WO2022263183A1 - Centrifuge drum of a nozzle separator, and nozzle separator - Google Patents
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- WO2022263183A1 WO2022263183A1 PCT/EP2022/064966 EP2022064966W WO2022263183A1 WO 2022263183 A1 WO2022263183 A1 WO 2022263183A1 EP 2022064966 W EP2022064966 W EP 2022064966W WO 2022263183 A1 WO2022263183 A1 WO 2022263183A1
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Classifications
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- 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
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- B04B1/12—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 continuous discharge
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- B04B7/00—Elements of centrifuges
- B04B7/08—Rotary bowls
Definitions
- the invention relates to a centrifuge bowl of a nozzle separator and a nozzle separator.
- DE 671 350 C discloses a milk separator with a centrifuge drum with wedge-shaped nozzle pockets at the tips of which a discharge opening is located, in each of which a nozzle is inserted.
- nozzle and “discharge nozzle” are used synonymously in the context of this present invention.
- Fig. 5a-5c of this invention show nozzle pockets of a centrifuge drum GE according to the prior art in a pyramidal configuration.
- the shape of the nozzle pockets corresponds to a known shape, which was shown, inter alia, in Figure 2b of EP 2091 657 B1 or Figure 2 of EP 2962763 A1 and has long been part of the prior art in the field of separators.
- the shape of the nozzle pockets determines the sliding behavior of the discharged solids.
- the invention solves these problems by providing a centrifuge drum with the features of claim 1 and by a nozzle separator with the features of claim 14.
- a centrifuge drum according to the invention of a nozzle separator has an axis of rotation. Furthermore, the centrifuge drum has a plurality of nozzle pockets, which are distributed along a cross section of the centrifuge drum. This cross section is arranged perpendicular to the axis of rotation of the centrifuge drum. The contour (both vertically and horizontally) of a respective nozzle pocket decreases in its radial course from an inner circumference of the centrifuge drum to a discharge opening at the end of the nozzle pocket.
- a nozzle is permanently arranged in the discharge opening. It can be a separate part related to the centrifuge bowl. The nozzle can usually be replaced, for example by screwing or plugging it into the centrifuge drum.
- the centrifuge drum including the nozzle pockets can be made in one piece, but the nozzle pockets can also be formed by fittings that can be replaced in the drum.
- centrifuge bowl or the entire centrifuge bowl can be made of metal, such as stainless steel, and/or plastic.
- the design as a plastic centrifuge drum is particularly preferred for single-use applications, e.g. for pharmaceutical and/or medical applications and/or when treating products under aseptic conditions.
- the nozzle pocket has a longitudinal axis.
- at least one side surface defines an angle of repose, this angle of repose not being linear and in particular being designed to increase or decrease towards the longitudinal axis.
- the angle of repose is to be understood as the angle between a side face and the longitudinal axis of the nozzle pocket.
- several side surfaces of the nozzle pocket can be designed as curved triangular surfaces or as triangular surfaces bent along one edge.
- the triangular surfaces and all other surfaces described below as curved or kinked therefore do not have to be continuously two-dimensional or have straight side surfaces, but can preferably have a non-Euclidean geometry.
- the non-Euclidean geometries are specializations of absolute geometry. They differ from Euclidean geometry, which can also be formulated as a specialization of absolute geometry, in that the parallel axion does not apply to them and they can therefore be curved.
- the recess formed by the nozzle pocket along an inner circumference of the drum wall of the centrifuge drum can have an opening in the form of a square base, in particular a square base with curved sides.
- This base is rectangular in shape with two parallel first sides and two parallel second sides that are curved in the circumferential direction of the centrifugal drum, it being possible for the first sides and the second sides to be of different lengths. In contrast, in the case of a pyramidal arrangement, the sides of the base are essentially of equal length.
- the four-sided delimiting side surfaces of the nozzle pockets are not of essentially the same design, but have different dimensions and/or angles of repose.
- different angles of repose of the surfaces involved can be provided by the different side surfaces, so that the sliding behavior of the solids to be discharged is varied by means of differently designed side surfaces. In this way, the discharge behavior of solids can be influenced.
- the base of the recess defined by the nozzle pocket can in particular be a base with sides bent towards the middle.
- the nozzle pocket can have a mechanical interface in the discharge opening, preferably a manually detachable interface, in particular a screw or plug connection, to the nozzle, so that the nozzle is arranged on the centrifuge drum in an exchangeable manner.
- the aforementioned quadrangular base with the curved sides can advantageously have a rotational symmetry about its longitudinal axis of more than 90°, in particular 180°.
- the nozzle pocket can advantageously have a plurality of side surfaces, with at least one of the side surfaces being curved with a bend or kinked at a kink, preferably perpendicular to the longitudinal axis.
