DE10035055A1 - Trennvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Trennvorrichtung, gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1 und dabei speziell auf eine nach Art einer Zentrifuge arbeitenden
Trennvorrichtung.
In vielen Bereichen besteht die Notwendigkeit Gemische, die z. B. Flüssigkeiten oder
andere Komponenten mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht enthalten,
beispielsweise Wasser/Öl-Gemische nach ihren Komponenten (z. B. Wasser und
Ölbestandteile) zu trennen. Ein möglicher Anwendungsfall ist die Aufbereitung von mit
Öl verseuchtem Wasser.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die bei sehr vereinfachtem
Aufbau ein derartiges Trennen ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine
Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Rotor in
seinem den wenigstens einen Rotorraum bildenden Teil ringförmig oder käfigartig
ausgebildet ist, und zwar derart, daß der Rotorinnenraum ein Ringraum ist bzw. von
mehreren um die Drehachse verteilten und miteinander verbundenen Teilräumen
innerhalb einer käfigartigen Rotorstruktur gebildet ist.
Die radiale Breite, die der Rotorraum aufweist, ist dabei wesentlich kleiner als der
Durchmesser des Rotors. Durch das hiermit erzielte relativ kleine Volumen des
Rotorraums ergeben sich insbesondere auch an den Stirnseiten des Rotors nur kleine
den Rotorraum begrenzende Flächen, auf die der Druck des Gemisches bei
umlaufendem Rotor wirkt. Die von diesen Begrenzungsflächen aufzunehmenden
Kräfte sind daher so reduziert, daß eine relativ leichte Konstruktion für den Rotor
möglich ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist universell einsetzbar, insbesondere auch als
Gerät, speziell auch als mobiles Gerät zum Abscheiden von Öl aus Wasser, z. B. bei
der Bekämpfung von Ölunfällen oder als Ölabscheider im Gewerbe, auf Schiffen usw.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung
wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung eine Ausführungsform der
neuerungsgemäßen Trennvorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 1;
Figur. 3 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung eine weitere mögliche
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung.
Die in den Fig. 1 und 2 allgemein mit 1 bezeichnete Trennvorrichtung dient zum
Trennen von Flüssigkeiten mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht, beispielsweise
zum Trennen von Wasser und Öl, d. h. insbesondere zum Abscheiden von Öl aus
Wasser. Die Vorrichtung besteht aus einem Gestell 2, in welchem um eine vertikale
Achse VA ein Rotor 3 drehbar gelagert und mittels eines von einem Elektromotor 4
gebildeten Antriebs um diese Achse rotierend antreibbar ist. Der Rotor 3 besteht u. a.
aus einer Hohlwelle 5, die achsgleich mit der Achse VA angeordnet ist und beidendig
an einer oberen und an einer unteren Traverse des Gestells 2 gelagert ist. An der
Hohlwelle 5 sind eine obere Scheibe 6 mit kleinerem Durchmesser und eine untere
Scheibe 7 mit größerem Durchmesser vorgesehen. Die Scheiben 6 und 7 liegen
jeweils in Ebenen senkrecht zur Achse VA. Zwischen den beiden Scheiben 6 und 7
sind zwei die Achse VA konzentrisch umschließende Ringwände, nämlich eine äußere
Ringwand 8 und eine innere Ringwand 9 vorgesehen, die jeweils der Mantelfläche
eines Kegelstumpfes entsprechend ausgebildet sind und im Bereich der oberen Scheibe
6 den kleineren Durchmesser und im Bereich der unteren Scheibe 7 den größeren
Durchmesser aufweisen. Die äußere Ringwand 8 ist oben und unten jeweils mit dem
Rand der betreffenden Scheibe 6 bzw. 7 verbunden. Zwischen den Ringwänden 8 und
9 ist somit ein die Achse VA umschließender Rotor- oder Ringraum 10 gebildet, der
oben und unten durch die jeweilige Scheibe 6 bzw. 7 nach außen hin verschlossen ist,
dessen Innen- und Außendurchmesser sich nach unten, d. h. zur Scheibe 7 hin
vergrößert und dessen Breite radial zur Achse VA nur ein Bruchteil des
Außendurchmessers des Rotors 3 ist.
