(19) |
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(11) |
EP 2 392 405 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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07.10.2020 Patentblatt 2020/41 |
(22) |
Anmeldetag: 20.05.2011 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Separator
Separator
Séparateur
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
21.05.2010 DE 202010005476 U
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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07.12.2011 Patentblatt 2011/49 |
(73) |
Patentinhaber: GEA Mechanical Equipment GmbH |
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59302 Oelde (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- PENKL, Andreas
59510, Lippetal (DE)
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(74) |
Vertreter: Specht, Peter et al |
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Loesenbeck - Specht - Dantz
Patent- und Rechtsanwälte
Am Zwinger 2 33602 Bielefeld 33602 Bielefeld (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 1 075 331 US-A- 4 729 759
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DE-A1- 3 409 577
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Separator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0003] Ein derartiger Separator hat sich für die Klärung einer Suspension an sich bewährt,
soll aber insbesondere in konstruktiver Hinsicht und vorzugsweise auch in seiner Wirksamkeit
nochmals weiter optimiert werden.
[0004] Feststoffphasen werden bislang aus Separatoren auf einem relativ großen Radius der
Schleudertrommel abgeleitet, wobei mit diesem Ableiten ein relativ großer Energieverlust
erfolgt. Da die Feststoffphase noch relativ gut fließfähig ist, kann es daher sinnvoll
sein, diese Phase nicht diskontinuierlich durch Kolbenschieber abzuleiten, sondern
beispielsweise durch Düsen am größten Innendurchmesser des Trommelunterteils eine
kontinuierliche Ableitung zu ermöglichen. Insgesamt ist hierbei ausgehend von dem
gattungsgemäßen Stand der Technik eine energieeffiziente Arbeitsweise un eine gute
Reinigbarkeit ein besonderes Ziel bzw. eine besondere Aufgabe.
[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruches 1.
[0006] Durch die Ableitung der Feststoffphase aus der Schleudertrommel auf einen kleineren
inneren Radius wird der Energieverlust beim Ableiten der Feststoffphase verringert.
Dabei wird die Feststoffphase üblicherweise aus dem Feststoffraum außerhalb des Tellerpakets
nach innen abgeleitet und durch das feststehende Schälorgan und den sich daran anschließenden
Feststoffaustrag, der konzentrisch zur Drehachse der Schleudertrommel verläuft, unter
verringertem Energieverlust abgeführt.
[0007] Um eine Reinigung der Ableitungskammer zu ermöglichen, weist das Schälorgan oder
der Feststoffaustrag nahe zur Drehachse oder genau im Bereich der Drehachse eine Durchtrittsöffnung
auf, welche die Ableitungskammer, mit dem Inneren des Schälorgans oder des Feststoffaustrags
verbindet. Dadurch wird ein Teil des Feststoffstroms durch die Durchtrittsöffnung
geleitet und spült den Bereich der Ableitungskammer aus. Somit können Ablagerungen
oder Verstopfungen vorteilhaft vermieden werden.
[0008] Der Feststoffaustrag ist bevorzugt als konzentrisch zur Drehachse verlaufendes feststehendes
Ableitungsrohr ausgebildet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist
die Durchtrittsöffnung im Bereich zwischen der Drehachse und dem Innenradius des feststehenden
Ableitungsrohres angeordnet. Dadurch erreicht der Feststoffstrom beim Rückspülen alle
Bereiche in der Ableitungskammer.
[0009] Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0010] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben. Sie zeigen:
- Figur 1
- einen vereinfachten Schnitt durch eine Schleudertrommel eines erfindungsgemäßen Separators;
- Figur 2
- eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1.
[0011] Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer um eine vertikale Drehachse D drehbaren
Schleudertrommel 1 eines kontinuierlich betreibbaren Separators. Die Schleudertrommel
weist ein Trommelunterteil 2 und ein Trommeloberteil 3 auf, die vorzugsweise in hier
nicht dargestellter Weise miteinander verschraubt sind. Derartige Verschraubungen
sind dem Fachmann an sich bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erörterung. Die
Schleudertrommel 1 ist hier ferner innen und außen doppelt konisch ausgebildet.
