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Title:
CENTRIFUGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/007546
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a centrifuge, in particular a separator, comprising a rotatable centrifuge drum (1) with a vertical axis of rotation and a non-rotatable fixed housing with a hood and preferably a solids collector. In said centrifuge, the housing, in particular the fixed hood (5) and/or at least one other part of the housing have at least one first inner wall (10) and a first outer wall (11) which delimit a first cavity (12), said cavity being at least partly filled with damping/insulation agents that are solid at a process or ambient temperature. A coolant that has a fluid form at a process and/or ambient temperature can be introduced into the first cavity (12) filled with solid damping/insulation agents.

Inventors:
MACKEL WILFRIED (DE)
PENKL ANDREAS (DE)
BATHELT THOMAS (DE)
MOSS REINHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/062806
Publication Date:
January 17, 2013
Filing Date:
July 02, 2012
Export Citation:
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Assignee:
GEA MECHANICAL EQUIPMENT GMBH (DE)
MACKEL WILFRIED (DE)
PENKL ANDREAS (DE)
BATHELT THOMAS (DE)
MOSS REINHARD (DE)
International Classes:
B04B7/02; B04B15/02
Foreign References:
EP1090687A12001-04-11
DE19653377A11998-06-25
CN201702031U2011-01-12
DE10046868A12002-04-04
GB1096461A1967-12-29
EP1090687A12001-04-11
Attorney, Agent or Firm:
SPECHT, Peter et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Zentrifuge, insbesondere Separator, mit einer drehbaren

Zentrifugentrommel (1 ) mit vertikaler Drehachse und einer nicht drehbaren ortsfesten Einhausung, die eine Haube und vorzugsweise einen

Feststoffänger aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausung; insbesondere die ortsfeste Haube (5) und/oder wenigstens ein anderer Teil der Einhausung, zumindest einen ersten Hohlraum (12) begrenzen, welcher mit bei einer Prozess- und/oder Umgebungstemperatur festen

Dämmungsmitteln (jedenfalls teilweise) befüllt ist und wobei ein bei der Prozess- und/oder Umgebungstemperatur fluides Kühlmittel in den ersten festen Dämmungsmitteln befüllten Hohlraum (12) einleitbar ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum eine erste Innenwand und eine Außenwand aufweist und dass die erste Innen- und/oder Außenwand (zumindest eine erste Kühlmittelzuleitung (14) und eine erste Kühlmittelableitung (15) aufweisen, zum Ein- und Ableiten von dem fluidem Kühlmittel in den ersten mit festen Dämmungsmitteln befüllten Hohlraum (12).

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dämmaterial als Schüttgut (13) ausgebildet sind.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (13) eine Mindestkorngröße derart aufweist, dass es von flüssigem

Kühlmittel durchflössen werden kann.

5. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (13) eine Mindestkorngröße von 2mm, insbesondere 4mm aufweist.

6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Material des Schüttgutes (13) aus

anorganischen Feststoffen besteht.

7. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch

gekennzeichnet, dass das Material des Schüttgutes (13) ein Gestein, insbesondere ein Kies oder Kiesgemisch ist.

8. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausung, insbesondere die Haube (5), doppelwandig ausgebildet ist.

9. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der radiale Abstand zwischen der ersten Innenwand (1 1 ) und der ersten Außenwand (1 1 ) über einen Teilbereich der

Einhausung, insbesondere der Haube (5) konstant ist.

10. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Zentrifuge zumindest einen Feststoffsammeiraum (18) aufweist, welcher durch zumindest eine zweite Innenwand (20), einen mit Schüttgut (13) befüllten zweiten Hohlraum (22) und eine zweite

Außenwand (21 ) begrenzt ist, wobei der zweite Hohlraum (22) mit einem Kühlmittel befüllbar ist.

1 1 . Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Kühlmittelzulauf (14) tiefer an der ersten

Außenwand (1 1 ) angeordnet ist als der Kühlmittelablauf (15).

12. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Kühlmittelablauf (15) am oberen Ende des ersten Hohlraumes (12) angeordnet ist.

13. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Volumenstrom an Kühlmittel in den ersten und/oder zweiten Hohlraum (12, 22) regelbar ist.

14. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Außenwand (1 1 , 21 ) der Einhausung, insbesondere der Haube (5) wärmeisolierend ausgebildet ist.

Description:
Zentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die EP 1 090 687 A1 offenbart einen Separator mit einer Trommel und einer diese umgebende Haube, deren Gehäusewandung nach Fig. 2 dieser

Entgegenhaltung drei beabstandete Wände aufweist. Von den zwischen den Wänden ausgebildeten Hohlräumen nimmt ein erster Hohlraum ein Kühlmittel und ein zweiter Hohlraum ein Schallisoliermittel auf. Dieser Aufbau ist relativ aufwendig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifuge mit einer ortsfesten mehrteiligen Einhausung mit einer Haube und einem Feststoffänger zu schaffen, wobei zumindest die Einhausung eine Kühlung und eine

Schalldämmung gewährleistet und sich zudem durch eine einfachere und kompaktere Bauweise auszeichnet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 .

Danach weist eine erfindungsgemäße Zentrifuge, insbesondere ein Separator, eine drehbare Zentrifugentrommel mit vertikaler Drehachse und eine ortsfeste Einhausung auf. Die ortsfeste Einhausung - insbesondere eine Haube, ein Feststoffänger und/oder ein Gestell - weist dabei zumindest einen ersten

Hohlraum auf. Dieser ist mit Dämmaterial befüllt, welches bei einer

entsprechenden Prozess- und/oder Umgebungstemperatur einen festen

Aggregatzustand aufweisen und eine Dämmung von Vibrationen bzw. eine Schalldämmung ermöglicht. In den mit festen Dämmungsmitteln befüllten

Hohlraum ist ein fluides Kühlmittel, vorzugsweise eine Flüssigkeit, einleitbar.

Durch die Kombination aus Kühlmittel und Kiesfüllung werden bei kompakter Bauweise sowohl die Steifigkeit, die Masse als auch die Dämpfung und somit das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems vorteilhaft beeinflusst.

Durch die Kombination der Maßnahmen„Kühlmittel" und„Dämmmaterial" in ein- und demselben Hohlraum wird in kompakter Bauweise eine Schalldämmung erreicht und zugleich eine gute Verteilung des Kühlmittels innerhalb des

Hohlraumes insbesondere zwischen der ersten Innenwand und der ersten Au ßenwand der Einhausung (an der Haube und/oder dem Feststoffänger und/oder dem Gestell) erreicht.

Die Bauweise ist gegenüber dem Stand der Technik zudem bauraumoptimiert und besonders kompakt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der

Unteransprüche.

Die erste Au ßenwand und/oder die erste Innenwand kann zumindest eine erste Kühlmittelzuleitung und eine erste Kühlmittelableitung zum Einleiten und Ableiten des fluiden Kühlmittels in den ersten mit festen Dämmungsmitteln befüllten Hohlraum aufweisen.

Um eine Stauung des Kühlmittels zu vermeiden und um eine besonders gute Verteilung des Kühlmittels über den Bereich der Innenwandung der Haube zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn als Schüttgut Kies verwendet wird, der beispielsweise eine Schüttdichte von 1 , 4 bis 2 kg/dm 3 aufweist (je nach

Feuchtigkeit). Material und Schüttdichte sollen so beschaffen sein, dass das Schüttgut bzw. der Raum mit dem Schüttgut gut von Flüssigkeit um- bzw.

durchflössen werden kann. Es ist daher kein Schüttgut geeignet, dass sich mit der Flüssigkeit vollsaugt und keinen Durchfluss zulässt oder einen solchen nur sehr schwer zulässt. Im Versuch kann ermittelt werden, ob sowohl die Dämmung als auch der Flüssigkeitsdurchtritt bei einem Schüttgut den Anforderungen genügen.