Der Ringraum 10 ist durch Zwischenwände 11, die bei der dargestellten
Ausführungsform jeweils in Ebenen radial zur Achse VA liegen, in mehrere Teilräume
unterteilt, die dann durch Öffnungen 12 und 13 miteinander in Verbindung stehen.
In der Hohlwelle 5 sind mehrere Kanäle gebildet, und zwar ein oberer mittlerer Kanal
14 und ein den Kanal 14 konzentrisch umschließender Ringkanal 15. Durch eine
Zwischenwand 16 getrennt ist im unteren Teil der Hohlwelle 5, d. h. etwa ausgehend
von der Mitte zwischen den beiden Scheiben 6 und 7, ein Kanal 17 ausgebildet. Über
eine obere Drehdurchführung oder -verbindung 18 sind der Kanal 14 mit einer
äußeren Zuführung oder Leitung 19 zum Zuführen des zu trennenden Gemisches (z. B.
Wasser/Öl-Gemisch) und der Kanal 15 mit einem Anschluß oder einer Leitung 20 zum
Abführen der getrennten leichteren Komponente, z. B. des vom Wasser getrennten Öls
verbunden.
Im Rotor 3 ist der Kanal 14 mit den innen liegenden Enden von drei
Beschleunigungskanälen 21 verbunden, die von Rohren gebildet sind, mit ihrer
Längsachse radial zur Achse VA liegen und in gleichmäßigen Winkelabständen um
diese Achse verteilt vorgesehen sind. Die die Beschleunigungskanäle 21 bildenden
Rohre sind jeweils mit ihrem radial außen liegenden Ende dicht durch die Ringwand 9
hindurch geführt und münden mit diesem Ende bzw. mit einer dortigen Einlaßöffnung
22 in den Rotorraum 10.
Der Kanal 15 ist über drei Anschlüsse 23, die ebenfalls in Bezug auf die Achse VA
sternförmig vorgesehen sind, mit dem Rotorraum 10 verbunden, und zwar über erste
Auslaß- oder Abführöffnungen 24, die sich jeweils an der oberen Scheibe 6 im
Winkelbereich zwischen dieser Scheibe und dem oberen Ende der Ringwand 9
befinden.
Der Kanal 17 ist über drei Anschlüsse 25, die wiederum sternartig um die Achse VA
verteilt sind, mit unteren Auslaßöffnungen 26 verbunden, die sich bei der dargestellten
Ausführungsform an der unteren Scheibe 7 zwischen den beiden Ringwänden 8 und 9
befinden, vorzugsweise aber möglichst weit radial nach außen versetzt sind,
beispielsweise im Bereich der Winkelecke zwischen der unteren Scheibe 7 und der
äußeren Ringwand 8. Der untere Kanal 17 ist weiterhin über eine Drehdurchführung
oder einen Drehanschluß 27 mit einer nicht dargestellten Leitung zum Abführen der
schwereren Komponente (Wasser) verbunden.
Zum Separieren von Öl aus dem Wasser/Öl-Gemisch, wird umlaufenden Rotor dieses
Wasser/Öl-Gemisches über die Leitung 19, den Kanal 14 und die
Beschleunigungskanäle 21 der Rotorraum 10 zugeführt. Aufgrund der bei
umlaufendem Rotor 3 erzeugten Zentrifugalkräfte, aufgrund der Schwerkraft sowie
aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes von Wasser und Öl erfolgt
eine Trennung von Öl und Wasser an einer Trennfläche 28, deren Verlauf der
Mantelfläche eines achsgleich mit der Achse VA angeordneten parabelförmigen
Rotationskörpers entspricht, wobei die Trennfläche 28 mit zunehmender
Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 steiler ist. Auf der Trennfläche 28, die im
wesentlichen von Wasser oder dem noch nicht getrennten Wasser/Öl-Gemisch
gebildet ist, schwimmt das getrennte Öl, welches dann über die Auslaßöffnungen 24
abgeführt werden kann. Das von Öl befreite oder weitestgehend befreite Wasser wird
über die unteren Auslaßöffnungen 26 und den Kanal 17 abgeführt. Während des
Betriebes wird über die Leitung 19 ständig neues Wasser/Öl-Gemisch zugeführt, und
zwar selbstverständlich durch Sensoren derart gesteuert, daß über die Auslässe 24 nur
separiertes Öl abgeführt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Niveau der
Trennfläche 28 geregelt wird, und zwar derart, daß diese Trennfläche jeweils einen
genügenden Abstand von den Auslaßöffnungen 24 aufweist.
