DE102018104700A1

DE102018104700A1 - Separatortrommel

Info

Publication number: DE102018104700A1
Application number: DE102018104700.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas König
Original assignee: Flottweg SE
Current assignee: Flottweg SE
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-06-06
Also published as: DK3720611T3; WO2019110465A1; EP3720611A1; US11541402B2; EP3720611B1; US20200391226A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Separatortrommel (10) mit einem hydraulisch betätigten, axial beweglichen Kolbenschieber (20), der einen Feststoffraum (14) gegen mindestens einen Feststoffauslass (18) abdichten kann, wobei der Kolbenschieber (20) über eine mit Schließflüssigkeit, insbesondere Schließwasser, befüllbare Schließkammer (30) in seiner Schließstellung haltbar ist, wobei die Schließkammer (30) zwischen einer Unterseite (21) des Kolbenschiebers (20) und einer Oberseite (35) eines Trommelunterteils (15) gebildet ist. Erfindungsgemäß weist die Schließkammer (30) einen zu der Rotationsachse (R) nahen ersten Schließkammerabschnitt (31) und einen von der Rotationsachse (R) fernen zweiten Schließkammerabschnitt (32) auf, wobei der erste Schließkammerabschnitt (31) durch zwei parallel zueinander angeordnete Abschnitte (22, 36) der Unterseite (21) des Kolbenschiebers (20) und der Oberseite (35) des Trommelunterteils (15) gebildet ist, und der zweite Schließkammerabschnitt (32) zumindest abschnittsweise einen konischen Querschnitt aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Separatortrommel mit einem hydraulisch betätigten, axial beweglichen Kolbenschieber, der einen Feststoffraum gegen mindestens einen Feststoffauslass abdichten kann, wobei der Kolbenschieber über eine mit Schließflüssigkeit, insbesondere Schließwasser, befüllbare Schließkammer in seiner Schließstellung haltbar ist, wobei die Schließkammer zwischen einer Unterseite des Kolbenschiebers und einer Oberseite eines Trommelunterteils gebildet ist, gemäß Anspruch 1.
Separatortrommeln bzw. Schleudertrommeln für Zentrifugen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Des Weiteren ist es bekannt, im Zusammenhang mit derartigen Separatortrommeln Teilentleerungen bzw. Vollentleerungen durchzuführen. Es sind hierzu eine Vielzahl von Ausführungsformen von Separatortrommeln bekannt, die Steuersysteme mit Kammern aufweisen, die bei einer Vollentleerung die gesamte Schließflüssigkeit aufnehmen und bei Teilentleerungen vorgefüllt werden.
Ganz allgemein gilt, dass das Öffnen und Schließen einer Separatortrommel auf einem Auf- und Abbewegen eines Kolbenschiebers beruht. Der Kolbenschieber ist Teil eines hydraulisch gesteuerten Systems. Die Auf- und Abbewegung des Kolbenschiebers wird durch unterschiedliche Druckverhältnisse erreicht, wobei die unterschiedlichen Druckverhältnisse aus unterschiedlichen Spiegelständen der Schließflüssigkeit in der Schließkammer der Trommel während des Entleerungsvorganges resultieren. Sofern Schließflüssigkeit aus der Schließkammer abgelassen wird, sinkt der Kolbenschieber nach unten, so dass die Separatortrommel geöffnet wird. Ein Feststoffauslass des Feststoffraums wird durch eine Bewegung des Kolbenschiebers nach unten freigegeben.
In Zusammenhang mit derartigen Öffnungssystemen existiert ein sogenannter virtueller Durchmesser (D1), an dem - rein rechnerisch - im Normalbetrieb ein Gleichgewicht zwischen der Öffnungskraft, die aus der Trommelfüllung resultiert, und der Schließkraft, die aufgrund der in der Schließkammer befindlichen Schließflüssigkeit resultiert, herrscht. Sofern der Schließflüssigkeitsspiegel kleiner als D1 ist, ist die Trommel geschlossen. Sofern der Schließflüssigkeitsspiegel größer als D1 ist, ist die Trommel geöffnet. Dieser Zusammenhang gilt für alle hydraulischen Öffnungssysteme von Separatortrommeln.
