EP3181231B1

EP3181231B1 - Trommeldeckel einer vollmantelschneckenzentrifuge

Info

Publication number: EP3181231B1
Application number: EP16195749.3A
Authority: EP
Inventors: Alfons Kellnberger; Daniel Schroft
Original assignee: Flottweg SE
Current assignee: Flottweg SE
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: DK3181231T3; EP3181231A1; DE102015122006A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Trommeldeckel einer um eine Zentrifugenachse rotierbaren Trommel einer Vollmantelschneckenzentrifuge, mit einem ersten Trommeldeckelabschnitt, in dem sich Auslassöffnungen befinden, an denen ein geklärtes Medium von innerhalb der Trommel über jeweils eine Wehrkante nach außerhalb der Trommel strömen kann, sowie einem zweiten Trommeldeckelabschnitt, der sich in Axialrichtung betrachtet außen von dem ersten Trommeldeckelabschnitt befindet und der die Trommel drehbar abstützend gestaltet ist, und mindestens einem dritten Trommeldeckelabschnitt, über den der erste Trommeldeckelabschnitt mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt statisch verbunden ist.
Vollmantelschneckenzentrifugen, auch als Dekanter bekannt, separieren mit einer Trommel, die mit hoher Drehzahl um eine Zentrifugenachse rotiert, kontinuierlich fließfähige Stoffgemische. Das Stoffgemisch wird innerhalb der Trommel in mindestens zwei Phasen getrennt, wobei als sogenannter Teich eine leichte Phase, meist ein geklärtes Medium, auf einer schweren Phase, wie etwa Partikel oder Schlamm, aufschwimmt.
Die Trommel ist an einem ihrer beiden axialen Enden mit einem Trommeldeckel verschlossen. Der Trommeldeckel weist mehrere Abschnitte auf, die in der Regel einstückig gestaltet oder miteinander verschraubt oder verschweißt sind und in einander übergehen. In einem ersten Trommeldeckelabschnitt befinden sich Auslassöffnungen, an denen das geklärte Medium von innerhalb der Trommel über eine Wehrkante nach außerhalb der Trommel strömen kann. Dieser erste Trommeldeckelabschnitt ist in der Regel als eine Scheibe gestaltet, die sich plattenförmig von radial innen nach radial außen erstreckt. Ein zweiter Trommeldeckelabschnitt befindet sich, bezogen auf den Innenraum der Trommel, in Axialrichtung betrachtet außen vor dem ersten Trommeldeckelabschnitt und stützt dort die Trommel drehbar ab. An oder in diesem zweiten Trommeldeckelabschnitt befindet sich in der Regel ein Trommellager. Ferner gibt es mindestens einen dritten Trommeldeckelabschnitt, über den der erste Trommeldeckelabschnitt mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt statisch verbunden ist. Dieser dritte Trommeldeckelabschnitt ist in der Regel als eine Verdickung bzw. ein dickwandiger Hohlzylinder gestaltet, durch dessen Inneres bzw. Innenraum sich ein Zulaufrohr für das zu klärende Stoffgemisch oder eine Antriebswelle einer Schnecke erstreckt.
Die Auslassöffnung ist normalerweise außen an der Trommel mit einer Wehrplatte versehen, die zur Auslassöffnung hin eine Wehrkante aufweist. Diese Wehrkante an der Auslassöffnung bestimmt bzw. reguliert den Höhenstand bzw. die Teichtiefe der leichten Phase innerhalb der Trommel.
Aus DE 10 2010 020901 A1 ist eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit einer Trommel bekannt, die an ihren beiden Enden um ihre horizontale Drehachse drehbar mittels zweier Trommellager gelagert ist. An ihrem einen Ende ist die Trommel mit einem Trommeldeckel versehen, der mehrere Ablauföffnungen aufweist. Den Ablauföffnungen vorgeschaltet ist eine Wehrplatte, die als Überlaufwehr dient und an ihrem inneren Durchmesser eine Überlaufkante definiert. Über die Überlaufkante tritt während des Betriebs eine Flüssigkeitsphase eines geklärten Gutes aus den Ablauföffnungen aus. In Austragsrichtung danach ist außenseitig am Trommeldeckel ein Schälkammerabschnitt angebracht, der eine entlang der Drehachse sich erstreckende erste hohlzylindrische Kammerwand aufweist, die radial außerhalb der Überlaufkante angeordnet ist. Innerhalb der ersten Kammerwand befindet sich eine als Flüssigkeitsauslass dienende Schälscheibe mit einem Radialkanal, durch den die Flüssigkeitsphase von radial außerhalb nach radial innerhalb der Überlaufkante hindurch zu führen ist. Im Anschluss an den Radialkanal ist ein Axialkanal innerhalb einer am Trommellager gelagerten zweiten hohlzylindrischen Kammerwand des Schälkammerabschnitts vorgesehen, durch den hindurch die Flüssigkeitsphase radial innerhalb der Überlaufkante nach außen zu leiten ist.

Zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trommeldeckel einer Vollmantelschneckenzentrifuge zu schaffen, bei dem es möglich ist, die Auslassöffnungen radial weit nach innen zu setzen und so im Inneren der Trommel eine große Teichtiefe bereitzustellen.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Trommeldeckel einer um eine Zentrifugenachse rotierbaren Trommel einer Vollmantelschneckenzentrifuge geschaffen, mit einem ersten Trommeldeckelabschnitt, in dem sich Auslassöffnungen befinden, an denen ein geklärtes Medium von innerhalb der Trommel über jeweils eine Wehrkante nach außerhalb der Trommel strömen kann, und mit einem zweiten Trommeldeckelabschnitt, der sich in Axialrichtung betrachtet außen von bzw. vor dem ersten Trommeldeckelabschnitt befindet und der die Trommel drehbar abstützend gestaltet ist, sowie mit mindestens einem dritten Trommeldeckelabschnitt, über den der erste Trommeldeckelabschnitt mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt statisch verbunden ist, wobei der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt sich in Radialrichtung betrachtet in Bezug auf die Wehrkante radial außen befindet.
