide plate
recess
Prior art date
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Active
Application number
EP13736864.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2872256A1 (de
Inventor
Ludger HORSTKÖTTER
Jürgen HERMELER
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
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
Application filed by GEA Mechanical Equipment GmbH filed Critical GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority to PL13736864T priority Critical patent/PL2872256T3/pl
Publication of EP2872256A1 publication Critical patent/EP2872256A1/de
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Publication of EP2872256B1 publication Critical patent/EP2872256B1/de
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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
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • 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 screw centrifuges are known in various embodiments.
  • Nozzles on solid bowl centrifuges and their effect of saving energy with an appropriate orientation inclined to the drum axis are also from the DE 39 04 151 A1 known.
  • They are designed, for example, as flat sheets, which are aligned parallel to the axis of rotation of the drum, the plane in which the flat sheets lie, does not intersect the axis of the drum and encloses an angle of approximately 45 ° with the radial straight line, which in each case through the axis of rotation of the drum and the respective passage opening runs.
  • the weir plate has a material recess which forms at least part of a discharge channel or a complete discharge channel, the discharge channel being designed in such a way that it deflects flow emerging from the drum in a suitable manner.
  • the object of the invention is to solve the problem described above.
  • the bottom of the discharge channel is inclined toward the overflow edge relative to the tangential direction by an angle of inclination ⁇ > 0 ° at the location of the overflow edge inwards towards the axis of rotation.
  • a main advantage of this configuration is again that, as in the case of the type of WO 2008/138345 A1 can easily form product deposits. This disadvantage is avoided again by the open design of the drainage channels. The design is simple and stable. In addition, the emerging product stream is deflected to a radial diameter in such a way that a particularly large amount of energy is saved.
  • angle of inclination ⁇ ⁇ > 0 ° and ⁇ ⁇ 25 °, in particular ⁇ 10 10 ° and ⁇ 20 20 °, since a particularly advantageous outflow behavior can be achieved in this way.
  • Fig. 2 should clarify the basic structure of a solid bowl screw centrifuge.
  • the drive along with the control, a hood and other elements that are self-evident to the person skilled in the art are not shown here.
  • Fig. 2 shows a solid bowl screw centrifuge 1 with a drum 3 rotatable about an axis of rotation D, in which a likewise rotatable screw 5 is arranged.
  • Radial directions perpendicular to the axis of rotation D are denoted by "R".
  • the drum 3 and the screw 5 each have an essentially cylindrical section and a section which tapers conically here.
  • An axially extending central inlet pipe 7 serves to feed the centrifuged material via a distributor 9 into the centrifugal chamber 11 between the screw 5 and the drum 3.
  • the screw 5 preferably rotates at a somewhat lower or greater speed than the drum 3 and conveys the ejected solid to the conical section from the drum 3 to the solid discharge 13.
  • the liquid flows to the larger drum diameter at the rear end of the cylindrical section of the drum 3 and is derived there by a weir which has passage openings 15 in a drum cover 17, each passage opening 15 being assigned a weir plate 19, which is attached here radially adjustable to the outside of the drum cover.
  • the inner radial edge of the weir plate 19 thus defines an overflow edge and thus also the actual weir or the overflow weir 21.
  • the liquid flows out of the drum at the overflow weir 21, which rotates in the circumferential direction U with the drum 1, so that the liquid which flows in Direction X parallel to the axis of rotation D flows over the overflow weir 21, in addition to the axial speed component as a result of the outflow from the drum, in particular also a speed in the circumferential direction U (perpendicular to the image plane of FIG Fig. 1 , see also Fig. 2 ) and a radial component caused by the centrifugal force from the center of rotation to the outside.
  • the drum lid with drain weirs 23 in the manner of Fig. 1 are provided, which replace the weir plate 19, in particular in order to achieve energy savings.
  • the drain weirs 23 each in turn each have a flange-like weir plate 25 which is arranged on the drum cover.
  • the weir plates 25 are provided with holes 27 for attachment to the drum cover 17 in order to screw the respective weir plate to the drum cover 17 by means of bolts (not shown here).
  • This attachment is simple and preferred. However, other types of attachment of the weir plate (s) 25 to the drum cover are also conceivable.