Um eine schnelle Entleerung oder Teilentleerung der Separatortrommel zu erzielen, muss der Kolbenschieber nach Freigabe des Feststoffauslasses anschließend schnell wieder nach oben bewegt werden. Die Bewegung des Kolbenschiebers hängt unter anderem davon ab, wie schnell sogenannte Trommelventile wieder geschlossen werden können. Um Trommelventile zu öffnen, ist ein bestimmter Öffnungsflüssigkeitsspiegel notwendig. Dieser Flüssigkeitsspiegel wird innerhalb von Bohrungen bzw. Kanälen einer Öffnungsflüssigkeitsfangkammer zu den Trommelventilen der Separatortrommel gebildet.
Der Durchmesser, an dem im Normalbetrieb Gleichgewicht zwischen einem offenen Trommelventil und einem geschlossenen Trommelventil herrscht, liegt auch in etwa im Bereich des Durchmessers D1. Im Allgemeinen gilt hier, dass bei einem Öffnungsflüssigkeitsspiegel kleiner als D1, das Ventil geöffnet ist. Bei einem Öffnungsflüssigkeitsspiegel größer als D1 ist das Ventil hingegen geschlossen.
Bislang bekannte Konstruktionen hinsichtlich der Öffnung von Separatortrommeln weisen den Nachteil auf, dass zum einen auf die ablaufende Schließflüssigkeit kein Einfluss genommen werden kann und zum anderen die Menge an notwendiger Schließflüssigkeit relativ groß ist, so dass es relativ lange dauert, bis der Schließflüssigkeitsspiegel den Durchmesser D1 überschreitet und eine geöffnete Separatortrommel vorliegt.
Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Separatortrommel mit einem Öffnungssystem anzugeben, wobei die Teilentleerung der Separatortrommel in kürzerer Zeit durchgeführt werden soll. Des Weiteren soll mit der gleichen Separatortrommel auch eine Vollentleerung möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einer Separatortrommel mit einem hydraulisch betätigten, axial beweglichen Kolbenschieber ausgegangen, der einen Feststoffraum gegen mindestens einen Feststoffauslass abdichten kann, wobei der Kolbenschieber über eine mit Schließflüssigkeit, insbesondere Schließwasser, befüllbare Schließkammer in seiner Schließstellung haltbar ist, wobei die Schließkammer zwischen einer Unterseite des Kolbenschiebers und einer Oberseite eines Trommelunterteils gebildet ist.
Erfindungsgemäß weist die Schließkammer einen zu der Rotationsachse nahen ersten Schließkammerabschnitt und einen von der Rotationsachse fernen zweiten Schließkammerabschnitt auf, wobei der erste Schließkammerabschnitt durch zwei parallel zueinander angeordnete Abschnitte der Unterseite des Kolbenschiebers und der Oberseite des Trommelunterteils gebildet ist, und der zweite Schließkammerabschnitt zumindest abschnittsweise einen konischen Querschnitt aufweist.
Die Rotationsachse betrifft die Rotationsachse der Separatortrommel. Mit anderen Worten ist der erste Schließkammerabschnitt ein Schließkammerabschnitt, der in Relation zum zweiten Schließkammerabschnitt weiter innen liegt. Der zweite Schließkammerabschnitt ist ein Schließkammerabschnitt, der in Relation zu dem ersten Schließkammerabschnitt weiter außen liegt.
Die Schließkammer weist mit anderen Worten mindestens zwei Schließkammerabschnitte auf. Diese Schließkammerabschnitte sind lediglich als Teilbereiche der Schließkammer zu verstehen. Dabei handelt es sich nicht um fluidtechnisch voneinander getrennte Abschnitte. Der erste Schließkammerabschnitt ist der Abschnitt der Schließkammer, der näher an der Rotationsachse der Separatortrommel angeordnet ist. Der zweite Schließkammerabschnitt ist der Abschnitt der Schließkammer, der von der Rotationsachse der Separatortrommel entfernter angeordnet ist. Vorzugsweise grenzt der erste Schließkammerabschnitt an den zweiten Schließkammerabschnitt an.
Der erste Schließkammerabschnitt wird durch zwei parallel zueinander angeordnete Abschnitte der Unterseite des Kolbenschiebers und der Oberseite des Trommelunterteils gebildet. Aufgrund der parallel zueinander angeordneten Abschnitte weist der erste Schließkammerabschnitt im Querschnitt einen gleichbleibenden Abstand auf. Der Abstand, der bei einer geschlossenen Separatortrommel, d. h. bei einer Schließstellung des Kolbenschiebers vorliegt, ist dabei relativ gering. Der Abstand beträgt vorzugsweise 0,5 mm bis 5,0 mm. Der erste Schließkammerabschnitt wird insbesondere dadurch gebildet, dass der entsprechende Abschnitt der Unterseite des Kolbenschiebers komplementär zum entsprechenden Abschnitt der Oberseite des Trommelunterteils ausgebildet ist.