- Two side surfaces are particularly preferably provided with the bend or kink and can be brought into congruence with one another by rotating them through 180° about the axis of symmetry.
- All side surfaces of the nozzle pocket can advantageously be designed as arched or kinked triangular surfaces.
- the surfaces can be bent toward the longitudinal axis, resulting in a convex contour for the affected surface of the nozzle pocket. In other words, the angle of repose increases gradually or abruptly as it progresses towards the tip of the nozzle pocket. Likewise, the surfaces can be bent away from the longitudinal axis, resulting in a concave contour for the affected surface of the nozzle pocket.
- the interface to the nozzle can advantageously form a corner of the respective triangular surface.
- a corner does not have to be tapered. You can also be constantly rounded end or end in a threaded surface.
- the angle of repose of two opposite surfaces of the nozzle pocket increases abruptly when approaching the longitudinal axis. This increase may be due to the aforementioned kink.
- the side surface can also approach the longitudinal axis with a gradually increasing angle of repose.
- the base surface can have two first sides running parallel to the axis of rotation and two second sides running parallel and curved in the circumferential direction of the centrifugal drum, the first and second sides being of the same length or the first sides being longer or shorter than the two th pages.
- a corresponding side surface in particular in the form of an aforementioned triangle surface, can be designed as an ellipsoid or paraboloid, concave or convex.
- the side surface can also be designed as part of a polygonal half-shell, for example comprising one or more of the aforementioned triangular surfaces.
- the nozzle pocket particularly preferably consists exclusively of curved or kinked triangular surfaces.
- a nozzle separator according to the invention comprises a centrifugal drum according to the invention.
- FIG. 1a-1d an annular arrangement of a first embodiment variant of nozzle pockets according to the invention
- 2a-2d show an annular arrangement of a second embodiment variant of nozzle pockets according to the invention
- 3a-3d an annular arrangement of a third embodiment variant of nozzle pockets according to the invention
- 4a-4d show an annular arrangement of a fourth embodiment variant of nozzle pockets according to the invention
- 5a-5c show an annular arrangement of a fifth embodiment variant of nozzle pockets according to the invention
- FIG. 6 shows a schematic representation of a centrifuge drum in which the arrangement of the nozzle pockets can be realized according to the invention.
- FIG. 6 shows a double-conical centrifuge drum of a nozzle separator designed as a centrifuge drum 100, with a drum wall 110 which is preferably designed for continuous operation, i.e. the continuous and not batch processing of a product.
- the centrifuge drum 100 has a vertical axis of rotation D.
- a separating plate stack 300 of conical separating plates 400 is arranged in the drum interior - also called centrifugal space 200 - a separating plate stack 300 of conical separating plates 400 is arranged.
- the separating discs 400 are arranged on a distribution shaft 600 .
- a feed pipe 500 is used to feed a product to be processed into distribution channels 700 and from these into the centrifugal chamber 200.
- the product is clarified to remove solids and optionally separated into two or more liquid phases of different densities.
- One or more outlets 900 for liquid phases which can be provided with paring disks, for example, are used to drain off the at least one liquid phase.
- the solids are ejected outwards from the centrifuge drum 100 through circumferentially distributed, radially extending openings 800, preferably in the region of the largest radius/circumference of the centrifuge drum.
- a discharge nozzle 1 can be inserted into the openings 800 of the drum wall 110, which can be screwed in, for example.
- the openings 800 are in the drum wall 110 essentially radially—relative to the axis of rotation—aligned, but they can also have a tangential directional component.
- the centerline of the bore in the nozzles may have a tangential directional component with respect to the axis of rotation of the drum.
- Figures 1 to 5 show the outlet opening 800 with the discharge nozzle 1 at the end of a nozzle pocket 2.
- This nozzle pocket delimits a recess 3 in the interior of the drum, with a square base area 4 with a longitudinal axis L running perpendicular thereto.
- quadrilateral is also extended to quadrilateral forms of non-Euclidean geometry with two or four opposite convex curved sides 6-9.
- 2-4 sides running parallel to one another can also form the square, as is shown in some embodiment variants.
- Fig. 1 a-d shows a first arrangement of nozzle pockets 2 arranged side by side in a ring plane.
- the nozzle pockets 2 have, starting from the respective base area 4 - limited by the sides 6-9 - a total of four triangular areas 10-13, of which, however only two triangular surfaces 10 and 12, and 11 and 13 can be brought into congruence with each other.
- the triangular surfaces 10, 12 have a constant angle of repose a.
- the triangular surfaces 11, 13 do not have a two-dimensional course, but rather a less steep course in the course of the triangular surfaces to the longitudinal axis L, i.e. a concave curved shape with an angle of repose ß that decreases towards the tip .