[0012] In der Schleudertrommel 1 ist ein Tellerpaket 4 aus einer Vielzahl von Tellern 5
konzentrisch zur Maschinenachse bzw. zur vertikalen Drehachse D angeordnet. Die Teller
5 weisen eine konische Form auf, sind axial übereinander gestapelt und mittels hier
nicht dargestellten Abstandshaltern (Laschen und dgl.) voneinander beabstandet.
[0013] Das Tellerpaket 4 ist an einem Verteilerschaft 6 eines Verteilers 7 gehalten, der
an seinem Außenumfang mit radial nach außen vorkragenden Stegen versehen ist (hier
nicht zu erkennen), welche am Innenumfang der Teller 3 in diese eingreifen. Das Tellerpaket
4 kann Steigekanäle aufweisen, die aus direkt übereinander liegenden Löchern in den
Tellern 5 bestehen und sich über die gesamte Höhe des Tellerpakets 4 erstrecken.
[0014] Ein konzentrisch zur Drehachse D angeordnetes Zulaufrohr 8 ermöglicht die Zuleitung
eines Schleudergutes hier beispielhaft von oben in die Schleudertrommel 1 sowie dort
durch den Verteilerschaft 6 und durch unterhalb des Tellerpakets 4 im Verteiler 7
ausgebildete Verteilerkanäle 9 in die Schleudertrommel 1.
[0015] In der Schleudertrommel 1 erfolgt dann kontinuierlich die eigentliche Klärung des
zu verarbeitenden Produkts von einer fließfähigen Feststoffphase (z. B. zur Entkeimung)
und/oder eine Trennung des Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen.
[0016] Die Flüssigkeitsphase L, wird nach innen hin durch das Tellerpaket 4 und einen oder
mehreren Ableitungskanäle in eine Schälkammer 10 und aus dieser mit einer Schälscheibe
12 aus der Trommel abgleitet.
[0017] Zur Ableitung der fließfähigen Feststoffphase S werden keine Feststoffaustragsöffnungen
wie Düsen am größten inneren Durchmesser der Schleudertrommel 1 angeordnet, sondern
ein Ableitungsrohr 13. Dieses Ableitungsrohr 13 erstreckt sich vorzugsweise radial
in der Trommel bis kurz vor den Bereich des größten Innendurchmessers der Schleudertrommel
und verläuft von dieser Stelle am Innenumfang der Schleudertrommel radial nach innen
bis zu einer Ableitungskammer 14. Das Eintrittsende 26 zum Abgreifen der Feststoffphase
liegt in einem Feststoffraum 27 außerhalb des Tellerpakets auf einem Radius R
13, welcher größer ist als der größte Radius des Tellerpakets R
4. Vorzugsweise liegt das Eintrittsende im radial äußersten Bereich des Feststoffraumes,
d.h. in der in Radialrichtung äußeren Hälfte des Feststoffraumes 27.
[0018] Diese Ableitungskammer 14 ist vorzugsweise zwischen dem Trommelunterteil 3 und dem
Verteiler 7 - also unterhalb des Verteilers 7 - ausgebildet, wobei der Spalt zwischen
diesen beiden Trommelelementen von einem Ringbauteil 16 verschlossen sein kann. Das
Ringbauteil 16 weist vorzugsweise Durchtrittsöffnungen 17 auf, in welche die Ableitungsrohre
13 nach innen hin münden. Der Mittelpunkt der Durchtrittsöffnung ist mit einem Radius
R
17 von der vertikalen Drehachse beabstandet. In der Ableitungskammer 14 ist wenigstens
ein im Betrieb feststehendes, bzw. nicht mit der Schleudertrommel rotierendes Schälorgan
19 angeordnet, welches einen konischen Schälabschnitt 20 mit einer Ableitungsöffnung
21 aufweist, welche nach innen hin in einen Feststoffaustrag in Form eines übergreifenden
stillstehenden Ableitungsrohrs 22 mit einem Innenradius R
20 mündet, das konzentrisch zur Drehachse D ausgebildet ist und weiter vorzugsweise
konzentrisch innerhalb des Zuleitungsrohrs liegt.
