EP1651352B1 - Separator mit einer schleudertrommel mit einem tellerpaket - Google Patents

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Publication number
EP1651352B1
EP1651352B1 EP04763784A EP04763784A EP1651352B1 EP 1651352 B1 EP1651352 B1 EP 1651352B1 EP 04763784 A EP04763784 A EP 04763784A EP 04763784 A EP04763784 A EP 04763784A EP 1651352 B1 EP1651352 B1 EP 1651352B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
separator according
drum
bores
distributor
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04763784A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1651352A1 (de
Inventor
Holger Heinrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Mechanical Equipment GmbH
Original Assignee
Westfalia Separator GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westfalia Separator GmbH filed Critical Westfalia Separator GmbH
Publication of EP1651352A1 publication Critical patent/EP1651352A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1651352B1 publication Critical patent/EP1651352B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
    • B04B1/08—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls of conical shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/06—Arrangement of distributors or collectors in centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B04B7/12—Inserts, e.g. armouring plates
    • B04B7/14—Inserts, e.g. armouring plates for separating walls of conical shape

Definitions

  • the invention relates to a separator according to the preamble of claim 1.
  • the discharge of the liquids takes place i.allg. in areas radially inward or radially outward to the plates of the plate package. It is also known, with the help of bores in particular close to the inner circumference and close to the outer periphery of the plate package in the plate package discharge channels for the liquid phase (s) form (see for example the DE 284640 ).
  • the invention has the object to optimize the flow conditions in the drum of a generic separator with simple design means.
  • the diameter of the at least one channel within the plate stack above the downstream plate is not constant and / or that the channel is inclined to the drum axis of the drum and the holes of the at least one distribution channel are not radially aligned with the drum axis in the drum ,
  • a non-generic centrifuge with a non-concentrically arranged inlet tube shows the DE 38 80 19 .
  • the geometry of the holes of the plate of a rising channel in the channel varies such that the gaps between the plates during operation over the entire height of the plate package are evenly fed with liquid.
  • the diameter of the channel at the distance of several plates gradually or continuously change from plate to plate, in particular decrease in the flow direction. It is particularly expedient if the diameter decreases in the flow direction, e.g. continuously.
  • the holes themselves may have any shape. The most optimal form is determined by the expert by experiments depending on the product. Thus, the holes may have a polygonal or a round shape or an arc shape, in any orientation.
  • each channel consists of several holes, which in turn can particularly advantageously form a pattern of holes in the plates, for example circumferentially distributed on a circle or an ellipse.
  • the at least one inclined channel to the drum axis extends arcuately in the plate package.
  • the channel (s) can very particularly preferably comprise a rising channel for product feed into the plate package and / or also particularly advantageously at least one discharge channel for discharging a liquid phase from the plate package.
  • the optimized design of riser and drainage channels also contributes to the improvement of the flow conditions.
  • one of the discharge channels is designed for discharging different liquid phases close to the inner periphery or close to the outer periphery of the plate package within the plate package.
  • the flow direction runs in the direction of liquid discharges of the drum, with vertical alignment i.allg. from bottom to top).
  • the invention is supplemented by the already mentioned and also independently to be considered measure, a distributor with at least one as a bore provided in a distributor foot distribution channel, which is not aligned radially in the drum, which in turn optimizes the flow conditions depending on the product in a simple manner.
  • the distribution channels are preferably opposite to or u.U. are also inclined in the direction of rotation of the drum.
  • the distribution channels which form bores relative to radials through the drum axis of the drum in a radially inner bore section counter to the direction of rotation of the drum, are advantageously aligned in a trailing inclined manner.
  • the flow conditions are further optimized by this measure, in particular in combination with the measure that the distribution channels open in a further bore section in the drum, which is directed upwards in the drum and exits directly under a riser channel of the plate package in the drum , It also ensures a gentler acceleration and optimal entry of the centrifugal material in the riser channels.
  • the distribution channels may have a widening round or slot-like outlet which extends tangentially in or against the direction of rotation of the drum and / or is directed upwards in the drum.
  • Fig. 1 shows a plan view of a portion of a known plate 1 of a plate package for a separator (not otherwise shown here).
  • the plates 1 show Fig. 1 in each case a bore 2, wherein the holes 2 or holes of the plate 1 in the interaction of a plurality of superimposed plates forming a riser channel 3, which lies radially in the region of the separation zone T between a lighter and a heavier liquid phase.
  • a riser channel 3 which lies radially in the region of the separation zone T between a lighter and a heavier liquid phase.
  • Radially inside to the plates takes place in area 4, the derivative of a light and radially outside of the plate 1 in area 5, the derivative of a heavier liquid phase.
  • the solid emerges outwardly from the disk pack (not shown here) and can be discharged there from the centrifuging drum in a manner known per se, for example through nozzles or a piston slide arrangement.