Der zweite Schließkammerabschnitt weist zumindest abschnittsweise einen konischen Querschnitt auf. Als konischer Querschnitt ist ein derartiger Querschnitt zu verstehen, der zumindest abschnittsweise kegelförmig ausgebildet ist. Ein entsprechender Querschnitt liegt bei einem Schnitt durch die Separatortrommel von oben nach unten vor.
Aufgrund eines konisch ausgebildeten Querschnittes kann ein im Vergleich zu einem Querschnitt, der aufgrund eines gleichbleibenden Abstandes zwischen der Unterseite des Kolbenschiebers und der Oberseite des Trommelunterteils gebildet ist, ein zweiter Schließkammerabschnitt mit einem vergrößerten Kammervolumen gebildet werden.
Vorzugsweise ist der zweite Schließkammerabschnitt durch zwei winkelig zueinander angeordnete Abschnitt der Unterseite des Kolbenschiebers und der Oberseite des Trommelunterteils gebildet.
Die zwei winkelig zueinander angeordneten Abschnitte der Unterseite des Kolbenschiebers und der Oberseite des Trommelunterteils schließen vorzugsweise einen Winkel von 10° - 45°, insbesondere von 15° - 40°, insbesondere von 17° - 35°, insbesondere von 18° - 30°, insbesondere von 19° - 25°, insbesondere von 20°, ein.
Der konische Querschnitt ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Abschnitt mit kleinerem Querschnitt in Richtung des ersten Schließkammerabschnittes weist. Der Abschnitt des zweiten Schließkammerabschnitts mit kleinstem Querschnitt grenzt vorzugsweise an dem ersten Schließkammerabschnitt an. Um einen zweiten Schließkammerabschnitt mit einem konischen Querschnitt bilden zu können, sind die Unterseite des Kolbenschiebers und die Oberseite des Trommelunterteils in diesem Bereich nicht parallel zueinander, sondern in einem Winkel zueinander ausgebildet.
Das Verhältnis des Schließflüssigkeitsvolumens im ersten Schließkammerabschnitt zum Schließflüssigkeitsvolumen im zweiten Schließkammerabschnitt beträgt vorzugsweise von 1:5 bis 1:15, insbesondere 1:10.
Die Separatortrommel, insbesondere die Schließkammer, ist derart ausgebildet, dass der Schließflüssigkeitsanteil, der kleiner als der virtuelle Durchmesser D1 ist, relativ gering ist. Eine geringe Schließflüssigkeitsmenge im Bereich des virtuellen Durchmessers D1, hat eine positive Auswirkung auf die Schnelligkeit des Öffnungsvorganges während einer Entleerung des Separators. Es ist somit möglich, dass der innere Schließflüssigkeitsspiegel, d. h. der Schließflüssigkeitsspiegel im ersten Schließkammerabschnitt, sehr schnell den virtuellen Durchmesser D1 nach außen überschreiten kann.
Der erste Schließkammerabschnitt ist vorzugsweise im Bereich des virtuellen Durchmessers D1 ausgebildet. Bei dem virtuellen Durchmesser D1 handelt es sich, wie bereits erwähnt, um den virtuellen Durchmesser, an dem rechnerisch ein Gleichgewicht zwischen der Öffnungskraft durch die Trommelfüllung und der Schließkraft durch die in der Schließkammer befindliche Schließflüssigkeit herrscht. Alternativ ist es möglich, dass der Übergangsbereich vom ersten Schließkammerabschnitt zum zweiten Schließkammerabschnitt im Bereich des virtuellen Durchmessers D1 ausgebildet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der virtuelle Durchmesser D1 in etwa mittig des ersten Schließkammerabschnitts ausgebildet.
Der Schließflüssigkeitsanteil, der größer als der Durchmesser D1 ist, ist relativ groß. Dies wird aufgrund des konischen Querschnitts des zweiten Schließkammerabschnitts ermöglicht.
Die Separatortrommel weist mindestens ein Trommelventil auf. Vorzugsweise umfasst die Separatortrommel mindestens zwei Trommelventile. Die Anzahl der Trommelventile kann sowohl geradzahlig als auch ungeradzahlig sein.