  • the weir plate 25 is designed as a ring segment, it being advantageous (but not absolutely necessary) - in particular in order to avoid quiet running by avoiding gaps and the like. - if the ring segments lie directly or very close to one another in the circumferential direction and are in such a manner circumferential ring from the weir plates 25 forms.
  • the weir plate (s) 25 can also have a different shape, for example a rectangular or a semicircular shape.
  • the 1a-c only show one of the weirs 23.
  • Each weir plate 25 as the base of the drain weir has - with respect to the axis of rotation D - an inner edge 25a and an outer edge 25b in the form of a section of a circular arc and two circumferential edges 25c and 25d which are oriented radially to the axis of rotation D here.
  • This configuration is also advantageous because a circumferential ring can easily be formed, but not necessarily.
  • a recess 29 is formed, which extends from the inner edge 25a - based on the mounted state on the drum cover 17 - to the outside and ends radially a little before the outer edge 25b.
  • the recess 29 has a first edge section 29a which extends preferably radially or at a small angle relative to the radial (angle ⁇ preferably less than 25 °) and a second edge section which is preferably oriented perpendicularly or substantially perpendicularly to the first edge section 29a 29b, which preferably runs tangentially or essentially tangentially (angle to the tangential direction 0 ° or less than 20 °) to an imaginary circle with a radius r b to the axis of rotation D.
  • At least the edge section 29b is preferably aligned with a corresponding opening in the actual drum cover located under the weir plate 25 (not shown here; however, see Fig. 1 ).
  • the edge section 29b essentially forms the overflow edge, via which liquid emerges axially from the drum.
  • the side of the second edge section 29b facing away from the first edge section 29a is preferably adjoined by a (third) edge section 29c which is at an obtuse angle relative to the second edge section, and is preferably followed by a fourth edge section 29d, which here is arc-shaped and the third edge section with the circular arc Inner edge 25a of the weir plate 25 connects.
  • a (third) edge section 29c which is at an obtuse angle relative to the second edge section
  • a fourth edge section 29d which here is arc-shaped and the third edge section with the circular arc Inner edge 25a of the weir plate 25 connects.
  • a drainage channel is also formed at the recess 29, which is open radially inwards (towards the axis of rotation) and which has a bottom and two side walls, one of which is formed from a guide plate piece 31a is and a part of the weir plate 25 itself.
  • baffle piece 31a and two baffle pieces 31b, c forming the bottom serve, in combination with the weir plate 25, to deflect a liquid stream emerging axially from the drum through the recess 29 essentially in the direction of the direction of rotation K in the direction K, which as a result of the the deflection resulting additional drive effect in the circumferential direction leads to an energy-efficient operation.
  • the guide plate pieces 31a, b and / or c can also be formed as sections of a single superordinate and correspondingly bent or cast guide plate, or can be connected to one another, for example by welding.
  • the three guide plate pieces 31a, b, c and the weir plate 25 together form the discharge channel open towards the axis of rotation D.
  • the first baffle piece 31a is preferably formed at right angles to the second and third baffle pieces 31b, c. It not only forms the side wall of the drainage channel, but also ensures the actual deflection of the liquid jet from the axial direction X into a circumferential direction perpendicular thereto - K.
  • the first guide plate piece 31a as the side wall of the drainage channel, directly adjoins the first edge section 29a of the recess 29 with its side or surface facing the drum.
  • the angle ⁇ between the plane of the weir plate 25 as the base plate and the first guide plate piece 31a preferably 0 ° or greater than 0 ° and less than 45 °, preferably should be less than or equal to 15 ° (see Fig. 1c ).
  • the reference edge for the angle ⁇ is perpendicular to the weir plate and is measured on the inner edge of the baffle piece and the weir plate.
  • the first baffle piece 31a has the radius or the bend 31a "and then extends in the section 31a"'' preferably up to parallel or preferably slightly inclined towards the weir plate.
  • the angle ⁇ is formed, for which applies: ⁇ > 0 ° and ⁇ ⁇ 30 °, in particular ⁇ ⁇ 20 °.
  • the baffle piece 31a can thus again have a plurality of sections or even individual pieces or components.
  • the baffle piece here has a flat section 31a ', a radius 31a "and an adjoining flat section 31a"'.