  • the plate package or the individual plates 1 are pushed onto a distributor shaft 16, which is provided on its outer circumference with a plurality of radially outwardly directed from the shaft webs 17, which protrude beyond the inner circumference I of the plate 1 and so the plate 1 on the distributor shaft sixteenth secure against this non-rotatably.
  • the region 4 for the derivation of the light phase is formed by grooves 20 in the outer periphery of the distributor shaft 16 between the webs 17, which are introduced symmetrically to the bisector W in the distributor shaft 16.
  • the riser channel 3 has a non-constant cross-section, ie, the diameter of the bores 2 of the plate 1 of the plate pack, which form the riser channel, is not constant. It changes rather over the entire height of the plate package (here it is continuously reduced over the entire height of the plate pact in the flow direction).
  • the diameter of the holes 2 decreases Fig. 2 in a drum with a vertical axis of rotation from bottom to top continuously (dashed lines indicated), so that the diameter of the riser channel 3 is also reduced from bottom to top.
  • the riser 3 after Fig. 2 is also not parallel to the drum axis A (perpendicular to the image plane).
  • the holes 2 superposed plate 1 are so far not completely aligned but only in sections, so that the riser channel 3, for example, from bottom to top radially from the outside further inward and / or in or against the direction of rotation in the circumferential direction and thus have a twist can.
  • the groove 20 in the distributor shaft to form the discharge channel is not symmetrical to the bisector W of each plate segment 19 aligned but asymmetrically laterally offset. This too can optimize the flow conditions in the plate package.
  • Fig. 3 - 6 are the discharge channels 6, 7 formed directly in the plate package, ie it is radially outwardly of the inner periphery I of the plate 1 in the plate package a first discharge channel 6 for a slight liquid phase and radially within the outer periphery A of the plate 1, a second discharge channel 7 for a heavier liquid phase educated.
  • These can not only be aligned symmetrically but also not symmetrically to the bisector W of each plate segment 19. This also applies to the riser channels 2 for product supply.
  • the discharge channels 6, 7 are formed analogously to the riser channels 3 by superimposed holes 8, 9 in the plates 1, which are close to the inner or outer periphery of the plate 1.
  • the discharge channels 6, 7 can in turn have a non-constant diameter and / or are not directly above one another but offset relative to the drum axis.
  • all of the above or below arrangements of the bores 2 for the riser channels 3 can also be used analogously in the embodiment of the bores 8, 9 for the drainage channels 6, 7.
  • the bores 8 of the inner discharge channel 6 for the light liquid phase and or the bores 9 of the discharge channel 7 for the heavier phase and / or the bores 2 of the riser channel 3 can in each case in turn consist of a plurality of bores 2, 8, 9 in the manner of a multiple perforation 10, wherein the individual bores can be arranged, for example, on a circle 12, a straight line oriented in particular radially or on a circumferentially oriented arc or a straight line 13.
  • the arcs or straight lines can be aligned at any angle and / or offset to the bisector W of the segment or to other radials through the drum axis A of the centrifuge, depending on the application.
  • the individual bores 2, 8, 9 can have any desired geometry, such as a circular shape or a polygonal shape, for example a triangular or quadrilateral shape (FIG. Fig. 4 ) or an arch form ( Fig. 5 ), wherein the polygon or the other geometric shapes can be aligned at any angle to the bisector W.
  • a circular shape or a polygonal shape for example a triangular or quadrilateral shape (FIG. Fig. 4 ) or an arch form ( Fig. 5 ), wherein the polygon or the other geometric shapes can be aligned at any angle to the bisector W.
  • Fig. 6 to 8 illustrate that it is also possible and / or optional by an optimized distribution design to further optimize the flow conditions in the drum and on and in the plate package.
  • the preferably one-piece manifold is provided with here not radially aligned formed as a bore distribution channels 14, the first ( Fig. 9 ) extend downwardly in a first bore portion in the drum from inside to outside and terminate in a bore portion formed as a preferably expanding or geometrically changing manifold outlet 15a.
  • This is directed in the drum 1 upwards and preferably opens directly under one of the riser channels. It can be circular in the exit area or slot-shaped, for example.
  • the slot-like distributor outlets 15b from the bores of the distribution channels 14 (FIG. Fig. 6 ) can then turn relative to the rest of the distribution channel preferably tangential to radials in ( Fig. 7 ) or against ( Fig. 8 ) extend the direction of rotation of the drum or forward or lag.
  • Fig. 9 shows a cross-sectional view of a schematically illustrated self-draining separator with a drum 21 with a vertical axis of rotation D, which has a manifold 22, in which opens from above an unillustrated inlet pipe.
  • the distributor 22 has the upper distributor shaft 16 concentric with the axis of rotation and a plurality of distribution channels 14 designed as bores, each opening in one of the distributor outlets 15a, b, c.