Bei herkömmlichen Trommeldeckeln befindet sich der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt in Radialrichtung betrachtet in Bezug auf die mindestens eine dortige Wehrkante radial innen. Die Wehrkante bzw. Wehrkanten befindet bzw. befinden sich also radial außen von diesem dritten Trommeldeckelabschnitt. An der jeweiligen Wehrkante austretendes, geklärtes Medium kann entsprechend frei nach radial außen abgeführt werden. Dieses freie Abführen ist grundsätzlich notwendig, weil ja die Trommel mit hoher Drehzahl rotiert und entsprechend das austretende Medium einer hohen Zentrifugalkraft unterliegt und demnach am Austritt bezogen auf den rotierenden Trommeldeckel sofort nach radial außen geschleudert wird.
An dem erfindungsgemäßen Trommeldeckel befindet sich hingegen in Radialrichtung betrachtet radial außen von der Wehrkante der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt. Dies überrascht zunächst, weil der dortige Trommeldeckelabschnitt doch eigentlich das Abströmen von geklärtem Medium behindern würde. Die Erfindung macht sich diesbezüglich jedoch den Umstand zunutze, dass der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt sich nicht über den gesamten Umfang des Trommeldeckels erstreckt, sondern dass dort radial außen von den Wehrkanten trotz drittem Trommeldeckelabschnitt auch Freiräume bestehen bleiben, durch die hindurch das geklärte Medium dann nach radial außen abströmen kann. So schafft es die erfindungsgemäße Lösung mit deren mindestens einem dritten Trommeldeckelabschnitt, eine stützende Wirkung zwischen dem ersten und dem zweiten Trommeldeckelabschnitt zu schaffen, ohne dass dafür radial innen von den Wehrkanten Raum benötigt wird. Die hier verwendete Bezeichnung "in Radialrichtung betrachtet radial außen" bedeutet dabei nicht, dass der dritte Trommeldeckelabschnitt auf ein und demselben Radius bzw. Radialstrahl außen von der jeweiligen Wehrkante liegt, sondern nur, dass er sich auf einem Kreisring befindet, der radial weiter außen liegt, also einen größeren Radius hat, als ein Kreisring radial weiter innen, auf dem sich die jeweilige Wehrkante befindet.
Die Auslassöffnungen können erfindungsgemäß entsprechend radial weit innen bzw. nahe an der Zentrifugenachse positioniert werden. Dass dabei dort der Trommeldeckel hinsichtlich seiner Steifigkeit geschwächt wird, wird mittels des mindestens einen, erfindungsgemäß radial außen angeordneten, dritten Trommeldeckelabschnitts kompensiert.
So kann an der erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge insbesondere eine vergleichsweise große Teichtiefe realisiert werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Schwächung am Trommeldeckel, aufgrund von radial weit innen positionierten Auslassöffnungen, kommen würde.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Trommeldeckel der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt derart positioniert und dimensioniert, dass bei Betriebsdrehzahl der Vollmantelschneckenzentrifuge bei rotierendem Trommeldeckel das geklärte Medium aus den Auslassöffnungen in Umfangsrichtung und nach radial außen austreten kann, ohne dabei auf den mindestens einen dritten Trommeldeckelabschnitt aufzutreffen. Die Betriebsdrehzahl bei Vollmantelschneckenzentrifugen beträgt in der Regel zwischen 600 und 10000 U/min (in Worten: sechshundert und zehntausend Umdrehungen pro Minute). Wie erwähnt bewirkt diese hohe Betriebsdrehzahl, dass das geklärte Medium aus der mindestens einen Auslassöffnung in Umfangsrichtung des Trommeldeckels und besonders radial nach außen geschleudert wird. Die genannte, erfindungsgemäße Weiterbildung stellt sicher, dass das derart nach außen geschleuderte, geklärte Medium nicht am Abströmen gehindert wird.
In vorteilhafter Weise befindet sich ferner der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt in Umfangsrichtung betrachtet im Wesentlichen in einem Kreissektor neben der Wehrkante. Ein Kreissektor ist ein "Tortenstück" eines Kreises. Indem derart vorteilhaft der dritte Trommeldeckelabschnitt, zumindest im Wesentlichen, in einem Kreissektor angeordnet ist, der sich neben einer zugehörigen bzw. benachbarten Wehrkante befindet, ist es insbesondere möglich, dass das geklärte Medium aus der zugehörigen Auslassöffnung beim Wegschleudern in radialer Richtung ungehindert abströmen kann. Dieses unmittelbare, ungehinderte Abströmen in radialer Richtung ist dahingehend vorteilhaft, dass das geklärtes Medium nicht auf ein rotierendes Bauteil trifft und dieses bremst, was einen erhöhten Energiebedarf der Vollmantelschneckenzentrifuge bewirken würde. Wenn in Umfangsrichtung mehrere Wehrkanten angeordnet sind, dann ist es vorteilhaft, wenn mehrere dritte Trommeldeckelabschnitte sich zwischen den Kreissektoren der jeweiligen Wehrkanten befinden. Wenn sich die Trommeldeckelabschnitte in Umfangsrichtung neben den Wehrkanten befinden, so können dort die zugehörigen Wehrplatten von radial außen her einfach montiert und demontiert werden. Insbesondere können sich die Kreissektoren des dritten Trommeldeckelabschnitts bzw. der dritten Trommeldeckelabschnitte und die Kreissektoren der Wehrkante bzw. der Wehrkanten auch teilweise überschneiden. Der jeweilige dritte Trommeldeckelabschnitt kann dann insbesondere in Umfangsrichtung vergleichsweise breit und damit entsprechend stabil bzw. steif gestaltet sein.
Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Trommeldeckel vorzugsweise die Anzahl an dritten Trommeldeckelabschnitten gleich der Anzahl an Auslassöffnungen. In der Regel befinden sich am erfindungsgemäßen Trommeldeckel in Umfangsrichtung mehrere Auslassöffnungen aufeinanderfolgend und regelmäßig, in gleichen Abständen beabstandet. Ebenso ist es statisch von Vorteil, wenn mehrere dritte Trommeldeckelabschnitte über den Umfang verteilt und insbesondere ebenfalls aufeinander folgend und in der Regel regelmäßig, in gleichen Abständen beabstandet angeordnet sind. Alternativ dazu können mehrere dritte Trommeldeckelabschnitte unregelmäßig beabstandet oder alternierend beabstandet sein, insbesondere um eine Geräuschminderung zu erzielen. Besonders bevorzugt ist die Anzahl der Auslassöffnungen gerade oder ungerade zwischen 2 und 10 (in Worten: zwei und zehn). Bei gleicher Anzahl von dritten Trommeldeckelabschnitten und Auslassöffnungen ist es möglich, an jeder Auslausöffnung genau einen dritten Trommeldeckelabschnitt vorzusehen. Auf diese Weise kann nicht nur eine statisch besonders steife Konstruktion in Gestalt einer Gitterstruktur geschaffen werden, sondern es ist auch ein jeweils ungehindertes Abströmen von geklärtem Medium zwischen den jeweiligen dritten Trommeldeckelabschnitten möglich.
Besonders bevorzugt ist der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt in Axialrichtung betrachtet im Querschnitt im Wesentlichen dreieckig gestaltet. Die derartige, im Querschnitt dreieckige Form verhindert ein Ablagern von austretendem Medium am jeweiligen dritten Trommeldeckelabschnitt. Eine im Querschnitt im Wesentlichen dreieckige Form ist zusätzlich von Vorteil, um zu vermeiden, dass abströmendes, geklärtes Medium auf ein Bauteil des Trommeldeckels trifft. Das geklärte Medium kann dann immer leicht nach radial außen abströmen. Wenn ferner eine Spitze des im Querschnitt dreieckigen dritten Trommeldeckelabschnitts in Richtung der Zentrifugenachse zeigt, kann dieser spitze Bereich des Trommeldeckelabschnitts in radialer Richtung bis nahe an die Zentrifugenachse reichen. So können mit den dritten Trommeldeckelabschnitten vergleichsweise große Kräfte abgestützt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Dreiecksform des Querschnitts des dritten Trommeldeckelabschnitts ist, dass zwischen den jeweiligen dritten Trommeldeckelabschnitten radial innen vergleichsweise viel Platz bzw. Freiraum besteht, um dort je eine Auslassöffnung anzuordnen und eine zugehörige Wehrplatte zu montieren.
Alternativ ist in vorteilhafter Weise der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt in Axialrichtung betrachtet im Querschnitt im Wesentlichen vieleckig insbesondere sechseckig gestaltet. Diese im Querschnitt vieleckige Form des dritten Trommeldeckelabschnitts ergibt, bei kleinem Umfang des dritten Trommeldeckelabschnitts, für diesen eine vergleichsweise große Querschnittsfläche. Es können mit dieser Querschnittsform, bei gleicher Außenfläche, größere Kräfte übertragen werden. Um beim Starten oder Stoppen der zugehörigen Zentrifuge eine günstige Ableitung des geklärten Mediums zu erreichen, ist dabei vorzugsweise zumindest eine Seitenfläche des dritten Trommeldeckelabschnitts so angeordnet, dass sie in Richtung der Zentrifugenachse, also weitgehend radial, weist.
Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Trommeldeckel vorzugsweise mindestens ein vierter Trommeldeckelabschnitt vorgesehen, über den ebenfalls der erste Trommeldeckelabschnitt mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt statisch verbunden ist. Dabei befindet sich der mindestens eine vierte Trommeldeckelabschnitt in Radialrichtung betrachtet in Bezug auf die jeweilige Wehrkante radial innen. Dieser vierte Trommeldeckelabschnitt befindet sich demnach in radialer Richtung betrachtet auf einem Kreisring zwischen der Wehrkante und der Zentrifugenachse. Er verbindet so, gemeinsam mit dem dritten Trommeldeckelabschnitt, den ersten mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt. Der erste und der zweite Trommeldeckelabschnitt sind dann also mittels des dritten und des vierten Trommeldeckelabschnitts auf einem "äußeren" und einem "inneren" Kreisring miteinander verbunden. Der erfindungsgemäße Trommeldeckel ist entsprechend in diesem Bereich "gitterartig" verstärkt bzw. ausgesteift. Diese Aussteifung ermöglicht es, große Kräfte von dem ersten zu dem zweiten Trommeldeckelabschnitt zu übertragen. Besonders bevorzugt ist der vierte Trommeldeckelabschnitt im Querschnitt als ein Ring bzw. als ein Hohlzylinder und insbesondere einstückig mit dem ersten und dem zweiten Trommeldeckelabschnitt ausgebildet.
