WO2009138196A1

WO2009138196A1 - Zentrifuge mit einer mit einem trenntellerpaket versehenen trommel

Info

Publication number: WO2009138196A1
Application number: PCT/EP2009/003315
Authority: WO
Inventors: Wilfried Mackel; Helga Tietz
Original assignee: Gea Westfalia Separator Gmbh
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2009-11-19
Also published as: CN102026728A; US20110212821A1; US8734311B2; EP2310135A1; DE102008023383A1; EP2310135B1; CN102026728B

Abstract

Eine Zentrifuge, insbesondere kontinuierlich arbeitender Separator, mit einer Trommel (1) mit vertikaler Drehachse (D), die vorzugsweise einen einfachen oder doppelt konischen Innenmantel aufweist, sowie ein Zulaufrohr (2), welches in einen Verteiler (3) mit wenigstens zwei oder mehr umfangsverteilten Verteilerkanälen (6) mündet, sowie mit einem Tellerpaket (7) aus Trenntellern (8), zeichnet sich dadurch aus, dass am Außenumfang des Tellerpakets (7) wenigstens zwei oder mehrere rohrartige Elemente (14) verteilt sind und dass die rohrartigen Elemente (14) außen am Trenntellerpaket (7) befestigt sind.

Description

Zentrifuge mit einer mit einem Trenntellerpaket versehenen Trommel

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere einen Separator, mit einer Trom- mel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Separatoren sind an sich seit langem bekannt. Zum Stand der Technik seien insofern die DE 36 20 548 Al, die GB 728 822 A, die FR 13 59 356 A und die DE 654 319 Al genannt.

Verbesserungsbedarf besteht nach wie vor in Hinsicht auf die Art und Weise der Zuleitung des Schleudergutes in das Trenntellerpaket, und zwar insbesondere dann, wenn die Zentrifuge derart gestaltet ist, dass das Schleudergut in der Trommel radial von außen in das Trenntellerpaket strömt.

Aus der DE 654 319 A ist es bekannt, in einem Tellerpakt in den einzelnen Trenntellern in einem äußeren Umfangsrandbereich, der horizontal ausgerichtet ist, jeweils Ausprägungen auszubilden, welche im Zusammenspielen in axialer Richtung eine Art Steigekanal ausbilden.

Aus der US 25 99 619 A ist es bekannt, am Außenumfang des Tellerpakets wenigstens rohrartige Elemente zu verteilen, die radial nach Innen hin offen sind und nach außen hin einzelne axial versetzte Schlitze aufweisen, so dass Feststoff nach außen hin austreten kann. Diese Kanäle sind in das Trommelunterteil integriert, was wenig praktisch und im Betrieb instabil ist.

Die Erfindung hat ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik die Aufgabe, die Zuleitung des zu verarbeitenden Schleudergutes in das Tellerpaket in der Trommel zu optimieren.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs und den Gegenstand des Anspruchs 17. Danach sind am Außenumfang des Tellerpakets wenigstens eines oder mehrere rohrartige Elemente angeordnet, so dass auf einfache Weise eine steigekanalähnliche Zuleitung des zu verarbeitenden Produktes in das Trenntellerpaket erfolgt, und zwar nach einer möglichen - aber nicht zwingenden - Variante über dessen gesamte axiale Höhe verteilt. Es sind ferner die rohrartigen Elemente außen am Trenntellerpaket befestigt.

Derart wird die Zuleitung des Schleudergutes in die Trommel und in das Trenntellerpaket optimiert. Die Anordnung ist auch bei hohen Drehzahlen sicher und stabil. Zudem ist sie im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik leicht herstellbar.

Der Begriff der rohrartigen Elemente ist nicht zu eng zu fassen. Er umfasst insbesondere verschiedenste Formen nicht umfangsgeschlossener Rohre oder Rinnen. Besonders vorteilhaft ist eine halbzylindrische rinnenartige Form, wobei die offene Seite dieser Rinnen radial nach innen hin gerichtet wird. Die Rinnen können einen halbkreisförmigen Querschnitt aber beispielsweise auch einen abgeflachten oder winkligen Querschnitt aufweisen.

