EP3837056A1 - Auslassdüse für eine zentrifugentrommel, düseneinsatz, zentrifugentrommel, montagewerkzeug und verfahren zur montage einer auslassdüse - Google Patents

Auslassdüse für eine zentrifugentrommel, düseneinsatz, zentrifugentrommel, montagewerkzeug und verfahren zur montage einer auslassdüse

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Publication number
EP3837056A1
EP3837056A1 EP19753056.1A EP19753056A EP3837056A1 EP 3837056 A1 EP3837056 A1 EP 3837056A1 EP 19753056 A EP19753056 A EP 19753056A EP 3837056 A1 EP3837056 A1 EP 3837056A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
outlet
outlet nozzle
positioning
tool
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.)
Pending
Application number
EP19753056.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas König
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.)
Flottweg SE
Original Assignee
Flottweg SE
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 Flottweg SE filed Critical Flottweg SE
Publication of EP3837056A1 publication Critical patent/EP3837056A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of 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
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • 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
    • 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
    • B04B2001/2091—Configuration of solids outlets

Definitions

  • the invention relates to an outlet nozzle for a centrifuge drum, comprising a nozzle insert and a nozzle holder, according to claim 1. Furthermore, the invention relates to a nozzle insert, in particular for one
  • the invention further relates to a
  • Centrifuge drum a tool for assembling and disassembling a
  • Nozzle separators are used, for example, to separate and simultaneously concentrate liquid mixtures. Due to their design, nozzle separators can process very large throughputs with very high solids concentrations. The incoming product is in the
  • the specific heavy component of the mixture is transported radially outwards to the inner wall of the drum.
  • the specifically lighter constituents of the mixture are transported radially inwards.
  • nozzles namely outlet nozzles for centrifuge drums, have, for example, hard metal inserts which are soldered on.
  • Carbide inserts are also referred to as nozzle stones.
  • the soldering of such hard metal inserts is a very complex process which, on the one hand, requires special preparation of the parts to be soldered and, on the other hand, requires special knowledge of the soldering process.
  • the nozzle block creates a risk of blockage of the channel, since deposits of the solid are possible in areas in front of the nozzle block. Also vortex formation or
  • the object of the present invention is to provide an outlet nozzle for a centrifuge drum which is designed to be flow-optimized on the one hand and is easily replaceable on the other.
  • this object is achieved with regard to the outlet nozzle for a centrifuge drum by the subject matter of claim 1, with regard to the nozzle insert by the subject matter of claim 8, with regard to the centrifuge drum by the subject matter of claim 9, with regard to the tool for assembly and disassembly of an outlet nozzle by the subject matter of claim 11 and with regard to the method for mounting an outlet nozzle in a centrifuge drum solved by the subject matter of claim 13.
  • the invention is based on the idea of an outlet nozzle for a
  • the outlet nozzle comprises a nozzle insert and a nozzle holder.
  • the nozzle insert is exchangeable, in particular clamped, fixed in the nozzle holder.
  • the outlet nozzle has a flow channel which determines the outlet angle of the outlet nozzle, the flow channel of the outlet nozzle being formed by the nozzle insert.
  • the outlet nozzle consists of at least two elements, namely a nozzle insert and a nozzle holder.
  • the flow channel of the outlet nozzle is in particular completely formed by the nozzle insert.
  • the flow channel of the outlet nozzle is defined such that the flow channel is the channel of the outlet nozzle that determines the outlet angle of the outlet nozzle.
  • the exit angle relates to the angle that the medium in question from the outlet nozzle forms in relation to a horizontal axis of the outlet nozzle.
  • the nozzle holder is used in particular to fasten the nozzle insert in the centrifuge drum. Furthermore, the nozzle holder is used for exact
  • the nozzle insert is preferably located completely in the nozzle holder. In other words, the nozzle insert is completely radially surrounded by a nozzle holder. Only the inlet opening of the nozzle insert, i.e. the opening through which a medium to be discharged enters is free or is not surrounded by the nozzle holder.
  • the flow channel of the outlet nozzle is preferably free of edges and / or corners and / or parting lines and / or connecting lines. In other words, the flow channel has no edges and / or corners.
  • the flow channel is flow-optimized due to the design without edges and / or corners and / or parting lines and / or connecting lines
  • the outlet nozzle preferably has no nozzle block. Accordingly, the outlet nozzle has no element that interrupts the flow channel in sections or edges and / or corners and / or parting lines and / or
  • the wall of the flow channel is preferably designed as a completely defined 3D free-form surface.
  • the 3D free-form surface is defined starting from an inlet opening and extending to an outlet opening.
  • the inlet opening relates to the opening of the flow channel and the opening of the nozzle insert through which a separated medium, starting from the centrifuge drum, enters the outlet nozzle.
  • Nozzle insert affects the opening through which the medium from the
  • the inlet opening has a larger diameter than the outlet opening.
  • Both the inlet opening and the outlet opening are preferably designed as openings with a round cross section.
  • the inlet opening can be central or eccentric to a cylindrical
  • Centrifuge drum first guide curve This can also be called the front guide curve.
  • a second guide curve namely a rear guide curve, is formed in relation to the direction of rotation. Both the first and front guidance curve and the second and rear guidance curve are each formed from a plurality of partial guidance curves.
  • the diameter of the outlet opening is preferably formed by an intersection of a spherical cavity. It is in particular possible that the nozzle insert can be variably adjusted with regard to the diameter of the outlet opening, since the spherical cavity can initially be closed and can be variably cut to length depending on the application of the nozzle insert.
  • the outlet angle of the outlet nozzle is determined by the axis through the
  • the cap surface is the outer cap surface in the assembled state, i.e. that of the
  • the outlet angle of the outlet nozzle is preferably 15 ° to 20 °, in particular 16 ° to 19 °, in particular 17.5 °.
  • angles of the radial partial guide curves leading to the diameter of the outlet opening are tangential relative to the central axis of the diameter of the outlet opening in each case 10 ° to 20 °, in particular 12 ° to 18 °, in particular 14 ° to 16 °, in particular 15 °.
  • the partial guide curves forming the guide curves are connected by radii of different sizes.
  • Guide curve is larger than the radius of the second, i.e. the rear, leading curve.
  • the nozzle holder can in particular be made of a chromium-nickel steel.
  • the nozzle insert is preferably made of a hard metal or ceramic or a glass ceramic.
  • the nozzle insert can be manufactured together with the flow channel in one step. This is preferably done by pressing powder, in particular
  • Tungsten carbide powder with a subsequent sintering process.
  • a subsequent sintering process For example, it is possible to first produce two half-shell shapes and then combine them in a sintering process. This is preferably done in such a way that no connecting joints and / or parting joints are formed in the nozzle insert produced after the sintering process.
  • the nozzle insert preferably has a positioning element, in particular a positioning pin, which, in a state fixed in the nozzle holder, is positioned in a positioning opening of the nozzle holder.
  • the positioning pin can also be called a positioning lug.
  • the nozzle insert preferably has at least two grooves on the outer peripheral surface. Sealing elements, in particular 0-rings, can be positioned in these grooves. This enables the nozzle insert to be clamped in the nozzle holder.
  • Exit angle of the flow channel can thus be formed by the nozzle insert, since an exact positioning of the nozzle insert in relation to the
  • Nozzle holder is possible.
  • Outlet nozzle are formed by the flow channel formed by the nozzle insert.
  • the positioning element in particular the positioning pin / the positioning nose, is preferably formed on the cap surface of the nozzle insert.
  • the positioning opening of the nozzle holder is preferably part of a
  • Positioning channel formed, wherein a component of a tool can be inserted or inserted into a further positioning opening of the positioning channel.
  • Material can thus be used with respect to the drive of the drum in the direction of rotation.
  • the centrifuge drum is additionally accelerated due to the product emerging from the outlet nozzle.
  • it is necessary to position the outlet nozzle exactly. This concerns on the one hand the positioning of the nozzle insert in relation to the nozzle holder and on the other hand the positioning of the nozzle holder in relation to the centrifuge drum, in particular to the drum wall.
  • the further positioning opening of the positioning channel is designed so that a component of a tool, namely an assembly tool, can be inserted or inserted.
  • the nozzle holder For mounting the outlet nozzle in the wall of the centrifuge drum, i.e. to connect the outlet nozzle to a centrifuge drum, the nozzle holder has an external thread. This external thread is complementary to one
  • the nozzle holder can be screwed into the centrifuge drum with the nozzle insert already fixed.
