EP3720611B1 - Separatortrommel - Google Patents

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Publication number
EP3720611B1
EP3720611B1 EP18819007.8A EP18819007A EP3720611B1 EP 3720611 B1 EP3720611 B1 EP 3720611B1 EP 18819007 A EP18819007 A EP 18819007A EP 3720611 B1 EP3720611 B1 EP 3720611B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
closing
drum
closing chamber
section
outflow channel
Prior art date
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Active
Application number
EP18819007.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3720611A1 (de
Inventor
Thomas König
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flottweg SE
Original Assignee
Flottweg SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flottweg SE filed Critical Flottweg SE
Publication of EP3720611A1 publication Critical patent/EP3720611A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3720611B1 publication Critical patent/EP3720611B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl
    • B04B1/14—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor

Definitions

  • the invention relates to a separator drum with a hydraulically operated, axially movable piston slide, which can seal a solids space against at least one solids outlet, the piston slide being kept in its closed position via a closing chamber that can be filled with closing liquid, in particular closing water, the closing chamber being between an underside of the Piston slide and an upper side of a drum lower part is formed, the closing chamber having a first closing chamber section close to the axis of rotation and a second closing chamber section distant from the axis of rotation, the first closing chamber section being formed by two mutually parallel sections of the underside of the piston slide and the top of the lower drum part , and the second closing chamber section has a conical cross section at least in sections, according to claim 1.
  • Separator drums or centrifugal drums for centrifuges are well known from the prior art. Furthermore, it is known to carry out partial emptying or full emptying in connection with such separator drums. For this purpose, a large number of embodiments of separator drums are known which have control systems with chambers which, when completely emptied, absorb all of the closing liquid and are prefilled when partially emptied.
  • EP 2 774 684 A1 discloses a separator drum with a piston slide, which forms two closing chamber sections in conjunction with the lower drum part.
  • the first closing chamber section is formed by two sections arranged parallel to one another.
  • the second locking chamber section which is located in Radial direction adjoining the first closing chamber section is essentially also formed by two sections arranged parallel to one another.
  • a small conically shaped section is formed at the end of the second closing chamber section facing away from the first closing chamber section.
  • EP 0 192 676 B1 discloses a separator drum structure that includes an axially movable primary slide for closing or opening peripheral outlets, which is adjacent to a closing chamber having an inlet and an outlet for a closing liquid.
  • an axially movable secondary slide is designed to enable or stop the flow through the closing liquid outlet.
  • the secondary slider has opposing sides adjacent an opening chamber and a closing chamber.
  • An axially movable part is located radially outside the closing fluid outlet and forms a partition between the closing chambers of the primary slide and the secondary slide.
  • the closing chamber of the secondary slide is closed radially inwards by an annular seal between the secondary slide and part of the partition. When opened, the secondary slide releases an annular opening for the passage of a closing fluid from the closing chamber of the primary slide to the opening chamber of the secondary slide.
  • JPS 521 761 A relates to a device that compactly connects and supports a separator housing by exploiting the pressure difference of the fluid created by centrifugal force, so that no special device for generating hydraulic pressure is required.
  • the opening and closing of a separator drum is based on a piston slide moving up and down.
  • the piston valve is part of a hydraulically controlled system.
  • the up and down movement of the piston slide is achieved by different pressure conditions, the different pressure conditions resulting from different levels of the closing liquid in the closing chamber of the drum during the emptying process. If locking fluid is drained from the locking chamber, the piston slide sinks downwards so that the Separator drum is opened. A solids outlet of the solids space is released by moving the piston slide downwards.
  • the piston slide In order to achieve rapid emptying or partial emptying of the separator drum, the piston slide must then be quickly moved upwards again after the solids outlet has been released. The movement of the piston slide depends, among other things, on how quickly so-called drum valves can be closed again. To open drum valves, a certain opening fluid level is necessary. This liquid level is formed within bores or channels of an opening liquid collecting chamber to the drum valves of the separator drum.
  • the diameter at which there is equilibrium between an open drum valve and a closed drum valve in normal operation is also approximately in the area of diameter D1.
  • D1 The diameter at which there is equilibrium between an open drum valve and a closed drum valve in normal operation
  • the object of the present invention is to provide a separator drum with an opening system, with the partial emptying of the separator drum being carried out in a shorter time. Furthermore, complete emptying should also be possible with the same separator drum.
  • separator drum with a hydraulically operated, axially movable piston slide, which can seal a solids space against at least one solids outlet, the piston slide being kept in its closed position via a closing chamber that can be filled with closing liquid, in particular closing water, the closing chamber being between a Bottom of the piston slide and a top of a drum base is formed.