Von besonderer Bedeutung ist, daß das Wasser/Öl-Gemisch dem Rotorraum 10 von
der Mitte her über die Beschleunigungskanäle 21 zugeführt wird, so daß das
Wasser/Öl-Gemisch in diesen Kanälen 21 ohne eine Verwirbelung oder ohne eine
wesentliche Verwirbelung auf die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 beschleunigt wird
und dadurch auch weitestgehend verwirbelungsfrei am Einlaß 22 in den Rotorraum 10
gelangt. Eine das Wasser/Öl-Gemisch homogenisierende Verwirbelung, insbesondere
auch durch die Zwischenwände 11, die (Verwirbelung) das Wasser/Öl-Gemisch soweit
homogenisieren würde, daß ein mechanisches Abscheiden des Öls aus dem Wasser
nicht mehr möglich ist, ist vermieden.
Die Zwischenwände 11 sind erforderlich, um die Rotation des im Rotorraum 10
vorhandene Gemisches mit dem Rotor 3 zu gewährleisten. Durch die Zwischenwände
11 erfolgt auch eine zusätzliche Verstrebung des Rotors 3. Die Auslaßöffnungen 26
befinden sich auf jeden Fall weit unter der Trennfläche 28, also dort, wo im Rotorraum
10 nur vom Öl befreites Wasser vorgesehen ist.
Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung 1 besteht darin, daß ein Trennen der beiden
Medien (Öl und Wasser) im kontinuierlichen Verfahren möglich ist, und daß
insbesondere durch die Ausbildung des Rotorraumes als Ringraum an der Ober- und
Unterseite dieses Ringraumes nur relativ schmale Ringflächen gebildet sind, auf die der
durch die Zentrifugalkräfte erzeugte Druck einwirkt, auf die Scheiben 6 und 7 also nur
reduzierte Kräfte einwirken.
Die Scheiben 6 und 7 können zur Reduzierung der Masse speichenradartig ausgeführt
sein, und zwar in der Form, daß jede Scheibe 6 bzw. 7 einen äußeren, den Rotorraum
10 stirnseitig abschließenden Ring und mehrere radial zur Achse VA verlaufende
speichenartige Stege bildet, die diesen äußeren Ring mit einem mittleren, an der
Hohlwelle 5 befestigten Teil der Scheibe 6 bzw. 7 verbindet.
Der Rotor 3 ist weiterhin so ausgebildet, daß der Rotorraum 10 beispielsweise für
Reinigungszwecke geöffnet werden kann. Entsprechend der Darstellung der Fig. 1 ist
dies dadurch möglich, daß das von der äußeren Ringwand 8 und dem oberen Ring 6
gebildete Rotorteil von dem Rest dieses Rotors abgehoben werden kann. Auch andere
Möglichkeiten sind denkbar, beispielsweise durch Öffnen des Rotorraums 10 an der
oberen Stirnseite im Bereich der dortigen Scheibe 6.
Die Fig. 3 zeigt in sehr vereinfachter Darstellung als weitere mögliche
Ausführungsform eine Vorrichtung 1a, die sich von der Vorrichtung 1 im wesentlichen
dadurch unterscheidet, daß der dem Rotor 3 entsprechende Rotor 3a aus einer Vielzahl
von Rotor- oder Rohrabschnitten käfigartig zusammengesetzt ist, und zwar
- - aus dem oberen, die Achse VA konzentrisch umschließenden und einen geschlossenen Ring bildenden Rohrabschnitt 29 mit dem kleineren Ringdurchmesser,
- - aus dem unteren, die Achse VA ebenfalls konzentrisch umschließenden und einen geschlossenen Ring bildenden Rohrabschnitt 30 mit größerem Ringdurchmesser,
- - aus außen liegenden im wesentlichen geradlinigen Rohrabschnitten 31, deren Achsen in Ebenen radial zur Achse VA angeordnet sind, und zwar auf einer die Achse VA umschließenden gedachten Mantelfläche eines Kegelstumpfs, und die jeweils den oberen Rohrabschnitt 29 und den unteren Rohrabschnitt 30 miteinander verbinden,
- - aus oberen, an den Rohrabschnitt 29 angeschlossenen und von diesem radial nach innen verlaufenden Rohrabschnitten 32,
- - aus mittleren, in die Rohrabschnitte 31 mündenden radialen Rohrabschnitten 33 und
- - aus unteren radialen, in den Rohrabschnitt 30 mündenden Rohrabschnitten 34.