Dabei genügt es für einen besonders vorteilhaften kompakten Aufbau, wenn die Einhausung, insbesondere die Haube, lediglich doppelwandig aufgebaut ist.

Aus der EP 1 090 687 A1 ist u.a. bekannt, dass Schaumstoff als

Schüttgutmaterial zur Schallisolierung in einer Haube eingesetzt werden kann.

Schaumstoff kann jedoch u. U. bei Kontakt mit dem Kühlmittel aufquellen. Es ist daher von Vorteil einen anorganischen Feststoff für das Schüttgutmaterial zu verwenden. Um ein Verstopfen der Kühlmittelableitung durch Partikel, beispielsweise in Form von Sand oder Glaskügelchen zu vermeiden ist es zudem von Vorteil, wenn das Dämmmaterial als Schüttgut ausgebildet ist, welches aus Gesteins- oder

Keramik- oder Glas- oder nicht rostenden Stahl- oder Kunststoffelementen, insbesondere -kugeln besteht. Es sind auch verschiedenste

Materialkombinationen aus den genannten Elementen denkbar. Für eine möglichst gleichmäßige Kühlung kann der radiale Abstand zwischen der ersten Innenwand und der ersten Außenwand vorteilhaft über einen Teilbereich der Zentrifugentrommel, vorzugsweise über zumindest ein Drittel der axialen Länge der Haube, konstant ausgebildet sein. Die Zentrifuge weist zumindest einen Feststoffsammeiraum auf, welcher durch vorteilhaft zumindest eine zweite Innenwand, einen mit Schüttgut befüllten

Hohlraum und eine zweite Außenwand begrenzt ist, wobei der zweite Hohlraum mit einem Kühlmittel befüllbar ist. Dadurch wird eine zusätzliche Kühlung der Feststoffe im Feststoffsammeiraum ermöglicht, was insbesondere bei

temperaturempfindlichen Feststoffprodukten ein Vorteil ist.

Um eine vollständige Befüllung des ersten Hohlraumes zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn der erste Kühlmittelzulauf tiefer an der Außenwand angeordnet ist als der erste Kühlmittelablauf. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn der erste Kühlmittelablauf am oberen Ende des ersten Hohlraumes angeordnet ist, so dass eine vollständige und vollumfängliche Kühlmittelbefüllung erreicht wird.

Um eine mehr oder weniger intensive Kühlung einzustellen, ist es von Vorteil, wenn der Volumenstrom an Kühlmittel in den Hohlraum regelbar ist.

Es ist auch denkbar, Elemente der Einhausung ergänzend mit schalldämmenden Beschichtungen wie Bitumenbeschichtungen zu versehen, um die

Schalldämmung noch weiter zu optimieren. Das Schüttgut kann, muß aber nicht aus runden Elementen wie Kugeln bestehen. Die Elemente des Schüttguts kann eine beliebige Form haben, solange

Zwischenräume zum Durchfördern der Kühlflüssigkeit entstehen. Insbesondere müssen die Elemente nicht gleich sein sondern können auch eine

unterschiedliche Form aufweisen. Denkbar ist es auch, verschiedene Schüttgüter zu kombinieren, um eine besonders gute Schalldämmung zu erzielen. Die Erfindung eignet sich für Zentrifugen verschiedenster Art, insbesondere Separatoren und Dekanter.

Verschiedene Varianten der Erfindung werden nachfolgend anhand der

Zeichnung näher erläutert.

Sie zeigen :

Figur 1 : eine schematische Schnittansicht eines Teilbereiches einer

erfindungsgemäßen Zentrifuge.