  • the closing chamber has a first closing chamber section close to the axis of rotation and a second closing chamber section remote from the axis of rotation, the first closing chamber section being formed by two sections of the underside of the piston slide and the top of the lower drum part arranged parallel to one another, and the second closing chamber section being conical at least in sections Has cross section.
  • the axis of rotation relates to the axis of rotation of the separator drum.
  • the first closing chamber section is a closing chamber section which is located further inside in relation to the second closing chamber section.
  • the second closing chamber section is a closing chamber section which is further outward in relation to the first closing chamber section.
  • the closing chamber has at least two closing chamber sections. These closing chamber sections are only to be understood as partial areas of the closing chamber. These are not sections that are fluidly separated from one another.
  • the first Closing chamber section is the section of the closing chamber that is located closer to the axis of rotation of the separator drum.
  • the second closing chamber section is the section of the closing chamber which is arranged further away from the axis of rotation of the separator drum.
  • the first closing chamber section adjoins the second closing chamber section.
  • the first closing chamber section is formed by two sections of the underside of the piston slide and the top of the lower drum part, which are arranged parallel to one another. Due to the sections arranged parallel to one another, the first closing chamber section has a constant distance in cross section. The distance that occurs with a closed separator drum, i.e. H. when the piston valve is in a closed position is relatively low. The distance is preferably 0.5 mm to 5.0 mm.
  • the first closing chamber section is formed in particular in that the corresponding section of the underside of the piston slide is designed to be complementary to the corresponding section of the top side of the lower drum part.
  • the second closing chamber section has, at least in sections, a conical cross section.
  • a conical cross-section is to be understood as meaning a cross-section that is at least partially conical.
  • a corresponding cross section is present when cutting through the separator drum from top to bottom.
  • a second closing chamber section with an enlarged chamber volume can be formed compared to a cross section which is formed due to a constant distance between the underside of the piston slide and the top of the lower drum part.
  • the separator drum has at least one drum valve.
  • the separator drum comprises at least two drum valves.
  • the number of drum valves can be both even and odd.
  • a drum valve is used to drain closing fluid. There is a drum valve between the first closing chamber section and the at least one drum valve first outflow channel formed. A second outflow channel is formed between the second closing chamber section and the at least one drum valve.
  • the second closing chamber section is formed by two sections of the underside of the piston slide and the top of the lower drum part, which are arranged at an angle to one another.
  • the two sections of the underside of the piston slide and the top of the lower drum part which are arranged at an angle to one another, preferably form an angle of 10° - 45°, in particular of 15° - 40°, in particular of 17° - 35°, in particular of 18° - 30°, in particular from 19° - 25°, in particular from 20°.
  • the conical cross section is preferably designed such that the section with a smaller cross section points in the direction of the first closing chamber section.
  • the section of the second closing chamber section with the smallest cross section preferably adjoins the first closing chamber section.
  • the underside of the piston slide and the top of the lower drum part in this area are not designed parallel to one another, but rather at an angle to one another.
  • the ratio of the closing liquid volume in the first closing chamber section to the closing liquid volume in the second closing chamber section is preferably from 1:5 to 1:15, in particular 1:10.
  • the separator drum in particular the closing chamber, is designed such that the proportion of closing liquid that is smaller than the virtual diameter D1 is relatively small.
  • a small amount of closing liquid in the area of the virtual diameter D1 has a positive effect on the speed of the opening process when the separator is being emptied. It is therefore possible that the inner closing liquid level, ie the closing liquid level in the first closing chamber section, can very quickly exceed the virtual diameter D1 to the outside.
  • the first closing chamber section is preferably formed in the area of the virtual diameter D1.
  • the virtual diameter D1 is the virtual diameter at which there is a mathematical balance between the opening force due to the drum filling and the closing force due to the closing fluid located in the closing chamber.
  • the transition region from the first closing chamber section to the second closing chamber section is formed in the area of the virtual diameter D1.
  • the virtual diameter D1 is formed approximately in the middle of the first closing chamber section.
  • the proportion of closing liquid that is larger than the diameter D1 is relatively large. This is made possible due to the conical cross section of the second closing chamber section.
  • the inside diameter of the first outflow channel is larger than the inside diameter of the second outflow channel.
  • the closing liquid in the closing chamber can be directed to a drum valve due to the two outflow channels.
  • the closing liquid can be drained in the direction of the drum valve due to two separately formed outflow channels.
  • a nozzle is preferably formed in the second outflow channel.
  • This second outflow channel is the channel with a smaller inner diameter.