  • the outlet nozzle which is formed from a nozzle insert and a nozzle holder, is screwed into a lower drum part of a centrifuge drum with a tool.
  • Another, in particular secondary, aspect of the invention relates to a nozzle insert for an outlet nozzle according to the invention.
  • the nozzle insert is designed as described above in connection with the outlet nozzle.
  • a channel of the nozzle insert is designed such that it forms the flow channel of the outlet nozzle, the flow channel determining the outlet angle of the outlet nozzle.
  • the channel of the nozzle insert is designed such that it forms the flow channel of the outlet nozzle, the flow channel determining the outlet angle of the outlet nozzle.
  • Nozzle insert free of edges and / or corners.
  • No nozzle block is preferably formed in the nozzle insert.
  • the wall of the channel of the nozzle insert is preferably designed as a completely defined 3D free-form surface.
  • the nozzle insert is formed in particular from hard metal.
  • Another aspect of the invention relates to a centrifuge drum with a drum wall which has a plurality of circumferentially distributed openings for receiving outlet nozzles. According to the invention, at least one of the outlet nozzles received is an outlet nozzle according to the invention. The outlet nozzles are formed in particular in the lower part of the drum of the centrifuge.
  • recesses are formed in the area of the openings in each case counter to the direction of rotation of the centrifuge drum, which form contact edges and / or contact surfaces for a tool.
  • Such a design of recesses enables an outlet nozzle to be inserted using a special tool only in a specific direction and removed again in the same direction.
  • the installation direction of the outlet nozzle is therefore determined by a special geometry of the nozzle holder, by a special geometry of an associated tool, and by the shape of the drum outer surface
  • Outlet angle of the outlet nozzle is necessary. An impact of the emerging solid jet from the outlet nozzle on the lower part of the drum
  • the centrifuge drum can thus be prevented.
  • the nozzle insert can be used in relation to the
  • Nozzle holder to be sealed.
  • the position of the nozzle insert in the nozzle holder is clearly defined on the basis of the formation of a positioning element, which is formed, in particular, off-center to the longitudinal axis of the nozzle insert.
  • the recess on the outer surface of the drum is designed such that the outlet nozzle cannot be screwed too deeply into the drum wall, in particular into the lower part of the drum.
  • a special tool is preferably used for this.
  • Another aspect of the invention relates to a tool for assembly and
  • Outlet nozzle in or out of an opening of a drum wall of a centrifuge drum, in particular a centrifuge drum according to the invention.
  • the tool according to the invention has a mounting surface, a spring-loaded locking element, in particular a spring-loaded ball and a further locking element, in particular a cylinder or grub screw, being formed on the mounting surface.
  • the mounting surface is the surface of the tool that, when in contact with the outlet nozzle, rests against a horizontal flat surface of the nozzle holder.
  • the spring-loaded latching element in particular the spring-loaded ball, snaps into the positioning channel of the nozzle holder when the outlet nozzle is inserted into the tool. This prevents the outlet nozzle from slipping off the tool.
  • the further latching element in particular the cylindrical or threaded pin, enables the outlet nozzle, in particular the nozzle holder, to be inserted into the tool only in a single fixed position.
  • the opening of the nozzle holder which is designed to be complementary to the further latching element, in particular to the additional cylindrical or threaded pin, preferably has a different diameter than the positioning opening of the
  • the opening associated with the further latching element is preferably smaller than the positioning opening of the positioning channel, so that the
  • spring-loaded locking element can only be inserted into the larger positioning channel and, at the same time, the additional locking element can only be inserted into the opening of the nozzle holder which has a smaller cross section.
  • At least two clamping elements are preferably formed on the mounting surface of the tool, the clamping elements preferably being additionally formed as contact elements, the one
  • Clamping elements which are designed as contact elements, can be formed due to the height of the clamping elements and the complementary
  • Recesses on the outer drum surface with formation of contact edges and / or contact surfaces, the positioning depth of the outlet nozzle, in particular of the nozzle holder, are defined.
  • the cutouts and thus the contact edges and / or contact surfaces, are designed in such a way that when the contact elements of the
  • the outlet nozzle is due to the formation of recesses on the
  • Drum outer surface in the area of the openings against the direction of rotation and due to the formation of the clamping elements on the tool or in a feed or insertion direction can be assembled and disassembled.
  • the movement of the outlet nozzle attached to the tool to open the drum wall takes place in
  • Another aspect of the invention relates to a method for mounting at least one outlet nozzle in a centrifuge drum, comprising the following steps: a) providing a centrifuge drum according to the invention; b) providing an outlet nozzle according to the invention; c) attaching a tool according to the invention to the outlet nozzle,
  • Step b) of the method according to the invention can in particular
  • step c) Assemble a nozzle insert according to the invention in a nozzle holder. Accordingly, in step c) the nozzle insert mounted in the nozzle holder is preferably attached to the tool.
  • the method according to the invention can also include step e), the tool being removed in step e) after step d) has been carried out.
  • the tool can only be removed if the outlet nozzle is correctly positioned in the opening and the tool is positioned in relation to the edges of the drum wall.
  • Fig. La a cross section through a possible
  • Fig. Lb a perspective view of a
  • Fig. Lc a cross section through an inventive
  • Fig. 2 a perspective view of a
  • Nozzle holder Figures 3a and 3b: a sectional and a perspective
  • FIG. 4 shows a sectional illustration with regard to an outlet nozzle attached to a tool
  • Fig. 6b a sectional view through a
  • FIG. 1 a shows a cross section through a possible embodiment with regard to a nozzle insert 10 according to the invention.
  • This nozzle insert 10 serves to form an outlet nozzle 40.
  • the nozzle insert 10 is in one
  • the nozzle insert 10 has a channel 11. When inserted in the nozzle holder 30, this channel 11 forms the flow channel of the outlet nozzle 40. The channel 11 of the nozzle insert 10 is therefore the flow channel of the outlet nozzle 40.
  • An inlet opening 12 can also be seen.
  • An outlet opening 13 is also indicated. The outlet opening 13 is shown in FIG.
  • the opening 13 is opened by cutting the shoulder 16 to length. Different diameters of the shoulder 16 mean that different diameters can be formed with respect to the opening 13. In other words, the outlet opening 13 is formed by the cut surface 19 through the spherical cavity 20.
  • Both the inlet opening 12 and the outlet opening 13 have a circular cross section.
  • the diameter of the inlet opening 12 is larger than the diameter of the outlet opening 13.
  • the wall 17, which forms the channel 11, is in particular designed as a completely defined 3D free-form surface. Because of this, the channel 11 is formed without edges and without corners. Furthermore, there are no further elements in the channel 11 or in the nozzle insert 10, such as, for. B. nozzle stones etc.
  • the 3D free-form surface is defined in particular by a front guide curve 14 and a rear guide curve 15.
  • the front guide curve 14 is the guide curve which, when the nozzle insert 10 is in use, is arranged first in the direction of rotation D of a drum, that is to say first in the direction of rotation.
  • the rear guide curve 15 is the guide curve which is arranged or formed behind the front guide curve 14 in relation to the direction of rotation.
  • the front guide curve 14 and the rear guide curve 15 each begin at the inlet opening 12 and end at the outlet opening 13. Both the front and the rear guide curve 14 and 15 are each formed from a plurality of partial guide curves.
  • the section shown in Fig. La through the nozzle insert 10 is perpendicular to the axis of rotation of a centrifuge drum
  • sectional plane shown in FIG. 1 a corresponds to a top view of a nozzle insert 10 in the application.
  • the front partial guide curve 21 lies at an angle a to the X axis
  • the rear partial guide curve 22 is formed at an angle ⁇ to the X axis.
  • the X axis is a parallel to the
  • the X axis represents a horizontal line in relation to the axis of rotation of the drum.
  • the angle a is 4 °.
  • the angle ⁇ is 11 ° in the example shown.
  • the angle ⁇ is preferably greater than the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is at least twice the angle a.
  • the axis 24 runs through the center of the outlet opening 13.
  • the axis 24 forms, together with the perpendicular extension to the cap surface 25, the outlet angle g.
  • the angle g is 17.5 °.
  • the exit direction of a solid or a solid jet to the horizontal axis of the outlet nozzle 40 is 17.5 °.
  • the angles e of the radial guide vanes 26 and 27 leading to the outlet opening 13 are each tangent relative to the axis 24 of the outlet opening 13 by 15 °.
  • the partial guide curves 26 and 22 and the partial guide curves 27 and 21 are connected to one another by means of curved sections of different sizes.