  • a piston valve 23 is used to open and close Feststoffaustragsötechnisch 24.
  • the liquid discharge from the drum 24 is preferably carried out by grippers or peeling discs, also not shown here.
  • Fig. 10 shows a corresponding plan view of the manifold with the distributor shaft 16 and the lower radially widening, almost plate-like foot portion 25, which is interspersed by the exemplary three dashed lines distribution channels 14, which open in the Verteilerauslässen 15a, b, c.
  • the straight bores forming the distributor channels 14 in the particularly preferred one-part distributor are arranged here not radially but relative to radial r through the drum axis M (which coincides here with the axis of rotation D in the illustration) trailing to the direction of rotation, resulting in a particularly gentle inlet of the material to be centrifuged allows.
  • the angle ⁇ between the distribution channels and the radial R which runs through the approach region of the distribution channel (14) on the inner circumference of the distributor, between 15 and 85 °, in particular between 25 ° and 65 °, to such a particularly gentle inlet of the centrifuged material to reach the drum.
  • the manifold outlets 15a, b, c may have different geometries that are also tuned to the riser channels and in turn may be retarded (15b), leading (15c) or "neutral” (15a) relative to the trailing manifold arm (see also FIG. 10 ).

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Packages (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Separator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist seit langem bekannt, in Schleudertrommeln von Separatoren Tellerpakete aus einer Mehrzahl von in Richtung der Tellerachse axial übereinander liegenden Tellern konzentrisch zur Maschinen- bzw. Trommelachse anzuordnen, so aus dem Bereich der Separatoren mit Trommeln mit vertikaler Drehachse und Feststoffaustragsöffnungen in einem Schlammraum außerhalb des Tellerpakets.
  • Bei Separatoren mit vertikaler Drehachse erfolgt entlang der Trommelachse durch ein Zulaufrohr und diesem nachgeschaltete radiale Verteilerkanäle eine Produktzufuhr in die Schleudertrommel, wo das Produkt in das Tellerpaket aus i.allg. dicht übereinander liegenden, aber dennoch im Bereich der wesentlichen Tellerflächen relativ zueinander beabstandeten sowie in der Regel konischen (Trenn-)Tellern eintritt. An den Tellern lagern sich schwerere Feststoffe i.allg. an der Unterseite ab und wandern zum Außenumfang des Tellerpakets, wohingegen die Flüssigkeit nach innen hin fließt (Zwei-Phasen-Flüssig-Fest-Separation).
  • Insbesondere - aber nicht nur - zur Durchführung einer Flüssig-Flüssig-Fest-Separation (Drei-Phasen-Flüssig-Fest-Separation) ist es auch bekannt, das Tellerpaket mit sogenannten Steigekanälen zu versehen, welche aus direkt oder mit Drall ( DE 100 55 398 A1 ) übereinander liegenden Bohrungen in den Tellern des Tellerpakets gebildet werden.
  • Aus der US 993,791 ist eine Kammerzentrifuge ohne Feststoffaustragsöffnungen bekannt, bei welcher der Durchmesser der Bohrungen innerhalb eines Tellerpaktes verändern oder die Ausrichtung der Öffnungen von Teller zu Teller verändert wird, indem z.B. am Schaft eine zur Drehachse geneigte Tellerhaltrungskontur angeordnet ist.
  • Die Ableitung der Flüssigkeiten erfolgt dabei i.allg. in Bereichen radial innen bzw. radial außen zu den Tellern des Tellerpakets. Es ist auch bekannt, mit Hilfe von Bohrungen insbesondere nahe zum Innenumfang sowie nahe zum Außenumfang des Tellerpakets im Tellerpaket Ableitungskanäle für die Flüssigkeitsphase(n) auszubilden (siehe z.B. die DE 284640 ).
  • Bekannt ist es auch, die Teller mit sogenannten Abstandshaltern nach Art von Stegen und/oder kleinen Spitzen (Punkten) zu versehen, die einerseits für eine Beabstandung der Teller voneinander sorgen und andererseits die Strömungsverhältnisse im Tellerpaket beeinflussen. Zwischen die Teller werden bevorzugt zu diesen separate Abstandshalter gesetzt werden. Gehalten werden die Teller i.allg. in Nuten an einem Verteilerschaft oder in sonstigen Tellerhaltern.
  • Die Erfindung hat demgegenüber die Aufgabe, die Strömungsverhältnisse in der Trommel eines gattungsgemäßen Separators mit einfachen konstruktiven Mitteln zu optimieren.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Nach dem kennzeichnenden Merkmal ist der Durchmesser des wenigstens einen Kanals innerhalb des Tellerpakets oberhalb des in Strömungsrichtung untersten Tellers nicht konstant und/oder dass der Kanal geneigt zur Trommelachse der Trommel angeordnet und die Bohrungen des wenigstens einen Verteilerkanal sind nicht radial zur Trommelachse in der Trommel ausgerichtet.