  • the second outflow channel can have an inner diameter of 0.5 mm - 5.0 mm.
  • the inventive design of the separator drum with the two outflow channels has the advantage that the relatively small amount of closing liquid of the first closing chamber section can be passed on directly to at least one drum valve via the first outflow channel with a relatively large inner diameter and then extremely quickly out of the at least one drum valve rotating separator drum can be drained.
  • the piston slide can be moved down extremely quickly.
  • the relatively large amount of closing liquid, which is located in the second closing chamber section, is simultaneously directed to the at least one drum valve via the second outflow channel, which has a relatively small inner diameter.
  • the outflow of the closing liquid is delayed in such a way that the at least one open drum valve is already closed again before the closing liquid is completely drained or flows out.
  • a locking fluid that is permanently refilled from the outside during a partial emptying simultaneously replenishes the locking water or locking fluid that has flowed out or flowed out.
  • the piston slide which is in the lowest position during the emptying process, is pushed back up again after a relatively short time, so that the separator drum is closed again.
  • the solids outlet of the solids space can be sealed again due to the piston slide being pushed upwards.
  • the closing liquid is prevented from draining completely or for too long.
  • the ratio of the inner diameter of the first outflow channel to the inner diameter of the second outflow channel is preferably 1:3 to 1:15.
  • An opening of the second outflow channel is preferably formed in the area or near the largest diameter of the closing chamber. This makes it possible for the largest proportion of the closing liquid located in the first closing chamber section to flow out through the first outflow channel and for the closing liquid located in the second closing chamber section to also flow out, in particular simultaneously.
  • the second outflow channel is designed perpendicular to the first outflow channel.
  • the two outflow channels are arranged at right angles to one another.
  • the second outflow channel is preferably designed in a vertical direction.
  • the first outflow channel is preferably designed in a horizontal direction.
  • the second closing chamber section preferably ends in an outer section which has a horizontal end surface.
  • the second outflow channel is preferably designed perpendicular to this horizontal end surface.
  • the opening of the second outflow channel is preferably formed in the horizontal end surface.
  • outflow channels it is possible for the outflow channels to be designed at an angle to one another.
  • the outflow diameter of the first closing chamber section can be greater than or equal to the virtual diameter.
  • the dimension of the outflow diameter of the first closing chamber section can be larger than the dimension of the virtual diameter.
  • the dimension of the outflow diameter can have approximately the same dimension as the virtual diameter.
  • a separator drum Due to the design of the separator drum according to the invention, a separator drum is provided whose opening time of the piston slide is shortened compared to the prior art. Furthermore, the switching times of the drum valve of the separator drum can be shortened.
  • a separator drum 10 is shown. This has a central inlet 11 for a solid-liquid mixture to be separated, via which the solid-liquid mixture enters a centrifugal chamber 12.
  • the centrifugal chamber 12 is composed of a separation chamber 13 and a solids chamber 14.
  • the solids space 14 is designed as a double cone and is delimited in its lower region by a piston slide 20.
  • the separator drum 10 is closed in its upper region with a drum cover 16, which is connected to a lower drum part 15 by a locking ring 17.
  • the piston slide 20 can close or release an outlet 18 provided in the lower drum part 15.
  • Fig. 1 the piston slide 20 is shown in the open position. The outlet 18 is released. If the piston slide 20 is pushed axially upwards within the centrifugal chamber 12, the outlet 18 can be closed.
  • the piston slide 20 can be actuated hydraulically.
  • a closing chamber 30 is formed, which can be filled with a closing liquid, in particular with closing water. Due to the level formed in the closing chamber 30, the piston slide 20 can be actuated.
  • the closing chamber 30 is formed between the underside 21 of the piston slide 20 and the top 35 of the lower drum part 15.
  • the closing chamber 30 has a first closing chamber section 31 close to the axis of rotation R and a second closing chamber section 32 remote from the axis of rotation R.
  • the first closing chamber section 31 is formed by two sections (22, 36) of the underside 21 of the piston slide 20 and the upper side 35 of the lower drum part 15, which are arranged parallel to one another.
  • the section 22 of the piston slide 20 or the section 22 of the underside 21 of the piston slide 20 is formed parallel to the section 36 of the lower drum part 15 or the section 36 of the upper side 35 of the lower drum part 15.
  • the distance between the sections 22 and 36 therefore remains the same when the piston slide 20 is pushed upwards.
  • a substantially hollow circular cylindrical first closing chamber section 31 is thus formed between sections 22 and 36.