  • the radius 1 (RI) is, for example, 12 mm, whereas the radius 2 (R2) is 7 mm.
  • two grooves 28 are formed on the outer surface 18 of the nozzle insert 10. In these grooves 28 can be seen in particular in FIG. 1b.
  • Sealing elements in particular O-rings, are inserted.
  • Cap surface 25 is also formed a positioning element 29, namely a positioning lug. This is formed eccentrically to the longitudinal axis, which is perpendicular to the inlet opening 12 or to the inlet opening edge 23.
  • nozzle insert 10 is shown in the state inserted in the nozzle holder 30.
  • the sealing rings 31 are shown in the grooves 28.
  • Positioning element 29 is inserted into a positioning opening 32 of a positioning channel 33 or positioned there.
  • the positioning channel has a further positioning opening 34. As shown in Fig. 2, it is located
  • the nozzle holder 30 also comprises an external thread 36. With the aid of this external thread 36, the outlet nozzle 40 can be screwed into an opening in a centrifuge drum.
  • the outflow direction A of the outflowing solid is only defined by the channel 11 of the nozzle insert 10.
  • the nozzle insert channel 11 corresponds to the flow channel of the outlet nozzle 40.
  • the outlet angle d of the outlet nozzle 40 corresponds to that
  • the guide elements 37 are in particular designed as dovetail-like guide elements. These are designed to be complementary to clamping elements of a tool according to the invention.
  • the guide elements 37 enable the nozzle holder 30 to be inserted into a tool. In particular, due to the guide elements 37, a defined orientation of the
  • FIGS. 3a and 3b show a possible embodiment with regard to a tool 80.
  • 3a is a partial sectional view in
  • a spring-loaded latching element 82 can first be seen on a mounting surface 81.
  • a further latching element 83 is formed.
  • the further latching element 83 can be designed in the form of a cylindrical or threaded pin.
  • the mounting surface 81 relates to the surface of the tool 80 that comes into contact with the outlet nozzle 40 to be mounted (see FIG. 4 in this regard).
  • Clamping elements 84 can also be seen.
  • the clamping elements 84 are designed in the form of two clamping lugs to form a dovetail-like guide. The height of the clamping elements 84 determines the
  • Clamping elements 84 are complementary to the guide elements 37 of the
  • Nozzle holder 30 formed.
  • the mounting surface 81 forms, together with the spring-loaded locking element 82, the further locking element 83 and the clamping elements 84, a tool head 86.
  • the tool head 86 is formed on a rod 87.
  • At the further end of the rod 87 is a
  • a mark 89 can also be seen at this end of the rod 87. To remove an outlet nozzle 40, it must point upwards. In other words, the marking 89 serves as a position indicator. in the In the example shown, this marking 89 is designed as a type of notch. Laser marking, color marking etc. is also conceivable.
  • Outlet nozzle 40 in particular with the nozzle holder 30, clarified.
  • the spring-loaded locking element 82 is inserted in the further positioning opening 34 of the positioning channel 33. This is the positioning channel 33, in which the positioning element 29 of the nozzle insert 10 is also inserted.
  • the mounting surface 81 of the tool head 86 of the tool 80 lies on the flat surface 35 of the nozzle holder 30.
  • the spring-loaded locking element 82, the further locking element 83 and the complementary openings of the outlet nozzle 40 are designed such that only the spring-loaded
  • Locking element 82 insertable into the positioning channel 33 and the other
  • Locking element 83 is not insertable.
  • the nozzle holder 30 is thus arranged in an exact and clearly defined position in relation to the tool 80.
  • a centrifuge drum 60 with a drum wall 61 is shown at least in sections in FIG. 5.
  • the drum wall 61 has openings 62 on it. Internal threads 63 are in turn formed in the openings 62.
  • recesses 65 are formed on the outer drum surface 64 in the opposite direction of rotation D.
  • the recesses 65 form contact edges 66 and contact surfaces 67.
  • the contact edges 66 serve as contact edges for the tool 80, in particular for the tool head 86. It can be seen that with a completely screwed-in outlet nozzle 40, the clamping elements 84 of the tool 80 on contact surfaces 67 which also as
  • the outlet nozzle 40 can then no longer be screwed into the centrifuge drum 60.
  • the positioning depth of the outlet nozzle 40 is thus determined by the height of the
  • FIG. 5 it can be seen very clearly that the tool 80 only moves in and out in a completely defined insertion and removal direction E due to the dovetail-like guide and the formed contact edges 66 can be executed. Accordingly, it is also possible that the outlet nozzle 40 can be positioned exactly without looking directly at the centrifuge drum 60.
  • the centrifuge drum 60 is usually located under a hood that is difficult to access (not shown). Due to the defined direction of entry and exit E and the likewise defined positioning depth, the fitter does not have to have an unrestricted view of the opening 62.
  • FIG. 6a and 6b show a plurality of outlet nozzles 40 which are positioned in the drum wall 61. It can be seen that all outlet nozzles 40 are exactly positioned with respect to the exit angle d. All outlet nozzles 40 are located on a common circumferential line of the centrifuge drum 60.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auslassdüse (40) für eine Zentrifugentrommel (60), umfassend einen Düseneinsatz (10) und einen Düsenhalter (30), wobei der Düseneinsatz (10) im Düsenhalter (30) austauschbar, insbesondere klemmend, fixiert ist und die Auslassdüse (40) einen Strömungskanal (11) aufweist, der den Austrittswinkel (δ) der Auslassdüse (40) bestimmt, wobei der Strömungskanal (11) der Auslassdüse (40) insbesondere vom Düseneinsatz (10) gebildet ist.

Description

Auslassdüse für eine Zentrifugentrommel, Düseneinsatz, Zentrifugentrommel, Montagewerkzeug und Verfahren zur Montage einer Auslassdüse
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Auslassdüse für eine Zentrifugentrommel, umfassend einen Düseneinsatz und einen Düsenhalter, gemäß Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Düseneinsatz, insbesondere für eine
erfindungsgemäße Auslassdüse. Ferner betrifft die Erfindung eine
Zentrifugentrommel, ein Werkzeug zur Montage und Demontage einer
Auslassdüse sowie ein Verfahren zur Montage einer Auslassdüse in eine
Zentrifugentrommel.
Separatortrommeln bzw. Schleudertrommeln für Zentrifugen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Des Weiteren ist es bekannt, dass verschiedene Ausführungsformen hinsichtlich Separatoren existieren. Neben manuellen
Separatoren existieren beispielsweise automatische selbstentleerende
Separatoren und Düsenseparatoren. Der jeweilige Separatortyp wird in
Abhängigkeit von der zu erfüllenden Trennaufgabe gewählt.
Düsenseparatoren werden beispielsweise zum Abtrennen und gleichzeitigem Aufkonzentrieren von Flüssigkeitsgemischen eingesetzt. Dü senseparatoren können aufgrund ihrer Bauart sehr große Durchsatzmengen mit sehr hohen Feststoffkonzentrationen verarbeiten. Das zulaufende Produkt wird in der
Trommel getrennt, wobei der spezifisch schwere Bestandteil des Gemisches radial nach außen zur Trommelinnenwand transportiert wird . Die spezifisch leichteren Bestandteile des Gemisches werden hingegen radial nach innen transportiert.
Durch in der Trommelwand platzierte Auslassdüsen wird der angesammelte Feststoff kontinuierlich nach außen abgelassen. Da lediglich eine definierte Menge Feststoff durch eine Bohrung in der Düse abgelassen werden kann, sammelt sich der Feststoff vor dieser Düse an und wird gleichzeitig aufkonzentriert. Ein derartiges Konzentrat wird durch einen in der Düse ausgebildeten Kanal radial nach außen abgelassen. Düsen, nämlich Auslassdüsen für Zentrifugentrommeln, weisen diesbezüglich beispielsweise Hartmetalleinsätze auf, die eingelötet werden. Diese
Hartmetalleinsätze werden auch als Düsenstein bezeichnet. Das Einlöten derartiger Hartmetalleinsätze ist ein sehr aufwendiger Prozess der zum einen eine spezielle Vorbereitung der einzulötenden Teile erfordert und zum anderen spezielle Kenntnisse hinsichtlich des Einlötprozesses erfordert. Der Düsenstein bewirkt eine Verstopfungsgefahr des Kanals, da in Bereichen vor dem Düsenstein Ablagerungen des Feststoffes möglich sind. Auch Wirbelbildungen bzw.
Strömungsabrisse bei eingesetzten Düsensteinen oder Düsenelementen sind diesbezüglich bekannt.