  • Mit jeder dieser drei Maßnahmen ist es - je nach Produkt - gerade bei einer Zentrifuge mit einem Schlammraum außerhalb des Tellerpaktes (mit Kolbenschieberanordnung oder Feststoffaustragsdüsen) möglich, die Strömungsverhältnisse in der Trommel zu optimieren. Besonders vorteilhaft wird dabei die kombinierte Maßnahme von wenigstens zwei oder - noch besser - allen drei dieser Maßnahmen - Verteiler und Kanalgeometrie und/oder -ausrichtung - genutzt, um die Strömungsverhältnisse in der Zentrifuge konstruktiv auf einfache Weise zu optimieren und optimal an das zu verarbeitende Produkt anzupassen.
  • Eine gattungsfremde Zentrifuge mit einem nicht konzentrisch angeordneten Zulaufrohr zeigt die DE 38 80 19 .
  • Besonders bevorzugt variiert die Geometrie der Bohrungen der Teller eines Steigekanals im Kanal derart, dass die Spalte zwischen den Tellern im Betrieb über die gesamte Höhe des Tellerpakets hinweg gleichmäßig mit Flüssigkeit beschickt sind. Durch diese vorteilhafte Maßnahme werden die Strömungsverhältnisse in der Zentrifuge besonders deutlich optimiert. Es wird also nicht nur ein einfaches Aufweiten der Bohrungen "von Teller zu Teller" realisiert sondern eine strömungsabhängige Optimierung, bei der die Bohrungen auch über einige Teller hinweg konstant ausgelegt sein können und sich dann z.B. erweitern. Jeder Teller für sich kann derart besonders optimal ausgelegt werden. Produktionsseitig ist dies insbesondere durch Laserschneiden der Bohrungen im Metallblech der Teller einfach realisierbar.
  • Beispielsweise kann der Durchmesser des Kanals sich im Abstand mehrerer Teller stufenweise oder von Teller zu Teller kontinuierlich verändern, insbesondere in Strömungsrichtung abnehmen. Ganz besonders zweckmäßig ist es, wenn der Durchmesser in Strömungsrichtung abnimmt, z.B. kontinuierlich.
  • Die Bohrungen an sich können eine beliebige Formgebung aufweisen. Die optimalste Form ermittelt der Fachmann durch Versuche produktabhängig. So können die Bohrungen eine mehreckige oder eine runde Form oder eine Bogenform aufweisen, und zwar in beliebiger Ausrichtung.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Variante besteht jeder Kanal aus mehreren Bohrungen, welche wiederum besonders vorteilhaft auch ein Lochmuster - beispielsweise umfangsverteilt auf einem Kreis oder einer Ellipse - in den Tellern ausbilden können.
  • Denkbar ist es ferner auch, dass der wenigstens eine geneigte Kanal zur Trommelachse bogenförmig im Tellerpaket verläuft.
  • Dabei kann/können der/die Kanal/Kanäle ganz besonders bevorzugt ein Steigekanal zur Produktzuleitung in das Tellerpaket und/oder auch besonders vorteilhaft wenigstens einen Ableitungskanal zur Ableitung einer Flüssigkeitsphase aus dem Tellerpaket umfassen. Auch die optimierte Auslegung von Steige- und Ableitungskanälen trägt zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse bei.
  • Besonders bevorzugt ist je einer der Ableitungskanäle zur Ableitung verschiedener Flüssigkeitsphasen nahe zum Innenumfang bzw. nahe zum Außenumfang des Tellerpakets innerhalb des Tellerpakets ausgebildet. Die Strömungsrichtung verläuft in Richtung von Flüssigkeitsausträgen der Trommel, bei vertikaler Ausrichtung i.allg. von unten nach oben).
  • Durch eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Maßnahmen ist es mittels einfacher Versuche möglich, die Ausgestaltung der Kanäle eines Separators mit vertikaler Drehachse, produkt- und maschinenabhängig zu optimieren, um die Parallelschaltung der Teller des Tellerpakets zu verbessern und die Strömungsverhältnisse zu optimieren, um beispielsweise Trennzonenverschiebungen infolge von Druckunterschieden im Tellerpaket zu kompensieren (radiale Lage) und Instabilitäten im Tellerpaket (in Umfangsrichtung) zu reduzieren.
  • Zweckmäßig ergänzt wird die Erfindung durch die bereits erwähnte und auch unabhängig zu betrachtende Maßnahme, einen Verteiler mit wenigstens einem als Bohrung in einem Verteilerfuß ausgebildeten Verteilerkanal vorzusehen, welcher nicht radial in der Trommel ausgerichtet ist, was wiederum auf einfache Weise die Strömungsverhältnisse produktabhängig optimiert.