  • the second closing chamber section 32 has a conical cross section at least in sections. This conical cross section is in Fig. 1 to recognize in which the piston slide 20 is in an open position. Even when the piston slide 20 is in the closed position, this conical cross section remains intact.
  • the conical cross section is designed such that the dimension of the cross section decreases in the direction of the first closing chamber section 31.
  • the second closing chamber section 32 adjoins the first closing chamber section 31.
  • the second closing chamber section 32 further has an outer section 33 with a horizontal end surface 34.
  • the second closing chamber section 32 is formed by two sections arranged at an angle to one another.
  • the second closing chamber section 32 is formed by the section 23 of the underside 21 of the piston slide 20 and the section 37 of the top side 35 of the lower drum part 15.
  • Fig. 2 the closing chamber 30 and an associated drum valve 40 are shown enlarged according to a first exemplary embodiment.
  • the piston slide 20 is shown in a slightly raised position. It can be seen that the closing chamber 30 is formed in particular from the two closing chamber sections 31 and 32. Between a substantially vertical section 24 of the piston slide 20 and a A gap-shaped section 39 of the closing chamber 30 is formed in the vertical section 38 of the lower drum part 15.
  • Fig. 2 the so-called virtual diameter D1 is shown.
  • the separator drum 10, in particular the closing chamber 30, is designed such that the virtual diameter D1 is formed in the area of the first closing chamber section 31.
  • the virtual diameter D1 is formed approximately in the middle of the first closing chamber section 31.
  • the separator drum 10 is closed if the closing liquid level is less than D1. If the closing liquid level is greater than D1, the separator drum 10 is opened.
  • the proportion of closing liquid that is smaller than the diameter D1 is therefore relatively small. Since the second closing chamber section 32 has a relatively large volume due to the conical cross section, the proportion of closing liquid that is larger than the diameter D1 is relatively large.
  • FIG. 2 A drum valve 40 of the separator drum 10 can also be seen.
  • a first outflow channel 41 is formed between the first closing chamber section 31 and the drum valve 40.
  • a second outflow channel 42 is formed between the second closing chamber section 32 and the drum valve 40.
  • the second outflow channel 42 is essentially perpendicular to the first outflow channel 41.
  • the inner diameter D3 of the first outflow channel 41 is larger than the inner diameter D2 of the second outflow channel 42.
  • the second outflow channel 42 in particular has an inner diameter D2 of 1.5 mm.
  • the opening 43 of the second outflow channel 42 is formed in the area of the largest diameter of the closing chamber 30. In particular, the opening 43 is formed in the horizontal end surface 34.
  • the diameter D4 i.e. the outflow diameter of the first closing chamber section 31, is larger than the virtual diameter D1.
  • the separator drum 10 Due to the inventive design of the separator drum 10, in particular the piston slide 20 and the closing chamber 30, the following advantages arise:
  • the relatively small amount of closing liquid in the first closing chamber section 31 can be passed directly to the drum valve 40 via the first outflow channel 41, which has a relatively large inner diameter D3.
  • This portion of the closing liquid can be drained very quickly from the rotating separator drum 10 via this drum valve 40. Because of this, the piston slide 20 is moved down very quickly.
  • the relatively large amount of closing liquid in the second closing chamber section 32 is simultaneously conducted via the second outflow channel 42.
  • This second outflow channel 42 has a relatively small inner diameter D2. Due to this, the flow of the inflowing closing water is delayed in such a way that the opened drum valve 40 can be closed again before the closing liquid is completely drained away.
  • a nozzle 44 is also formed in the second outflow channel 42.
  • the locking fluid which is constantly refilled from the outside during partial emptying, simultaneously replenishes the drained locking fluid.
  • the piston slide 20, which is in the lowest position during the emptying process, can be pushed up again after a relatively short time in order to then close the separator drum 10 or the outlet 18 again.
  • the drum valve 40 is in operative connection with an opening fluid system in a known manner.
  • an opening liquid channel 45 is formed.
  • Fig. 3 the closing chamber 30 and an associated drum valve 40 are shown enlarged according to a second exemplary embodiment.
  • the piston slide 20 is shown in a slightly raised position. It can be seen that the closing chamber 30 is formed in particular from the two closing chamber sections 31 and 32.
  • the exemplary embodiment of the Fig. 3 differs from the exemplary embodiment Fig. 2 First of all, the diameter D4, ie the outflow diameter of the first closing chamber section 31, is (approximately) equal to the virtual diameter D1.
  • the first outflow channel 41 has two sections, namely a first vertical section and a second oblique section.
  • the first vertical section begins in an opening in the top 35 of the lower drum part 15 and ends in the second oblique section.