Figur 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Zentrifuge mit einer um eine vertikale Drehachse drehbaren Zentrifugentrommel 1 , wobei die Zentrifuge im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Tellerseparator ausgebildet ist. Die Zentrifugentrommel 1 weist einen Zulauf 2 und zwei Flüssigabläufe 3a und 3b, sowie Feststoffaustragsöffnungen 4 auf. Die drehbare Zentrifugentrommel 1 ist von einer ortsfesten Umhausung mit einer Haube 5 umgeben, welche doppelkonisch ausgebildet ist. Dabei weist die Einhausung einen langgestreckten oberen kegelförmigen Bereich 6, ein zylindrisches Mittelsegment 7 und einen unteren kegelförmigen Bereich 8 auf, wobei die beiden letzteren Bereiche hier beispielhaft zusammen den Feststoffänger ausbilden.

Die Haube 5 schließt im oberen kegelförmigen Bereich mit einem ringförmigen Rahmen 9 ab. Die Haube 5 weist einen doppelwandigen Aufbau mit einer ersten Innenwand 10 und einer ersten Au ßenwand 1 1 auf. Zwischen der ersten

Innenwand 10 und der ersten Au ßenwand 1 1 ist ein erster Hohlraum 1 2 angeordnet, welcher mit Dämmaterial, vorzugsweise einem relativ grobkörnigen Schüttgut 1 3, insbesondere mit Kieselsteinen, befüllt ist und nach oben hin durch den ringförmigen Rahmen 9 begrenzt ist. An der Au ßenwand 1 1 ist ein erster Kühlmittelzulauf 14 angeordnet, welcher die Zuleitung von Kühlmittel in den mit Schüttgut befüllten ersten Hohlraum 1 2 ermöglicht. Der erste Kühlmittelzulauf 14 ist in der unteren Hälfte der ortsfesten Haube 5, vor dem Übergang des oberen kegelförmigen Bereichs 6 der Haube 5 in das zylindrische Mittelsegment 7 bzw. den Feststoffänger angeordnet. Ein erster Kühlmittelablauf 15 ist oberhalb des ersten Kühlmittelzulaufs 14 an der Außenwand 1 1 im Bereich der oberen Hälfte der ortsfesten Haube 5, vor dem Übergang der des kegelförmigen Bereichs 6 der Haube 5 in den ringförmigen Bereich 9 angeordnet und ermöglicht ein Ableiten des Kühlmittels aus dem mit Schüttgut befüllten ersten Hohlraum 12.

Dieser Hohlraum kann auch unterteilt sein in Bereiche, die verschieden befüllt werden, z.B. mit verschiedenen Materialien befüllt. Es kann auch nur eine Teil des Zwischenraum gekühlt und/oder mit dem Schüttgut befüllt sein. Der obere kegelförmige Bereich 6 weist hier beispielhaft ein oberes Segment 16 und ein unteres Segment 17 auf. Im Bereich des oberen Segments 16 sind die erste Innenwand 10 und die erste Außenwand 1 1 in radialer Richtung

gleichmäßig voneinander beabstandet, so dass die Wandstärke der

doppelwandigen Haube 5 gleichbleibend entlang des oberen Segments 16 ist. Im Bereich des unteren Segments 17 weist die erste Innenwand 10 eine zylindrische Form auf, während die erste Außenwand 1 1 den kegelförmigen Verlauf fortsetzt. Dadurch kommt es in vertikalen Verlauf des unteren Segments 17 zu einer Erweiterung des mit Schüttgut befüllten ersten Hohlraumes 12 und zu einer Erhöhung der Wandstärke der doppelwandigen Haube 5.

Der Feststoffänger 5 weist im Bereich des zylindrischen Mittelsegments 7 einen oder mehrere Feststoffauffangräume 18 auf. Über eine oder mehrere Öffnungen 19 im Feststoffauffangraum 18 gelangen die von den Feststoffaustragsöffnungen 4 abgegebenen Feststoffe in den Feststoffsammeiraum 18. Der

Feststoffauffangraum 18 ist durch eine zweite Innenwand 20 und eine zweite Außenwand 21 begrenzt, zwischen denen ein zweiter mit Schüttgut befüllter Hohlraum 22 angeordnet ist.

