Die Erfindung betrifft eine Dreiphasen-Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Dreiphasen-Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Obergriff des Anspruches 12.

Aus der EP 0 733 646 B1 ist eine Dreiphasen-Vollmantel-Schneckenzentrifuge bekannt, bei der eine schwere Flüssigkeitsphase aus Getreidekleber und Feinstärke und eine leichte Flüssigkeitsphase aus Wasser und löslichen Bestandteilen aus dem Schleuderraum ausgetragen werden. Dabei wird die schwere Flüssigkeitsphase über ein Schälsystem aufgeschlossen, während das Wasser der weiteren leichteren Flüssigkeitsphase über ein weiteres Trennsystem, insbesondere ein zweites Schälsystem abgeleitet wird. Alternativ kann die leichtere Flüssigkeitsphase über Wehreinrichtungen die Vollmantel-Schneckenzentrifuge in freiem Gefälle verlassen. Zwischen einer verstellbaren Schälscheibe des ersten Schälsystems und der Zentrifugentrommel wird eine hohe Differenz der Relativgeschwindigkeit eingestellt.

Dieser Stand der Technik bringt verschiedene Probleme mit sich. Die zwei Schälsysteme sind zusammen relativ teuer. Darüber hinaus existieren Produkte, welche mit Schälscheiben nur bedingt verarbeitbar sind, z.B. da sie die beiden Schälscheiben zusetzen. Problematisch ist aber vor allem, dass mit den beiden Schälscheiben eine Regelbarkeit der beiden Phasen hinsichtlich der Durchsatzmengen, insbesondere der schwereren Phase, nur eingeschränkt gegeben ist.

Die Erfindung hat gegenüber diesem Stand der Technik der EP 0 733 646 B1 die Aufgabe, die Dreiphasen-Vollmantel-Schneckenzentrifuge derart weiterzubilden, daß auf einfache und wartungsarme Weise ein präzises Einstellen der Ablaufmenge der schwereren Flüssigkeitsphase realisierbar ist. Es soll ferner ein vorteilhaftes und einfaches Verfahren zum Betreiben dieser Dreiphasen-Vollmantel-Schneckenzentrifuge geschaffen werden.

Zum Stand der Technik wird noch die DE 41 30 759 A1 genannt. In der Schrift wird eine Zweiphasen-Vollmantel-Schneckenzentrifuge vorgestellt, die von einem Schließorgan verschließbare Restentleerungsöffnungen im äußeren Trommelmantel aufweist.

Aus der WO 97/20634 ist es ferner bekannt, einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge einen Steuerungsrechner zuzuordnen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel in Hinsicht auf die Dreiphasen-Vollmantel-Schnekkenzentrifuge durch den Gegenstand des Anspruches 1 und in Hinsicht auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruches 12.

In Hinsicht auf die Dreiphasenzentrifuge ist vorgesehen, daß das zweite Wehr zum Ableiten der schweren Flüssigkeitsphase einen Durchlaß aufweist, dem eine Drosseleinrichtung zugeordnet ist, deren Abstand zum Durchlaß veränderlich ist.

In Hinsicht auf das Verfahren wird eine erste leichtere Flüssigkeitsphase über ein erstes, inneres Wehr und eine zweite, schwerere Flüssigkeitsphase über ein zweites, äußeres Wehr abgeleitet, wobei zum Verändern der Menge der ablaufenden schwereren Flüssigkeitsphase der Abstand einer Drosseleinrichtung zu einem Durchlass des zweiten Wehres verändert wird.

Vorzugsweise ist die Drosseleinrichtung als im Betrieb der Zentrifuge stillstehendes Teil ausgebildet, und zwar vorzugsweise als Drosselscheibe, die sich nicht mit der Trommel mitdreht und relativ zum Auslaß radial verstellbar ist.