Bevorzugt ist ferner die Wehrkante an einer Wehrplatte ausgebildet, die in Axialrichtung betrachtet vor der zugehörigen Auslassöffnung an dem ersten Trommeldeckelabschnitt angebracht ist. Beim Anbringen der Wehrplatte an dem ersten Trommeldeckelabschnitt kann diese an der zugehörigen Auslassöffnung fluiddicht abdichten. Das aus der Auslassöffnung austretende geklärte Medium wird entsprechend von der Wehrplatte zurückgehalten, bis beim Befüllen der Trommel mit zu klärenden Medium die gewünschte Teichtiefe bzw. der festgelegte Flüssigkeitsstand erreicht ist und das geklärte Medium über die Wehrkante hinweg abfließt.
Alternativ ist die Wehrkante vorzugsweise an einer Kanalrinne ausgebildet, die in Axialrichtung betrachtet in Durchströmungsrichtung des geklärten Mediums nach der Wehrkante an dem ersten Trommeldeckelabschnitt angebracht ist. Die derartige Kanalrinne kann das durch die Auslassöffnung austretende geklärte Medium in Umfangsrichtung hin entgegen der Rotationsrichtung der Trommel ablenken. Auf diese Weise kann das Abströmen des geklärten Mediums genutzt werden, um den Drehantrieb der Trommel der Vollmantelschneckenzentrifuge zu unterstützten. Es ergibt sich aus dem derart umgelenkten Abströmen nämlich eine Energierückgewinnung aus dem abfließenden, geklärten Medium. Wenn diese Kanalrinne radial nahe an die Wehrkante herangesetzt ist, kann vergleichsweise viel Energie aus dem abströmenden, geklärten Medium zurückgewonnen werden.
In vorteilhafter Weise ist ferner die Wehrkante an einer Abströmfläche ausgebildet, die in Axialrichtung betrachtet sich von dem ersten Trommeldeckelabschnitt zu dem zweiten Trommeldeckelabschnitt erstreckt. Die derart ausgerichtete Abströmfläche "verbindet" den ersten Trommeldeckelabschnitt weitgehend mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt und überbrückt so den Abstand zwischen den beiden Trommeldeckelabschnitten. Die Abströmfläche dient dabei ebenfalls als eine Umlenkung des abströmenden Mediums in Umfangsrichtung. Im Gegensatz zu einer Kanalrinne weist diese Abströmfläche dabei keine Kanalwand auf, sondern nutzt den zweiten Trommeldeckelabschnitt als radial ausgerichtete Begrenzungsfläche. So ist eine Umlenkung des abströmenden Mediums in Umfangsrichtung auch ohne Rinnenform möglich. Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine mögliche Verstopfungsgefahr an der Abströmfläche von Vorteil.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: einen Längsschnitt einer Vollmantelschneckenzentrifuge gemäß dem Stand der Technik entlang deren Zentrifugenachse,
Fig. 2: den rechten Teil des Längsschnitts gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3: den Schnitt III - III gemäß Fig. 2,
Fig. 4: das Detail IV gemäß Fig. 2,
Fig. 5: das Detail V gemäß Fig. 2,
Fig. 6: einen Teil eines Längsschnitt einer Vollmantelschneckenzentrifuge gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7: den Schnitt VII - VII gemäß Fig. 6,
Fig. 8: einen Teil eines Längsschnitt einer Vollmantelschneckenzentrifuge gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 9: den Schnitt IX - IX gemäß Fig. 8,
Fig. 10: das Detail X gemäß Fig. 8 einer ersten Variante,
Fig. 11: das Detail XI gemäß Fig. 6 einer zweiten Variante,
Fig. 12: den Teil eines Schnitts IX - IX gemäß Fig. 8 eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig. 13: das Detail XIII gemäß Fig. 12 in einer weiteren Variante.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Vollmantelschneckenzentrifuge 10 gemäß dem Stand der Technik mit einem Gehäuse 12 und mit einer Trommel 14, die insbesondere mittels einer Lageranordnung 16 drehbar gelagert ist. Die Trommel 14 kann entsprechend mit hoher Drehzahl um eine Zentrifugenachse 18 rotieren, die eine Axialrichtung 20 und eine Radialrichtung 22 definiert. Dabei umfasst die Trommel 14 in Axialrichtung 20 einen kegelförmigen Trommelabschluss 24, in dem sich, über den Umfang verteilt, mehrere Auswurföffnungen 26 befinden. Ferner ist die Trommel 14 aus einem kreiszylindrischen Trommelkörper 28 und einem plattenförmigen Trommeldeckel 30 gebildet.
Der Trommeldeckel 30 unterteilt sich in drei Trommeldeckelabschnitte, einen ersten, scheibenförmigen Trommeldeckelabschnitt 32, einen zweiten, hohlzylindrischen, dünnwandigen Trommeldeckelabschnitt 34 und einen dritten, hohlzylindrischen, dickwandigen Trommeldeckelabschnitt 36. Der erste, scheibenförmige Trommeldeckelabschnitt 32 ist mit dem Trommelkörper 28 verbunden. Der zweite, hohlzylindrische, dünnwandige Trommeldeckelabschnitt 34 ist bei der Lageranordnung 16 angeordnet und von der Lageranordnung 16 drehbar abgestützt. Der dritte, ebenfalls hohlzylindrische, aber dickwandige Trommeldeckelabschnitt 36 ist zwischen dem ersten und zweiten Trommeldeckelabschnitt 32, 34 angeordnet und an seinen beiden axialen Enden mit diesen einstückig verbunden.