[0019] Aufgrund der sich ausbildenden Druckverhältnisse kann das Produkt vom Außenumfang
der Trommel radial nach innen durch das wenigstens eine Ableitungsrohr 13 bis in die
Ableitungskammer 14 strömen.
[0020] Derart erfolgt die Produktableitung durch das innere Ableitungsrohr 13 in die Ableitungskammer
14 und aus dieser mit dem Schälorgan 19 durch das Ableitungsrohr 22 nach außen aus
der Schleudertrommel 1 (hier vertikal nach oben aus der Schleudertrommel 1).
[0021] Das Schälorgan 19 oder das Ableitungsrohr 22 weist nahe zur Drehachse D oder genau
im Bereich der Drehachse D eine Durchtrittsöffnung 23 auf, welche die Ableitungskammer
14, d.h. den Bereich außerhalb des Schälorgans 19 nebst Ableitungsrohr 22 mit dem
Inneren des Schälorgans 19 und des Ableitungsrohrs 22 verbindet.
[0022] Derart strömt zwar ein Teil des durch das Schälorgan 19 abgeleiteten fleißfähigen
Feststoffs aus dem Schälorgan 19 zurück in die Ableitungskammer 14. Dies ist von Vorteil,
denn das Rückströmen resultiert in einem Reinigen der Ableitungskammer 14. Dieses
Reinigen erfolgt einerseits kontinuierlich während des Betriebs des Separators. Insbesondere
erfolgt zudem vorzugsweise eine intensive Reinigung in diesem Bereich durch gewählte
Anordnung und Geometrie auch bei Reinigungen wie CIP-Reinigungen (Cleaning-In-Place).
[0023] Insgesamt wird ein energiesparender, hygienischer Separator zur Klärung von Produkten
von einer fließfähigen Feststoffphase geschaffen, wie er beispielsweise bei der Klärung
von Zitrusfrüchten oder bei der Klärung von Fermentationsbrühen oder dgl. anfallen
kann. Dabei ist die Gefahr einer Verschmutzung des Ablaufbereiches der Schleudertrommel
- wie vorstehend beschrieben - aufgrund der Reinigungs-/Spülwirkung besonders niedrig.
[0024] Ergänzend kann der Fluss der fließfähigen Feststoffphase durch das Ableitungsrohr
13 durch ein hier nicht dargestelltes Steuer- oder Regelorgan gesteuert oder geregelt
werden. Ergänzend können nach einer Alternative auch ergänzende Austrittsdüsen am
größten Umfang der Trommel ausgebildet sein.