Eine Drosseleinrichtung dieser Art ist zwar prinzipiell bereits aus der DE 43 20 265 A1 bekannt. Die in dieser Schrift offenbarte Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist an der Flüssigkeitsaustrittsseite mit einem Wehr versehen, welches einen Durchlaß aufweist, der durch mehrere vom Innendurchmesser des Wehres ausgehende Nuten oder durch in den Wandungen des Wehres vorgesehene Öffnungen gebildet sein kann. Dem Durchlaß ist eine während des Drehens der Trommel relativ zu dieser stillstehende Drosselscheibe zugeordnet, die über eine Gewindebuchse axial verschiebbar ist. Durch Verdrehen der Gewindebuchse kann der Abstand zwischen dem Wehr und der Drosselscheibe verändert werden. Dadurch verändert sich für die aus der Schleudertrommel ablaufende Flüssigkeit der Abflussquerschnitt, welcher sich auf den Flüssigkeitspegel in der Zentrifuge auswirkt.

Dieser Effekt spielt im Rahmen der Erfindung allerdings keine oder nur eine vemachlässigbare Rolle. Es gelingt vielmehr wider Erwarten, mit der Drosseleinrichtung auf einfache Weise lediglich eine Einstellung der Ablaufmenge der zweiten Flüssigkeitsphase bei einer Dreiphasenzentrifuge vorzunehmen. Denkbar ist es aber, ebenfalls das innere Wehr z.B. nach Art dieser Schrift auszubilden, d.h. den Abstand einer Drosseleinrichtung zu einem Durchlass des zweiten Wehres veränderlich zu gestalten.

Mit der Erfindung wird es daher möglich, auch auf besonders einfache Weise durch Einstellung der Drosseleinrichtung die Austrittsmenge der schweren Flüssigkeitsphase zu regeln, z.B. in Abhängigkeit von der Dekanterzulaufmenge und/oder vom Drehmoment der Schnecke und/oder von der Differenzdrehzahl zwischen Schnecke und Trommel und/oder vom Motorstrom. Diese Regelung wird insbesondere automatisch und vorzugsweise mit einem der Zentrifuge zugeordneten Steuerungsrechner durchgeführt.

Mit der Erfindung können dagegen durch die Regelung der schweren Flüssigkeitsphase auf besonders einfache Weise Schwankungen in der Zusammensetzung des zulaufenden Produktes ausgeglichen werden. Dies ist insbesondere bei Naturprodukten von Vorteil, da sich bei diesen Produkten häufig die Zusammensetzung des Inhaltsstoffe wie Stärke, Kleber, Schleimstoffe (Pentosane) usw. verändert.

Während eine Anpassung der Differenzdrehzahl beim Betrieb der Zentrifuge an sich bekannt ist, musste zur Veränderung der Ablaufmenge der schweren Flüssigkeitsmenge z.B. beim Einsatz von Düsen die Zentrifuge gestoppt werden und eine andere Düse eingesetzt werden. Auch beim Einsatz eines zweiten Schälsystems für die schwerere Flüssigkeitsphase war eine Variation der Ablaufmenge der schweren Flüssigkeitsphase nur eingeschränkt möglich. Diese Variation kann jetzt in einfacherer und genauerer Weise und insbesondere auch unmittelbar während des Betriebes der Zentrifuge erfolgen.

Dies hat im Betrieb erhebliche Vorteile, da gerade die Drei-Phasentechnik darauf abzielt, die Inhaltsstoffe der schweren Flüssigkeitsphase (z.B. Kleber, Feinstärke) von den Inhaltsstoffen der leichten Phase (z.B. Schleimstoffe, Pentosane) zu trennen. Da bisher keine zufriedenstellende automatische Regelung der schwereren Flüssigkeitsphase möglich war, gelangten bei einer Änderung der Produktbeschaffenheit während des Betriebs zu viele Inhaltsstoffe der einen (z.B. der leichten) Flüssigkeitsphase mit in die andere (z.B. schwerere Flüssigkeitsphase). Dies wird mit der Erfindung vermieden.