  • In vielen Fällen ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die Verteilerkanäle vorzugsweise entgegen der oder u.U. auch in Drehrichtung der Trommel geneigt ausgerichtet sind.
  • Vorteilhaft sind die Verteilerkanäle, welche Bohrungen relativ zu Radialen durch die Trommelachse der Trommel in einem radial inneren Bohrungsabschnitt entgegen der Drehrichtung der Trommel ausbilden, nacheilend geneigt ausgerichtet.
  • Die Strömungsverhältnisse werden durch diese Maßnahme insbesondere auch in Kombination mit der Maßnahme, dass die Verteilerkanäle in einem weiteren Bohrungsabschnitt in die Trommel münden, der in der Trommel nach oben gerichtet ist und direkt unter einem Steigekanal des Teller Pakets in die Trommel austritt., weiter optimiert. Es wird zudem eine schonendere Beschleunigung und ein optimaler Eintritt des Schleudergutes in die Steigekanäle gewährleistet.
  • Dabei können die Verteilerkanäle einen sich aufweitenden runden oder einen schlitzartigen Auslaß aufweisen, der sich tangential in oder gegen die Drehrichtung der Trommel erstreckt und/oder in der Trommel nach oben gerichtet ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 - 8
    jeweils Draufsichten auf einen Teilbereich verschiedener Teller für Tellerzentrifugen mit vertikaler Drehachse;
    Fig. 9
    einen Schnitt durch eine schematisch dargestellten Separator, der durch zwei Verteilerkanäle gelegt ist; und
    Fig. 10
    eine Draufsicht auf einen Verteiler für einen Separator nach Art der Fig. 7.
  • Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines bekannten Tellers 1 eines Tellerpakets für einen Separator (hier ansonsten nicht dargestellt).
  • Die Teller 1 weisen nach Fig. 1 jeweils eine Bohrung 2 auf, wobei die Bohrungen 2 bzw. Löcher der Teller 1 im Zusammenspiel mehrerer übereinander angeordneter Teller einen Steigekanal 3 ausbilden, welcher radial im Bereich der Trennzone T zwischen einer leichteren und einer schwereren Flüssigkeitsphase liegt. Radial innen zu den Tellern erfolgt im Bereich 4 die Ableitung einer leichten und radial außerhalb der Teller 1 im Bereich 5 die Ableitung einer schwereren Flüssigkeitsphase. Der Feststoff tritt nach außen aus dem Tellerpaket aus (hier nicht dargestellt) und kann dort in an sich bekannter Weise z.B. durch Düsen oder eine Kolbenschieberanordnung aus der Schleudertrommel ausgeleitet werden.
  • Das Tellerpaket bzw. die einzelnen Teller 1 sind auf einen Verteilerschaft 16 aufgeschoben, der an seinem Außenumfang mit einer Mehrzahl radial vom Schaft nach außen gerichteten Stegen 17 versehen ist, die über den Innenumfang I der Teller 1 hinausragen und derart die Teller 1 am Verteilerschaft 16 relativ zu diesem unverdrehbar sichern.
  • In radialer Verlängerung der Stege 17 sind hier ebenfalls radial gerichtete Abstandshalter (Laschen) 18 zwischen den Teller angeordnet, welcher derart die Teller hier vollständig in Segmente 19 mit einem Öffnungswinkel α unterteilen, in denen jeweils eine Winkelhalbierende W liegt.
  • Der Bereich 4 zur Ableitung der leichten Phase wird dabei durch Nuten 20 im Außenumfang des Verteilerschaftes 16 zwischen den Stegen 17 gebildet, welche symmetrisch zu den Winkelhalbierenden W in den Verteilerschaft 16 eingebracht sind.
  • Nach Fig. 2 weist der Steigekanal 3 einen nicht konstanten Querschnitt auf, d.h., der Durchmesser der Bohrungen 2 der Teller 1 des Tellerpakts, welche den Steigekanal ausbilden, ist nicht konstant. Er verändert sich vielmehr über die gesamte Höhe des Tellerpakets (hier verringert er sich kontinuierlich über die gesamte Höhe des Tellerpaktes in Strömungsrichtung).
  • Dabei ist anzumerken, dass es aus der GB 264,777 bekannt ist, den untersten Teller mit einem anderen Loch- bzw.- bohrungsanordnung zu versehen als die oberen Teller, um einen Teil der Teller abzudecken und den Steigekanal derart durch Austausch des untersten Tellers radial versetzen zu können.
  • Bevorzugt nimmt der Durchmesser der Bohrungen 2 nach Fig. 2 bei einer Trommel mit vertikaler Drehachse von unten nach oben kontinuierlich ab (gestrichelt angedeutet), so dass sich der Durchmesser des Steigekanals 3 ebenfalls von unten nach oben verringert.