In dem Trommeldeckel 30 befinden sich ferner im ersten, scheibenförmigen Trommeldeckelabschnitt 32 mehrere Auslassöffnungen 38. An jeder der Auslassöffnungen 38 ist eine Wehrkante 40 angeordnet.
Innerhalb der Trommel 14 rotiert, mit vergleichsweise geringer Differenzdrehzahl, um die Zentrifugenachse 18 eine Schnecke 42. Die Schnecke 42 weist eine hohlzylinderförmige Schneckennabe 44 und eine diese umgebende Schneckenwendel 46 auf. Die Schnecke 42 ist mittels einer Lageranordnung 48 an dem Trommeldeckel 30 drehbar gelagert. In die Trommel 14 ist durch den Trommeldeckel 30 und die Schneckennabe 44 hindurch mittels eines Zuführrohrs 50 ein zu entmischendes bzw. zu klärendes Medium 52 einzubringen.
Das zu klärende Medium 52 wird mittels der Rotation der Trommel um die Zentrifugenachse 18 einer hohen Zentrifugalkraft ausgesetzt und auf diese Weise in mehrere Phasen separiert. Es trennt sich in eine erste Phase bzw. ein abgeschiedenes Medium 54 und eine zweite Phase bzw. ein geklärtes Medium 56 auf. Das abgeschiedene Medium 54 setzt sich innenseitig am kreiszylindrischen Trommelkörper 28 der Trommel 14 ab und wird mittels der Schnecke 42 axial zum kegelförmigen Trommelabschluss 24 und dann entlang von diesem radial nach innen und durch die Auswurföffnungen 26 hindurch nach außen gefördert. Das in der Regel flüssige, geklärte Medium 56 schwimmt auf diesem abgeschiedenen Medium 54 auf und sammelt sich als so genannter Teich zur Zentrifugenachse 18 hin. Wenn eine vorbestimmte Teichtiefe bzw. ein Flüssigkeitsstand 58 erreicht ist, fließt das geklärte Medium 56 über die Wehrkanten 40 ab und wird von der Zentrifugenachse 18 weg, insbesondere in Radialrichtung 22 nach außen ausgetragen.
In Fig. 2 ist im Detail IV bzw. in Fig. 4 eine solche Wehrkante 40 an einer scheibenförmigen, radial ausgerichteten Wehrplatte 60 gezeigt. Ferner ist im Detail V bzw. in Fig. 5 eine Wehrkante 40 an einer wannenförmigen Kanalrinne 62 darstellt.
Die Fig. 3 zeigt den Trommeldeckel 30 mit dessen Rotationsrichtung 64 und mit sechs Auslassöffnungen 38. Die Auslassöffnungen 38 sind in Umfangsrichtung auf einem Ring bzw. Kreis beabstandet verteilt und erstrecken sich axial durch den Trommeldeckel 30 hindurch. An den Auslassöffnungen 38 steht der Flüssigkeitsstand 58 innerhalb der Trommel 14 in Axialrichtung 20 nach außen hin bis zur radialen Höhe der Wehrkanten 40 an.
Die drei Auslassöffnungen 38 auf der linken Seite und oben in der Fig. 3 sind mit Wehrplatten 60 abgedeckt. Über diese Wehrplatten 60 fliest das geklärte Medium 56 in drei, gegen die Rotationsrichtung gekrümmten, breiten Abflussströmen 66 ab.
Bei den Auslassöffnungen 38 auf der rechten Seite und unten in der Fig. 3 sind drei Kanalrinnen 62 mit jeweiligen Wehrkanten 40 angeordnet. Über diese Kanalrinnen 62 fliest das geklärte Medium 56 in Umfangsrichtung umgelenkt in einem vergleichsweise schmalen Abflussstrom 68 ab. Die Kanalrinne 62 lenkt das abfließende Medium 56 also in Umfangsrichtung um.
Die drei Wehrplatten 60 und die drei Kanalrinnen 62 sind dabei mittels Befestigungsschrauben 70 mit dem Trommeldeckel 30 verschraubt. In der Mitte der Fig. 3 ist der dritte Trommeldeckelabschnitt 36 gemäß dem Stand der Technik als dickwandiger, schraffierter Ring zu erkennen.
Fig. 4 zeigt eine der Wehrplatten 60 als eine flache, dünne Platte, die mit ihrer Breitenerstreckung die Auslassöffnung 38 in Umfangsrichtung vollständig und ferner in Radialrichtung 22 teilweise nach außen hin abdeckt. Die Wehrplatte 60 legt so mit ihrer Wehrkante 40 den Flüssigkeitsstand 58 des geklärten Mediums 56 innerhalb der Trommel 14 fest.
Fig. 5 zeigt eine der Kanalrinnen 62 mit deren vier Bereichen 72, 74, 76 und 78 und einer Abströmfläche 80. Wie die Wehrplatte 60 ist auch die Kanalrinne 62 seitlich an den Trommeldeckel 30 angesetzt, nämlich mit dem ersten Bereich 72. Der zweite Bereich 74 weist axial gerichtet nach außen und wirkt als ein Rinnenboden. Dieser zweite Bereich 74 bildet eine Abströmfläche 80 aus und erstreckt sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung. Der dritten Bereich 76 zeigt außen vom zweiten Bereich 74 in Radialrichtung 22 zur Zentrifugenachse 18 hin. Der vierte Bereich 78 verschließt die derartige Kanalrinne 62 zur Rotationsrichtung 64 hin.
Die Fig. 6 zeigt einen Teil der Vollmantelschneckenzentrifuge 10 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels mit dem Trommeldeckel 30. Der Trommeldeckel 30 ist wie in Fig. 1 in den ersten Trommeldeckelabschnitt 32, den zweiten Trommeldeckelabschnitt 34, einen erfindungsgemäßen dritten Trommeldeckelabschnitt 82 und zusätzlich einen erfindungsgemäßen vierten Trommeldeckelabschnitt 84 unterteilt.