Insbesondere von Vorteil ist die Erfindung und die mit ihr gegebene Regelbarkeit der schweren Flüssigkeitsphase bei der Verarbeitung von Produkten, bei welchen die Trägerflüssigkeit keine große Dichteunterschiede aufweist (im Gegensatz zum Beispiel zu Wasser/Öl), so dass sich oftmals keine deutliche Trennzone ausbildet.

Die DE 100 21 983 A1 schlägt bei einer verschwenkbaren, nichtmitrotierenden Drosselscheibe für eine Zweiphasenzentrifuge, welche auf dem Prinzip der Drosselscheibe der DE 43 20 265 A1 beruht, ergänzend vor, die Drosselscheibe mit einer ringförmigen Nut zu versehen, welche als "Ringtasse" bezeichnet wird.

Nach einer weniger bevorzugten Varianten, die konstruktiv aufwendiger ist, ist es auch denkbar, daß die Drosseleinrichtung als eine sich mit der Trommel mitrotierende Drosseleinrichtung, insbesondere Drosselscheibe, ausgebildet ist, deren Abstand zum Durchlass verstellbar ist. Aus der EP 0 586 382 B1, Fig. 5 ist es bekannt, bei einer Dreiphasenzentrifuge mit zwei abzuleitenden Flüssigkeitsphasen dem inneren Wehr einen mitrotierenden, aufblasbaren Damm zuzuordnen. Ein aufpump- oder -blasbarer Damm ist zu diesem Zweck auch aus der DE 199 62 645 A1 bekannt.

Die Erfindung schafft ferner nach einem weiteren, auch unabhängig zu betrachtenden Gedanken eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit wenigstens einem Wehr zum Ableiten einer Flüssigkeitsphase aus der Schleudertrommel, wobei das wenigstens eine Wehr einen Durchlass aufweist, dem eine Drosseleinrichtung zugeordnet ist, deren Abstand bzw. Position relativ zum Durchlass veränderlich ist, wobei die Drosseleinrichtung einen Drosselring aufweist, der über einer radial nach außen gerichteten Durchlassöffnung des Durchlasses derart beweglich, insbesondere verschieblich, geführt ist, daß durch Verstellen der Position des Drosselringes relativ zur Durchlassöffnung der Auslassquerschnitt an der Durchlassöffnung veränderlich ist.

Diese Anordnung mit dem verschieblichen Drosselring (insbesondere auch ein zylindrisches, hülsenartiges Teil) über der einen oder mehreren im wesentlichen radial nach außen gerichteten Durchlassöffnung(en) eignet sich sowohl für die Ableitung der schwereren Phase aus einer Dreiphasenzentrifuge als auch zur Regelung des Flüssigkeitspegels in einer Zweiphasenzentrifuge mit nur einem einzigen Ablaufwehr.

Besonders vorteilhaft ist, dass mit dem Drosselring eine besonders kompakte - insbesondere in Richtung der Trommellängsachse kurz bauende - Bauform einer Drosseleinrichtung realisiert wird.

Der Drosselring wird vorteilhaft als im Betrieb relativ zur sich drehenden Trommel stillstehendes Teil ausgebildet. Diese Ausführungsform ist konstruktiv besonders einfach.

Alternativ ist es bei einer weniger optimalen, da konstruktiv aufwendigeren Ausführungsform auch denkbar, dass der Drosselring als sich im Betrieb mit der Trommel mitdrehendes Teil ausgebildet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Vorzugsweise wird die Austrittsmenge der schweren Flüssigkeitsphase automatisch geregelt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Figur 1

eine erfindungsgemäße Vollmantel-Schneckenzentrifuge;

Figur 2

den Bereich des Wehres der Vollmantel-Schneckenzentrifuge aus Figur 1;

Figur 3

den Bereich des Wehres einer zweiten erfindungsgemäßen Vollmantel- Schneckenzentrifuge;

Figur 4

den Bereich des Wehres einer dritten erfindungsgemäßen Vollmantel- Schneckenzentrifuge und

Figur 5

den Bereich des Wehres einer vierten erfindungsgemäßen Vollmantel- Schneckenzentrifuge.