  • the radius is particularly important since it mainly causes the deflection, so that the first baffle piece even up to a radius or curved section could also be reduced.
  • the first baffle piece 31a also adjoins the second and third baffle pieces 31b, c as the side wall of the gutter, which form the bottom of the gutter.
  • the second and third baffle pieces 31b, c are preferably perpendicular or substantially perpendicular (angle between 90 ° and 110 °) to the plane of the drum cover or weir plate 25 (which is perpendicular to the axis of rotation) and on the outside of the weir plate 25 ( arranged in the assembled position on the drum) and preferably material-connecting (eg welded).
  • the second guide plate piece 31b is preferably aligned with the second edge end section 29b.
  • the third baffle piece 31c is aligned with the third edge section 29c, but is longer than the third edge section 29c and preferably deflects the emerging liquid jet from the tangential direction somewhat inwards towards the axis of rotation.
  • the corresponding angle ⁇ between the tangential direction T and the outflow direction A from the bottom of the drainage channel - here from the third baffle piece 31c - to the axis of rotation is preferably greater than 0 ° and less than 25 °.
  • the baffle pieces can be sections of a sheet or separate sheet metal elements. Again, they can each consist of several subsegments or pieces or be divided into such.
  • Liquid emerging from the drum is deflected by the first baffle piece 31a in the circumferential direction of the drum and against the direction of rotation K of the drum.
  • An angle ⁇ of the overflow edge can be 0 ° to the radial R or up to ⁇ 10 °, preferably ⁇ 5 °.
  • the base - formed here from the first and the second baffle piece 31b, c - of the inwardly open drainage channel prevents the deflected liquid from splashing outwards. Rather, the bottom ensures that the liquid jet is passed on in the circumferential direction to the end of the bottom of the drainage channel, where the liquid jet leaves the drainage channel in direction A at the drainage edge / overflow edge 31 h.
  • the liquid jet deflected in the circumferential direction is first guided essentially tangentially through the bottom of the drainage channel - here through the second guide plate piece 31b - and then through the third guide plate piece 31c oriented at an obtuse angle even from the tangential direction T to the axis of rotation and leaves the third Baffle piece 31c in the direction defined by the orientation of this baffle piece 31c, whereby the energy gain is particularly large.
  • a single drainage channel and a single recess 29 are preferably formed on each weir plate. However, several drainage channels and recesses 29 can also be formed on a single weir plate.
  • baffle piece 31 is not to be understood too narrowly. These preferably each consist of a section of a metal sheet. However, in the sense of this application, “guide plate pieces” made of non-metallic materials are also conceivable, provided that these are suitable for performing the necessary deflecting and guiding function for the liquid.
  • the area of the recess 29 up to the inner edge 25a of the weir plate 25 should preferably be smaller, in particular 25% or more smaller, preferably 30% smaller, than the imaginary cross section - the imagined cross-sectional area - of the drainage channel in the area of the overflow edge (which can essentially be calculated as the product of the floor width with the height of the discharge channel), which is defined by the height of the baffle piece 31a in the area of the overflow edge 31 h.
  • the area or cross-section of the recess 29 should preferably be equal to or larger than the imaginary cross-section of the discharge channel at the overflow edge, since this again results in excellent outflow behavior.

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. Der Durchlass weist ferner Düsen zum Auslass der geklärten Flüssigkeit auf, welche zur Energieeinsparung entsprechend in Umfangsrichtung - insbesondere tangential - 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 anzuordnen, 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.
  • Aus diesem Grund wenden sich die DE 10 2010 032 503 A1 und die DE 10 2010061 563 A1 von dem zuletzt beschriebenen Weg ab.
  • Nach der DE 10 2010 032 503 A1 wird das Überlaufwehr direkt an den Wehrplatten am Trommeldeckel belassen und es wird erst die Flüssigkeit, welche das rotierende System bereits über das Überlaufwehr verlassen hat, in Umfangsrichtung umgelenkt. Nach dem Austritt aus der Trommel kann kein Kläreffekt mehr auftreten, der gesamte austretende Flüssigkeitsstrahl wird vielmehr durch die Ablenkeinrichtung in Umfangsrichtung abgelenkt.