- triangular area within the meaning of the present invention also includes a corner point which is formed by a mechanical interface 14 towards a discharge opening 16 .
- This corner point can also be rounded. It it is not necessary within the scope of the present invention that two sides of the triangle meet at the vertex. Rather, a small spacing between the sides of the triangle at this corner point, in particular a spacing of less than 15 mm, is possible, with the spacing particularly preferably being largely bridged by the interface 14 .
- the cross section of a respective nozzle pocket 2 decreases in its radial course from an inner circumference I of the centrifuge drum to a discharge opening 16hin.
- the common sides 6 and 8 of the base 4 and the triangular surfaces 10 and 12 running parallel to the axis of rotation D of the centrifuge drum have a rectilinear shape running parallel to one another, while the common sides 7 and 9 of the base 4 and of the triangular surfaces 11 and 13 are curved, in particular convex, toward the center of the base 4 .
- the triangular surfaces 10 and 12 themselves run linearly while the Dreiecksflä surfaces 11 and 13 increasingly asymptotically approach the longitudinal axis L of the nozzle pocket 2 as they progress from the base surface 4 to the discharge opening 16
- FIG. 2a-d shows a second arrangement of nozzle pockets 2' arranged next to one another in a ring plane.
- the nozzle pockets 2' analogous to Fig. 1a-1c, starting from the respective base area 4', have a total of four triangular areas 10'-13', of which, however, only two triangular areas 10' and 12', such as 11' and 13' in coverage can be brought to each other.
- the sides 6' and 8' have a curved geometry, in particular directed convexly towards the center of the base area 4, while the sides 7' and 9' of the base area are essentially parallel to a discharge opening 16 'Run formed ring plane.
- FIG. 2a-d shows a second arrangement of nozzle pockets 2' arranged next to one another in a ring plane.
- 1a-1c starting from the respective base area 4', the nozzle pockets 2' have a total of four triangular areas 10'-13', of which, however, only two triangular areas 10' and 12' and 11' and 13' are congruent can be brought together.
- the sides 6' and 8' running parallel to the axis of rotation of the centrifuge drum have a geometry that is asymptotic to the longitudinal axis, in particular a convex geometry, while the sides 7' and 9' of the base area are essentially parallel to an annular plane formed by the discharge opening 16'.
- the triangular surfaces 11' and 13' themselves run linearly while the triangular surfaces 10' and 12' increasingly asymptotically approach the longitudinal axis L of the nozzle pocket 2' as they progress from the base surface 4' to the discharge opening 16'.
- FIG. 3a-d shows a third arrangement of nozzle pockets 2′′ arranged next to one another in a ring plane.
- the nozzle pockets 2" also have a base area of 4" and a total of four triangular areas 10"-13". Two of the triangular surfaces 10" and 12" as well as 11" and 13" can each be brought into congruence with each other.
- the triangular surfaces 10", 12" have a kink 15", which is preferably formed parallel to the axis of rotation D. Correspondingly, this is also a kinked form of a triangular surface 10', 12'.
- the kink 15" is particularly preferably at a height of between 35-65% of the longitudinal extent of the respective triangular area 10", 12".
- the base area 4′′ of the nozzle pockets 2′′ or the recess delimited by them can preferably be rectangular in shape in FIGS. 3a-3c.
- at least two triangular surfaces of the nozzle pockets have a Euclidean design.
- the opposing triangular surfaces 10"-12" have two partial areas which are separated from one another by the kink 15" and which run linearly, but are arranged at a different angle to the longitudinal axis L.
- the triangular areas 11" and 13 are monotonously linear.
- the 10" and 12" triangular surfaces can be interchanged with the 11" and 13" triangular surfaces.
- a further variant for influencing the slipping behavior of solids consists in changing the base area of the recess formed by the nozzle pocket.
- 1a-3d each show variants with non-linearly designed, in particular non-linearly increasing, angles of repose.
- the angles of repose of the surfaces delimiting the nozzle pockets of the present invention unlike in the case of a pyramid, do not have constant angles of repose ⁇ and/or ⁇ .
- the friction of the solids on the boundary surfaces of the nozzle pockets depends on the inclination of these surfaces to the longitudinal axis, the surface roughness and the force with which they are pressed onto this surface.
- the combination of acceleration angle and slope angle can be optimized by the non-linear increase in such a way that the slip behavior of the solid in the nozzle pocket is improved and ideally over the entire The course of the nozzle pocket remains the same.
- this base area 4' has a rectangular base area, with two opposite sides 6"" and 8"" running parallel to the axis of rotation D of the centrifuge drum being at least 10% longer than the other two slightly in Circumferentially curved sides 7"" and 9"".