Die Erfindung schafft auch den Gegenstand des nebengeordneten und selbstständig für sich - aber auch in Weiterbildung des Anspruchs 1- erfinderischen Anspruchs 17, nach dem auch bereits eine optimierte Einleitung des zu verarbeitenden Produktes in den Trenntellerstapel in der Trommel erreicht wird. Eine besonders vorteilhafte Produktzuführung wird erreicht, wenn eines der Alternativen dieses Anspruchs mit den rohrartigen Elementen kombiniert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung Anhang von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine Schnittansicht eines Teilbereiches einer Separatortrommel; Figur 2a eine perspektivische Ansicht eines Teilbereiches der Separatortrom- mel aus Fig. 1 ;

Figur 2b eine perspektivische Ansicht eines Teilbereiches einer weiteren Separatortrommel; Figur 3 eine Schnittansicht eines Teilbereiches einer dritten Separatortrommel, und

Figur 4 eine Schnittansicht eines Teilbereiches einer vierten Separatortrommel.

Figur 1 und 3 zeigen einen Teilbereich eines Unterteils einer für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegten Trommel 1 mit vertikaler Drehachse D einer hier in bevorzugter Ausgestaltung als Separator ausgebildeten Zentrifuge.

Die Trommel 1 weist vorzugsweise sowohl einen einfach oder doppelt konischen In- nenmantel als auch einen einfach oder doppelt konischen Außenmantel auf. Die

Trommel 1 ist hier mehrteilig ausgebildet und weist einen Trommelverschlussring 24 auf, der ein Trommelunterteil Ia und ein Trommeloberteil Ib der Trommel 1 zusammenhält.

Die Trommel 1 weist ein Zulaufrohr 2 auf, welches in einen Verteiler 3 mündet, der einen ersten rohrartigen Abschnitt 4 und einen sich daran anschließenden, sich konisch aufweitenden Abschnitt 5 aufweist.

Der Abschnitt 5 ist umfangsverteilt mit sich hier relativ zur vertikalen Drehachse D in radialer Richtung schräg nach unten sowie außen erstreckenden Verteilerkanälen 6 versehen, die hier in besonders bevorzugter Ausgestaltung rohrförmig zylindrisch ausgebildet sind.

Auf dem Verteiler 3 ist ein Tellerpaket 7 aus Trenntellern 8 (trennend und/oder klä- rend wirkend) angeordnet, zwischen denen jeweils ein Abstandsspalt ausgebildet ist, dessen Höhe von Laschen 9 bestimmt wird.

Die Trommel 1 weist wenigstens einen oder mehrere FlüssigkeitsauslaßΛlässe wie z.B. Schälscheiben auf (hier nicht dargestellt) sowie umfangsverteilt im Bereich des größ- ten Durchmessers der innen vorzugsweise einfach oder doppelt konischen Trommel 1 Feststoffaustragsöffhungen 10, die hier mit Hilfe eines vorzugsweise fluidbetätigten Kolbenschiebers 11 in der Trommel 1 geöffnet und verschlossen werden können, um eine Feststoffphase aus der Trommel auszutragen. Der Kolbenschieber 11 wird vorzugsweise hydraulisch betätigt, wozu ein Hydrauliksystem mit einer Steuerwasserzuleitungsbohrung 21, einem Steuerventil 23, einer Steuerwasserableitungsbohrung 22 und/oder eine Steuerwasserzuführung 25 vorgesehen sein können.

In die Trommel 1 zu leitendes Schleudergut wird durch das Zulaufrohr 2 und die Verteilerkanäle 6 um den unteren äußeren Rand 12 des Verteilers herum in das Tellerpaket bzw. die Spalte zwischen den Trenntellern geleitet.

Vorzugsweise sind jeweils unterhalb des Mündungsbereiches jedes Verteilerkanals 6 rinnenartige Vertiefungen als Umlenkungsbereiche 13 in der zum Trommelinnenraum bzw. Tellerpaket 7 gewandten Fläche des Kolbenschiebers 11 ausgebildet, die sich von diesem Bereich wiederum vorzugsweise radial etwas - z.B. einige wenige Zentimeter - bis über den äußeren Umfang des Tellerpakets 7 radial hinaus erstrecken und in ihrem Endbereich derart konvex ausgebildet sind, dass sie einen durch die Verteilerkanä- Ie 6 in die Trommel 1 geleiteten Produktstrom parallel zur Drehachse D radial außerhalb des größten Umfangs des Trenntellerpakets 7 axial nach oben hin in rohrartige Elemente 14 umlenken.

