Vollmantelschneckenzentrifuge mit einer Schnecke

Abstract

 Bei einer Vollmantelschneckenzentrifuge (10) zum Trennen eines Mediums in mindestens eine leichte und eine schwere Phase mit einer drehbaren Trommel und einer darin drehbaren Schnecke (12), die eine Schneckennabe (14) mit einer daran angeordneten Schneckenwendel (16) aufweist, welche eine Förderbahn für die schwere Phase bildet, um diese mit der Schnecke (12) aus der leichten Phase heraus aus der Trommel auszutragen, ist erfindungsgemäß in der Förderbahn mindestens ein messerartiges Element (20) angeordnet, welches von der Schneckennabe (14) angeordnet und davon derart weit absteht, dass es im Betrieb der Vollmantelschneckenzentrifuge (10) in das zu trennende Medium eintaucht.

Beschreibung

Hintergrund der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vollmantelschneckenzentrifuge zum Trennen eines Mediums in mindestens eine leichte und eine schwere Phase mit einer drehbaren Trommel und einer darin drehbaren Schnecke, die eine Schneckennabe mit einer daran angeordneten Schneckenwendel aufweist, welche eine Förderbahn für die schwere Phase bildet, um diese mit der Schnecke aus der leichten Phase heraus aus der Trommel auszutragen.

[0002] Vollmantelschneckenzentrifugen der oben genannten Art werden dazu verwendet fließfähige Medien mittels Zentrifugalkraft in zumindest eine leichte und eine schwere Phase zu trennen bzw. zu separieren. Während die Trommel mit hoher Drehzahl rotiert und das darin eingebrachte Medium dadurch der Zentrifugalkraft ausgesetzt wird, lagert sich die schwere Phase radial außen in der Trommel ab und die leichte Phase schwimmt darauf radial innen auf. Die schwere Phase wird mit der relativ zur Trommel drehbaren Schnecke aus der Trommel ausgetragen und die leichte Phase mittels etwa einer Wehreinrichtung oder einer Schälscheibe radial innen abgeführt.

[0003] Bei der Separation von ölhaltigen Medien, wie etwa bei der Olivenölgewinnung, tritt das Problem auf, dass während des Trennprozesses innerhalb der Trommel ein Teil des abgetrennten Öles unter der Einwirkung der Zentrifugalbeschleunigung innerhalb des gebildeten Sediments eingeschlossen bleibt und somit nicht radial nach innen zu der leichten Phase gelangen kann. Um das unter der Einwirkung der Zentrifugalbeschleunigung in der Trommel gebildete Sediment aufzubrechen und dadurch radial für Öl durchlässige Zonen im Medienteich zu schaffen, ist es bekannt, eine Schneckenwendel mit Wendelsegmenten zu verwenden, die entgegen der üblichen Schneckenwindung schräg gestellt sind. Solche Blattsegmente sind z.B. aus WO 02/38278 A bekannt. Die Blattsegmente weisen jedoch insbesondere den Nachteil auf, dass sie einem vergleichsweise hohen Verschleiß unterworfen sind und daher oft gewartet werden müssen.

Zugrundeliegende Aufgabe

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantelschneckenzentrifuge zu schaffen, mittels der im Vergleich zu bekannten Zentrifugen auf kostengünstige Weise und insbesondere mit geringen Wartungskosten eine hohe Ölausbeute erzielt werden kann.

Erfindungsgemäße Lösung

[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Vollmantelschneckenzentrifuge zum Trennen eines Mediums in mindestens eine leichte und eine schwere Phase mit einer drehbaren Trommel und einer darin drehbaren Schnecke gelöst, die eine Schneckennabe mit einer daran angeordneten Schneckenwendel aufweist, welche eine Förderbahn für die schwere Phase bildet, um diese mit der Schnecke aus der leichten Phase heraus aus der Trommel auszutragen. In der Förderbahn ist mindestens ein messerartiges Element angeordnet, welches an der Schneckennabe angeordnet und davon derart weit absteht, dass es im Betrieb der Vollmantelschneckenzentrifuge in das zu trennende Medium eintaucht.

[0006] Erfindungsgemäß taucht innerhalb einer von einer Schnecke geschaffenen Förderbahn für das zu trennende Medium in dieses ein messerartiges Element ein, das an der Schneckennabe angebracht ist. Das messerartige Element ist klingenförmig bzw. plattenförmig gestaltet, wirkt wie eine Klinge bzw. Schneide und durchtrennt bzw. durchschneidet insbesondere jene Sperrschicht, die sonst ein Aufsteigen von leichter Phase nach radial innen verhindern würde. Die erfindungsgemäße Klinge setzt dem in der Trommel umlaufenden Medium aufgrund seiner schneidenden Wirkungsweise einen vergleichsweise geringen Widerstand entgegen und ist daher auch nur geringem Verschleiß unterworfen. Zugleich wird mit dem messerartigen Element ein, wenn auch schmaler Schlitz in die Trennschicht geschnitten, durch den dann leichte Phase aufschwimmen kann. Versuche haben ergeben, dass ein derartiges Schneiden der Trennschicht, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist, vollkommen ausreichend ist, um das gewünschte Trennergebnis zu erzielen.