Ein Trommelventil dient zum Ablassen von Schließflüssigkeit. Zwischen dem ersten Schließkammerabschnitt und dem mindestens einem Trommelventil ist ein erster Ausströmkanal ausgebildet. Zwischen dem zweiten Schließkammerabschnitt und dem mindestens einem Trommelventil ist ein zweiter Ausströmkanal ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des ersten Ausströmkanals größer als der Innendurchmesser des zweiten Ausströmkanals.
Die in der Schließkammer befindliche Schließflüssigkeit kann aufgrund der zwei Ausströmkanäle zu einem Trommelventil geleitet werden. Mit anderen Worten kann die Schließflüssigkeit aufgrund von zwei separat ausgebildeten Ausströmkanälen in Richtung des Trommelventils abgelassen werden.
Im zweiten Ausströmkanal ist vorzugsweise eine Düse ausgebildet. Bei diesem zweiten Ausströmkanal handelt es sich um den Kanal mit geringerem Innendurchmesser. Der zweite Ausströmkanal kann einen Innendurchmesser von 0,5 mm - 5,0 mm aufweisen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Separatortrommel mit den beiden Ausströmkanälen hat den Vorteil, dass die relativ geringe Schließflüssigkeitsmenge des ersten Schließkammerabschnitts über den ersten Ausströmkanal mit einem relativ großen Innendurchmesser, direkt zu mindestens einem Trommelventil weitergeleitet werden kann und anschließend äußerst schnell über das mindestens eine Trommelventil aus der rotierenden Separatortrommel abgelassen werden kann.
Aufgrund dessen kann der Kolbenschieber äußerst schnell nach unten bewegt werden. Die relativ große Schließflüssigkeitsmenge, die sich im zweiten Schließkammerabschnitt befindet, wird zeitgleich über den zweiten Ausströmkanal, der einen relativ geringen Innendurchmesser aufweist, zu dem mindestens einem Trommelventil geleitet.
Aufgrund des relativ kleinen Innendurchmessers des zweiten Ausströmkanals und des vorzugsweisen Ausbildens einer Düse, verzögert sich das Abfließen der Schließflüssigkeit derart, dass das mindestens eine geöffnete Trommelventil bereits vor dem vollständigen Ablassen bzw. Ausströmen der Schließflüssigkeit bereits wieder geschlossen ist.
Eine während einer Teilentleerung permanent von außen nachgefüllte Schließflüssigkeit füllt das ausgeströmte bzw. abgeflossene Schließwasser bzw. die Schließflüssigkeit, gleichzeitig wieder auf.
Der sich, während des Entleerungsvorganges, in unterster Stellung befindliche Kolbenschieber wird aufgrund dessen nach einer relativ kurzen Zeit wieder nach oben gedrückt, so dass die Separatortrommel wieder geschlossen wird. Mit anderen Worten kann der Feststoffauslass des Feststoffraumes aufgrund des nach oben geschobenen Kolbenschiebers wieder abgedichtet werden. Insbesondere wird aufgrund der Ausbildung von zwei Schließkammerabschnitten und der zugehörigen Ausbildung von zwei Ausströmkanälen ein vollständiges bzw. zu langes Ablaufen der Schließflüssigkeit verhindert.
Das Verhältnis des Innendurchmessers des ersten Ausströmkanals zum Innendurchmesser des zweiten Ausströmkanals beträgt vorzugsweise 1:3 bis 1:15.
Eine Öffnung des zweiten Ausströmkanals ist vorzugsweise im Bereich oder in der Nähe des größten Durchmessers der Schließkammer ausgebildet. Dadurch wird ermöglicht, dass der größte Anteil der sich in dem ersten Schließkammerabschnitt befindlichen Schließflüssigkeit durch den ersten Ausströmkanal ausströmt und die sich im zweiten Schließkammerabschnitt befindliche Schließflüssigkeit ebenfalls, insbesondere gleichzeitig, ausströmt.
Beispielsweise ist der zweite Ausströmkanal senkrecht zum ersten Ausströmkanal ausgebildet. Mit anderen Worten sind die beiden Ausströmkanäle rechtwinklig zueinander angeordnet. Vorzugsweise ist der zweite Ausströmkanal in vertikaler Richtung ausgebildet. Der erste Ausströmkanal ist vorzugsweise in horizontaler Richtung ausgebildet. Der zweite Schließkammerabschnitt endet vorzugsweise in einem Außenabschnitt, der eine horizontale Abschlussfläche aufweist. Vorzugsweise ist der zweite Ausströmkanal senkrecht zu dieser horizontalen Abschlussfläche ausgebildet. Die Öffnung des zweiten Ausströmkanals ist vorzugsweise in der horizontalen Abschlussfläche ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die Ausströmkanäle schräg zueinander ausgebildet sind.