Ausgehend von dem dargelegten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Auslassdüse für eine Zentrifugentrommel anzugeben, die zum einen strömungsoptimiert ausgebildet ist und zum anderen einfach austauschbar ist.
Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Düseneinsatz für eine Auslassdüse anzugeben, der hinsichtlich der geschilderten Aufgabenstellung optimiert ist.
Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine weiterentwickelte Zentrifugentrommel sowie ein weiterentwickeltes Werkzeug zur Montage und Demontage einer Auslassdüse anzugeben.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Auslassdüse in eine Zentrifugentrommel anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Auslassdüse für eine Zentrifugentrommel durch den Gegenstand des Anspruches 1, im Hinblick auf den Düseneinsatz durch den Gegenstand des Patentanspruches 8, im Hinblick auf die Zentrifugentrommel durch den Gegenstand des Patentanspruches 9, im Hinblick auf das Werkzeug zur Montage und Demontage einer Auslassdüse durch den Gegenstand des Patentanspruches 11 und im Hinblick auf das Verfahren zur Montage einer Auslassdüse in eine Zentrifugentrommel durch den Gegenstand des Patentanspruches 13 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Auslassdüse, der erfindungsgemäßen Zentrifugentrommel, des
erfindungsgemäßen Werkzeugs sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Montage einer Auslassdüse sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Auslassdüse für eine
Zentrifugentrommel anzugeben, wobei die Auslassdüse einen Düseneinsatz und einen Düsenhalter umfasst. Der Düseneinsatz ist im Düsenhalter austauschbar, insbesondere klemmend, fixiert. Die Auslassdüse weist einen Strömungskanal auf, der den Austrittswinkel der Auslassdüse bestimmt, wobei der Strömungskanal der Auslassdüse vom Düseneinsatz gebildet ist.
Mit anderen Worten besteht die Auslassdüse aus mindestens zwei Elementen, nämlich aus einem Düseneinsatz und einem Düsenhalter. Der Strömungskanal der Auslassdüse wird insbesondere vollständig vom Düseneinsatz gebildet. Der Strömungskanal der Auslassdüse ist derart definiert, als dass es sich bei dem Strömungskanal um den Kanal der Auslassdüse handelt, der den Austrittswinkel der Auslassdüse bestimmt. Der Austrittswinkel betrifft den Winkel, den das aus der Auslassdüse betreffende Medium in Relation zu einer horizontalen Achse der Auslassdüse bildet.
Der Düsenhalter dient insbesondere zur Befestigung des Düseneinsatzes in der Zentrifugentrommel. Des Weiteren dient der Düsenhalter zur exakten
Positionierung des Düseneinsatzes in Relation zur Zentrifugentrommel.
Vorzugsweise befindet sich der Düseneinsatz vollständig im Düsenhalter. Mit anderen Worten ist der Düseneinsatz radial umfänglich vollständig von einem Düsenhalter umgeben. Lediglich die Eintrittsöffnung des Düseneinsatzes, d.h. die Öffnung, durch die ein auszulassendes Medium eintritt, ist frei bzw. wird nicht vom Düsenhalter umgeben.
Der Strömungskanal der Auslassdüse ist vorzugsweise frei von Kanten und/oder Ecken und/oder Trennfugen und/oder Verbindungsfugen ausgebildet. Mit anderen Worten ist der Strömungskanal kantenlos und/oder eckenlos ausgebildet. Der Strömungskanal ist aufgrund der Ausbildung ohne Kanten und/oder Ecken und/oder Trennfugen und/oder Verbindungsfugen strömungsoptimiert
ausgebildet. Vorzugsweise weist die Auslassdüse keinen Düsenstein auf. Demnach weist die Auslassdüse kein Element auf, das den Strömungskanal abschnittsweise unterbricht oder Kanten und/oder Ecken und/oder Trennfugen und/oder
Verbindungsfugen im Strömungskanal ausbildet.
Die Wandung des Strömungskanals ist vorzugsweise als vollständig definierte 3D- Freiformfläche ausgebildet. Die 3D-Freiformfläche wird ausgehend von einer Eintrittsöffnung sich zu einer Austrittsöffnung hin erstreckend definiert.
Die Eintrittsöffnung betrifft die Öffnung des Strömungskanals sowie die Öffnung des Düseneinsatzes, durch die ein separiertes Medium ausgehend von der Zentrifugentrommel in die Auslassdüse eintritt. Die Austrittsöffnung des
Düseneinsatzes betrifft die Öffnung, durch die das Medium aus dem
Strömungskanal und somit aus dem Düseneinsatz austritt. Die Eintrittsöffnung weist dabei einen größeren Durchmesser als die Austrittsöffnung auf.
Vorzugsweise sind sowohl die Eintrittsöffnung als auch die Austrittsöffnung als Öffnungen mit rundem Querschnitt ausgebildet.
Die Eintrittsöffnung kann mittig oder außermittig zu einer zylindrischen
Außenfläche des Düseneinsatzes ausgebildet sein.
In einem Benutzungszustand des Düseneinsatzes, d.h. im eingebauten Zustand des Düseneinsatzes und somit der Auslassdüse in eine Trommelwand, sind bei einem horizontalen Querschnitt durch den Düseneinsatz zwei Leitkurven zu erkennen. Dabei handelt es sich um eine in Rotationsrichtung der
Zentrifugentrommel erste Leitkurve. Diese kann auch als vordere Leitkurve bezeichnet werden. Außerdem ist eine in Relation zur Rotationsrichtung zweite Leitkurve, nämlich eine hintere Leitkurve ausgebildet. Sowohl die erste bzw. vordere Leitkurve als auch die zweite bzw. hintere Leitkurve sind jeweils aus mehreren Teilleitkurven gebildet.
Der Durchmesser der Austrittsöffnung wird vorzugsweise durch eine Schnittfläche eines kugelförmigen Hohlraumes gebildet. Es ist insbesondere möglich, dass der Düseneinsatz hinsichtlich des Durchmessers der Austrittsöffnung variabel anpassbar ist, da der kugelförmige Hohlraum zunächst verschlossen sein kann und in Abhängigkeit zum Anwendungsfall des Düseneinsatzes variabel abgelängt werden kann. Der Austrittswinkel der Auslassdüse wird durch die Achse, die durch den
Mittelpunkt des Durchmessers der Austrittsöffnung verläuft und einer im
Wesentlichen planen Kappenfläche des Düseneinsatzes gebildet. Die Kappenfläche ist im montierten Zustand die äußere Kappenfläche, d.h. die von der
Eintrittsöffnung wegweisende Fläche des Düseneinsatzes. Vorzugsweise beträgt der Austrittswinkel der Auslassdüse 15° bis 20°, insbesondere 16° bis 19°, insbesondere 17,5°.
Die Winkel der zum Durchmesser der Austrittsöffnung führenden radial liegenden Teilleitkurven betragen tangential relativ zur Mittelachse des Durchmessers der Austrittsöffnung jeweils 10° bis 20°, insbesondere 12° bis 18°, insbesondere 14° bis 16°, insbesondere 15°.
Die, die Leitkurven bildenden Teilleitkurven sind durch unterschiedlich große Radien verbunden. Dabei kann der Radius der ersten, d.h. der vorderen,
Leitkurve größer sein als der Radius der zweiten, d.h. der hinteren, Leitkurve.
Aufgrund der Ausbildung der Wandung des Strömungskanals als vollständig definierte 3D-Freiformfläche werden keine Ecken oder Kanten gebildet. Der Feststoff kann dadurch gleichmäßig durch den Strömungskanal in Richtung der Austrittsöffnung fließen und aus dem Düseneinsatz und somit aus der
Auslassdüse austreten.
Der Düsenhalter kann insbesondere aus einem Chromnickelstahl gebi ldet sein.
Der Düseneinsatz ist vorzugsweise aus einem Hartmetall oder Keramik oder einer Glaskeramik gefertigt.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Düseneinsatzes kann dieser zusammen mit dem Strömungskanal in einem Schritt gefertigt werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch ein Pressen von Pulver, insbesondere
Hartmetallpulver, mit einem anschließenden Sinterprozess. Beispielsweise ist es möglich, zunächst zwei Halbschalenformen herzustellen um diese anschließend in einem Sinterprozess zu verbinden. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass in dem hergestellten Düseneinsatz nach dem Sinterprozess keine Verbindungsfugen und/oder Trennfugen ausgebildet sind. Der Düseneinsatz weist vorzugsweise ein Positionierungselement, insbesondere einen Positionierstift, auf, der in einen im Düsenhalter fixierten Zustand in einer Positionieröffnung des Düsenhalters positioniert ist. Der Positionierstift kann auch als Positioniernase bezeichnet werden.