  • Nach der DE 10 2010061 563 A1 ist vorgesehen, dass die Wehrplatte eine Materialausnehmung aufweist, welche zumindest einen Teil einer Ableitungsrinne oder eine vollständige Ableitungsrinne ausbildet, wobei die Ableitungsrinne derart ausgebildet ist, dass sie aus der Trommel austretende Strömung geeignet umlenkt.
  • Damit haben sich die beiden zuletzt diskutierten Ausgestaltungen an sich bewährt. Dennoch besteht weiterer Bedarf zur Optimierung, insbesondere in Hinsicht auf einen guten Energierückgewinn bei gleichzeitiger Gewährleistung einer geringen Verschmutzungsneigung.
  • Die Lösung des vorstehend beschriebenen Problems ist die Aufgabe der Erfindung.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Danach ist vorgesehen, dass der Boden der Ableitungsrinne zur Überströmkante hin relativ zur Tangentialrichtung um einen Neigungswinkel δ > 0° an der Stelle der Überströmkante nach innen zur Drehachse hin geneigt ist.
  • Ein Hauptvorteil dieser Ausgestaltung besteht wiederum darin, dass sich nicht wie bei den Gehäusen nach Art der WO 2008/138345 A1 leicht Produktablagerungen bilden können. Durch die offene Gestaltung der Ableitungsrinnen wird dieser Nachteil vielmehr erneut vermieden. Dabei ist die konstruktive Ausgestaltung einfach und stabil. Zudem wird der austretende Produktstrom so auf einen radialen Durchmesser umgelenkt, dass sich eine besonders große Energieeinsparung ergibt.
  • Vorzugsweise gilt dabei für den Neigungswinkel δ: δ > 0° und δ < 25°, insbesondere δ ≥ 10° und δ ≤ 20°, da sich derart ein besonders vorteilhaftes Abströmverhalten erzielen lässt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1a-c
    verschiedene Ansichten eines Segmentes eines schematisch dargestellten Trommeldeckels 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. Radialrichtungen senkrecht zur Drehachse D sind mit "R" bezeichnet.
  • 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 vorzugsweise 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 19 definiert damit eine Überlaufkante und damit auch das eigentliche Wehr bzw. das Überlaufwehr 21. Die Flüssigkeit strömt am Überlaufwehr 21 aus der Trommel, welches in Umfangsrichtung U mit der Trommel 1 rotiert, so dass die Flüssigkeit, die in Richtung X parallel zur Drehachse D über das Überlaufwehr 21 strömt, neben der axialen Geschwindigkeitskomponente infolge des Ausströmens aus der Trommel insbesondere auch eine Geschwindigkeit in Umfangsrichtung U (senkrecht zur Bildebene der Fig. 1, siehe auch Fig. 2) sowie eine durch die Zentrifugalkraft bewirkte radiale Komponente vom Rotationszentrum nach außen aufweist.
  • Erfindungsgemäß kann z.B. bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Art der Fig. 2 der Trommeldeckel mit Ablaufwehren 23 nach Art der Fig. 1 versehen werden, welche die Wehrplatte 19 ersetzen, insbesondere, um eine Energieeinsparung zu erreichen.
  • Die Ablaufwehre 23 weisen jeweils wiederum jeweils eine flanschartige Wehrplatte 25 auf, die an dem Trommeldeckel angeordnet wird. Hier sind die Wehrplatten 25 zur Befestigung an dem Trommeldeckel 17 mit Bohrungen 27 versehen, um die jeweilige Wehrplatte mittels (hier nicht dargestellten) Bolzen an dem Trommeldeckel 17 festzuschrauben. Diese Befestigung ist einfach und bevorzugt. Es sind aber auch andere Arten der Befestigung der Wehrplatte(n) 25 an dem Trommeldeckel denkbar.
  • Nach Fig. 1 ist die Wehrplatte 25 als ein Ringsegment ausgebildet, wobei es vorteilhaft (aber nicht zwingend erforderlich) ist - insbesondere um einen leisen Lauf durch Vermeidung von Spalten und dgl. zu vermeiden - wenn die Ringsegmente in Umfangsrichtung direkt oder sehr nah aneinander liegen und sich derart ein umlaufender Ring aus den Wehrplatten 25 bildet. Die Wehrplatte(n) 25 kann/können aber auch eine andere Form aufweisen, so z.B. eine rechteckige oder eine halbkreisartige Form.