Der zweite Hohlraum 22 kann in einem ersten Ausführungsbeispiel über eine autonome Kühlmittelversorgung verfügen, wobei ein hier nicht dargestellter zweiter Kühlmittelzulauf und ein zweiter Kühlmittelablauf zum Zuführen eines Kühlmittels in den zweiten Hohlraum 22 an der Außenwand 21 angeordnet sind. Dadurch kann die Kühlung der abgeschleuderten Feststoffe unabhängig von der Kühlung der Zylindertrommel 2 erfolgen. Alternativ kann der zweite Hohlraum 22 auch mit dem ersten Hohlraum 12 verbunden sein, so dass eine gleichmäßige Kühlung der gesamten Zentrifuge erreicht wird.

Als Schuttgut wird bevorzugt Gestein eingesetzt, insbesondere in Form von Kies. Dabei weist das Schüttgut vorzugsweise eine Körnung von wenigstens 2 mm, insbesondere wenigstens 4 mm minimaler Korngröße auf. Korngruppen werden durch die Angabe von zwei Begrenzungssieben bezeichnet. Besonders vorzugsweise liegt die Körnung bei 2 - 4 oder 2 - 8 oder 4 - 8 oder 2 - 16 mm oder 8 - 16 mm

(Körnungsangabe: Minimum mm - Maximum mm Korngröße innerhalb der Körnung), um gute Ergebnisse für einen genügenden Durchfluss zur Kühlung und eine gute Schalldämmung zu erzielen.

Zusätzlich kann insbesondere die äußere Außenwand 1 1 , 21 der Einhausung schall- und/oder kühlisolierend ausgebildet sein. Die Innenwand kann auch schalldämmend ausgelegt sein. Dies hat den Vorteil, dass eine zusätzliche Schalldämmung gewährleistet ist nur ein geringer Austausch von

Umgebungswärme mit dem Kühlmittel stattfindet und die Kühlwirkung des

Kühlmittels länger anhält. Hierfür kann die Außenwand beispielsweise eine wärmeisolierende Schaumstoffschicht aufweisen.

Das Dämmungsmaterial kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise auch als durchfließbare streifenartige Abschnitte oder als

Vorsprünge der ersten und/oder zweiten Innenwand ausgebildet sein, die in den Hohlraum hineinragen und ggf. mit der jeweiligen ersten und/oder zweiten

Außenwand in Berührung kommen. Umgekehrt kann auch die erste und/oder zweite Außenwand derartige durchfließbare streifenartigen Abschnitte oder Vorsprünge aufweisen.

In einer weiteren Ausgestaltungsvariante können die Kühlmittelzuleitung 14 und/oder die Kühlmittelableitung 15 alternativ auch an der ersten und/oder zweiten Innenwand 10 der Haube 5 angeordnet sein.

Als bevorzugtes fluides Kühlmittel wird vorzugsweise eine Flüssigkeit eingesetzt. Besonders bevorzugt wird als fluides Kühlmittel Wasser oder eine Salzlösung, beispielsweise bei Betriebstemperaturen zwischen 5-70 °C, eingesetzt werden. Bezugszeichen

1 Zentrifugentrommel

2 Zulauf

3a Flüssigkeitsablauf

3b Flüssigkeitsablauf

4 Feststoffaustragsöffnung

5 Haube

6 oberer kegelförmiger Bereich

7 Mittelsegment (Feststoffänger),

8 unterer kegelförmiger Bereich (Feststoffänger)

9 Rahmen

10 erste Innenwand

1 1 erste Außenwand

12 erster Hohlraum

13 Schüttgut

14 Kühlmittelzulauf

15 Kühlmittelablauf

16 oberes Segment

17 unteres Segment

18 Feststoffsammeiraum

19 Öffnung

20 zweite Innenwand

21 zweite Außenwand

22 zweiter Hohlraum

23 Griff