Der Düseneinsatz weist vorzugsweise auf der äußeren Umfangsfläche mindestens zwei Nuten auf. In diesen Nuten können Dichtungselemente, insbesondere 0- Ringe, positioniert werden. Dies ermöglicht eine klemmende Positionierung des Düseneinsatzes im Düsenhalter.
Im Vergleich zu bekannten Auslassdüsen des Standes der Technik ist es somit nicht notwendig, den Düseneinsatz im Düsenhalter zu verkleben oder diesen mit dem Düsenhalter zu verlöten. Bei einem entsprechenden Verschleißzustand des Düseneinsatzes kann dieser einfach getauscht werden, da der Düseneinsatz aus dem Düsenhalter entfernt werden kann. Aufgrund der Ausbildung eines
Positionierelements am Düseneinsatz und einer Positionieröffnung im Düsenhalter ist es möglich, dass der Düseneinsatz in Relation zum Düsenhalter exakt positioniert werden kann. Der Strömungskanal u nd insbesondere der
Austrittswinkel des Strömungskanals können somit vom Düseneinsatz gebildet werden, da eine exakte Positionierung des Düseneinsatzes in Relation zum
Düsenhalter möglich ist.
Die Auslassöffnung des Düsenhalters und die Austrittsöffnung des Düseneinsatzes weisen aufgrund der exakten Positionierung zueinander somit zwang släufig immer übereinstimmende Ausrichtungen auf. Somit kann der Austrittswinkel der
Auslassdüse durch den vom Düseneinsatz gebildeten Strömungskanal gebildet werden.
Das Positionierungselement, insbesondere der Positionierstift/die Positioniernase, ist vorzugsweise auf der Kappenfläche des Düseneinsatzes ausgebildet.
Die Positionieröffnung des Düsenhalters ist vorzugsweise als Teil eines
Positionierkanals ausgebildet, wobei in eine weitere Positionieröffnung des Positionierkanals ein Bauteil eines Werkzeugs eingeführt oder einführbar ist.
Der Austrittswinkel der Auslassdüse und somit die Austrittsrichtung des
Feststoffes ist immer entgegen der Drehrichtung der Zentrifugentrom mel ausgebildet. Der Schub, aufgrund des aus der Auslassdüse austretenden
Materials, kann somit hinsichtlich des Antriebs der Trommel in Drehrichtung ausgenutzt werden. Mit anderen Worten wird aufgrund des Produktaustrittes aus der Auslassdüse die Zentrifugentrommel zusätzlich beschleunigt. Um diesen Rückwärtsschub ausnutzen zu können, ist es notwendig, die Auslassdüse exakt zu positionieren. Dies betrifft zum einen die Positionierung des Düseneinsatzes in Relation zum Düsenhalter und zum anderen die Positionierung des Düsenhalters in Relation zur Zentrifugentrommel, insbesondere zur Trommelwand.
Hierzu ist die weitere Positionieröffnung des Positionierkanals ausgebildet, so dass ein Bauteil eines Werkzeugs, nämlich eines Montagewerkzeugs, eingeführt oder einführbar ist.
Zur Montage der Auslassdüse in die Wandung der Zentrifugentrommel, d.h. zur Verbindung der Auslassdüse mit einer Zentrifugentrommel, weist der Düsenhalter ein Außengewinde auf. Dieses Außengewinde ist komplementär zu einem
Innengewinde einer Öffnung der Trommelwand ausgebildet. Der Düsenhalter kann mit bereits fixiertem Düseneinsatz in die Zentrifugentrommel eingeschraubt werden. Insbesondere wird die Auslassdüse, die aus einem Düseneinsatz und einem Düsenhalter gebildet ist, mit einem Werkzeug in ein Trommelunterteil einer Zentrifugentrommel eingeschraubt.
Ein weiterer, insbesondere nebengeordneter, Aspekt der Erfindung betrifft einen Düseneinsatz für eine erfindungsgemäße Auslassdüse. Insbesondere ist der Düseneinsatz derart ausgebildet, wie bereits zuvor im Zusammenhang mit der Auslassdüse beschrieben.
Ein Kanal des Düseneinsatzes ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass dieser den Strömungskanal der Auslassdüse bildet, wobei der Strömungskanal den Austrittswinkel der Auslassdüse bestimmt. Insbesondere ist der Kanal des
Düseneinsatzes frei von Kanten und/oder Ecken ausgebildet. In dem Düseneinsatz ist vorzugsweise kein Düsenstein ausgebildet.
Die Wandung des Kanals des Düseneinsatzes ist vorzugsweise als vollständig definierte 3D-Freiformfläche ausgebildet. Der Düseneinsatz ist insbesondere aus Hartmetall gebildet. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Zentrifugentrommel mit einer Trommelwand, die mehrere umfangsverteilte Öffnungen zur Aufnahme von Auslassdüsen aufweist. Erfindungsgemäß ist mindestens eine der aufgenommenen Auslassdüsen eine erfindungsgemäße Auslassdüse. Die Auslassdüsen sind insbesondere im Trommelunterteil der Zentrifugentrommel ausgebildet.
Auf der Trommelaußenfläche der erfindungsgemäßen Zentrifugentrommel sind im Bereich der Öffnungen jeweils entgegen der Drehrichtung der Zentrifugentrommel Aussparungen ausgebildet, die Anlagekanten und/oder Anlageflächen für ein Werkzeug bilden. Eine derartige Ausbildung von Aussparungen ermöglicht es, dass eine Auslassdüse mittels eines speziellen Werkzeugs lediglich in einer speziellen Richtung eingesetzt und in der gleichen Richtung wieder entnommen werden kann. Die Einbaurichtung der Auslassdüse wird daher durch eine spezielle Geometrie des Düsenhalters, durch eine spezielle Geometrie eines zugehörigen Werkzeugs sowie aufgrund der auf der Trommelaußenfläche ausgebildeten
Aussparung und den dadurch ausgebildeten Anlagekanten ermöglicht. Eine exakte Positionierung der Auslassdüse ist insbesondere zur Definition des
Austrittswinkels der Auslassdüse notwendig. Ein Auftreffen des austretenden Feststoffstrahles aus der Auslassdüse auf das Trommelunterteil der
Zentrifugentrommel kann somit verhindert werden.
Auf Grundlage der Ausbildung von mindestens zwei Dichtungselementen, insbesondere von zwei O-Ringen, kann der Düseneinsatz in Relation zum
Düsenhalter abgedichtet werden.
Aufgrund der Ausbildung eines Positionierungselementes, das insbesondere außermittig zur Längsachse des Düseneinsatzes ausgebildet ist, wird die Position des Düseneinsatzes im Düsenhalter eindeutig definiert.
Die Aussparung auf der Trommelaußenfläche ist derart ausgeführt, dass die Auslassdüse nicht zu tief in die Trommelwandung, insbesondere in das Unterteil der Trommel, eingeschraubt werden kann. Hierzu wird vorzugsweise ein spezielles Werkzeug verwendet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Montage und
Demontage einer Auslassdüse, insbesondere einer erfindungsgemäßen Auslassdüse, in oder aus einer Öffnung einer Trommelwand einer Zentrifugentrommel, insbesondere einer erfindungsgemäßen Zentrifugentrommel.
Das erfindungsgemäße Werkzeug weist eine Montagefläche auf, wobei auf der Montagefläche ein federbelastetes Rastelement, insbesondere eine federbelastete Kugel und ein weiteres Verrastungselement, insbesondere ein Zylinder- oder Gewindestift, ausgebildet sind. Als Montagefläche ist die Fläche des Werkzeuges zu bezeichnen, die im an der Auslassdüse anliegenden Zustand an einer horizontalen Planfläche des Düsenhalters anliegt.
Das federbelastete Rastelement, insbesondere die federbelastete Kugel, rastet beim Einsetzen der Auslassdüse in das Werkzeug in den Positionierkanal des Düsenhalters ein. Dadurch wird ein Abrutschen der Auslassdüse vom Werkzeug verhindert.
Das weitere Verrastungselement, insbesondere der Zylinder- oder Gewindestift, ermöglicht, dass die Auslassdüse, insbesondere der Düsenhalter, lediglich in einer einzigen festgelegten Position in das Werkzeug eingesetzt werden kann. Die zum weiteren Verrastungselement, insbesondere zum zusätzlichen Zylinder- oder Gewindestift, komplementär ausgebildete Öffnung des Düsenhalters weist vorzugsweise einen anderen Durchmesser als die Positionieröffnu ng des
Positionierkanals, in die das federbelastete Rastelement einführbar ist, auf.