Der Abströmdurchmesser des ersten Schließkammerabschnitts kann größer oder gleich dem virtuellen Durchmesser sein. Mit anderen Worten kann das Maß des Abströmdurchmessers des ersten Schließkammerabschnitts größer als das Maß des virtuellen Durchmessers sein. Außerdem kann das Maß des Abströmdurchmesser in etwa das gleiche Maß wie der virtuelle Durchmesser aufweisen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Separatortrommel wird eine Separatortrommel zur Verfügung gestellt, deren Öffnungszeiten des Kolbenschiebers im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt ist. Des Weiteren können die Schaltzeiten des Trommelventils der Separatortrommel verkürzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:

1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Separatortrommel;
2 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches um die Schließkammer gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches um die Schließkammer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
Es ist eine Separatortrommel 10 dargestellt. Diese weist einen zentrischen Einlauf 11 für ein zu trennendes Feststoff-Flüssigkeitsgemisch auf, über welchen das Feststoff-Flüssigkeitsgemisch in einen Schleuderraum 12 gelangt. Der Schleuderraum 12 setzt sich aus einem Trennraum 13 und einem Feststoffraum 14 zusammen. Der Feststoffraum 14 ist als ein Doppelkonus ausgebildet und in seinem unteren Bereich von einem Kolbenschieber 20 begrenzt.
Die Separatortrommel 10 ist in ihrem oberen Bereich mit einem Trommeldeckel 16 verschlossen, der durch einen Verschlussring 17 mit einem Trommelunterteil 15 verbunden ist. Der Kolbenschieber 20 kann einen in dem Trommelunterteil 15 vorgesehenen Auslass 18 verschließen bzw. freigeben. In 1 ist der Kolbenschieber 20 in geöffneter Stellung dargestellt. Der Auslass 18 ist freigegeben. Sofern der Kolbenschieber 20 innerhalb des Schleuderraums 12 axial nach oben geschoben wird, kann der Auslass 18 verschlossen werden.
Der Kolbenschieber 20 ist hydraulisch betätigbar. Hierfür ist eine Schließkammer 30 ausgebildet, die mit einer Schließflüssigkeit, insbesondere mit Schließwasser, befüllbar ist. Aufgrund des in der Schließkammer 30 ausgebildeten Pegelstandes kann der Kolbenschieber 20 betätigt werden. Die Schließkammer 30 ist zwischen der Unterseite 21 des Kolbenschiebers 20 und der Oberseite 35 des Trommelunterteils 15 ausgebildet.
Da in 1 der Kolbenschieber 20 auf der Oberseite 35 des Trommelunterteils 15 aufliegt, ist nicht die vollständige Schließkammer 30 zu erkennen.
Die Schließkammer 30 weist einen zu der Rotationsachse R nahen ersten Schließkammerabschnitt 31 und einen von der Rotationsachse R fernen zweiten Schließkammerabschnitt 32 auf. Der erste Schließkammerabschnitt 31 wird durch zwei parallel zueinander angeordnete Abschnitte (22, 36) der Unterseite 21 des Kolbenschiebers 20 und der Oberseite 35 des Trommelunterteils 15 gebildet. Mit anderen Worten ist der Abschnitt 22 des Kolbenschiebers 20 bzw. der Abschnitt 22 der Unterseite 21 des Kolbenschiebers 20 parallel zum Abschnitt 36 des Trommelunterteils 15 bzw. des Abschnittes 36 der Oberseite 35 des Trommelunterteils 15 ausgebildet. Der Abstand zwischen den Abschnitten 22 und 36 bleibt somit bei einem Nach-oben-Schieben des Kolbenschiebers 20 gleich. Zwischen den Abschnitten 22 und 36 wird somit ein im Wesentlichen hohlkreiszylindrischer erster Schließkammerabschnitt 31 gebildet.