Die rohrartigen Elemente 14 schließen sich vorzugsweise unmittelbar radial nach au- ßen hin an den äußeren Umfang des Trenntellerpakets 7 an und verlaufen parallel zur Drehachse der Trommel 1.

Bei Entleerungen wird der Kolbenschieber nach unten bewegt, wohingegen die rohr- förmigen Elemente 14 am Trenntellerstapel verbleiben. Die rohrförmigen Elemente bilden eine Rinne aus, die aus einem durchgehenden axialen Stück (Fig. 1) oder aber aus mehreren axial aneinander gesetzten Abschnitten bestehen kann (Fig. 3)

Die rohrförmigen Elemente 14 ragen hier radial in den Feststoffraum 20.

Es ist auch denkbar, dass der Verteiler 5 - siehe Fig. 4 - selbst so ausgebildet wird, dass in ihm eine Umlenkung im letzten Abschnitt vor seiner Austrittsöffnung nach oben in die rohrförmigen Elemente 14 erfolgt, wobei dann z.B. im Verteiler selbst einer Art Umlenkungsbereich 13' nach Art einer rinnenförmigen Vertiefung ausgebildet sein kann. Eine derartige Ausgestaltung wäre insbesondere sinnvoll, wenn die Trom- mel keinen Kolbenschieber aufweist sondern beispielsweise Düsen als Feststoffaus- tragsöffhungen, durch welche eine kontinuierliche Entleerung einer Feststoffphase erfolgen kann.

Die Trennteller 8 sind - siehe Fig. 2 - durch die radialen Laschen 9 voneinander ge- trennt und bilden übereinander gelegt Tellerspalte. Die rohrförmigen Elemente 14 liegen vorzugsweise - bezogen auf die Drehrichtung der Trommel - innerhalb von zwei Laschen jeweils unmittelbar hinter den Laschen 9.

Die rohrförmigen Elemente 14 sind vorzugsweise nicht umfangsgeschlossen ausgebil- det, sondern weisen radial in der Trommel 1 jeweils nach innen hin einen sich axial erstreckenden Spalt bzw. offenen Bereich (siehe Fig. 2) 15 auf, durch den das zu verarbeitende Schleudergut radial nach innen hin in das Tellerpaket 7 eintreten kann.

Vorzugsweise sind die rohrartigen Elemente 14 ferner an ihrem in der Trommel radial weiter außen liegenden Bereich mit axial beabstandeten Öffnungen 16 versehen, die in ihrem Zusammenspiel eine perforationsartige Struktur ausbilden. Durch diese Öffnungen 16 kann sich abscheidender Feststoff aus dem rohrartigen Element in den Feststoffraum 20 gelangen.

Die rohrartigen Elemente 14 können sich — müssen sich aber nicht - in vertikaler Richtung über die gesamte Höhe des Trenntellerpakets erstrecken.

Die rohrartigen Elemente 14 erlauben eine besonders gleichmäßige Verteilung und Zuleitung des zu verarbeitenden Produktes in das Trenntellerpaket 7. Es ist daher be- sonders vorteilhaft, wenn jedem der Verteilerkanäle 6 jeweils eines der rohrartigen Elemente 14 und eine Umlenkrinne 13 zugeordnet ist.

Vorzugsweise werden die rohrartigen Elemente außen am Trenntellerpaket 7 befestigt, beispielsweise an einem oder mehreren Haltetellern 19, die jeweils in einem vorgege- benen axialen Abstand zueinander zwischen die Trennteller 8 des Trenntellerpakets 7 gesetzt sind. Die rohrartigen Elemente 14 können die Halteteller 19 auch nur durchsetzen und in ihnen z.B. formschlüssig geführt sein, wobei die rohrartigen Elemente dann vorzugsweise an wenigstens einer Stelle, z.B. am untersten Halteteller verschweißt werden. Diese Art der Anordnung der rohrförmigen Elemente 14 ist besonders ein- fach und montagefreundlich, da die Anzahl notwendiger Verbindungen zwischen den Trenntellern und dem rohrformigen Element auf nur einen einzigen Bereich beschränkt wird.