[0007] Das messerartige Element weist insbesondere parallele Seitenflächen bzw. Messerflächen auf, an denen in Umfangsrichtung betrachtet das Medium weitgehend widerstandsfrei entlang gleiten kann.

[0008] Die derartigen Messerflächen erstrecken sich ferner vorteilhaft im Wesentlichen parallel zu den benachbarten Flächen der Schneckenwendel. Das erfindungsgemäße messerartige Element ist bevorzugt also an der Schneckennabe genauso ausgerichtet angebracht, wie die benachbarte Schneckenwendel. Das Element wirkt als nicht quer zur Strömung wie ein Paddel, sondern erstreckt sich im Wesentlichen längs der Strömung durch den jeweiligen Wendelgang. Erfindungsgemäß wird dabei vorzugsweise eine durchgehende Schneckenwendel verwendet.

[0009] Die erfindungsgemäßen Elemente haben nahezu keine Förderwirkung sondern durchtrennen lediglich die genannte Sperrschicht. Dabei kommt es zwar auch zu einer Umwälzung des Mediums selbst, diese Umwälzung ist jedoch aufgrund der schneidenden Wirkung der erfindungsgemäßen Elemente vergleichsweise gering. Dies ist ebenfalls ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, denn eine übermäßige Umwälzung im Medium würde lediglich die zuvor erzielte Separation in leichte und schwere Phase wieder verschlechtern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

[0010] Erfindungsgemäß bevorzugt sind mehrere messerartige Elemente nebeneinander mit parallel ausgerichteten Flächen in einem Fördergang bzw. Schneckengang vorgesehen. Besonders bevorzugt sind es drei solcher Elemente nebeneinander. Es entsteht mit den derart angeordneten Elementen eine Art Kamm, der in das Medium Schnitte mit geringen Abständen einbringt. Durch diese Schnitte bzw. Schlitze kann dann die leichte Phase hindurch nach radial innen wandern.

[0011] Die messerartigen Elemente sind vorzugsweise auf einer Grundplatte montiert, die an der Schneckennabe austauschbar ortsfest angebracht, insbesondere dort angeschraubt, ist. Solche Grundplatten sind ferner vorzugsweise in vier aufeinander folgenden Schneckengängen angebracht.

[0012] Die Schnecke der erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge hat in der Regel einen zylindrischen Bereich und einen konischen Bereich, wobei die erfindungsgemäßen Elemente vorzugsweise im zylindrischen Bereich der Schnecke angeordnet sind. Ferner sind die Elemente an der Schneckennabe vorzugsweise in einem Bereich axial außerhalb eines Einlassbereichs zum Einführen des zu zentrifugierenden Mediums vorgesehen. Der Einlassbereich ist mit Öffnungen in der Schneckennabe gestaltet, durch die Medium, welches radial innen in die Schneckennabe zugeführt wurde, nach radial außen in den Trennraum zwischen Schneckennabe und Trommelwand gelangen kann.

[0013] Das messerartige Element ist vorzugsweise mit einer in die Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisenden Vorderkante versehen, die scharf gestaltet ist. Die derartige Vorderkante bildet eine Schneidkante, welche das Medium und die sich darin befindende Sperrschicht weitgehend reibungsarm durchtrennt.

[0014] Das messerartige Element ist ferner bevorzugt mit einer in die Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisenden Vorderkante versehen, die sich relativ zur Radialrichtung der Schnecke schräg erstreckt. Die derartig schräge Vorderkante führt zu einem ziehenden oder schiebenden Schnitt an dem erfindungsgemäßen messerartigen Element, wodurch sich dessen Trennverhalten weiter verbessert und insbesondere besonders reibungsarm wird. Besonders bevorzugt ist ein ziehender Schnitt, wofür die Vorderkante entgegen der Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel von radial innen nach radial außen weggeschwenkt ist.

[0015] Die in die Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisende Vorderkante ist bevorzugt gerade gestaltet. Die derartige Schneidkante kann besonders kostengünstig hergestellt und auch kostengünstig geschärft werden.

[0016] Das messerartige Element ist vorzugsweise mit einer entgegen der Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisenden Rückenkante versehen, die stumpf gestaltet ist. Die derartige Rückenkante bildet also einen stumpfen Messerrücken. An diesem Messerrücken wird von dem erfindungsgemäßen Element ein Schlitz gebildet, durch den insbesondere Öl von radial außen nach radial innen aufsteigen kann. Der Schlitz verschließt sich zwar mit dem Weiterwandern des erfindungsgemäß umlaufenden Elements nachfolgend wieder teilweise, es bleibt aber dennoch ausreichend Zeit, damit stetig Öl aufsteigen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn mehrere erfindungsgemäße Elemente in einem Schneckengang nebeneinander angeordnet sind.