Im ersten Trommeldeckelabschnitt 32 sind Auslassöffnungen 38 ausgebildet, die sich schräg nach innen zur Zentrifugenachse 18 hin erstrecken und insbesondere sich nach außen hin aufweitend gestaltet sind.
Die dritten und vierten Trommeldeckelabschnitte 82, 84 sind zwischen dem ersten und dem zweiten Trommeldeckelabschnitt 32, 34 angeordnet. Der dritte Trommeldeckelabschnitt 82 erstreckt sich nahe dem ersten Trommeldeckelabschnitt 32, innerhalb eines im Querschnitt ringförmigen, ersten Bereichs 86 und nahe dem zweiten Trommeldeckelabschnitt 34, innerhalb eines scheibenförmigen, zweiten Bereichs 88.
Der erste Bereich 86 schließt an dem ersten Trommeldeckelabschnitt 32 an und befindet sich in Radialrichtung außerhalb der zugehörigen Wehrkanten 40. Der erste Bereich 86 ist von mehreren Ausströmöffnungen 90 unterbrochen, aus denen das geklärte Medium 56, durch den Trommeldeckel 30 hindurch, nach radial außen abströmen kann.
Der zweite Bereich 88 ist plattenförmig gestaltet und axial neben den Wehrkanten 40 und bezogen auf die Radialrichtung 22 außen und innen von diesen angeordnet. Er verbindet den ersten Bereich 86 mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt 34. Im zweiten Bereich 88 sind axial neben den Befestigungsschrauben 70 Montagebohrungen 92 vorgesehen, durch die hindurch diese Befestigungsschrauben 70 in Axialrichtung 20 montiert werden können. Der zweite Bereich 88 kann alternativ auch nichtplattenförmig, sondern mittels Speichen oder Streben sternförmig bzw. gitterförmig gestaltet sein, um den ersten Bereich 86 mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt 34 zu verbinden.
Der vierte, relativ dünnwandige, rohrförmige Trommeldeckelabschnitt 84 verbindet in Radialrichtung 22 innen von den Auslassöffnungen 38 den ersten Trommeldeckelabschnitt 32 mit dem zweiten Bereich 88. Der vierte Trommeldeckelabschnitt 84 kann alternativ vieleckig gestaltet sein. Der vierte Trommeldeckelabschnitt 84 steift damit den Trommeldeckel 30 radial ganz weit innen zusätzlich aus. Er dient ferner dazu, dass ausströmendes, geklärtes Medium 56 nicht in Radialrichtung 22 nach innen gelangen kann.
Wie in Fig. 7 zu erkennen ist, sind sechs Auslassöffnungen 38 vorgesehen. An drei dieser Auslassöffnungen 38, die sich in Fig. 7 auf der linken Seite und oben befinden, sind Wehrplatten 60 mit zugehörigen Abflussströmen 66 dargestellt. An den drei verbleibenden Auslassöffnungen 38, sie sich in Fig. 7 auf der rechten Seite und unten befinden, sind Kanalrinnen 62 mit den jeweiligen Abflussströmen 68 gezeigt.
In Radialrichtung 22 außerhalb der Auslassöffnungen 38 sind in Fig. 7 im Schnitt der erste Bereich 86 des erfindungsgemäßen, dritten Trommeldeckelabschnitts 82 und in Radialrichtung 22 innerhalb der Auslassöffnungen 38 der vierte, ringförmige Trommeldeckelabschnitt 84 zu erkennen. Die Ringform des ersten Bereichs 86 wird in Umfangsrichtung von den Ausströmöffnungen 90 in mehrere Elemente 94 unterteilt. Diese Elemente 94 weisen im dargestellten Querschnitt je im Wesentlichen eine dreieckige Form auf, die eine zur Zentrifugenachse 18 weisende Ecke aufweist. Diese Ecke ist abgerundet, während die anderen beiden Ecken der Dreiecksform scharfkantig sind. Die Abrundung der nach radial innen weisenden Ecke hat den Vorteil, dass das geklärte Medium 56 möglichst verwirbelungsfrei nach radial außen abströmen kann.
Die Elemente 94 des ersten Bereichs 86 liegen in je einem Kreissektor in Umfangsrichtung im Wesentlichen neben einer benachbarten Wehrkante 40. Die Anzahl der Elemente 94 ist dabei gleich der Anzahl an Wehrkanten 40 bzw. an Auslassöffnungen 38.
Das geklärte Medium 56 fließt durch die Auslassöffnung 38 über die zugehörige Wehrkante 40 ab. Bei den drei Wehrplatten 60 mit jeweils dem breiten Abflussstrom 66, strömt das geklärte Medium 56 direkt nach radial außen durch die dortige Ausströmöffnung 90 zwischen zwei benachbarten Elementen 94 ab. Bei den drei Kanalrinnen 62 fließt das geklärte Medium 56 hingegen, aufgrund der Umlenkung in Rotationsrichtung, durch eine in Umfangsrichtung benachbarte Ausströmöffnung 90 ab. Das geklärte Medium 56 "überspringt" also eines der Elemente 94.
Die Fig. 8 und 9 zeigen einen Teil einer Vollmantelschneckenzentrifuge 10 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist der Trommeldeckel 30 in einen ersten und zweiten Trommeleckelabschnitt 32 bzw. 34 sowie einen dritten, erfindungsgemäßen Trommeldeckelabschnitt 82 unterteilt. Einen vierten Trommeldeckelabschnitt 84 gibt es bei diesem Ausführungsbeispiel nicht.