Die Halteteller 19 können jeweils im Abstand einer gewissen Anzahl von Trenntellern 8 im Tellerpaket 7 angeordnet sein, so dass sie einerseits die Funktion eines „normalen" Trenntellers erfüllen können und darüber hinaus mit den Laschen 17 bzw. Halterungen versehen sind.

.Die Halteteller 19 können an ihrem äußeren Umfang mit ringartigen Ansätzen / TeI- lerlaschen 17 versehen sein, welche von den rohrartigen Elementen 14 vorzugsweise formschlüssig durchsetzt sind.

Derart werden die rohrartigen Elemente 14 auf einfache Weise in der Trommel gehalten.

Es ist denkbar, die rohrformigen Elemente 14 mit dem Trenntellerstapel 7 z.B. an einer Stelle, insbesondere an einem Halteteller ergänzend oder alternativ zu verbinden.

Es ist auch denkbar, die rohrformigen Elemente ergänzend am Verteiler zu befestigen.

Die rohrformigen Elemente 14 können einstückig, aber auch mehrstückig ausgebildet sein.

So ist es beispielsweise auch denkbar, ein rohrförmiges Element aus mehreren rippen- artigen Blechen zusammenzusetzen oder ein rohrförmiges Element dadurch auszubilden, dass beispielsweise zwei rippenförmige Bleche nach Art eines V oder L angeordnet werden. Ebenfalls ist die Form eines U oder Halbkreises möglich.

Wenn das rohrförmige Element mehrstückig ausgebildet ist, so sind die einzelnen E- lemente 14a, b, c, ... jeweils an einem der Halteteller befestigt. Auch ein axialer Überlapp der Elemente 14a, b, ... wäre bei entsprechender Ausgestaltung denkbar.

Durch Wahl einer geeigneten Anzahl von Trenntellern zwischen den Haltetellern 19 ergibt sich wieder eine weitgehend geschlossene Rinne außen am Tellerpaket. Die verbleibenden Spalte 26 sind vernachlässigbar hinsichtlich der Wirkung des rohrartigen Elements 14

Eine Anordnung nach Art eines L setzt im Grunde voraus, dass der Grundschenkel derart angeordnet wird, dass das aus dem Verteilerkanal 6 jeweils austretende Produkt von diesem Grundschenkel in Umfangsrichtung bzw. in Drehrichtung mitgenommen wird (Fig. 2b). Der zweite Schenkel verschließt den Weg radial in den Feststoffraum.

Die rohrartigen Elemente können auch radial etwas nach innen in die Tellerpakete hineinragen, beispielsweise, wenn diese an ihrem Außenumfang Aussparungen aufwei- sen, welche eine Art Rinne am Außenumfang des Trenntellerstapels ausbilden (hier nicht dargestellt), in welche die Ränder der rohrartigen Elemente 14 eingreifen.

Bezugszeichen

Trommel 1

Trommelunterteil Ia

Trommeloberteil Ib

Zulaufrohr 2

Verteiler 3 rohrartiger Abschnitt 4 konischer Abschnitt 5

Verteilerkanäle 6

Tellerpaket 7

Trennteller 8

Laschen 9

Feststoffaustragsöffnungen 10

Kolbenschieber 11 äußerer Rand 12

Vertiefungen 13 rohrartige Elemente 14,

Elemente 14a, b, c, ...