Bezugszeichen
[0025]
- Drehachse
- D
- Schleudertrommel
- 1
- Trommelunterteil
- 2
- Trommeloberteil
- 3
- Tellerpaket
- 4
- Teller
- 5
- Verteilerschaft
- 6
- Verteiler
- 7
- Zulaufrohr
- 8
- Verteilerkanäle
- 9
- Schälkammer
- 10
- Schälscheibe
- 12
- Ableitungsrohr
- 13
- Ableitung skammer
- 14
- Ringbauteil
- 16
- Durchtrittsöffnung
- 17
- Schälorgan
- 19
- Schälabschnitt
- 20
- Ableitungsöffnung
- 21
- Feststoffaustrag
- 22
- Eintrittsende
- 26
- Feststoffraum
- 27
- Radius
- R4, R13, R17, R22
- Feststoffphase
- S
- Flüssigphase
- L
1. Separator, zur zentrifugalen Trennung einer Suspension in wenigstens eine Flüssigkeitsphase
und eine fließfähige Feststoffphase, der folgendes aufweist:
a) eine um eine Drehachse (D) drehbare Schleudertrommel (1) mit einem Trommelunterteil
(2) und einem Trommeloberteil (3), in welche ein zu verarbeitendes Produkt, durch
ein Zulaufrohr (8) und einen Verteiler (7) führbar ist,
b) wenigstens einen Flüssigkeitsaustrag (12) und wenigstens einen Feststoffaustrag
(22), und
c) einen Feststoffraum (27) vertikal außerhalb eines Tellerpakets (4), zum Sammeln
eines aus der Suspension abgetrennten Feststoffs,
d) wobei im Trommelunterteil (2) der Schleudertrommel (1) eine Ableitung (13) zum
Abgreifen der Feststoffphase ausgebildet ist, welche von einem äußeren Radius (R13) im Feststoffraum (27) in der Schleudertrommel (1) zu einem inneren Radius (R17) einer Ableitungskammer (14) in der Schleudertrommel (1) führt, in welcher ein im
Betrieb des Separators nicht drehendes Schälorgan (19) angeordnet ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
e) das Schälorgan (19) oder der Feststoffaustrag (22) nahe zur Drehachse D oder genau
im Bereich der Drehachse D eine Durchtrittsöffnung (23) aufweist, welche die Ableitungskammer
(14) mit dem Inneren des Schälorgans (19) oder des Feststoffaustrags (22) verbindet.
2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (13) radial und innen bis unter dem Verteiler verläuft.
3. Separator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (13) als ein im Betrieb des Separators sich mit der Schleudertrommel
drehendes Ableitungsrohr (13) ausgebildet ist.
4. Separator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffaustrag (22) ein sich im Betrieb nicht mit der Schleudertrommel drehendes
Ableitungsrohr (22) aufweist mit einem Innenradius (R22) ist, das konzentrisch zur Drehachse (D) angeordnet ist
5. Separator, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schälorgan (19) einen konischen Schälabschnitt (20) mit einer Ableitungsöffnung
(21) aufweist, welche nach innen hin in das übergreifende stillstehende Ableitungsrohr
(22) mündet, das konzentrisch zur Drehachse D ausgebildet ist, wobei die Durchtrittsöffnung
(23) im Bereich zwischen der Drehachse D und dem Innenradius (R22) angeordnet ist.
6. Separator, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (13) in einem ersten Bereich entlang eines konischen Wandabschnitts
des Trommelunterteils und in einem zweiten Bereich radial zur Drehachse (D) verläuft.
7. Separator, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Ableitung (13) ein Steuer- oder Regelorgan, zur Steuerung oder Regelung
eines Flusses der Feststoffphase angeordnet ist.
1. Separator for centrifugally separating a suspension into at least one liquid phase
and one flowable solid phase, said separator comprising:
a) a centrifugal drum (1), rotatable about an axis of rotation (D), having a drum
lower part (2) and a drum upper part (3), into which a product to be processed can
be guided through a feed pipe (8) and a distributor (7),
b) at least one liquids discharge (12) and at least one solids discharge (22), and
c) a solids space (27), vertically outside of a disc stack (4), for collecting a solid
that has been separated out of the suspension,
d) wherein a removal line (13) for tapping off the solid phase is formed in the drum
lower part (2) of the centrifugal drum (1), said removal line leading from an outer
radius (R13) in the solids space (27) in the centrifugal drum (1) to an inner radius (R17) of a removal chamber (14) in the centrifugal drum (1), in which a paring element
(19) is arranged, which paring element does not rotate during operation of the separator,
characterized in that
e) the paring element (19) or the solids discharge (22) has a through-opening (23)
close to the axis of rotation D or precisely in the region of the axis of rotation
D, which through-opening connects the removal chamber (14) to the interior of the
paring element (19) or of the solids discharge (22).