  • Die Fig. 1a-c zeigen lediglich ein einziges der Ablaufwehre 23.
  • Jede Wehrplatte 25 als Basis des Ablaufwehres weist - bezogen auf die Drehachse D - eine kreisbogenabschnittsartige Innenkante 25a und eine Außenkante 25b sowie zwei hier radial zur Drehachse D ausgerichtete Umfangskanten 25c und 25d auf. Auch diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da sich leicht ein umlaufender Ring bilden lässt, nicht aber zwingend.
  • In der Innenkante 25a - siehe insbesondere Fig. 1b - ist eine Aussparung 29 ausgebildet, welche sich von der Innenkante 25a - bezogen auf den montierten Zustand am Trommeldeckel 17 - nach außen hin erstreckt und ein Stück vor der Außenkante 25b radial endet.
  • Nach Fig. 1 a und b weist die Aussparung 29 einen sich in vorzugsweise radial oder unter einem kleinen Winkel relativ zur Radialen (Winkel γ vorzugsweise kleiner 25°) erstreckenden ersten Kantenabschnitt 29a auf und einen vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Kantenabschnitt 29 a ausgerichteten zweite Kantenabschnitt 29b, der vorzugsweise tangential oder im Wesentlichen tangential (Winkel zur Tangentialrichtung 0° oder kleiner 20°) zu einem gedachten Kreis mit einem Radius rb zur Drehachse D verläuft.
  • Zumindest der Kantenabschnitt 29b fluchtet vorzugsweise mit einer unter der Wehrplatte 25 liegenden entsprechenden Öffnung im eigentlichen Trommeldeckel (hier nicht dargestellt; siehe aber Fig. 1). Der Kantenabschnitt 29b bildet im Wesentlichen die Überlaufkante, über welche Flüssigkeit axial aus der Trommel tritt.
  • An die von dem ersten Kantenabschnitt 29a abgewandte Seite des zweiten Kantenabschnitts 29b schließt sich vorzugsweise ein relativ zum zweiten Kantenabschnitt sich stumpfwinklig anschließender (dritter) Kantenabschnitt 29c an und an diesen vorzugsweise ein vierter Kantenabschnitt 29d, der hier bogenförmig ist und den dritten Kantenabschnitt mit der kreisbogenförmigen Innenkante 25a der Wehrplatte 25 verbindet. Das Ausströmverhalten an dieser Aussparung hat sich als vorteilhaft erwiesen.
  • An der im montierten Zustand vom Trommeldeckel abgewandten Außenseite der Wehrplatte 25 ist an der Aussparung 29 ferner eine Ableitungsrinne ausgebildet, welche radial nach innen (zur Drehachse) hin offen ist und welche einen Boden aufweist sowie zwei Seitenwände, von denen eine aus einem Leitblechstück 31a gebildet ist und eine aus einem Teil der Wehrplatte 25 selbst.
  • Das Leitblechstück 31a sowie zwei den Boden bildende Leitblechstücke 31b, c dienen insgesamt im Zusammenspiel mit der Wehrplatte 25 dazu, einen aus der Trommel durch die Aussparung 29 axial austretenden Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen entgegen der Drehrichtung K in Richtung -K umzulenken, was infolge des sich durch die Umlenkung ergebenden zusätzlichen Antriebseffektes in Umfangsrichtung zu einem in energetischer Hinsicht günstigen Betrieb führt.
  • Die Leitblechstücke 31a, b und/oder c können auch aus als Abschnitte eines einzigen übergeordneten und entsprechend zurecht gebogenen oder gegossenen Leitbleches ausgebildet sein, oder miteinander verbunden sein, so durch Verschweißen.
  • Wie bereits erläutert, bilden die drei Leitblechstücke 31a, b, c, und die Wehrplatte 25 selbst zusammen die zur Drehachse D hin offene Ableitungsrinne aus.
  • Das erste Leitblechstück 31a ist vorzugsweise rechtwinklig zu dem zweiten und dem dritten Leitblechstück 31b, c ausgebildet. Es bildet nicht nur die Seitenwand der Ablaufrinne sondern sorgt auch für die eigentliche Umlenkung des Flüssigkeitsstrahles aus der Axialrichtung X in eine hierzu senkrechte Umfangsrichtung - K.