Spalt 15

Öffnungen 16

Ansätze/Tellerlasche 17

Halteteller 19

Feststoffraum 20

Steuerwasserzuleitungsbohrung 21

Steuerventil 23

Steuerwasserableitungsbohrung 22

Trommelverschlussring 24

Steuerwasserzufuhrung 25

Spalte 26

Drehachse D

Claims

Ansprüche

1. Zentrifuge, insbesondere kontinuierlich arbeitender Separator, mit einer Trommel (1) mit vertikaler Drehachse (D), die vorzugsweise einen einfachen oder doppelt konischen Innenmantel aufweist, sowie ein Zulaufrohr (2), welches in einen Verteiler (3) mit wenigstens zwei oder mehr umfangsverteilten Verteilerkanälen (6) mündet, sowie mit einem Tellerpaket (7) aus Trenntellern (8), dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Tellerpakets (7) wenigstens zwei oder mehrere rohrartige Elemente (14) verteilt sind und dass die rohrarti- gen Elemente (14) außen am Trenntellerpaket (7) befestigt sind.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die rohrartigen Elemente (14) unmittelbar an den äußeren Umfang des Trenntellerpakets (7) anschließen.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) parallel zur Drehachse der Trommel (1) verlaufen und dass die rohrartigen Elemente (14) nicht umfangsgeschlossen ausgebildet sind.

4. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) radial in der Trommel (1) jeweils nach innen hin offen ausgebildet sind, so dass das zu verarbeitende Schleudergut radial nach innen hin in das Tellerpaket (7) eintreten kann.

5. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (4) ferner in ihrem in der Trommel radial weiter außen liegenden Bereich mit axial beabstandeten Öffnungen (16) versehen sind, die in ihrem Zusammenspiel eine perforationsartige Struktur ausbilden.

6. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die rohrartigen Elemente (4) in vertikaler Richtung über einen Teil der axialen Höhe oder über die gesamte Höhe des Trenntellerpakets (7) erstrecken.

7. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) außen am Trenntellerpaket (7) an einem o- der mehreren Haltetellern (19) gehalten sind, die jeweils in einem vorgegebenen axialen Abstand zueinander zwischen die Trennteller des Trenntellerpakets (7) gesetzt sind.

8. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteteller (19) an ihrem äußeren Umfang mit ringartigen Ansätzen / Tellerlaschen (17) versehen sind, welche von den rohrartigen Elementen (14) vorzugsweise formschlüssig durchsetzt sind.

9. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Verteilerkanäle (6) jeweils eines der rohrartigen Elemente (14) zugeordnet ist.

10. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) einen rinnenartigen Querschnitt aufweisen und/oder dass die rohrartigen Elemente (14) einen halbkreisförmigen oder eckigen Querschnitt aufweisen.

11. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) einstückig ausgebildet sind oder dass die rohrartigen Elemente (14) mehrstückig aus mehreren winklig zueinander angeordneten Rippen gebildet sind.

12. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Seite der rinnenförmigen rohrartigen Elemente (14) radial nach innen hin gerichtet ist.

13. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) außen am Trenntellerpaket (7) geführt sind.

14. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) ergänzend am Verteiler befestigt sind.

15. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) wenigstens einen oder mehrere Flüssigkeitauslass/- auslässe aufweist, sowie umfangsverteilt im Bereich des größten Durchmessers der innen doppelt konischen Trommel (1) Feststoffaustragsöffnungen (10).

16. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffaustragsöffnungen (10) Düsen sind oder dass den Feststoffaustragsöffnungen (10) ein Kolbenschieber (11) vorgeschaltet ist.

17. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils unterhalb des Mündungsbereiches jedes Verteilerkanals (6) in die Trommel rinnenartige Vertiefungen (13) und/oder Umlenkungsbereiche (13') in der zum Trommelinnenraum gewandten Fläche des Kolbenschiebers (11) oder des Verteilers ausgebildet sind, die sich von diesem Bereich wiederum vorzugsweise radial etwas - z.B. einige wenige Zentimeter - bis über den äußeren Umfang des Tellerpakets

(7) radial hinaus erstrecken und in ihrem Endbereich derart ausgebildet sind, dass sie einen durch die Verteilerkanäle (6) in die Trommel geleiteten Produktstrom parallel zur Drehachse D radial außerhalb des größten Umfangs des Tellerpakets axial nach oben hin umlenken.

18. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung jeweils in die rohrartigen Elemente (14) erfolgt.

19. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerkanäle (6) jeweils eine Rohrform aufweisen und dass die Verteilerkanäle (6) radial mit den rohrartigen Elementen (14) fluchten.

20. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (14) in Drehrichtung der Trommel (1) hinter La- sehen (9) zwischen den Trenntellern (8) angeordnet sind.

21. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auslegung der Zentrifugentrommel als Düsentrommel.