Figur 1 zeigt eine Dreiphasen-Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer Trommel 3, in der eine Schnecke 5 angeordnet ist. Die Trommel 3 und die Schnecke 5 weisen jeweils einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt und einen sich hier konisch verjüngenden Abschnitt auf.

Ein sich axial erstreckendes zentrisches Einlaufrohr 7 dient zur Zuleitung des Schleudergutes über einen Verteiler 9 in den Schleuderraum 11 zwischen der Schnecke 5 und der Trommel 3.

Wird beispielsweise ein schlammiger Brei in die Zentrifuge geleitet, setzen sich an der Trommelwandung gröbere Feststoffpartikel ab. Weiter nach innen hin bildet sich eine Flüssigkeitsphase aus.

Die Schnecke 5 rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die Trommel 3 und fördert den ausgeschleuderten Feststoff zum konischen Abschnitt hin aus der Trommel 3 zum Feststoffaustrag 13. Die Flüssigkeit strömt dagegen zum größeren Trommeldurchmesser am hinteren Ende des zylindrischen Abschnittes der Trommel 3 und wird dort durch ein erstes inneres - d.h. näher zur Rotationsachse liegendes - Wehr 15 und ein äußeres zweites Wehr 17 in zwei getrennten Flüssigkeitsphasen L1 und L2 abgeleitet.

Der Bereich der Wehre 15 und 17 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt.

Nach Figur 2 weist das erste innere, d.h. das näher zur Rotationsachse liegende Wehr 15 einen Durchlass 19 in einem axialen Deckel 21 der Trommel 3 auf, dem in Ausflußrichtung eine Schälscheibe 23 nachgeordnet ist.

Die Schälscheibe 23 ist in einem inneren Ringraum 25 eines Ringstückes 27 mit einem zylindrischen Ansatz 29 angeordnet, wobei die Ableitung der Flüssigkeit durch die Schälscheibe 23 in einem Kanal 33 zwischen dem Innenumfang eines ebenfalls zylindrischen Ansatzes 31 der Schälscheibe 23 und dem Außenumfang des Zulaufrohres 7 erfolgt.

Hier liegt die Innenkante des Durchlasses 19 in radialer Richtung des Deckels 21 relativ zum Innenumfang des Schleuderraumes bzw. relativ zum Außenumfang des Schneckenkörpers radial weiter nach innen hin versetzt.

Durch die Schälscheibe 23 wird die erste Flüssigkeitsphase in vorteilhafter Weise unter Druck abgeleitet. Durch Einstellen des ersten Wehres kann - in gewissen Grenzen - ergänzend der Flüssigkeitsspiegel eingestellt werden (Androsseln). Ein Steuerungsverfahren für Dekanter beschreibt die EP 0 868 215 B1. Der Einsatz von schälscheibenartigen Ableitungsorganen (Schälkopf) bei Dekantern ist prinzipiell aus der DE 33 44 432 bekannt, nicht aber in der hier gewählten Merkmalskombination mit einstellbaren äußeren Wehren.

Die Ableitung der zweiten Flüssigkeitsphase L2 erfolgt durch das weitere Wehr 17, das eine verstellbare Drosseleinrichtung 35 aufweist, welche einem in radialer Richtung weiter außen im Deckel 21 angeordneten Durchlaß 37 nachgeordnet ist, der sowohl den Deckel 21 als auch das Ringstück 27 axial durchsetzt.

Die verstellbare Drosseleinrichtung 35 weist eine Drosselscheibe 39 auf, deren Abstand zum Durchlaß 29 beispielsweise auf die in der DE 43 20 265 A1 beschriebene Art und Weise mit verschiedensten Antriebseinrichtungen veränderlich ist.

