ZENTRIFUGE, INSBESONDERE SEPARATOR, MIT EINER ZULEITUNG FÜR STEUERFLUID

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere einen Separator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Für den industriellen Einsatz geeignete Separatoren sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Nach einer Bauart weisen derartige Separatoren zur Feststoffentleerung ein Hydrauliksystem auf, welches ein mittels Steuerfluid betätigbares Verschlussorgan aufweist, das in der Regel als Kolbenschieber ausgebildet ist.

[0003] Eine weitere bekannte Konstruktion des Standes der Technik ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2 zeigt den unteren Bereich einer selbst entleerenden Separatortrommel, die ein Hydrauliksystem aufweist, mit dem es möglich ist, kontrollierte Teilentleerungen der Schleudertrommel durchzuführen.

[0004] Das Hydrauliksystem umfasst eine Zuleitung für Schließfluid (unten) und Ventilsteuerfluid (oben) als Steuerfluid, welches in Schließkammern a, b leitbar ist. Infolge der Zentrifugalkraft bildet sich in den Schließkammern ein Flüssigkeitsring aus, der eine Kraft auf den Kolbenschieber ausübt, welche diesen oben in eine Position drückt, in welcher er die Feststoffaustragsöffnungen verschließt. Soll eine Entleerung der Trommel vorgenommen werden, wird das Ventil c durch Öffnungsfluid geöffnet.

[0005] Wie zu erkennen, wird das Steuerfluid durch Steuerfluidzuleitungen zugeleitet, welche sich relativ nahe zur Spindel parallel zu dieser vertikal nach oben bis in die Trommel hinein erstrecken, in deren Inneren sie das Steuerfluid radial nach außen in die Zuleitungen zu den Schließkammern und zum Ventil c spritzen.

[0006] Derartige Konstruktionen sind aus der gattungsgemäßen US 4,479,788, der US 3,938,734 und der DE 1532676 OS bekannt. Eine weitere gattungsgemäße Zentrifuge ist aus der DE AS 2 022 197 bekannt. Die DE 924 979 PS zeigt das direkte Einspritzen von Steuerfluid aus einem Ring in eine Kammer am Unterteil der Zentrifuge.

[0007] Noch aufwendigere Konstruktionen zeigen die US 4,717,376 und die US 4,781,670 oder die DE 38 29 158 A1, wobei nach der letzteren Schrift Flüssigkeit durch eine Spindel hindurch in das Trommelunterteil geleitet wird.

[0008] Darüber hinaus ist es aus der WO 96/08313 A1 bekannt, die Zuleitung für das Steuerfluid radial vor der Antriebsspindel auf ein Ablenkblech zu lenken, welches die Flüssigkeit durch einen Spalt zwischen der Antriebsspindel und der Schleudertrommel oder einem mit der Schleudertrommel drehfest verbundenen Teil in das Hydrauliksystem im Inneren der Trommel leitet. Auch hieran ist der immer noch relativ hohe aufwendige konstruktive Aufwand problematisch.

[0009] Zum technologischen Hintergrund wird noch die US 2,564,899 genannt.

[0010] Es besteht daher der Bedarf nach einer weiteren konstruktiven Vereinfachung der Steuerfluidzufuhr in die Schleudertrommel.

[0011] Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.

[0012] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

[0013] Danach mündet die Zuleitung für das Steuerfluid radial vor der Antriebsspindel in einem Austrittsbereich, der derart ausgerichtet und angeordnet ist, dass das austretende Steuerfluid derart direkt gegen die Antriebsspindel spritzbar ist, dass ein Teil des Steuerfluids - oder das gesamte Steuerfluid - durch einen Spalt zwischen der Antriebsspindel und der Schleudertrommel oder einem mit der Schleudertrommel drehfest verbundenen Teil in das Hydrauliksystem im Inneren der Trommel eintritt. Direkt bedeutet insbesondere, dass kein Ablenkblech oder eine sonstige ablenkende Einrichtung zwischen dem Austritt aus der Zuleitung für das Steuerfluid und der Antriebsspindel liegt.