Bei dem ersten Trommeldeckelabschnitt 32 gemäß Fig. 8 und 9 ist im Vergleich zu Fig. 6 die Auslassöffnung 38 mit deren Wehrkante 40 noch näher an die Zentrifugenachse 18 gesetzt. Dies ermöglicht es, dass der Flüssigkeitsstand 58 in der Trommel 14 näher an die Zentrifugenachse 18 heranrutscht bzw. dass die Teichtiefe größer ist, als bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6.
Der dritte Trommeldeckelabschnitt 82 dieses Ausführungsbeispiels umfasst ebenfalls an dem ersten Trommeldeckelabschnitt 32 einen ringförmigen, unterbrochenen Bereich 86 und an dem zweiten Trommeldeckelabschnitt 34 einen scheibenförmigen Bereich 88. Der Bereich 86 ist in Radialrichtung 22 näher zur Zentrifugenachse 18 hin angeordnet. Die Scheibe des Bereichs 88 ist entsprechend im Durchmesser kleiner.
Wie in Fig. 9 zu erkennen ist, sind auch hier sechs Auslassöffnungen 38 mit drei Wehrplatten 60 mit Abflussströmen 66 links oben, sowie drei Kanalrinnen 62 mit Abflussströmen 68 rechts unten gezeigt. Im Unterschied zu Fig. 3 und 7 sind die Wehrplatten 60 und die Kanalrinnen 62 mittels Befestigungsschrauben 70 in Radialrichtung 22 außen von den Auslassöffnungen 38 verschraubt.
Erfindungsgemäß ist hier wie in Fig. 7 in Radialrichtung 22 außerhalb der Auslassöffnungen 38 der erste Bereich 86 ausgebildet. Der erste Bereich 86 unterteilt sich auch hier in mehrere Elemente 94, die in Umfangsrichtung auf einem konzentrischen Ring um die Zentrifugenachse 18 angeordnet sind. Die Elemente 94 liegen im Wesentlichen auf Kreissektoren neben einer jeweils benachbarten Wehrkante 40 und die Anzahl der Elemente 94 ist gleich der Anzahl an Auslassöffnungen 38.
Die Elemente 94 gemäß Fig. 9 weisen dabei im Querschnitt je eine sechseckige Form auf. Zwei der Seitenflächen dieser Sechseckform weisen in Richtung der Zentrifugenachse 18. Die sechseckige Form hat, wie im Schnitt gemäß Fig. 9 deutlich zu erkennen ist, eine größere Querschnittsfläche, als die in Fig. 7 dargestellte, dreieckige Form. Zusätzlich ist, wie erwähnt, der erste Bereich 86 bei diesem Ausführungsbeispiel weiter nach radial innen gerückt. Diese beiden Umstände ermöglichen es, dass mit diesem Bereich 86 höhere Kräfte übertragen werden können, als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7. Vor allem bei einer Torsionsbeanspruchung ist diese geometrische Form der Elemente 94 gemäß Fig. 9 und deren Anordnung besonders vorteilhaft.
Fig. 10 zeigt eine Kanalrinne 62 für den erfindungsgemäßen Trommeldeckelabschnitt 82. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 5, weist diese Kanalrinne 62 nur drei Bereiche 72, 74 und 78 auf. Der dritte Bereich 76 ist hier von der zur Auslassöffnung 38 gewandten Innenwand des zweiten Bereichs 88 des dritten Trommeldeckelabschnitts 82 ersetzt. Die ersten drei Bereiche 72, 74 und 78 sind weitgehend gleich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5.
Der Unterschied liegt bei dieser Kanalrinne 62 damit darin, dass der zweite und vierte Bereich 74, 78 sich mit der Abströmfläche 80 in Axialrichtung 20 von der Auslassöffnung 38 weg bis zu dem zweiten Bereich 88 des dritten Trommeldeckelabschnitts 82 erstrecken. Der zweite Bereich 88 übernimmt damit die Funktion des Umlenkens des austretenden, geklärten Mediums in Umfangsrichtung.
Fig. 11 zeigt hingegen im Vergleich dazu die Einbausituation mit einer klassischen bzw. herkömmlichen Wehrplatte 60 in den erfindungsgemäßen Trommeldeckel 30.
In Fig. 12 ist zu erkennen, dass in dieser alternativen Ausführungsform das Element 94 eine im Querschnitt im Wesentlichen fünfeckige Form aufweist. Das Element 94 ist bei dieser Ausführungsform an die Rotationsrichtung 64 angepasst und drehrichtungsabhängig gestaltet. Die Gestaltung des Elementes 94 orientiert sich an den dem Element 94 jeweils zugewandten äußeren Rändern der Verläufe des Abflussstroms 66 und des Abflussstroms 68. Das Element 94 füllt gerade jenen Raum aus, in dem sich die Abflussströme 66 und 68 nicht befinden können. Es ergibt sich damit, dass beide Abflussströme 66 und 68 besonders widerstandsund turbulenzfrei abzuleiten sind. Um dies zu verdeutlichen, sind in Fig. 12 auch beide Abflussströme 66 und 68 an einer einzigen Auslassöffnung 38 dargestellt. Die drehrichtungsabhängige, fünfeckige Form, wie sie im Schnitt gemäß Fig. 12 gezeigt ist, hat eine größere Querschnittsfläche, als die in Fig. 7 dargestellte, dreieckige Form sowie die in Fig. 9 dargestellte, sechseckige Form. Aufgrund dieser größeren Querschnittsfläche können höhere Kräfte übertragen werden, als bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6 bis 9. Vor allem bei einer Torsionsbeanspruchung ist diese im Wesentlichen fünfeckige Form der Elemente 94 gemäß Fig. 12 und deren Anordnung besonders vorteilhaft.