  • Das erste Leitblechstück 31a schließt sich als Seitenwand der Ablaufrinne mit seiner zur Trommel gewandten Seite bzw. Fläche direkt an den ersten Kantenabschnitt 29a der Aussparung 29 an.
  • Es ist hier in bevorzugter Ausgestaltung nicht senkrecht zu der Wehrplatte bzw. dem Trommeldeckel darunter angeordnet sondern spitzwinklig, wobei der Winkel α zwischen der Ebene der Wehrplatte 25 als Basisblech und dem ersten Leitblechstück 31a vorzugsweise 0° oder größer 0° und kleiner 45°, vorzugsweise kleiner gleich 15° sein sollte (siehe Fig. 1c). Die Bezugskante für den Winkel α steht senkrecht auf der Wehrplatte und wird an der Innenkante des Leitblechstückes und der Wehrplatte gemessen.
  • Hierdurch wird eine erste Umlenkung der Flüssigkeit aus der Axialrichtung mehr in Umfangsrichtung erreicht. Sodann weist das erste Leitblechstück 31a den Radius bzw. die Biegung 31a" auf und erstreckt sich dann im Abschnitt 31a''' vorzugsweise bis parallel oder vorzugsweise etwas geneigt zur Wehrplatte hin. Vorzugsweise ist dabei zwischen der Ebene der Wehrplatte 25 und der Ebene, in welcher der ebene Abschnitt 31''' liegt bzw. bis in welche hinein sich die Biegung des ersten Leitblechstückes (31a) erstreckt, der Winkel β ausgebildet, für den gilt: β > 0° und β < 30°, insbesondere β < 20°.
  • Das Leitblechstück 31a kann somit in sich auch wieder mehrere Abschnitte oder sogar Einzelstücke bzw. Komponenten aufweisen. Aus Figur 1c ist ersichtlich: das Leitblechstück weist hier einen ebenen Abschnitt 31a' auf, einen Radius 31a" und einen sich daran anschließenden ebenen Abschnitt 31a'''. Besonders wesentlich ist der Radius, da er hauptsächlich die Umlenkung bewirkt, so dass das erste Leitblechstück sogar bis auch einen Radius bzw. gekrümmten Abschnitt reduziert werden könnte.
  • Wie bereits ausgeführt, grenzt das erste Leitblechstück 31a ferner als Seitenwand der Ablaufrinne an das zweite und das dritte Leitblechstück 31b, c an, welche den Boden der Ablaufrinne bilden.
  • Das zweite und das dritte Leitblechstück 31b, c sind vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht (Winkel zwischen 90° und 110°) zur Ebene des Trommeldeckels bzw. der Wehrplatte 25 (die senkrecht zur Drehachse liegt) ausgerichtet und an der Außenseite der Wehrplatte 25 (in montierter Stellung an der Trommel) angeordnet und vorzugsweise materialverbindend (z.B. schweißend befestigt).
  • Das zweite Leitblechstück 31b fluchtet dabei vorzugsweise mit dem zweiten Kantendabschnitt 29b. Das dritte Leitblechstück 31c fluchtet mit dem dritten Kantenabschnitt 29c, ist aber länger als der dritten Kantenabschnitt 29c und sorgt für eine Ablenkung des austretenden Flüssigkeitsstrahls aus der Tangentialrichtung vorzugsweise etwas nach innen zur Drehachse hin. Der entsprechende Winkel δ zwischen Tangentialrichtung T und der Abströmrichtung A vom Boden der Ablaufrinne - hier vom dritten Leitblechstück 31c - zur Drehachse hin ist vorzugsweise größer 0° und kleiner als 25°.
  • Die Leitblechstücke können Abschnitte eines Bleches sein oder separate Blechelemente. Sie können auch wieder jeweils aus mehreren Untersegmenten oder Stücken bestehen oder in solche unterteilt sein.
  • Nachfolgend sei die Wirkungsweise der Ablaufrinne nochmals näher erläutert.