[0014] Derart ist es nicht mehr notwendig, die Steuerfluidzuleitung selbst direkt bis in die Schleudertrommel zu führen, so dass der Trommelmantel bzw. das mit der Trommel drehfest verbundene Teil radial relativ nahe fast direkt bis an die Antriebsspindel heran reichen können.

[0015] Unerwartet kann zudem auch das Umlenkblech der WO 9608313A1 eingespart werden, denn es hat sich herausgestellt, dass trotz der Drehung der Spindel eine Umlenkung des Fluidstrahls (als Fluid wird beispielsweise Wasser eingesetzt) auch an der drehenden Spindel eine Umlenkung desselben in die Trommel erfolgt, so dass das Fluidsystem im Inneren der Trommel hervorragend mit dem Fluid beschickt wird.

[0016] Dabei ist es vorteilhaft, dass die Spindel in dem Bereich, in welchem der Wasserstrahl auftritt und in dem sie in die Trommel eintritt über eine relativ glatte Oberfläche verfügt, d.h., sie sollte vorzugsweise keine Unebenheiten aufweisen, die den Wasserstrahl ungewünscht ablenken würden, insbesondere sind in dem Bereich keine rillen oder sprunghafte Durchmesseränderungen vorhanden.Vorzugsweise weist sie einen konstanten oder leicht konischen Durchmesser auf. Alternativ könnte sie auch konisch ausgebildet sein.

[0017] Der sonst übliche relativ große radiale Spalt (siehe Fig. 2) zwischen der Antriebsspindel und der Trommel bzw. einem mit der Trommel drehfest verbundenem Teil wie einem Ring kann auf diese Weise zudem deutlich verkleinert werden, was u.a. den Vorteil mit sich bringt, dass der Steuerfluid-Überlaufdurchmesser in der Schleudertrommel näher zum Zentrum rücken kann.

[0018] Vorzugsweise ist der Austrittsbereich als Austrittsdüse ausgelegt und die Austrittsdüse ist derart ausgerichtet, dass das Steuerfluid vorzugsweise spitzwinklig - d.h. in einem Winkel relativ zur Drehachse, der zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 20° und 70° liegt - ohne dazwischen liegende Elemente wie ein Ablenkblech gegen die Antriebsspindel im Bereich des Spaltes gespritzt wird. Derart wird der Gedanke der Erfindung besonders vorteilhaft umgesetzt.

[0019] Das mit Fluid beschickbare Hydrauliksystem kann beispielsweise zur Betätigung verschiedenster Entleerungsmechanismen genutzt werden, so zur Ansteuerung von Kolbenschiebern, Membranen, Kolbenventilen und/oder kolbenschieberähnlichen Konstruktionen.

[0020] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0021] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1

eine Schnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Separators, welche die Steuerfluidzufuhr in die Schleudertrommel veranschaulicht; und

Fig. 2

einen Schnitt durch eine Separatortrommel nach dem Stand der Technik.

[0022] Fig. 2 zeigt einen unteren Teilbereich eines Separators 1 mit einer Schleudertrommel 2 mit vertikaler Drehachse D, die Flüssigkeitsausträge (hier nicht dargestellt) und wenigstens eine oder mehrere Feststoffaustragsöffnung(en) 3 aufweist, der/denen ein hydraulisch mittels Steuerfluid - insbesondere Steuerfluid - betätigter Kolbenschieber 4 zugeordnet ist.

[0023] Das Steuerfluid wird durch wenigstens eine (oder mehrere) Zuleitung(en) 14 für Steuerfluid zur Schleudertrommel 1 geleitet.

[0024] Nach Fig. 1 endet bei einem erfindungsgemäßen Separator, der ansonsten beispielsweise analog zur Fig. 2 oder auch anders aufgebaut sein kann, die wenigstens eine Zuleitung 14 für Steuerfluid radial vor der Antriebsspindel 5 in einem Austrittsbereich, insbesondere einer Austrittsdüse 6, die derart ausgerichtet ist, dass das Steuerfluid spitzwinklig in einem Winkel α relativ zu Drehachse gegen die Antriebsspindel 5 gespritzt wird, der zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 20° und 70° liegt.