  • Die Steigekanal 3 nach Fig. 2 liegt zudem nicht parallel zur Trommelachse A (senkrecht zur Bildebene). Die Bohrungen 2 übereinander liegender Teller 1 fluchten insofern nicht mehr völlig sondern nur abschnittsweise, so dass der Steigekanal 3 sich beispielsweise von unten nach oben radial von außen weiter nach innen und/oder in oder gegen die Drehrichtung in Umfangsrichtung erstrecken kann und somit einen Drall aufweisen kann.
  • Nach Fig. 2 ist die Nut 20 im Verteilerschaft zur Ausbildung des Ableitungskanals nicht symmetrisch zur Winkelhalbierenden W jedes Tellersegments 19 ausgerichtet sondern asymmetrisch seitlich versetzt. Auch dies kann die Strömungsverhältnisse im Tellerpaket optimieren.
  • Nach Fig. 3 - 6 sind die Ableitungskanäle 6, 7 direkt im Tellerpaket ausgebildet, d.h. es ist jeweils radial außerhalb des Innenumfangs I der Teller 1 im Tellerpaket ein erster Ableitungskanal 6 für eine leichte Flüssigkeitsphase und radial innerhalb des Außenumfangs A der Teller 1 ein zweiter Ableitungskanal 7 für eine schwerere Flüssigkeitsphase ausgebildet. Auch diese können nicht nur symmetrisch sondern auch nicht symmetrisch zur Winkelhalbierenden W jedes Tellersegments 19 ausgerichtet sein. Dies gilt auch für die Steigekanäle 2 zur Produktzuleitung.
  • Die Ableitungskanäle 6, 7 werden analog zu den Steigekanälen 3 durch übereinander liegende Bohrungen 8, 9 in den Tellern 1 ausgebildet, welche nahe zum Innen- bzw. Außenumfang der Teller 1 liegen. Die Ableitungskanäle 6, 7 können wiederum einen nicht konstanten Durchmesser aufweisen und/oder relativ zu Trommelachse nicht direkt übereinander sondern zueinander versetzt liegen. Insofern können sämtliche der vorstehenden oder nachstehenden Anordnungen der Bohrungen 2 für die Steigekanäle 3 auch bei der Ausgestaltung der Bohrungen 8, 9 für die Ableitungskanäle 6, 7 analog genutzt werden.
  • Nach Fig. 3 können die Bohrungen 8 des inneren Ableitungskanals 6 für die leichte Flüssigkeitsphase und oder die Bohrungen 9 des Ableitungskanals 7 für die schwerere Phase und/oder die Bohrungen 2 des Steigekanals 3 jeweils wiederum aus mehreren Bohrungen 2, 8, 9 nach Art einer Mehrfachlochung 10 bestehen, wobei die einzelnen Bohrungen beispielsweise auf einem Kreis 12, einer insbesondere radial ausgerichteten Geraden oder auf einem in Umfangsrichtung ausgerichteten Bogen oder einer Geraden 13 angeordnet sein können. Die Bögen oder Geraden können zur Winkelhalbierenden W des Segmentes bzw. auch zu sonstigen Radialen durch die Trommelachse A der Zentrifuge je nach Anwendungsfall beliebig winklig und/oder versetzt ausgerichtet sein.
  • Es hat sich gezeigt, daß die Aufteilung des Produktstroms in viele kleine Kanäle eine Verbesserung hinsichtlich der gleichmäßigen Beschickung der Tellerspalte bewirkt und die Strömungsverhältnisse im Tellerpaket optimiert.
  • Die einzelnen Bohrungen 2, 8, 9 können eine beliebige Geometrie aufweisen, so eine Kreisform oder eine mehreckige Form, beispielsweise eine Drei- oder Viereckform (Fig. 4) oder eine Bogenform (Fig. 5), wobei das Mehreck oder auch die weiteren geometrischen Formen beliebig winklig zur Winkelhalbierenden W ausgerichtet sein können.
  • Es bietet sich insbesondere an, die Geometrie der Bohrungen eines Steigekanals derart aufeinander abzustimmen, dass die Spalte zwischen den Tellern über die gesamte Höhe des Tellerpakets bzw. Steigekanals hinweg gleichmäßig mit Flüssigkeit beschickt werden. Dies kann durch Versuche und/oder theoretische Überlegungen, wie Rechnersimulationen erreicht werden.
  • Die Fig. 6 bis 8 veranschaulichen, dass es durch eine optimierte Verteilerausgestaltung ebenfalls und/oder optional möglich ist, die Strömungsverhältnisse in der Trommel sowie am und im Tellerpaket weiter zu optimieren.