  • Aus der Trommel austretende Flüssigkeit wird durch das erste Leitblechstück 31a in Umfangsrichtung der Trommel und gegen die Drehrichtung K der Trommel umgelenkt. Vorzugsweise erfolgt sogar eine Umlenkung über einen Winkel γ von 0° bis max. 25° relativ zur Radialrichtung R etwas zum Basisblech bzw. zum darunter liegenden Trommeldeckel hin gerichtet, was positiv die Verstopfungsneigung weiter reduziert.
  • Ein Winkel ε der Überströmkante kann 0° zur Radialen R betragen oder bis zu ± 10°, vorzugsweise ± 5°.
  • Dabei hindert der Boden - gebildet hier aus dem ersten und dem zweiten Leitblechstück 31b, c - der nach innen offenen Ablaufrinne die umgelenkte Flüssigkeit daran, nach außen zu spritzen. Der Boden sorgt vielmehr für ein Weiterleiten des Flüssigkeitsstrahls in Umfangsrichtung bis zum Ende des Bodens der Ablaufrinne, wo der Flüssigkeitsstrahl an der Ablaufkante/Überströmkante 31 h die Ablaufrinne in Richtung A verlässt.
  • Der in Umfangsrichtung umgelenkte Flüssigkeitsstrahl wird durch den Boden der Ablaufrinne - hier durch das zweite Leitblechstück 31b - zunächst im Wesentlichen tangential und dann durch das dazu stumpfwinklig ausgerichtete dritte Leitblechstück 31c sogar zur Drehachse hin aus der Tangentialrichtung T etwas nach innen hin geleitet und verlässt das dritte Leitblechstück 31c in der durch die Ausrichtung dieses Leitblechstückes 31 c definierten Richtung, wodurch der Energiegewinn besonders groß ist.
  • Vorzugsweise sind an jeder Wehrplatte eine einzige Ablaufrinne und eine einzige Aussparung 29 ausgebildet. Es können aber auch mehrere Ablaufrinnen und Aussparungen 29 an einer einzigen Wehrplatte ausgebildet sein.
  • Der Begriff des Leitblechstückes 31 ist nicht zu eng zu verstehen. Bevorzugt bestehen diese jeweils aus einem Abschnitt eines Metallblech. Es sind aber im Sinne dieser Anmeldung auch "Leitblechstücke" aus nichtmetallischen Werkstoffen denkbar, sofern diese die dazu geeignet sind, die notwendige Umlenk- und Leitfunktion für die Flüssigkeit erfüllen können.
  • Als sehr vorteilhaft zu erwähnen ist noch, dass die Fläche der Aussparung 29 bis zur Innenkante 25a der Wehrplatte 25 vorzugsweise kleiner sein sollte, insbesondere um 25% oder mehr kleiner, vorzugsweise 30% kleiner, als der gedachte Querschnitt - die gedachte Querschnittsfläche - der Ableitungsrinne im Bereich der Überströmkante (die sich im Wesentlichen als das Produkt der Bodenbreite mit der Höhe der Ableitungsrinne berechnen lässt), welche durch die Höhe des Leitblechstückes 31a im Bereich der Überströmkante 31 h definiert ist. Dabei sollte die Fläche bzw. der Querschnitt der Aussparung 29 vorzugsweise gleich oder größer als der fiktive gedachte Querschnitt der Ableitungsrinne an der Überströmkante, da sich derart ein wiederum hervorragendes Abströmverhalten ergibt. Bezugszeichen
    Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1
    Trommel 3
    Schnecke 5
    Einlaufrohr 7
    Verteiler 9
    Schleuderraum 11
    Feststoffaustrag 13
    Durchlassöffnungen 15
    Trommeldeckel 17
    Wehrplatte 19
    Ablaufwehr 21
    Ablaufwehre 23
    Wehrplatte 25
    Innenkante 25a
    Außenkante 25b
    Umfangskanten 25c, 25d
    Bohrungen 27
    Aussparung 29
    Kantenabschnitte 29a, b, c, d
    Drehachse D
    Radius rb
    Leitelemente 31a, b, c
    Überströmkante 31h
    Drehrichtung K
    Axialrichtung X
    Winkel α, β. γ, δ
    Radius rb
    Radialrichtung R

Claims (19)

  1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einem oder mehreren Ablaufwehr(en) (23) zum Ableiten geklärter Flüssigkeit aus einer Trommel (3), die eine Drehachse (D) und eine Drehrichtung (K) aufweist, mit folgenden Merkmalen:
    a. wenigstens eine oder mehrere Durchlassöffnung(en) (15) in einem Trommeldeckel (17),
    b. wobei der wenigstens einen Durchlassöffnung (15) jeweils eine Wehrplatte (25) zugeordnet ist, die eine Aussparung (29) aufweist,
    c. wobei an der Durchlassöffnung an der Aussparung (29) eine offene Ableitungsrinne ausgebildet ist, mit welcher ein Umlenken aus einer Richtung parallel zur Drehachse (D) der Trommel im Wesentlichen in eine Umfangsrichtung entgegen der Drehrichtung (K) erfolgt,
    d. wobei die Ableitungsrinne derart ausgebildet ist, dass austretende Flüssigkeit über den Boden der Ableitungsrinne bis zu einer Überströmkante (31h) geleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    e. der Boden der Ableitungsrinne zur Überströmkante (31 h) hin relativ zur Tangentialrichtung (T) um einen Neigungswinkel δ > 0° an der Stelle der Überströmkante (31 h) nach innen zur Drehachse (D) hin geneigt ist.