Vorzugsweise ist die zum weiteren Verrastungselement zugehörige Öffnung kleiner als die Positionieröffnung des Positionierkanals, so dass das
federbelastete Rastelement lediglich in den größeren Positionierkanal einführbar ist und gleichzeitig nur ergänzend das zusätzliche Verrastungselement in die einen kleineren Querschnitt aufweisende Öffnung des Düsenhalters einführbar ist.
Auf der Montagefläche des Werkzeugs sind vorzugsweise mindestens zwei Klemmelemente, insbesondere mindestens zwei Klemmnasen zur Ausbildung einer schwalbenschwanzartigen Führung, ausgebildet, wobei die Klemmelemente vorzugsweise zusätzlich als Anlageelemente ausgebildet sind, die eine
Positioniertiefe der Auslassdüse, insbesondere des Düsenhalters, definieren.
Aufgrund einer schwalbenschwanzartigen Führung und einer dazu komplementär ausgebildeten schwalbenschwanzartigen Führung am Düsenhalter ist es möglich, dass die Auslassdüse lediglich in einer Richtung auf das Montagewerkzeug geschoben werden kann. Zusätzlich aufgrund der Ausbildung von
Klemmelementen, die als Anlageelemente ausgebildet sind, kann aufgrund der Höhe der Klemmelemente und den komplementär dazu ausgebildeten
Aussparungen auf der Trommelaußenfläche unter Ausbildung von Anlagekanten und/oder Anlageflächen die Positioniertiefe der Auslassdüse, insbesondere des Düsenhalters, definiert werden.
Die Aussparungen, und somit die Anlagekanten und/oder Anlageflächen, sind derart ausgebildet, dass es bei Aufliegen der Anlageelemente des
Montagewerkzeugs auf den Anlagekanten bzw. auf dem Grund der Aussparung, nicht möglich ist, die Auslassdüse weiter in die Öffnung der Trommelwand der Zentrifugentrommel einzuführen.
Aufgrund der schwalbenschwanzartigen Führung und einer komplementär dazu ausgebildeten schwalbenschwanzartigen Führung am Düsenhalter kann der Düsenhalter und somit die Auslassdüse nicht unbeabsichtigt vom Werkzeug gelöst werden.
Die Auslassdüse ist aufgrund der Ausbildung von Aussparungen auf der
Trommelaußenfläche im Bereich der Öffnungen entgegen der Drehrichtung und aufgrund der Ausbildung der Klemmelemente am Werkzeug bzw. in einer Zuführ- bzw. Einführrichtung montier- und demontierbar. Die Bewegung der am Werkzeug angebrachten Auslassdüse zur Öffnung der Trommelwand erfolgt in
Rotationsrichtung der Zentrifugentrommel. Gleichzeitig ist der Düseneinsatz eindeutig und verliersicher im Düsenhalter und somit im Montagewerkzeug arretiert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage mindestens einer Auslassdüse in eine Zentrifugentrommel, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zentrifugentrommel; b) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Auslassdüse; c) Anbringen eines erfindungsgemäßen Werkzeugs an der Auslassdüse,
nämlich an dem Düsenhalter der Auslassdüse; und d) Eindrehen der Auslassdüse in eine Öffnung der Trommelwand bis zum Erreichen einer definierten Positioniertiefe.
Es ergeben sich ähnliche Vorteile bzw. die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug, der erfindungsgemäßen
Zentrifugentrommel sowie der erfindungsgemäßen Auslassdüse beschrieben wurden.
Der Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere das
Montieren eines erfindungsgemäßen Düseneinsatzes in einen Düsenhalter umfassen. Demnach wird im Schritt c) vorzugsweise der in den Düsenhalter montierte Düseneinsatz am Werkzeug angebracht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem den Schritt e) umfassen, wobei im Schritt e) das Werkzeug nach Durchführen des Schritts d) entfernt wird. Das Werkzeug ist lediglich bei korrekter Positionierung der Auslassdüse in der Öffnung und zugehöriger Positionierung des Werkzeugs in Relation zu An lagekanten der Trommelwand entfernbar.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen :
Fig. la : einen Querschnitt durch eine mögliche
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Düseneinsatzes;
Fig. lb: eine perspektivische Ansicht eines
erfindungsgemäßen Düseneinsatzes;
Fig. lc: einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Auslassdüse;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht auf einen
Düsenhalter; Figuren 3a und 3b: eine Schnitt- sowie eine perspektivische
Darstellung hinsichtlich eines
erfindungsgemäßen Werkzeuges;
Fig. 4: eine Schnittdarstellung hinsichtlich einer an einem Werkzeug angebrachten Auslassdüse;
Fig. 5: eine Darstellung hinsichtlich einer in eine
Zentrifugentrommel einzuführende Auslassdüse;
Fig. 6a : Darstellung hinsichtlich mehrerer in eine
Zentrifugentrommel eingeführter Auslassdüsen; und
Fig. 6b: eine Schnittdarstellung durch ein
Trommelunterteil.
Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben
Bezugsziffern verwendet.
Fig. la zeigt einen Querschnitt durch eine mögliche Ausführungsform hinsichtlich eines erfindungsgemäßen Düseneinsatzes 10. Dieser Düseneinsatz 10 dient zur Ausbildung einer Auslassdüse 40. Hierzu ist der Düseneinsatz 10 in einem
Düsenhalter 30 fixiert (siehe hierzu Fig. lc).
Der Düseneinsatz 10 weist einen Kanal 11 auf. Dieser Kanal 11 bildet im in den Düsenhalter 30 eingesetzten Zustand den Strömungskanal der Auslassdüse 40 aus. Bei dem Kanal 11 des Düseneinsatzes 10 handelt es sich somit um den Strömungskanal der Auslassdüse 40.
Ebenfalls zu erkennen ist eine Eintrittsöffnung 12. Angedeutet ist außerdem eine Austrittsöffnung 13. Die Austrittsöffnung 13 ist im in Fig. la dargestellten
Zustand verschlossen. Das Öffnen der Austrittsöffnung 13 erfolgt durch Ablängen des Absatz 16. Aufgrund unterschiedlicher Ablängmöglichkeiten des Absatzes 16 können unterschiedliche Durchmesser hinsichtlich der Austrittsöffnung 13 gebildet werden. Die Austrittsöffnung 13 wird mit anderen Worten durch die Schnittfläche 19 durch den kugelförmigen Hohlraum 20 gebildet.
Sowohl die Eintrittsöffnung 12 als auch die Austrittsöffnung 13 weisen einen kreisrunden Querschnitt auf. Der Durchmesser der Eintrittsöffnung 12 ist größer als der Durchmesser der Austrittsöffnung 13. Die Wandung 17, die den Kanal 11 bildet, ist insbesondere als vollständig definierte 3D-Freiformfläche ausgebildet. Aufgrund dessen ist der Kanal 11 ohne Kanten sowie ohne Ecken ausgebildet. Des Weiteren befinden sich im Kanal 11 bzw. im Düseneinsatz 10 keine weiteren Elemente, wie z. B. Düsensteine etc.
Die 3D-Freiformfläche, wie diese im Zusammenhang mit einem CAD-Programm definiert wird, wird insbesondere durch eine vordere Leitkurve 14 sowie eine hintere Leitkurve 15 definiert. Als vordere Leitkurve 14 wird die Leitkurve bezeichnet, die im Benutzungszustand des Düseneinsatz 10 in Drehrichtung D einer Trommel vorne, also in Drehrichtung als erstes angeordnet ist. Als hintere Leitkurve 15 wird die Leitkurve bezeichnet, die in Relation zur Drehrichtung hinter der vorderen Leitkurve 14 angeordnet bzw. ausgebildet ist.
Im dargestellten Beispiel ist die Eintrittsöffnung 12, durch die das zu
separierende Material der Zentrifugentrommel in die Auslassdüse 40 eintritt, außermittig zur im Wesentlichen zylindrischen Außenfläche 18 des Düseneinsatzes 10 ausgebildet. Die vordere Leitkurve 14 sowie die hintere Leitkurve 15 beginnen jeweils an der Eintrittsöffnung 12 und enden an der Austrittsöffnung 13. Sowohl die vordere als auch die hintere Leitkurve 14 und 15 werden jeweils aus mehreren Teilleitkurven gebildet. Der in Fig. la dargestellte Schnitt durch den Düseneinsatz 10 ist senkrecht zur Drehachse einer Zentrifugentrommel
ausgebildet. Demnach entspricht die in Fig. la dargestellte Schnittebene einer Draufsicht auf einen Düseneinsatz 10 im Anwendungsfall .