Die Rohrabschnitte 32, 33 und 34 sind jeweils in gleichmäßigen Winkelabständen um
die Achse VA verteilt vorgesehen und mit einer nicht dargestellten Hohlwelle des
Rotors 3a und mit in dieser Hohlwelle ausgebildeten Kanälen 15, 14 bzw. 17
verbunden, und zwar derart, daß über die Rohrabschnitte 33 das Zuführen des zu
trennenden Gemisches, über die Rohrabschnitte 32 das Abführen der leichteren
Komponente (z. B. Öl) und über die Rohrabschnitte 34 das Abführen der schwereren
Komponente (z. B. Wasser) erfolgt.
Über die Rohrabschnitte 32, 33 und 34 ist der von diesen Rohrabschnitten und den
Rohrabschnitten 29, 30, 31 gebildete Teil des Rotors auch mit der Rotorwelle
verbunden. Selbstverständlich ist es möglich, für diese Verbindung noch weitere
Elemente vorzusehen. Es versteht sich weiterhin, daß die von den Rohrabschnitten 29-34
gebildeten Räume und Kanäle dicht nach außen hin abgeschlossen sind.
Die Arbeits- und Wirkungsweise der Vorrichtung 1a entspricht der Arbeits- und
Wirkungsweise der Vorrichtung 1. Auch die Vorrichtung 1a hat den Vorteil eines
begrenzten Volumens des Rotorinnenraumes und damit reduzierter, von den
Elementen des Rotors aufzunehmender Kräfte.
Bei der Vorrichtung 1a bilden die Rohrabschnitte 33 wiederum
Beschleunigungskanäle, in denen das zugeführte, zu trennende Gemisch von der Mitte
bzw. der Achse VA her dem insbesondere von den Rohrabschnitten 29, 30 und 31
gebildeten Rotorraum radial zugeführt und dadurch auch die Umfangsgeschwindigkeit
des Rotors 3a schonend beschleunigt wird.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht
sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind. So ist es
beispielsweise möglich, die Vorrichtung 1 nicht nur zum Trennen von Flüssigkeiten,
sondern z. B. auch zum Trennen von hochviskosen Gemischen oder aber zum
Trennen von Feststoffen und Flüssigkeiten, beispielsweise zum Trennen von Schlamm
und Wasser zu verwenden, wobei das Abführen der festen Bestandteile dann über
entsprechende Öffnungen an der Scheibe 7 insbesondere in der Nähe der äußeren
Ringwand 9 erfolgt, und zwar beispielsweise bei um eine horizontale Achse
umlaufenden Rotor 3. Bei dieser Anordnung wird durch die kegelstumpfförmige
Ausbildung der äußeren Ringwand 8 und durch die Zentrifugalkräfte eine
Förderwirkung der festen Bestandteile in Richtung Auslaß erreicht, der sich an dem
größeren Durchmesser des Rotors 3 befindet.