[0017] Das messerartige Element ist ferner bevorzugt mit einer entgegen der Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisenden Rückenkante versehen, die sich im Wesentlichen parallel zur Radialrichtung und in Drehrichtung der Schnecke zurückgesetzt erstreckt. Die derartige Rückenkante schaffte eine stabile, breite Klinge für das erfindungsgemäße Element und unterstützt die erfindungsgemäß bevorzugte ziehende Schneidwirkung.

[0018] Die entgegen der Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisende Rückenkante ist bevorzugt gerade gestaltet. Die derartige Rückenkante kann ebenfalls besonders kostengünstig hergestellt werden.

[0019] Das messerartige Element ist ebenso vorteilhaft mit einer in die Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisenden Vorderkante und einer entgegen der Drehrichtung der Schnecke relativ zur Trommel weisenden Rückenkante versehen, wobei die Vorderkante und die Rückenkante von radial innen nach radial außen betrachtet sich einander zugewandt gestaltet sind. Es ist auf diese Weise ein in der Seitenansicht V-förmiges, flächiges Element gebildet, welches an seiner breiten Seite an der Schneckennabe befestigt ist und dadurch eine große Steifigkeit aufweist.

[0020] Alternativ oder zusätzlich ist das messerartige Element mit einer bezogen auf die Schneckennabe radial äußeren Außenkante gestaltet, die sich im Wesentlichen tangential erstreckt. Die derart tangential ausgerichtete Außenkante ist vorzugsweise insbesondere wegen der in Drehrichtung zurückgesetzter Rückenkante radial nach innen versetzt. Die Außenkante beginnt bevorzugt zurückgesetzt hinter der Radialrichtung der Schneckennabe und unterstützt dadurch ebenfalls die gewünschte ziehende Schnittwirkung. Die derartige Außenkante schafft ferner für das an ihr entlang gleitende Medium einen Hebeeffekt, mittels dem Medium von radial innen nach radial außen gefördert wird. Die Außenkante ist ferner vorzugsweise radial weniger hoch als die Schneckenwendel selbst. Sie kann also auch weniger weit in das Medium eintauchen, als die Schneckenwendel.

[0021] Die bezogen auf die Schneckennabe radial äußere Außenkante ist vorzugsweise gerade gestaltet. Auch die derartige Außenkante kann sehr kostengünstig hergestellt werden, so dass insgesamt das erfindungsgemäße Element besonders kostengünstig und verschnittarm aus einem Blech gefertigt werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0022] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine Abwicklung eines Abschnitts einer Schnecke eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge und

Fig. 2

einen Querschnitt der Schnecke gemäß Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0023] In den Fig. ist von einer Vollmantelschneckenzentrifuge 10 deren Schnecke 12 dargestellt. Die Schnecke 12 ist aus einer rohrförmigen bzw. hohlzylindrischen Schneckennabe 14 gebildet, die außenseitig von einer Schneckenwendel 16 umgeben ist. Die Schneckenwendel 16 erstreckt sich dabei als gewundenes Blech von der Schneckennabe 14 nach radial außen im rechten Winkel oder mit einem leicht von der Senkrechten abweichenden Winkel derart weit abstehend, dass sie die zugehörige (nicht dargestellte) Trommel der Vollmantelschneckenzentrifuge 10 nahezu berührt.

[0024] Im Betrieb der Vollmantelschneckenzentrifuge taucht die Schneckenwendel 16 in ein sich in der zugehörigen Trommel befindendes Medium ein und fördert aus diesem eine sich separierende schwere Phase aus einer sich radial innen sammelnden leichten Phase heraus.

[0025] Zum Einführen des Mediums in die Trommel sind dabei in der Schneckennabe 14 drei Einlassöffnungen 18 ausgebildet, durch die hindurch Medium von radial innen aus der Schneckennabe 14 nach radial außen gelangen kann, um dort getrennt zu werden.

[0026] Mit den Windungen der Schneckenwendel 16 sind Förderbahnen gebildet, durch die das Medium und insbesondere die schwere Phase transportiert werden. Im Bereich dieser Förderbahnen sind insgesamt siebenundzwanzig messeartige Elemente 20 in Gruppen zu je drei Elementen an neun Grundplatten 22 ortsfest angeordnet und mit diesen Grundplatten 22 an die Schneckennabe 14 montiert. Die rechteckigen, leicht gewölbten Grundplatten 22 sind in einem Winkelabstand von 120° am Umfang der Schneckennabe 14 in den Förderbahnen verteilt und mittels je vier Schrauben 24 an ihren Ecken mit der Schneckennabe 14 ortsfest und dennoch austauschbar verschraubt.