  2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Neigungswinkel δ gilt: δ > 0° und δ < 25°.
  3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Neigungswinkel δ gilt: δ ≥ 10° und δ ≤ 20°.
  4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Ableitungsrinne aus einem oder mehreren Leitblechstücken (31b, c) gebildet ist.
  5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände der Ableitungsrinne aus einem weiteren Leitblechstück (31a) und der Wehrplatte (25) ausgebildet sind.
  6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leitblechstück (31a) welches eine Seitenwand bildet, eine Bogenform oder zumindest einen bogenförmigen Abschnitt (31a") aufweist.
  7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leitblechstück (31a) ferner einen oder zwei ebene Abschnitt(e) (31a', 31a"') aufweist.
  8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leitblechstück (31a) in sich ein- oder mehrstückig ausgebildet ist.
  9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Leitblechstücke aus einem einzigen Blechelement geformt sind.
  10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitblechstücke oder Abschnitte der Leitblechstücke miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch Schweißen.
  11. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Leitblechstück (31a) als Seitenwand der Ablaufrinne mit seiner zur Trommel gewandten Seite bzw. Fläche direkt an einen ersten Kantenabschnitt (29a) der Aussparung (29) anschließt und dass der Winkel α zwischen der Ebene der Wehrplatte (25) und dem ersten Leitblechstück (31a) vorzugsweise zwischen 0 und 45°, insbesondere zwischen 5° und 25° liegt.
  12. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ebene der Wehrplatte (25) und der Ebene, bis in welche hinein sich die Biegung des ersten Leitblechstückes (31a) erstreckt, ein Winkel β ausgebildet ist, für den gilt: β > 0° und β < 30°, insbesondere β < 20° ausgebildet ist.
  13. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leitblechstück (31b), welches Teil des Bodens bildet, vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Wehrplatte (25) und tangential oder im Wesentlichen tangential zur Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
  14. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und das dritte Leitblechstück (31b, c), welche den Boden bilden, ganz oder teilweise mit entsprechenden Kanten der Aussparung (29) in der Wehrplatte (25) fluchten.
  15. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (29) in der Wehrplatte einen oder mehrere gerade Kantenabschnitte (29a, b, c) aufweist.
  16. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (29) in der Wehrplatte zumindest abschnittsweise wenigstens einen gekrümmten bogenförmigen Kantenabschnitt (29d) aufweist.
  17. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Aussparung (29) bis zur Innenkante (25a) der Wehrplatte (25) kleiner ist als der gedachte Querschnitt der Ableitungsrinne im Bereich der Überströmkante (31h).
  18. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Aussparung (29) bis zur Innenkante (25a) der Wehrplatte (25) um mehr als 25% kleiner ist als der gedachte Querschnitt der Ableitungsrinne im Bereich der Überströmkante (31h).
  19. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Aussparung (29) bis zur Innenkante (25a) der Wehrplatte (25) um mehr 30% kleiner ist als der gedachte Querschnitt der Ableitungsrinne im Bereich der Überströmkante (31 h).
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