[0025] Die Austrittsdüse 6 ist derart ausgerichtet, dass wenigstens ein Teil des aus der Austrittsdüse 6 austretenden Steuerfluids durch einen Ringspalt 7 zwischen der Antriebsspindel 5 und der Schleudertrommel (bzw. einen mit der Trommel drehfest verbundenen Teil, hier ein Ring 8) von unten in die Schleudertrommel 2 und damit in deren Hydrauliksystem 9 eintritt (siehe hierzu den Pfeil W, der den Eintritt des Steuerfluids veranschaulicht), welches zum Betätigen eines Kolbenschiebers nach Art der Fig. 2 oder ggf. auch zum Betätigen anderer fluidbetätigter Einrichtungen dienen kann. Die radiale Erstreckung des Ringspaltes 7 zwischen der Antriebsspindel 5 und der Trommel bzw. hier dem Ring 8 beträgt nur 0,5 mm bis 10 mm, vorzugsweise 1 mm bis 4 mm.

[0026] Die Austrittsdüse 6 ist vorzugsweise derart ausgelegt ist, dass sie einen gerichteten Strahl relativ konstanten Durchmessers erzeugt, der sich im Wesentlichen nicht auffächert, d.h. dass der Strahl im Auftreffbereich möglichst einen Durchmesser aufweisen sollte, der geringer ist als der Spindeldurchmesser, insbesondere geringer als 50%, ganz besonders bevorzugt geringer als 35% des Spindeldurchmessers.

[0027] Unterhalb der Austrittsdüse 6 ist ein Schleuderring 10 auf der Antriebsspindel 5 angeordnet.

[0028] Dieser Schleuderring 10 weist hier eine konische Form auf. Er ragt hier radial über eine ebenfalls konisch geformte Abdeckung 11 am Maschinengestell 12 hinweg, die sich im Betrieb nicht mitdreht und bis auf einen Ringspalt 13 an die Antriebsspindel 5 heranragt. Eine gestufte Form des Schleuderringes wie auch der Abdeckung wäre ebenfalls denkbar (z.B. gestuft zylindrisch).

[0029] Hierdurch wird der Bereich unterhalb des Trommelraumes (d.h. der Raum, welcher direkt die Schleudertrommel umgibt) effektiv und einfach labyrinthdichtungsartig vor einem Eindringen von Verunreinigungen, insbesondere vor einem Eindringen von abtropfendem Steuerfluid, geschützt. Damit ergibt sich insbesondere ein Schutz des Antriebsbereichs unterhalb der Abdeckung 11. Bei einer Drehung der Antriebsspindel 5 spritzt der Schleuderring Flüssigkeit nach außen, so dass er im Betrieb besonders wirksam ist.

Bezugszeichen

Separator	1
Schleudertrommel	2
Feststoffaustragsöffnung(en)	3
Kolbenschieber	4
Antriebsspindel	5
Austrittsdüse	6
Ringspalt	7
Ring	8
Steuerfluidleitungssystem	9
Schleuderring	10
Abdeckblech	11
Maschinengestell	12
Ring spalt	13
Steuerfluidzuleitung	14
Winkel	α
Drehachse	D

Ansprüche

1. Zentrifuge, insbesondere Separator, (1), der folgendes aufweist:

a. eine drehbare Schleudertrommel (2) mit vertikaler Drehachse (D),

b. eine drehbare Antriebsspindel (5) für die Schleudertrommel (2),

c. wenigstens eine Zuleitung (14) für ein Steuerfluid in ein Hydrauliksystem im Inneren der Schleudertrommel,