[0027] Das einzelne messerartige Element 20 ist (siehe Fig. 2) als eine Klinge mit einer geraden, scharfen Vorderkante 26, einer geraden, stumpfen Rückenkante 28 und einer geraden radial äußeren Außenkante 30 gestaltet. Die Vorderkante 26 ist entgegen der Drehrichtung der Schnecke 12 relativ zur Trommel von radial innen nach radial außen geschwenkt angeordnet. Die Schrägstellung der Vorderkante 26 beträgt ca. 30° und ist dabei so weit, dass die Außenkante 30 erst hinter der zu dieser Grundplatte 22 gehörenden Radialrichtung 32 beginnt. Die Außenkante 30 erstreckt sich von dort ausgehend dann tangential noch über vorzugsweise 1/3 der gesamten Umfangsbreite der Klinge des messerartigen Elements 20.

[0028] Die Rückenkante 28 erstreckt sich parallel zu der Radialrichtung 32 und begrenzt die Außenkante 30 radial außen knapp unterhalb des Radius der Schneckenwendel 16.

[0029] Zum Befestigen der derartigen Klinge des messerartigen Elements 20 an der Grundplatte 22 ist an den der Grundplatte 22 zugewandten Enden der Vorderkante 26 und der Rückenkante 28 je ein Stift 34 ausgebildet, der in eine zugehörige Öffnung 36 an der Grundplatte 22 eintaucht. Die Öffnungen 36 dienen so zum Positionieren der messerartigen Elemente 20 an den Grundplatten 22 und erleichtern deren Montage erheblich.

[0030] Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz dem vorgenommenen formalen Rückbezug auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.

Bezugszeichenliste

[0031] 

10

Vollmantelschneckenzentrifuge

12

Schnecke

14

Schneckennabe

16

Schneckenwendel

18

Einlassöffnung

20

messerartiges Element

22

Grundplatte

24

Schraube

26

Vorderkante

28

Rückenkante

30

Außenkante

32

Radialrichtung

34

Stift

36

Öffnung in der Grundplatte

Ansprüche

1. Vollmantelschneckenzentrifuge (10) zum Trennen eines Mediums in mindestens eine leichte und eine schwere Phase mit einer drehbaren Trommel und einer darin drehbaren Schnecke (12), die eine Schneckennabe (14) mit einer daran angeordneten Schneckenwendel (16) aufweist, welche eine Förderbahn für die schwere Phase bildet, um diese mit der Schnecke (12) aus der leichten Phase heraus aus der Trommel auszutragen,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Förderbahn mindestens ein messerartiges Element (20) angeordnet ist, welches an der Schneckennabe (14) angeordnet und davon derart weit absteht, dass es im Betrieb der Vollmantelschneckenzentrifuge (10) in das zu trennende Medium eintaucht.

2. Vollmantelschneckenzentrifugen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Element (20) mit einer in die Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisenden Vorderkante (26) versehen ist, die scharf gestaltet ist.

3. Vollmantelschneckenzentrifugen nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Element (20) mit einer in die Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisenden Vorderkante (26) versehen ist, die sich relativ zur Radialrichtung der Schnecke (12) schräg erstreckt.

4. Vollmantelschneckenzentrifugen nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die in die Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisende Vorderkante (26) gerade gestaltet ist,

5. Vollmantelschneckenzentrifugen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Element (20) mit einer entgegen der Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisenden Rückenkante (28) versehen ist, die stumpf gestaltet ist.

6. Vollmantelschneckenzentrifugen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Element (20) mit einer entgegen der Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisenden Rückenkante (28) versehen ist, die sich im Wesentlichen parallel zur Radialrichtung und in Drehrichtung der Schnecke (12) zurückgesetzt erstreckt.

7. Vollmantelschneckenzentrifuge nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die entgegen der Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisende Rückenkante (28) gerade gestaltet ist.

8. Vollmantelschneckenzentrifugen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Element (20) mit einer in die Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisenden Vorderkante (26) und einer entgegen der Drehrichtung der Schnecke (12) relativ zur Trommel weisenden Rückenkante (28) versehen ist, wobei die Vorderkante (26) und die Rückenkante (28) von radial innen nach radial außen betrachtet sich einander zugewandt gestaltet sind.

9. Vollmantelschneckenzentrifugen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Element (20) mit einer bezogen auf die Schneckennabe (14) radial äußeren Außenkante (30) gestaltet ist, die sich im Wesentlichen tangential erstreckt.

10. Vollmantelschneckenzentrifuge nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die bezogen auf die Schneckennabe (14) radial äußere Außenkante (30) gerade gestaltet ist.

Zeichnung