Die vordere Teilleitkurve 21 ist in einem Winkel a zur X-Achse liegend
ausgebildet. Die hintere Teilleitkurve 22 ist in einem Winkel ß zur X-Achse ausgebildet. Bei der X-Achse handelt es sich um eine Parallele zur
Eintrittsöffnungskante 23. Die X-Achse stellt eine in Relation zur Drehachse der Trommel horizontale Linie dar. Der Winkel a beträgt im dargestellten Beispiel 4°. Der Winkel ß beträgt im dargestellten Beispiel 11°. Allgemein gilt, dass der Winkel ß vorzugsweise größer als der Winkel a ist. Insbesondere beträgt der Winkel ß das mindestens zweifache des Winkels a.
Die Achse 24 verläuft durch den Mittelpunkt der Austrittsöffnung 13. Die Achse 24 bildet zusammen mit der senkrechten Verlängerung zur Kappenfläche 25 den Austrittswinkel g. Im dargelegten Beispiel beträgt der Winkel g 17,5°. Mit anderen Worten ist die Austrittsrichtung eines Feststoffes bzw. eines Feststoffstrahls zur horizontalen Achse der Auslassdüse 40 17,5°.
Die Winkel e der zur Austrittsöffnung 13 führenden radial liegende Teilleitkurven 26 und 27 betragen tangential relativ zur Achse 24 der Austrittsöffnung 13 jeweils 15°. Die Teilleitkurven 26 und 22 und die Teilleitkurven 27 und 21 werden mittels unterschiedlich großer Bogenabschnitten miteinander verbunden. Der Radius 1 (RI) beträgt beispielsweise 12 mm, wohingegen der Radius 2 (R2) 7 mm beträgt.
Wie insbesondere in Fig. lb zu erkennen ist, sind auf der Außenfläche 18 des Düseneinsatzes 10 zwei Nuten 28 ausgebildet. In diese Nuten 28 können
Dichtungselemente, insbesondere O-Ringe, eingefügt werden. Auf der
Kappenfläche 25 ist außerdem ein Positionierungselement 29, nämlich eine Positioniernase ausgebildet. Diese ist außermittig zur Längsachse, die eine Senkrechte zur Eintrittsöffnung 12 bzw. zur Eintrittsöffnungskante 23 ist, ausgebildet.
In Fig. lc ist der Düseneinsatz 10 im in Düsenhalter 30 eingesetzten Zustand dargestellt. In den Nuten 28 sind die Dichtungsringe 31 dargestellt. Das
Positionierungselement 29 ist in eine Positionieröffnung 32 eines Positionierkanals 33 eingeführt bzw. dort positioniert. Der Positionierkanal weist eine weitere Positionieröffnung 34 auf. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, befindet sich diese
Positionieröffnung 34 auf einer Planfläche des Düsenhalters 30. Der Düsenhalter 30 umfasst außerdem ein Außengewinde 36. Mit Hilfe dieses Au ßengewindes 36 kann die Auslassdüse 40 in eine Öffnung einer Zentrifugentrommel eingeschraubt werden.
In Fig. lc ist zu erkennen, dass die Ausströmrichtung A des auszuströmenden Feststoffes lediglich durch den Kanal 11 des Düseneinsatzes 10 definiert wird . Mit anderen Worten entspricht der Düseneinsatz-Kanal 11 dem Strömungskanal der Auslassdüse 40. Der Austrittswinkel d der Auslassdüse 40 entspricht dem
Austrittswinkel g des Düseneinsatzes 10.
In Fig. 2 sind außerdem Führungselemente 37 des Düsenhalters 30 zu erkennen. Die Führungselemente 37 sind insbesondere als schwalbenschwanzähnliche Führungselemente ausgebildet. Diese sind komplementär zu Klemmelementen eines erfindungsgemäßen Werkzeugs ausgebildet. Die Führungselemente 37 ermöglichen ein Einschieben des Düsenhalters 30 in ein Werkzeug. Insbesondere wird aufgrund der Führungselemente 37 eine definierte Ausrichtung des
Düsenhalters 30 in Relation zu einem Werkzeug ermöglicht.
In den Figuren 3a und 3b ist eine mögliche Ausführungsform hinsichtlich eines Werkzeugs 80 dargestellt. In Fig. 3a ist dabei eine Teilschnittansicht in
Längsrichtung dargestellt.
Auf einer Montagefläche 81 ist zunächst ein federbelastetes Rastelement 82 zu erkennen. Zusätzlich ist ein weiteres Verrastungselement 83 ausgebildet. Das weitere Verrastungselement 83 kann in Form eines Zylinder- oder Gewindestifts ausgebildet sein. Die Montagefläche 81 betrifft die Fläche des Werkzeugs 80, das mit der zu montierenden Auslassdüse 40 in Kontakt kommt (siehe hierzu Fig. 4).
Ebenfalls zu erkennen sind Klemmelemente 84. Die Klemmelemente 84 sind in Form von zwei Klemmnasen zur Ausbildung einer schwalbenschwanzartigen Führung ausgebildet. Die Höhe der Klemmelemente 84 bestimmt die
Positioniertiefe der Auslassdüse 40. Sobald die Klemmelemente 84 an einem Aussparungsgrund (siehe Fig. 5) einer Zentrifugentrommel anstoßen, kann die Auslassdüse 40 nicht weiter in die Trommelwand eingeführt werden. Die
Klemmelemente 84 sind komplementär zu den Führungselementen 37 des
Düsenhalters 30 ausgebildet. Die Montagefläche 81 bildet zusammen mit dem federbelasteten Rastelement 82, dem weiteren Verrastungselement 83 sowie mit den Klemmelementen 84 einen Werkzeugkopf 86. Der Werkzeugkopf 86 ist an einem Stab 87 ausgebildet. Am weiteren Ende des Stabes 87 ist ein
Betätigungsgriff 85 ausgebildet. An diesem Ende des Stabes 87 ist außerdem eine Markierung 89 zu erkennen. Zum Entfernen einer Auslassdüse 40 muss diese nach oben weisen. Die Markierung 89 dient mit anderen Worten als Lageindikator. Im dargestellten Beispiel ist diese Markierung 89 als eine Art Einkerbung ausgebildet. Auch eine Laserbeschriftung, Farbmarkierung etc. ist denkbar.
In Fig. 4 wird das Zusammenwirken zwischen dem Werkzeug 80 und der
Auslassdüse 40, insbesondere mit dem Düsenhalter 30, verdeutlicht.
Das federbelastete Rastelement 82 ist in der weiteren Positionieröffnung 34 des Positionierkanals 33 eingeführt. Dabei handelt es sich um den Positionierkanal 33, in dem auch das Positionierungselement 29 des Düseneinsatzes 10 eingeführt ist. Die Montagefläche 81 des Werkzeugkopfs 86 des Werkzeugs 80 liegt auf der Planfläche 35 des Düsenhalters 30 auf. Das federbelastete Rastelement 82, das weitere Verrastungselement 83 und die hierzu komplementären Öffnungen der Auslassdüse 40 sind derart ausgebildet, dass lediglich das federbelastete
Rastelement 82 in den Positionierkanal 33 einführbar und das weitere
Verrastungselement 83 nicht einführbar ist. Somit ist der Düsenhalter 30 in einer exakten und klar definierten Position in Relation zum Werkzeug 80 angeordnet.
In Fig. 5 ist zumindest abschnittsweise eine Zentrifugentrommel 60 mit einer Trommelwand 61 dargestellt. Die Trommelwand 61 weist Öffnungen 62 a uf. In den Öffnungen 62 sind wiederum Innengewinde 63 ausgebildet. In die
Innengewinde 63 kann das Außengewinde 36 eines Düsenhalters 30 eingeführt werden.