Der zweite Schließkammerabschnitt 32 weist zumindest abschnittsweise einen konischen Querschnitt auf. Dieser konische Querschnitt ist in 1 zu erkennen, in der sich der Kolbenschieber 20 in einer Öffnungsstellung befindet. Auch bei einer Schließstellung des Kolbenschiebers 20 bleibt dieser konische Querschnitt erhalten. Der konische Querschnitt ist derart ausgebildet, dass das Maß des Querschnittes in Richtung des ersten Schließkammerabschnittes 31 abnimmt. Der zweite Schließkammerabschnitt 32 grenzt an dem ersten Schließkammerabschnitt 31 an.
Der zweite Schließkammerabschnitt 32 weist des Weiteren einen Außenabschnitt 33 mit einer horizontalen Abschlussfläche 34 auf.
Der zweite Schließkammerabschnitt 32 wird durch zwei winkelig zueinander angeordnete Abschnitte gebildet. Insbesondere wird der zweite Schließkammerabschnitt 32 durch den Abschnitt 23 der Unterseite 21 des Kolbenschiebers 20 und den Abschnitt 37 der Oberseite 35 des Trommelunterteils 15 gebildet.
Die zwei winkelig zueinander angeordneten Abschnitte 23 und 37 der Unterseite 21 des Kolbenschiebers 20 und der Oberseite 35 des Trommelunterteils 15 schließen einen Winkel α von insbesondere 20° (siehe 2) ein.
In 2 wird die Schließkammer 30 sowie ein zugehöriges Trommelventil 40 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vergrößert dargestellt. In 2 ist der Kolbenschieber 20 in einer leicht angehobenen Position dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass die Schließkammer 30 insbesondere aus den zwei Schließkammerabschnitten 31 und 32 gebildet ist. Zwischen einem im Wesentlichen vertikalen Abschnitt 24 des Kolbenschiebers 20 und einem vertikalen Abschnitt 38 des Trommelunterteils 15 wird ein spaltförmiger Abschnitt 39 der Schließkammer 30 ausgebildet.
In 2 ist der sogenannte virtuelle Durchmesser D1 eingezeichnet. An diesem virtuellen Durchmesser D1 herrscht rechnerisch im Normalbetrieb ein Gleichgewicht zwischen der Öffnungskraft, die durch die Trommelfüllung generiert wird, und der Schließkraft, die durch die in der Schließkammer 30 befindliche Schließflüssigkeit generiert wird. Es ist zu erkennen, dass die Separatortrommel 10, insbesondere die Schließkammer 30, derart ausgebildet ist, dass der virtuelle Durchmesser D1 im Bereich des ersten Schließkammerabschnittes 31 ausgebildet ist. Insbesondere ist der virtuelle Durchmesser D1 in etwa mittig des ersten Schließkammerabschnittes 31 ausgebildet.
Im Allgemeinen gilt, dass die Separatortrommel 10 geschlossen ist, sofern der Schließflüssigkeitsspiegel kleiner als D1 ist. Sofern der Schließflüssigkeitsspiegel größer als D1 ist, wird die Separatortrommel 10 geöffnet. Der Schließflüssigkeitsanteil, der kleiner als der Durchmesser D1 ist, ist somit relativ gering. Da aufgrund des konischen Querschnittes der zweite Schließkammerabschnitt 32 ein relativ großes Volumen aufweist, ist der Schließflüssigkeitsanteil, der größer als der Durchmesser D1 ist, relativ groß.
In 2 ist auch ein Trommelventil 40 der Separatortrommel 10 zu erkennen. Zwischen dem ersten Schließkammerabschnitt 31 und dem Trommelventil 40 ist ein erster Ausströmkanal 41 ausgebildet. Zwischen dem zweiten Schließkammerabschnitt 32 und dem Trommelventil 40 ist hingegen ein zweiter Ausströmkanal 42 ausgebildet. Der zweite Ausströmkanal 42 ist im Wesentlichen senkrecht zum ersten Ausströmkanal 41 ausgebildet.
Es ist zu erkennen, dass der Innendurchmesser D3 des ersten Ausströmkanals 41 größer als der Innendurchmesser D2 des zweiten Ausströmkanals 42 ist. Der zweite Ausströmkanal 42 weist insbesondere einen Innendurchmesser D2 von 1,5 mm auf. Die Öffnung 43 des zweiten Ausströmkanals 42 ist im Bereich des größten Durchmessers der Schließkammer 30 ausgebildet. Insbesondere ist die Öffnung 43 in der horizontalen Abschlussfläche 34 ausgebildet.