2. Separator according to claim 1, characterized in that the removal line (13) extends radially and inwards to below the distributor.
3. Separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the removal line (13) is designed as a removal pipe (13) which rotates with the centrifugal
drum during operation of the separator.
4. Separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the solids discharge (22) has a removal pipe (22) which does not rotate with the
centrifugal drum during operation and which has an inner radius (R22), said removal pipe being arranged concentrically to the axis of rotation (D).
5. Separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the paring element (19) has a conical paring portion (20) with a removal opening
(21) which towards the inside opens into the stationary removal pipe (22) engaging
over it, which is concentric to the axis of rotation D, the through-opening (23) being
arranged in the region between the axis of rotation D and the inner radius (R22).
6. Separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the removal line (13) in a first region extends along a conical wall portion of the
drum lower part and in a second region extends radially to the axis of rotation (D).
7. Separator according to any one of the preceding claims, characterized in that a control or adjustment element for controlling or adjusting a flow of the solid
phase is arranged on or in the removal line (13).
1. Séparateur, pour la séparation centrifuge d'une suspension en au moins une phase liquide
et une phase solide fluide, qui présente :
a) un tambour centrifugeur (1) pouvant tourner autour d'un axe de rotation (D), ayant
une partie inférieure de tambour (2) et une partie supérieure de tambour (3), dans
lequel un produit à traiter peut être guidé par un tube d'alimentation (8) et un distributeur
(7),
b) au moins une sortie de liquide (12) et au moins une sortie de matière solide (22),
et
c) un espace à matière solide (27) verticalement à l'extérieur d'un empilement de
disques (4), pour collecter une matière solide séparée de la suspension,
d) dans lequel une conduite de décharge (13) pour prélever la phase solide est formée
dans la partie inférieure de tambour (2) du tambour centrifugeur (1), laquelle conduit
d'un rayon extérieur (R13) dans l'espace à matière solide (27) dans le tambour centrifugeur (1) à un rayon
intérieur (R17) d'une chambre de décharge (14) dans le tambour centrifugeur (1), dans laquelle est
disposé un organe de pelage (19) qui ne tourne pas pendant le fonctionnement du séparateur,
caractérisé en ce que
e) l'organe de pelage (19) ou la sortie de matière solide (22) présente une ouverture
de passage (23) à proximité de l'axe de rotation D ou exactement dans la zone de l'axe
de rotation D, laquelle relie la chambre de décharge (14) à l'intérieur de l'organe
de pelage (19) ou de la sortie de matière solide (22).
2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite de décharge (13) s'étend radialement et intérieurement jusque sous le
distributeur.
3. Séparateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite de décharge (13) est réalisée sous la forme d'un tube de décharge (13)
qui tourne avec le tambour centrifugeur pendant le fonctionnement du séparateur.
4. Séparateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie de matière solide (22) présente un tube de décharge (22) qui ne tourne
pas avec le tambour centrifugeur pendant le fonctionnement et qui présente un rayon
intérieur (R22) qui est disposé concentriquement à l'axe de rotation (D).
5. Séparateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de pelage (19) présente une partie de pelage conique (20) avec une ouverture
de décharge (21) qui débouche vers l'intérieur dans le tube de décharge (22) fixe
qui la recouvre et qui est formé concentriquement à l'axe de rotation D, l'ouverture
de passage (23) étant disposée dans la zone entre l'axe de rotation D et le rayon
intérieur (R22).
6. Séparateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite de décharge (13) s'étend dans une première zone le long d'une partie
de paroi conique de la partie inférieure de tambour et dans une deuxième zone radialement
par rapport à l'axe de rotation (D).
7. Séparateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un organe de commande ou de régulation pour commander ou réguler un flux de la phase
solide est disposé sur ou dans la conduite de décharge (13).
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