Im Bereich der Öffnungen 62 sind jeweils entgegen der Drehrichtung D auf der Trommelaußenfläche 64 Aussparungen 65 ausgebildet. Die Aussparungen 65 bilden Anlagekanten 66 und Anlageflächen 67. Die Anlagekanten 66 dienen als Anlagekanten für das Werkzeug 80, insbesondere für den Werkzeugkopf 86. Es ist zu erkennen, dass bei einer vollständig eingeschraubten Auslassdüse 40 die Klemmelemente 84 des Werkzeugs 80 auf Anlageflächen 67, die auch als
Aussparungsgrund bezeichnet werden können, aufliegen. Die Auslassdüse 40 kann dann nicht weiter in die Zentrifugentrommel 60 eingeschraubt werden. Die Positioniertiefe der Auslassdüse 40 wird somit durch die Höhe der
Klemmelemente 84 definiert.
In Fig. 5 ist sehr anschaulich zu erkennen, dass das Werkzeug 80 aufgrund der schwalbenschwanzartigen Führung und der ausgebildeten Anlagekanten 66 lediglich in einer vollständig definierten Ein- und Ausführrichtung E ein- und ausgeführt werden kann. Demnach ist es auch möglich, dass die Auslassdüse 40 ohne direkten Blick auf die Zentrifugentrommel 60 exakt positioniert werden kann. Die Zentrifugentrommel 60 befindet sich üblicherweise unter einer schwer zugänglichen Haube (nicht dargestellt). Aufgrund der definierten Ein- und Ausführrichtung E und der ebenfalls definierten Positioniertiefe, muss der Monteur keine uneingeschränkte Sicht auf die Öffnung 62 haben.
In den Figuren 6a und 6b sind mehrere Auslassdüsen 40 dargestellt, die in der Trommelwand 61 positioniert sind. Es ist zu erkennen, dass alle Auslassdüsen 40 hinsichtlich des Austrittswinkels d exakt positioniert sind. Alle Auslassdüsen 40 befinden sich auf einer gemeinsamen Umfangslinie der Zentrifugentrommel 60.
Bezugszeichenliste
10 Düseneinsatz
11 Kanal
12 Eintrittsöffnung
13 Austrittsöffnung
14 vordere Leitkurve
15 hintere Leitkurve
16 Absatz
17 Wandung
18 Außenfläche
19 Schnittfläche
20 kugelförmiger Hohlraum
21 vordere Teilleitkurve
22 hintere Teilleitkurve
23 Eintrittsöffnungskante
24 Achse Mittelpunkt Austrittsöffnung
25 Kappenfläche
26, 27 Teilleitkurven
28 Nut
29 Positionierungselement
30 Düsenhalter
31 Dichtungsring 32 Positionieröffnung
33 Positionierkanal
34 weitere Positionieröffnung
35 Planfläche
36 Außengewinde
37 Führungselement
40 Auslassdüse
60 Zentrifugentrommel
61 Trommelwand
62 Öffnung
63 Gewinde
64 Trommelaußenfläche
65 Aussparung
66 Anlagekante
67 Anlagefläche
80 Werkzeug
81 Montagefläche
82 federbelastetes Rastelement
83 weiteres Verrastungselement
84 Klemmelement
85 Betätigungsgriff
86 Werkzeugkopf
87 Stab
89 Markierung
A Ausströmrichtung
D Drehrichtung Trommel
E Ein-/Ausführrichtung
RI, R2 Verbindungsradien Teilleitkurven a Winkel vordere Teilleitkurve ß Winkel hintere Teilleitkurve
Y Austrittswinkel
d Austrittswinkel Auslassdüse
Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Auslassdüse (40) für eine Zentrifugentrommel (60), umfassend einen Düseneinsatz (10) und einen Düsenhalter (30), wobei der Düseneinsatz (10) im Düsenhalter (30) austauschbar, insbesondere klemmend, fixiert ist und die Auslassdüse (40) einen Strömungskanal (11) aufweist, der den Austrittswinkel (d) der Auslassdüse (40) bestimmt, wobei der
Strömungskanal (11) der Auslassdüse (40) insbesondere vom
Düseneinsatz (10) gebildet ist.
2. Auslassdüse (40) nach Anspruch 1,
dad u rch g eken nzeich net, dass
der Strömungskanal (11) frei von Kanten und/oder Ecken und/oder Trennfugen ausgebildet ist.
3. Auslassdüse (40) nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch g eken nzeich net, dass
die Auslassdüse (40) keinen Düsenstein aufweist.
4. Auslassdüse (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dad u rch g eken nzeich net, dass
eine Wandung (17) des Strömungskanals (11) als vollständig definierte 3D-Freiformfläche ausgebildet ist.
5. Auslassdüse (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dad u rch g eken nzeich net, dass
der Düseneinsatz (10) ein Positionierungselement (29), insbesondere einen Positionierstift, aufweist, der in einem im Düsenhalter (30) fixierten Zustand in einer Positionieröffnung (32) des Düsenhalters (30)
positioniert ist.
6. Auslassdüse (40) nach Anspruch 5,
dad u rch g eken nzeich net, dass
die Positionieröffnung (32) des Düsenhalters (30) als Teil eines
Positionierkanals (33) ausgebildet ist, wobei in eine weitere
Positionieröffnung (34) des Positionierkanals (33) ein Bauteil eines Werkzeugs (80) eingeführt oder einführbar ist.
7. Auslassdüse (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad u rch g eken nzeich net, dass
der Düsenhalter (30) ein Außengewinde (36) zur Verbindung mit einer Zentrifugentrommel (60) aufweist.
8. Düseneinsatz (10) für eine Auslassdüse (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dad u rch g eken nzeich net, dass
ein Kanal (11) des Düseneinsatzes (10) den Strömungskanal (11) der Auslassdüse (40) bildet, der den Austrittswinkel (d) der Auslassdüse (40) bestimmt.
9. Zentrifugentrommel (60) mit einer Trommelwand (61), die mehrere
umfangsverteilte Öffnungen (62) zur Aufnahme von Auslassdüsen (40) aufweist,
dad u rch g eken nzeich net, dass
mindestens eine der Auslassdüsen (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
10. Zentrifugentrommel (10) nach Anspruch 9,
dad u rch g eken nzeich net, dass
im Bereich der Öffnungen (62) jeweils entgegen der Drehrichtung (D) auf der Trommelaußenfläche (64) Aussparungen (65) ausgebildet sind, die Anlagekanten (66) und/oder Anlageflächen (67) für ein Werkzeug (80) bilden.
11. Werkzeug (80) zur Montage und Demontage einer Auslassdüse,
insbesondere einer Auslassdüse (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in oder aus einer Öffnung (62) einer Trommelwand (61) einer
Zentrifugentrommel (60), insbesondere einer Zentrifugentrommel nach Anspruch 9 oder 10,
geken nzeich net d u rch
eine Montagefläche (81) mit einem federbelasteten Rastelement (82), insbesondere einer federbelasteten Kugel, und einem weiteren
Verrastungselement (83), insbesondere einem Zylinder- oder
Gewindestift.
12. Werkzeug (80) nach Anspruch 11,
dad u rch g eken nzeich net, dass
auf der Montagefläche (81) mindestens zwei Klemmelemente (84), insbesondere mindestens zwei Klemmnasen zur Ausbildung einer schwalbenschwanzartigen Führung, ausgebildet sind, wobei die
Klemmelemente (84) vorzugsweise zusätzlich als Anlageelemente ausgebildet sind, die eine Positioniertiefe der Auslassdüse (40),
insbesondere des Düsenhalters (30), definieren.
13. Verfahren zur Montage einer Auslassdüse (40) in eine Zentrifugentrommel (60), umfassend die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen einer Zentrifugentrommel (60) nach einem der Ansprüche 9 bis 10;
b) Bereitstellen einer Auslassdüse (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; c) Anbringen eines Werkzeugs (80) nach einem der Ansprüche 11 bis 12 an der Auslassdüse (40), nämlich an dem Düsenhalter (30) der
Auslassdüse (40);
d) Eindrehen der Auslassdüse (40) in eine Öffnung (62) der
Trommelwand (61) bis zum Erreichen einer definierten Positioniertiefe.
14. Verfahren zur Montage nach Anspruch 13,
dad u rch g eken nzeich net, dass
der Schritt b) das Montieren eines Düseneinsatzes (10) nach Anspruch 8 in einen Düsenhalter (30) umfasst.
15. Verfahren zur Montage nach Anspruch 13 oder 14,
geken nzeich net d u rch
den Schritt e), in dem das Werkzeug (80) nach Durchführen des Schritts d) entfernt wird, wobei das Werkzeug (80) lediglich bei korrekter
Positionierung der Auslassdüse (40) in der Öffnung und zugehöriger Positionierung des Werkzeugs (80) in Relation zu Anlagekanten (66) und/oder Anlageflächen (67) der Trommelwand (61) entfernbar ist.
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