  • Der vorzugsweise einstückige Verteiler ist mit hier nicht radial ausgerichteten als Bohrung ausgebildeten Verteilerkanälen 14 versehen, die zunächst (Fig. 9) in einem ersten Bohrungsabschnitt in der Trommel von innen nach außen geneigt nach unten verlaufen und in einem Bohrungsabschnitt enden, der als sich vorzugsweise aufweitender oder geometrisch verändernder Verteilerauslaß 15a ausgebildet ist. Dieser ist in der Trommel 1 nach oben gerichtet und mündet vorzugsweise direkt unter einem der Steigekanäle. Er kann im Austrittsbereich kreisrund oder zum Beispiel schlitzartig geformt sein. Die schlitzartigen Verteilerauslässe 15b aus den Bohrungen der Verteilerkanäle 14 (Fig. 6) können sich dann wiederum relativ zum übrigen Verteilerkanal vorzugsweise tangential zu Radialen in (Fig. 7) oder gegen (Fig. 8) die Drehrichtung der Trommel erstrecken bzw. vor- oder nacheilen.
  • Derart ist es möglich, die Einströmung des Produktes in die Trommel sowie in das Tellerpaket ganz gezielt bei optimiertem Zuleitungsbohrungsquerschnitt zu optimieren, um eine verbesserte Abscheidung der Partikel zu erreichen und ggf. die Parallelschaltung der Teller 1 zu verbessern.
  • Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines schematisiert dargestellten selbstentleerenden Separators mit einer Trommel 21 mit vertikaler Drehachse D, der einen Verteiler 22 aufweist, in den hier von oben ein nicht dargestelltes Zulaufrohr mündet. Der Verteiler 22 weist den oberen konzentrisch zur Drehachse ausgerichteten Verteilerschaft 16 sowie mehrere der als Bohrungen ausgebildeten Verteilerkanäle 14 auf, die jeweils in einem der Verteilerauslässe 15a, b, c münden. Ein Kolbenschieber 23 dient zum Öffnen und Verschließen von Feststoffaustragsöffnungen 24. Die Flüssigkeitsableitung aus der Trommel 24 erfolgt vorzugsweise durch hier ebenfalls nicht dargestellte Greifer bzw. Schälscheiben.
  • Fig. 10 zeigt eine entsprechende Draufsicht auf den Verteiler mit dem Verteilerschaft 16 und dem unteren sich radial erweiternden, nahezu tellerartigen Fußabschnitt 25, welcher von den hier beispielhaft drei gestrichelt gezeichneten Verteilerkanälen 14 durchsetzt ist, die in den Verteilerauslässen 15a,b, c münden.
  • Die die Verteilerkanäle 14 im besonders bevorzugt einteiligen Verteiler ausbildenden geraden Bohrungen sind hier nicht radial sondern relativ zu Radialen r durch die Trommelachse M (die sich hier mit der Drehachse D in der Darstellung deckt) nacheilend zur Drehrichtung angeordnet, was einen besonders schonenden Einlauf des Schleudergutes ermöglicht.
  • Dies wird wiederum vorzugsweise von der Maßnahme begleitet, die Löcher des Steigekanals 14 nicht über die Höhe des Tellerpaktes konstant sondern in Hinsicht auf die Strömungsverhältnisse optimiert nicht konstant bzw. variabel auszugestalten. Bevorzugt beträgt der Winkel β zwischen den Verteilerkanälen und der Radialen R, welche durch den Ansatzbereich des Verteilerkanals (14) am Innenumfang des Verteilers verläuft, zwischen 15 und 85°, insbesondere zwischen 25° und 65°, um derart einen besonders schonenden Einlauf des Schleudergutes in die Trommel zu erreichen.
  • Die Verteilerauslässe 15a,b,c können verschiedene Geometrien aufweisen, die auch auf die Steigekanäle abgestimmt sind und wiederum an sich relativ zum nacheilenden Verteilerarm nacheilend (15b), voreilend (15c) oder "neutral" (15a) ausgerichtet sein können (Siehe auch Figur 10).
    • Bezugszeichen
    • Teller
    1
    Bohrung
    2
    Steigekanal
    3
    Bereich
    4
    Bereich
    5
    Ableitungskanal
    6
    Ableitungskanal
    7
    Bohrungen
    8, 9
    Mehrfachlochung
    10
    Kreis
    12
    Gerade
    13
    Verteilerkanal
    14
    Verteilerauslaß
    15a, b
    Verteilerschaft
    16
    Stege
    17
    Abstandshalter (Laschen)
    18
    Segmente
    19
    Nuten
    20
    Trommel
    21
    Verteiler
    22
    Kolbenschieber
    23
    Feststoffaustragsöffnungen
    24
    sich aufweitender Fußabschnitt
    25
    Innenumfang
    I
    Außenumfang
    A
    Trennzone
    T
    Öffnungswinkel
    α
    Winkelhalbierende
    W
    Radiale
    R
    Drehrichtung
    r
    Drehachse
    D

Claims (24)

  1. Separator mit vertikaler Drehachse (D) und einer Trommel (21) mit Feststoffaustragsöffnungen in einem einfach oder doppelt konischen Schleuderraum, in dem ein Tellerpaket aus einer Mehrzahl übereinander liegender, vorzugsweise konischer Teller (1) angeordnet ist, welche Bohrungen (2, 8, 9) aufweisen, die in ihrem Zusammenspiel wenigstens einen Kanal (3, 6, 7) im Tellerpaket ausbilden, und mit einem Verteiler (22) mit einem eine Trommelachse (11) konzentrisch umgebenden Verteilerschaft (16) und einem unteren sich radial erweiternden Fußabschnitt (25), in dem ein oder mehrere Verteilerkanäle (14) als Bohrungen verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des wenigstens einen Kanals (3, 6, 7) innerhalb des Tellerpakets oberhalb des in Strömungsrichtung untersten Tellers nicht konstant ist und/oder dass der wenigstens eine Kanal (3, 6, 7) geneigt zur Drehachse der Trommel angeordnet ist und dass die Bohrungen des wenigstens einen Verteilerkanals (14) nicht radial zur Trommelachse (11) in der Trommel (21) ausgerichtet ist.