dadurch gekennzeichnet, dass

d. die Zuleitung (14) für das Steuerfluid radial vor der Antriebsspindel (5) in einem Austrittsbereich (6) mündet, der derart ausgerichtet und angeordnet ist, dass das austretende Steuerfluid derart direkt gegen die Antriebsspindel (5) spritzbar ist, dass ein Teil des Steuerfluids durch einen Spalt (7) zwischen der Antriebsspindel (5) und der Schleudertrommel (2) oder einem mit der Schleudertrommel (2) drehfest verbundenen Teil (8) in das Hydrauliksystem (9) im Inneren der Trommel eintritt,

e. dass die Antriebsspindel (5) in dem Bereich, in welchem der Wasserstrahl auftritt und in dem sie in die Schleudertrommel (2) eintritt über eine relativ glatte Oberfläche verfügt, d.h., es sind keine rillen- oder sprunghafte Durchmesseränderungen vorhanden.

2. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich als Austrittsdüse (6) ausgelegt ist.

3. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (6) derart ausgelegt ist, dass sie einen gerichteten Strahl erzeugt.

4. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (6) derart ausgerichtet ist, dass das Steuerfluid in einem Winkel α relativ zu Drehachse (D) gegen die Antriebsspindel (5) im Bereich des Spaltes (7) gespritzt wird, der zwischen 0° und 90° liegt.

5. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α relativ zu Drehachse (D) zwischen 20° und 70° liegt.

6. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsspindel (5) in dem Bereich, in welchem der Fluidstrahl auf sie auftritt einen konstanten Durchmesser oder einen leicht konischen Durchmesser ohne Durchmessersprünge aufweist.

7. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Spaltbreite des Spaltes (7) zwischen 0, 5 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 1 bis 4 mm liegt.

8. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Austrittsdüse (6) ein Schleuderring (10) auf der Antriebsspindel (5) angeordnet ist.

9. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleuderring (10) eine konische Form aufweist.

10. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleuderring (10) eine gestufte Form aufweist.

11. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleuderring (10) radial über eine Abdeckung (11) am Maschinengestell (12) vorsteht, welche sich im Betrieb nicht mitdreht und bis auf einen Ringspalt (13) an die Antriebsspindel (5) heranragt.

12. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (11) konisch ausgestaltet ist.

13. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (11) gestuft ausgestaltet ist.

14. Zentrifuge, insbesondere Separator, nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen hydraulisch mittels dem Steuerfluid betätigten Entleerungsmechanismus, dem wenigstens eine von dem Steuerfluid beaufschlagbare Steuerkammer zugeordnet ist, die von der Zuleitung (14) für das Steuerfluid beaufschlagbar ist.

Claims

1. Centrifuge, particularly a separator (1), having

a. a rotatable centrifugal drum (2) with a vertical axis of rotation (D),

b. a rotatable drive spindle (5) for the centrifugal drum (2),

c. at least one feed line (14) for a control fluid in a hydraulic system in the interior of the centrifugal drum,

characterized in that

d. the feed line (14) for the control fluid leads out radially in front of the drive spindle (5) in an outlet region (6), which is oriented and arranged such that the emerging control fluid can be spread directly against the drive spindle (5) such that a portion of the control fluid enters through a gap (7) between the drive spindle (5) and the centrifugal drum (2) or a part (8) non-rotatably connected with the centrifugal drum (2) into the hydraulic system (9) in the interior of the drum,

e. that the drive spindle (5) has a relatively smooth surface in the region in which the water jet impacts and in which the drive spindle (5) enters the centrifugal drum (2); i.e. there are no grooves or abrupt diameter changes.

2. Centrifuge, particularly a separator, according to Claim 1, characterized in that the outlet region is designed as an outlet nozzle (6).

3. Centrifuge, particularly a separator, according to Claim 1, characterized in that the outlet nozzle (6) is designed such that it generates a directed jet.

4. Centrifuge, particularly a separator, according to Claim 1 or 2, characterized in that the outlet nozzle (6) is oriented such that the control fluid is sprayed at an angle α relative to the axis of rotation (D) against the drive spindle (5) in the region of the gap (7), which angle α is between 0° and 90°.

5. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that the angle α relative to the axis of rotation (D) is between 20° and 70°.

6. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that the drive spindle (5) has a constant diameter or a slightly conical diameter without diameter discontinuities in the region in which the fluid jet impacts on the drive spindle (5).

7. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that the radial gap width of the gap (7) is between 0.5 and 10 mm, preferably between 1 to 4 mm.

8. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that a centrifugal ring (10) is arranged on the drive spindle (5) below the outlet nozzle (6).

9. Centrifuge, particularly a separator, according to the one the preceding claims, characterized in that the centrifugal ring (10) has a conical shape.

10. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that the centrifugal ring (10) has a stepped shape.

11. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that the centrifugal ring (10) projects radially beyond a covering (11) at the machine frame (12), which covering (11) does not rotate along during the operation and projects to the drive spindle (5) except for an annular gap (13).

12. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that the covering (11) has a conical design.

13. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized in that the covering has a stepped design.

14. Centrifuge, particularly a separator, according to one of the preceding claims, characterized by an evacuation mechanism which is hydraulically operated by means of the control fluid and to which at least one control chamber is assigned which can be acted upon by the control fluid and by the feed line (14) for the control fluid.

Revendications

1. Centrifugeuse, notamment séparateur (1), qui présente ce qui suit :

a. un tambour centrifuge (2) pivotant avec un axe de rotation vertical (D),

b. une broche d'entraînement (5) pour le tambour centrifuge (2),

c. au moins une conduite (14) pour un fluide commande dans un système hydraulique à l'intérieur du tambour centrifuge,
caractérisée en ce que

d. la conduite (14) pour le liquide de commande débouche radialement avant la broche d'entraînement (5) dans une zone de sortie (6) qui est orientée et disposée de telle manière que le fluide de commande sortant est pulvérisable directement contre la broche d'entraînement (5), en ce qu'une partie du fluide de commande entre dans le système hydraulique (9) à l'intérieur du tambour par une fente (7) entre la broche d'entraînement (5) et le tambour centrifuge (2) ou une pièce reliée de manière fixe (8) au tambour centrifuge (2),

e. en ce que la broche d'entraînement (5) dispose d'une surface relativement lisse dans la zone où le jet d'eau sort et dans laquelle elle rentre dans le tambour centrifuge (2), à savoir qu'il n'y a aucun changement de diamètre spectaculaire ou des rainures.

2. Centrifugeuse, notamment séparateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de sortie est conçue comme une buse de sortie (6).

3. Centrifugeuse, notamment séparateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la buse de sortie (6) est conçue de telle sorte qu'elle génère un jet dirigé.

4. Centrifugeuse, notamment séparateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la buse de sortie (6) est orientée de telle sorte que le fluide de commande est pulvérisé contre la broche d'entraînement (5) dans la zone de la fente (7) dans un angle α par rapport à l'axe de rotation (D) qui est compris entre 0° et 90°.

5. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'angle α par rapport à l'axe de rotation (D) se trouve entre 20° et 70°.

6. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la broche d'entraînement (5) présente un diamètre constant ou un diamètre légèrement conique sans saut de diamètre dans la zone dans laquelle le fluide de commande sort sur elle.

7. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur de fente radiale de la fente (7) se trouve entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 1 à 4 mm.

8. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un déflecteur (10) est disposé sur la broche d'entraînement (5) en dessous de la buse de sortie (6).

9. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déflecteur (10) présente une forme conique.

10. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déflecteur (10) présente une forme étagée.

11. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déflecteur (10) fait saillie radialement sur un revêtement (11) sur le bâti de la machine (12), ledit déflecteur ne tournant pas et arrive jusqu'à la fente annulaire (13) au niveau de la broche d'entraînement (5).

12. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement (11) est agencé de manière conique.

13. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement (11) est agencé de manière étagée.

14. Centrifugeuse, notamment séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en un mécanisme de vidage actionné hydrauliquement à l'aide du fluide de commande à qui est attribué au moins une chambre de commande pouvant être alimentée par le fluide de commande, ladite chambre de commande pouvant être alimentée par la conduite (14) pour le fluide de commande.

Zeichnung