Fig 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elementes 94 gemäß Fig. 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Ecken der im Querschnitt im Wesentlichen fünfeckigen Form, die zur Zentrifugenachse 18 hinweisen, abgerundet gestaltet. Das Abrunden der Ecken des Elementes 94 ermöglicht es, dass das Element 94 noch näher an die Bogenform der Abflussströme 66 und 68 anzupassen ist. Die Querschnittsfläche des Elementes 94 gemäß Fig. 13 wird so im Vergleich zu dem Element 94 gemäß Fig. 12 weiter vergrößert.

Bezugszeichenliste

10: Vollmantelschneckenzentrifuge
12: Gehäuse
14: Trommel
16: Lageranordnung
18: Zentrifugenachse
20: Axialrichtung
22: Radialrichtung
24: Trommelabschluss
26: Auswurföffnung
28: Trommel körper
30: Trommeldeckel
32: erster Trommeldeckelabschnitt
34: zweiter Trommeldeckelabschnitt
36: dritter Trommeldeckelabschnitt
38: Auslassöffnung
40: Wehrkante
42: Schnecke
44: Schneckennabe
46: Schneckenwendel
48: Lageranordnung
50: Zuführrohr
52: zu klärendes Medium
54: abgeschiedenes Medium
56: geklärtes Medium
58: Flüssigkeitsstand
60: Wehrplatte
62: Kanalrinne
64: Rotationsrichtung
66: Abflussstrom
68: Abflussstrom
70: Befestigungsschrauben
72: Bereich
74: Bereich
76: Bereich
78: Bereich
80: Abströmfläche
82: dritter Trommeldeckelabschnitt
84: vierter Trommeldeckelabschnitt
86: erster Bereich
88: zweiter Bereich
90: Ausströmöffnung
92: Montagebohrung
94: Element

Claims

Trommeldeckel (30) einer um eine Zentrifugenachse (18) rotierbaren Trommel (14) einer Vollmantelschneckenzentrifuge (10), mit
- einem ersten Trommeldeckelabschnitt (32), in dem sich Auslassöffnungen (38) befinden, an denen ein geklärtes Medium (56) von innerhalb der Trommel (14) über jeweils eine Wehrkante (40) nach außerhalb der Trommel (14) strömen kann,

- einem zweiten Trommeldeckelabschnitt (34), der sich in Axialrichtung (20) betrachtet außen von dem ersten Trommeldeckelabschnitt (32) befindet und der die Trommel (14) drehbar abstützend gestaltet ist, und

- mindestens einem dritten Trommeldeckelabschnitt, über den der erste Trommeldeckelabschnitt (32) mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt (34) statisch verbunden ist,
wobei der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt (82; 86; 94) sich in Radialrichtung (22) betrachtet in Bezug auf die Wehrkanten (40) radial außen befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass dort radial außen von den Wehrkanten (40) trotz drittem Trommeldeckelabschnitt (82; 86; 94) auch Freiräume bestehen bleiben, durch die hindurch das geklärte Medium dann nach radial außen abströmen kann.
Trommeldeckel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt (82; 86; 94) derart positioniert und dimensioniert ist, dass bei Betriebsdrehzahl der Vollmantelschneckenzentrifuge (10) bei rotierendem Trommeldeckel (30) das geklärte Medium (56) aus den Auslassöffnungen (38) in Umfangsrichtung und nach radial außen austretbar ist, ohne dabei auf den mindestens einen dritten Trommeldeckelabschnitt (82; 86; 94) aufzutreffen.
Trommeldeckel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt (82; 86; 94) sich in Umfangsrichtung betrachtet neben der Wehrkante (40) befindet.
Trommeldeckel nach eine der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an dritten Trommeldeckelabschnitten (82, 86; 94) gleich der Anzahl an Auslassöffnungen (38) ist.
Trommeldeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt (82; 86; 94) in Axialrichtung (20) betrachtet im Querschnitt im Wesentlichen dreieckig gestaltet ist.
Trommeldeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dritte Trommeldeckelabschnitt (82; 86; 94) in Axialrichtung (20) betrachtet im Querschnitt im Wesentlichen sechseckig gestaltet ist.
Trommeldeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein vierter Trommeldeckelabschnitt (84) vorgesehen ist, über den ebenfalls der erste Trommeldeckelabschnitt (32) mit dem zweiten Trommeldeckelabschnitt (34) statisch verbunden ist, wobei der mindestens eine vierte Trommeldeckelabschnitt (84) sich in Radialrichtung (22) betrachtet in Bezug auf die jeweilige Wehrkante (40) radial innen befindet.
Trommeldeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wehrkante (40) an einer Wehrplatte (60) ausgebildet ist, die in Axialrichtung (20) betrachtet vor der zugehörigen Auslassöffnung (38) an dem ersten Trommeldeckelabschnitt (32) angebracht ist.
Trommeldeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wehrkante (40) an einer Kanalrinne (62) ausgebildet ist, die in Axialrichtung (20) betrachtet vor der zugehörigen Auslassöffnung (38) an dem ersten Trommeldeckelabschnitt (32) angebracht ist.
Trommeldeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wehrkante (40) an einer Abströmfläche (80) ausgebildet ist, die in Axialrichtung (20) betrachtet sich von dem ersten Trommeldeckelabschnitt (32) zu dem dritten Trommeldeckelabschnitt (82) erstreckt.