Außerdem ist zu erkennen, dass der Durchmesser D4, d.h. der Abströmdurchmesser des ersten Schließkammerabschnitts 31, größer als der virtuelle Durchmesser D1 ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Separatortrommel 10, insbesondere des Kolbenschiebers 20 und der Schließkammer 30, ergeben sich folgende Vorteile:
Die relativ geringe Menge an Schließflüssigkeit im ersten Schließkammerabschnitt 31 kann über den ersten Ausströmkanal 41, der einen relativ großen Innendurchmesser D3 aufweist, direkt zum Trommelventil 40 geleitet werden. Dieser Anteil der Schließflüssigkeit kann über dieses Trommelventil 40 sehr schnell aus der rotierenden Separatortrommel 10 abgelassen werden. Aufgrund dessen wird der Kolbenschieber 20 sehr schnell nach unten bewegt.
Die relativ große Menge an Schließflüssigkeit im zweiten Schließkammerabschnitt 32 wird zeitgleich über den zweiten Ausströmkanal 42 geleitet. Dieser zweite Ausströmkanal 42 weist hingegen einen relativ kleinen Innendurchmesser D2 auf. Aufgrund dessen verzögert sich das Abfließen des nachströmenden Schließwassers derart, dass das geöffnete Trommelventil 40 vor dem vollständigen Ablassen der Schließflüssigkeit schon wieder geschlossen werden kann.
Zur Verzögerung des Ablaufens des Schließflüssigkeitsanteils aus dem zweiten Schließkammerabschnitt 32 ist außerdem eine Düse 44 im zweiten Ausströmkanal 42 ausgebildet ist.
Die während einer Teilentleerung permanent von außen nachgefüllte Schließflüssigkeit füllt die abgeflossene Schließflüssigkeit gleichzeitig wieder auf.
Der sich während des Entleerungsvorgangs in unterster Stellung befindliche Kolbenschieber 20 kann dadurch nach relativ kurzer Zeit wieder nach oben gedrückt werden, um somit anschließend die Separatortrommel 10 bzw. den Auslass 18 wieder zu schließen.
Aufgrund dessen werden die Schaltzeiten des Trommelventils 40 massiv verkürzt.
Wie in 2 angedeutet wird, steht das Trommelventil 40 in bekannter Art und Weise in Wirkverbindung mit einem Öffnungsflüssigkeitssystem. Hierzu ist ein Öffnungsflüssigkeitskanal 45 ausgebildet.
In 3 wird die Schließkammer 30 sowie ein zugehöriges Trommelventil 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vergrößert dargestellt. In 3 ist der Kolbenschieber 20 in einer leicht angehobenen Position dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass die Schließkammer 30 insbesondere aus den zwei Schließkammerabschnitten 31 und 32 gebildet ist.
Das Ausführungsbeispiel der 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß 2 zunächst darin, dass der Durchmesser D4, d.h. der Abströmdurchmesser des ersten Schließkammerabschnitts 31 (in etwa) gleich dem virtuelle Durchmesser D1 ist.
Der erste Ausströmkanal 41 weist in diesem Zusammenhang zwei Abschnitte, nämlich einen ersten vertikalen Abschnitt und einen zweiten schrägen Abschnitt auf. Der erste vertikale Abschnitt beginnt dabei in einer Öffnung der Oberseite 35 des Trommelunterteils 15 und mündet in dem zweiten schrägen Abschnitt. Der zweite schräge Abschnitt mündet wiederum im Trommelventil 40.
In 3 ist außerdem dargestellt, dass der erste Ausströmkanal 41 und der zweite Ausströmkanal 42 schräg zueinander, d.h. nicht senkrecht zueinander, verlaufen.