1
,
1
a Trennvorrichtung
2
Gestell
3
,
3
a Rotor
4
Antriebsmotor
5
Hohlwelle
6
,
7
Scheibe
8
,
9
Ringwand
10
Ring- oder Rotorraum
11
Zwischenwand
12
,
13
Öffnung
14
,
15
Kanal
16
Abschlußwand
17
Kanal
18
Drehdurchführung oder Drehanschluß
19
,
20
Leitung
21
Beschleunigungskanal
22
Einlaß
23
Anschluß
24
Auslaß
25
Anschluß
26
Auslaß
27
Drehanschluß
28
Trennfläche
29
,
30
,
31
Rohrabschnitt
32
,
33
,
34
Rohrabschnitt
VA Drehachse
VA Drehachse
Claims (18)
1. Vorrichtung zum Trennen wenigstens zweier Komponenten mit unterschiedlichem
spezifischem Gewicht eines diese Komponenten aufweisenden Gemisches, mit
einem um eine Drehachse (VA) rotierend angetreibbaren Rotor (3), der wenigstens
einen Rotorraum (10) bildet, in welchem das Trennen der Komponenten durch
Zentrifugalwirkung erfolgt, mit wenigstens einem Einlaß (22) zum Zuführen des
Gemisches in den Rotorraum (10), mit wenigstens einem ersten Auslaß (24) zum
Abführen der Komponente mit dem geringeren spezifischen Gewicht und mit
wenigstens einem zweiten Auslaß (26) zum Abführen der Komponente mit dem
höheren spezifischen Gewicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorraum von
einem die Drehachse (VA) umschließenden Ringraum (10) oder aber von mehreren
um die Drehachse (VA) verteilten und miteinander in Verbindung stehenden
Teilräumen (31) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des
Ringraumes (10) oder der Teilräume (29, 30, 31) nur einen Bruchteil des
Durchmessers des Rotors (3, 3a) beträgt.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der wenigstens eine Rotorraum radial durch eine außen liegende und eine
innen liegende, die Achse (VA) jeweils konzentrisch umschließende Ringwand (8,
9) begrenzt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und/oder
innere Ringwand (8, 9) kegelförmig ausgeführt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in
den Ringraum (10) hineinreichende Wandabschnitte oder Zwischenwände (11).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von Zwischenwänden (11) mit Öffnungen (12, 13).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotorraum (10) an einem stirnseitigen Ende des Rotors einen größeren
Innen- und Außendurchmesser aufweist als an dem gegenüberliegenden
stirnseitigen Ende des Rotors (3, 3a).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (3) käfigartig ausgebildet ist, und daß der Rotorraum zumindest zum
Teil von dem Innenraum einer Vielzahl von Rohrabschnitten (29, 30, 31) gebildet
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der
Rohrabschnitte (31) mit ihrer Längserstreckung in Ebenen radial zur Achse (VA)
angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein
Teil der Rohrabschnitte (31) mit ihrer Achse einen Winkel mit der Drehachse (VA)
einschließt.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß äußere Rohrabschnitte (31) jeweils über ringförmige Rohrabschnitte (29, 30)
miteinander verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zuführen des Gemisches über wenigstens einen mit dem Rotor (3, 3a)
umlaufenden Beschleunigungskanal (21, 33) erfolgt, der sich von der Drehachse
(VA) in den Rotorraum (10) erstreckt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich der
Beschleunigungskanal (21, 33) radial zur Drehachse (VA) erstreckt.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Auslaß (24) zum Abführen der Komponente mit dem kleineren
spezifischen Gewicht an der Seite des Rotors (3, 3a) vorgesehen ist, an der dieser
Rotor den kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der wenigstens eine zweite Auslaß an dem Ende des Rotors (3, 3a) vorgesehen
ist, an dem dieser Rotor den größeren Innen- und/oder Außendurchmesser aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehachse eine vertikale Achse oder eine horizontale Achse ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
ihre Ausbildung zum Trennen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Trennen von
Wasser und Öl.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
ihre Ausbildung zum Trennen von Flüssigkeiten und festen Bestandteilen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000135055 DE10035055A1 (de) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Trennvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000135055 DE10035055A1 (de) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Trennvorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10035055A1 true DE10035055A1 (de) | 2002-01-31 |
Family
ID=7649432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000135055 Withdrawn DE10035055A1 (de) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Trennvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10035055A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN106111355A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-11-16 | 张家港市永达机械制造有限公司 | 离心机转鼓 |
CN107877739A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-04-06 | 颍上县浩楠塑料包装有限公司 | 一种离心力塑料分拣装置 |
-
2000
- 2000-07-19 DE DE2000135055 patent/DE10035055A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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