Nach Fig. 1 ist die Drosselscheibe 39 an einem Ende wenigstens eines Bolzens 41 befestigt, der hier beispielhaft axial mittels eines Motors 43 verschieblich geführt ist (auch von Hand denkbar), so daß der Abstand zwischen der im Betrieb stillstehenden Drosselscheibe 39 und dem wenigstens einen (oder mehreren) Durchlaß 37 durch axiales Bewegen, insbesondere durch ein axiales Verschieben (auch realisierbar durch ein Verschwenken) der Drosselscheibe 39 relativ zur sich im Betrieb drehenden Trommel 3 veränderlich ist wird.

Hervorzuheben ist, dass anders als nach der Lehre der DE 43 20 265A1 hier die Drosseleinrichtung überraschenderweise nicht zur Einstellung der Flüssigkeitsspiegel in der Trommel sondern in erster Linie zur Einstellung der Ablaufmenge der zweiten Flüssigkeitsphase L2 dient.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 entspricht weitgehend dem der Figur 1 und 2, allerdings ist dem ersten Wehr 15 keine Schälscheibe zugeordnet, sondern es ist als einfaches einstellbares Überlaufwehr ausgebildet und weist lediglich den (im Querschnitt z.B. durch eine Klappe) einstellbaren, hier nicht erkennbar) Durchlaß 19 im Deckel 21 auf, von dem die erste Flüssigkeitsphase L1 frei - und nicht unter Druck - abläuft, so dass ggf. noch eine Pumpe zur Ableitung der ersten Flüssigkeitsphase L 1 vorzusehen ist.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 4 unterscheidet sich von dem der Figur 3 dadurch, daß die Drosselscheibe 51 zwar axial verstellbar ist, aber mit der Trommel mitrotiert. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 muß sich hier der Antrieb (nicht dargestellt) zum axialen Verstellen der Drosselschiebe 51 relativ zu ihrer Halterung 45 mit der Trommel 3 mitdrehen, was den konstruktiven Aufwand und insbesondere auch den Wartungsaufwand gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 deutlich erhöht, wobei aber die Möglichkeit zur Regelung der schweren Flüssigkeitsphase erhalten beleibt. Zum axialen Verschieben der Drosselscheibe 51 ist beispielsweise ein Feder- und/oder Hydrauliksystem (nicht dargestellt) nutzbar.

Nach Figur 5 ist der Durchlaß 37 (mit beliebigem Querschnitt) im Ringstück 27 axial nach außen geführt, wobei anstelle einer Drosselscheibe ein bevorzugt Drosselring 47 vorgesehen ist, welcher über der radial nach außen gerichteten Durchlassöffnung 49 axial verschieblich geführt ist (wiederum mittels einer Anordnung aus axial verstellbarem Bolzen 41 und Motor 43). Damit wird durch Verstellen der Position des Drosselringes - der nicht zylindrisch sein muss sondern eine andere Form z.B. auch mit angeschrägtem oder angefasten inneren Umfang aufweisen kann - relativ zur Durchlassöffnung 49 der Querschnitt der Durchlassöffnung 49 mehr oder weniger freigegeben und die Ablaufmenge der zweiten Flüssigkeitsphase L2 verändert.

Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 Trommel 3 Schnecke 5 Einlaufrohr 7 Verteiler 9 Schleuderraum 11 Feststoffaustrag 13 Wehr 15 Wehr 17 Durchlaß 19 Deckel 21 Schälscheibe 23 Ringraum 25 Ringstück 27 Ansatz 29 Durchlaß 29 Ansatz 31 Kanal 33 Drosseleinrichtung 35 Durchlass 37 Drosselscheibe 39 Bolzen 41 Motor 43 Halterung 45 Drosselring 47 Durchlassöffnung 49 Drosselscheibe 51 Durchlassöffnung 53 Flüssigkeitsphase L1 Flüssigkeitsphase L2