  • the second inclined section in turn opens into the drum valve 40.
  • first outflow channel 41 and the second outflow channel 42 run obliquely to one another, ie not perpendicular to one another.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

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, wobei die Schließkammer einen zu der Rotationsachse nahen ersten Schließkammerabschnitt und einen von der Rotationsachse fernen zweiten Schließkammerabschnitt aufweist, 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, 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.
  • EP 2 774 684 A1 offenbart eine Separatortrommel mit Kolbenschieber, der im Zusammenhang mit dem Trommelunterteil zwei Schließkammerabschnitte bildet. Der erste Schließkammerabschnitt wird dabei durch zwei parallel zueinander angeordnete Abschnitte gebildet. Der zweite Schließkammerabschnitt, der sich in radialer Richtung an den ersten Schließkammerabschnitt anschließt wird im Wesentlichen ebenfalls durch zwei parallel zueinander angeordnete Abschnitte gebildet. An dem vom ersten Schließkammerabschnitt wegweisenden Ende des zweiten Schließkammerabschnitts ist ein kleiner konisch geformter Abschnitt ausgebildet.
  • In EP 0 192 676 B1 wird ein Separatortrommel-Aufbau offenbart, der einen axial beweglichen Primärschieber zum Verschließen oder Öffnen von Umfangsauslässen aufweist, der an eine Schließkammer mit einem Einlass und einem Auslass für eine Schließflüssigkeit angrenzt. Außerdem ist ein axial beweglicher Sekundärschieber, um den Durchfluss durch den Schließflüssigkeitsauslass zu ermöglichen oder zu stoppen, ausgebildet. Der Sekundärschieber hat gegenüberliegende Seiten, die an eine Öffnungskammer und eine Schließkammer angrenzen. Ein axial beweglicher Teil befindet sich radial außerhalb des Schließflüssigkeitsauslasses und bildet eine Trennwand zwischen den Schließkammern des Primärschiebers und des Sekundärschiebers. Die Schließkammer des Sekundärschiebers ist radial nach innen durch eine ringförmige Dichtung zwischen dem Sekundärschieber und einem Teil der Trennwand verschlossen. Der Sekundärschieber gibt beim Öffnen eine ringförmige Öffnung für den Durchgang einer Schließflüssigkeit von der Schließkammer des Primärschiebers zur Öffnungskammer des Sekundärschiebers frei.
  • JPS 521 761 A betrifft eine Vorrichtung, die ein Separatorgehäuse kompakt verbindet und stützt, indem diese den durch die Fliehkraft erzeugten Druckunterschied des Fluids ausnutzt, sodass keine besondere Einrichtung zur Erzeugung von Hydraulikdruck erforderlich ist.
  • 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.
  • Die Schließkammer weist 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.
  • Die Separatortrommel weist erfindungsgemäß 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 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.
  • 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:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Separatortrommel;
    Fig. 2
    eine vergrößerte Darstellung des Bereiches um die Schließkammer gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 2) ein.
  • In Fig. 2 wird die Schließkammer 30 sowie ein zugehöriges Trommelventil 40 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vergrößert dargestellt. In Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 2 angedeutet wird, steht das Trommelventil 40 in bekannter Art und Weise in Wirkverbindung mit einem Öffnungsflüssigkeitssystem. Hierzu ist ein Öffnungsflüssigkeitskanal 45 ausgebildet.
  • In Fig. 3 wird die Schließkammer 30 sowie ein zugehöriges Trommelventil 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vergrößert dargestellt. In Fig. 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 Fig. 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 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 Fig. 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 (12)

  1. 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, wobei
    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,
    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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Innendurchmesser (D3) des ersten Ausströmkanals (41) größer als der Innendurchmesser (D2) des zweiten Ausströmkanals (42) ist.
  7. Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im zweiten Ausströmkanal (42) eine Düse (44) ausgebildet ist.
  8. Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    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.
  9. Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Ausströmkanal (41) einen Innendurchmesser (D3) von 2,0 mm - 20,0 mm aufweist.
  10. Separatortrommel (10) nach einem der vorangegangene Ansprüche,
    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.
  11. Separatortrommel (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abströmdurchmesser (D4) des ersten Schließkammerabschnitts (31) größer oder gleich dem virtuellen Durchmesser (D1) ist.
  12. Separatortrommel (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Öffnung (43) des zweiten Ausströmkanals (42) im Bereich oder in der Nähe des größten Durchmessers der Schließkammer (30) ausgebildet ist.
EP18819007.8A 2017-12-05 2018-12-03 Separatortrommel Active EP3720611B1 (de)

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