Bezugszeichenliste

10: Separatortrommel
11: zentrischer Einlauf
12: Schleuderraum
13: Trennraum
14: Feststoffraum
15: Trommelunterteil
16: Trommeldeckel
17: Verschlussring
18: (Feststoff)auslass
20: Kolbenschieber
21: Unterseite Kolbenschieber
22: Abschnitt Kolbenschieber
23: Abschnitt Kolbenschieber
24: vertikaler Abschnitt
30: Schließkammer
31: erster Schließkammerabschnitt
32: zweiter Schließkammerabschnitt
33: Außenabschnitt
34: horizontale Abschlussfläche
35: Oberseite Trommelunterteil
36: Abschnitt Trommelunterteil
37: Abschnitt Trommelunterteil
38: vertikaler Abschnitt
39: spaltförmiger Abschnitt
40: Trommelventil
41: erster Ausströmkanal
42: zweiter Ausströmkanal
43: Öffnung zweiter Ausströmkanal
44: Düse
45: Öffnungsflüssigkeitskanal
D1: virtueller Durchmesser
D2: Innendurchmesser zweiter Ausströmkanal
D3: Innendurchmesser erster Ausströmkanal
D4: Abströmdurchmesser erster Schließkammerabschnitt
α: Winkel zweiter Schließkammerabschnitt

Claims

Separatortrommel (10) mit einem hydraulisch betätigten, axial beweglichen Kolbenschieber (20), der einen Feststoffraum (14) gegen mindestens einen Feststoffauslass (18) abdichten kann, wobei der Kolbenschieber (20) über eine mit Schließflüssigkeit, insbesondere Schließwasser, befüllbare Schließkammer (30) in seiner Schließstellung haltbar ist, wobei die Schließkammer (30) zwischen einer Unterseite (21) des Kolbenschiebers (20) und einer Oberseite (35) eines Trommelunterteils (15) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkammer (30) einen zu der Rotationsachse (R) nahen ersten Schließkammerabschnitt (31) und einen von der Rotationsachse (R) fernen zweiten Schließkammerabschnitt (32) aufweist, wobei der erste Schließkammerabschnitt (31) durch zwei parallel zueinander angeordnete Abschnitte (22, 36) der Unterseite (21) des Kolbenschiebers (20) und der Oberseite (35) des Trommelunterteils (15) gebildet ist, und der zweite Schließkammerabschnitt (32) zumindest abschnittsweise einen konischen Querschnitt aufweist.
Separatortrommel (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schließkammerabschnitt (32) durch zwei winkelig zueinander angeordnete Abschnitte (23; 37) der Unterseite (21) des Kolbenschiebers (20) und der Oberseite (35) des Trommelunterteils (15) gebildet ist.
Separatortrommel (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei winkelig zueinander angeordneten Abschnitte (23; 37) der Unterseite (21) des Kolbenschiebers (20) und der Oberseite (35) des Trommelunterteils (15) einen Winkel (α) von 10° - 45°, insbesondere von 15° - 40°, insbesondere von 17° - 35°, insbesondere von 18° - 30°, insbesondere von 19° - 25°, insbesondere von 20°, einschließen.
Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Schließflüssigkeitsvolumens im ersten Schließkammerabschnitt (31) zum Schließflüssigkeitsvolumen im zweiten Schließkammerabschnitt (32) 1:5 bis 1:15, insbesondere 1:10, beträgt.
Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schließkammerabschnitt (31) ein virtueller Durchmessers (D1), an dem ein Gleichgewicht zwischen der Öffnungskraft durch die Trommelfüllung und der Schließkraft durch die in der Schließkammer (30) befindliche Schließflüssigkeit herrscht, ausgebildet ist.
Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Trommelventil (40) zum Ablassen von Schließflüssigkeit, wobei zwischen dem ersten Schließkammerabschnitt (31) und dem mindestens einen Trommelventil (40) ein erster Ausströmkanal (41) und zwischen dem zweiten Schließkammerabschnitt (32) und dem mindestens einem Trommelventil (40) ein zweiter Ausströmkanal (42) ausgebildet ist.
Separatortrommel (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (D3) des ersten Ausströmkanals (41) größer als der Innendurchmesser (D2) des zweiten Ausströmkanals (42) ist.
Separatortrommel (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Ausströmkanal (42) eine Düse (44) ausgebildet ist.
Separatortrommel (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ausströmkanal (42) einen Innendurchmesser (D2) von 0,5 mm - 5,0 mm, insbesondere von 1,0 mm - 2,5 mm, insbesondere von 1,2 mm - 2,0 mm, insbesondere von 1,5 mm, aufweist.
Separatortrommel (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausströmkanal (41) einen Innendurchmesser (D3) von 2,0 mm - 20,0 mm aufweist.
Separatortrommel (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Innendurchmessers (D3) des ersten Ausströmkanals (41) zum Innendurchmesser (D2) des zweiten Ausströmkanals (42) 1:3 bis 1:15 beträgt.
Separatortrommel (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmdurchmesser (D4) des ersten Schließkammerabschnitts (31) größer oder gleich dem virtuellen Durchmesser (D1) ist.
Separatortrommel (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (43) des zweiten Ausströmkanals (42) im Bereich oder in der Nähe des größten Durchmessers der Schließkammer (30) ausgebildet ist.