  2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Verteilerkanäle (14) ausbildenden Bohrungen relativ zu Radialen (R) durch die Trommelachse (D) der Trommel (21) in einem radial inneren Bohrungsabschnitt entgegen der Drehrichtung der Trommel (21) nacheilend geneigt ausgerichtet sind.
  3. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerkanäle (14) in einem weiteren Bohrungsabschnitt in die Trommel (21) münden, der in der Trommel nach oben gerichtet ist und direkt unter einem Steigekanal des Tellerpakets in die Trommel (21) austritt.
  4. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) zwischen dem Verteilerkanal (14) und der zugehörigen Radialen (R) am Ansatzbereich des Verteilerkanals (10) an dessen inneren Umfang zwischen 15 und 85°, insbesondere zwischen 25° und 65° liegt.
  5. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerkanäle einen sich aufweitenden oder einen schlitzartigen Auslaß (15) aufweisen, der sich tangential in oder gegen die Drehrichtung der Trommel (21) erstreckt und/oder in der Trommel (21) nach oben gerichtet ist.
  6. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Bohrungen der Teller (11) eines Steigekanals im Kanal derart variiert, dass die Spalte zwischen den Tellern im Betrieb über die gesamte Höhe des Tellerpakets hinweg gleichmäßig mit Flüssigkeit beschickt sind.
  7. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kolbenschieber zum Öffnen und Verschließen der Feststoffaustragsöffnungen aufweist.
  8. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser des Kanals (3, 6, 7) im Abstand mehrerer Teller (1) stufenweise verändert.
  9. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kanals (3, 6, 7) sich von Teller (1) zu Teller (1) kontinuierlich verändert.
  10. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kanals (3, 6, 7) in Strömungsrichtung abnimmt.
  11. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Geometrie der Bohrungen (2, 8, 9) des Kanals (3, 6, 7) von Teller zu Teller verändert.
  12. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (2, 8, 9) eine mehreckige Form aufweisen.
  13. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (2, 8, 9) eine runde Form aufweisen.
  14. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (2, 8, 9) eine Bogenform aufweisen.
  15. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (3, 6, 7) aus mehreren Bohrungen (2, 8, 9) besteht.
  16. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (2, 8, 9) jedes Kanals (3, 6, 7) ein Lochmuster in den Tellern (1) ausbilden.
  17. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (3, 6, 7) geneigt zur Trommelachse (A) ausgerichtet ist.
  18. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (3, 6, 7) bogenförmig im Tellerpaket verläuft.
  19. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (Nut 20, 2, 8, 9) asymmetrisch zur Winkelhalbierenden (W) seines zugeordneten Tellersegments (19) ausgerichtet ist.
  20. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (Nut 20, 3, 6, 7) seitlich versetzt zur Winkelhalbierenden (W) seines zugeordneten Tellersegments (19) ausgerichtet ist, welches. durch Stege (17) und/oder Laschen (18) begrenzt ist.
  21. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teller auf radiale Stege des Verteilerschaftes (16) aufgesetzt sind, wobei der Ableitungskanal (8) im Tellerpaket oder eine Nut (20) im Verteilerschaft (16) zur Ableitung asymmetrisch zur Winkelhalbierenden (W) jedes Tellersegments (19) ausgerichtet ist.
  22. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal ein Steigekanal (3) zur Produktzuleitung in das Tellerpaket ist.
  23. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal ein Ableitungskanal (6, 7) zur Ableitung einer Flüssigkeitsphase aus dem Tellerpaket ist.
  24. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je einer der Ableitungskanäle (6, 7) zur Ableitung verschiedener Flüssigkeitsphasen nahe zum Innenumfang (I) bzw. nahe zum Außenumfang des Tellerpakets innerhalb des Tellerpakets ausgebildet ist.
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