- the rectangular base also allows the variation of a further degree of freedom in the structural design of a centrifuge drum. This allows the number of nozzles to be adjusted, as well as a variance in the ratio of drum diameter, drum height, and number of nozzles or angle of repose.
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
The invention relates to a centrifuge drum (100) of a nozzle separator, having an axis of rotation (D) and a plurality of nozzle pockets (2, 2', 2'', 2''') distributed peripherally along a cross-section perpendicular to the axis of rotation (D), wherein the cross-section of each nozzle pocket (2, 2', 2'', 2''') is diminished over the radial course of the nozzle pocket from an inner periphery (I) of the centrifuge drum (100) to a discharge opening (16') of a nozzle (1, 1'), said nozzle being located at an end of the nozzle pocket (2, 2', 2'', 2'''), wherein the nozzle pocket (2, 2', 2'', 2''') defines a cutout (3), wherein the nozzle pocket (2, 2', 2'', 2''') has an axis of symmetry (L) and wherein at least one of the lateral surfaces (10, 10', 10'', 11, 11', 11'', 12, 12', 12'', 13, 13', 13'') defines a slope angle, the slope angle being non-linear and, more particularly, rising toward the axis of symmetry (L), or wherein the cutout (3) has, along an inner periphery (I) of the centrifuge drum (100), an opening in the form of a quadrilateral base (4'''), more particularly a non-Euclidean quadrilateral base, said base (4''') being rectangular with two parallel first sides (6''', 8''') and two parallel second sides (7''', 9'''), the second sides being curved in the peripheral direction of the centrifuge drum, and the first sides (6''', 8''') being longer than the second sides (7''', 9''').
Description
Zentrifugentrommel eines Düsenseparators und Düsenseparator Centrifugal drum of a nozzle separator and nozzle separator
Die Erfindung betrifft eine Zentrifugentrommel eines Düsenseparators und einen Düsenseparator. The invention relates to a centrifuge bowl of a nozzle separator and a nozzle separator.
Die DE 671 350 C offenbart einen Milchseparator mit einer Zentrifugentrommel mit keilförmigen Düsentaschen an deren Spitzen sich jeweils eine Austragsöff nung befindet in welche jeweils eine Düse eingesetzt wird. Die Begriffe „Düse“ und „Austragsdüse“ werden im Kontext dieser vorliegenden Erfindung synonym verwandt. DE 671 350 C discloses a milk separator with a centrifuge drum with wedge-shaped nozzle pockets at the tips of which a discharge opening is located, in each of which a nozzle is inserted. The terms “nozzle” and “discharge nozzle” are used synonymously in the context of this present invention.
Ausgehend von der Fig. 3 dieser obigen Druckschrift liegt es nunmehr nahe ein Düsentasche wahlweise in Keil- oder Pyramidenkontur zu fertigen. Based on FIG. 3 of this above publication, it is now obvious to manufacture a nozzle pocket either with a wedge or pyramid contour.
Fig. 5a-5c dieser Erfindung zeigen Düsentaschen einer Zentrifugentrommel ge mäß dem Stand der Technik in pyramidaler Ausgestaltung. Die Form der Düsen taschen entspricht einer bekannten Form, welche u.a. in der Fig. 2b der EP 2091 657 B1 oder der Fig. 2 der EP 2962763 A1 dargestellt wurde und seit Längerem zum Stand der Technik im Bereich der Separatoren gehört. Fig. 5a-5c of this invention show nozzle pockets of a centrifuge drum GE according to the prior art in a pyramidal configuration. The shape of the nozzle pockets corresponds to a known shape, which was shown, inter alia, in Figure 2b of EP 2091 657 B1 or Figure 2 of EP 2962763 A1 and has long been part of the prior art in the field of separators.
Die Form der Düsentaschen bestimmt dabei das Rutschverhalten der ausgetrage nen Feststoffe. Gerade für Feststoffen mit hoher Kompaktheit und zugleich hoher Adhäsion besteht allerdings der Bedarf das Rutschverhalten zu verbessern. The shape of the nozzle pockets determines the sliding behavior of the discharged solids. However, there is a need to improve the slip behavior especially for solids with high compactness and at the same time high adhesion.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorlie genden Erfindung eine Zentrifugentrommel mit Düsentaschen bereitzustellen, welche den Austrag von Feststoffen und insbesondere das Rutschverhalten im Bereich der Düsentaschen weiter verbessert. Based on the known state of the art, it is the object of the present invention to provide a centrifuge basket with nozzle pockets, which further improves the discharge of solids and in particular the slipping behavior in the area of the nozzle pockets.
Die Erfindung löst diese Aufgaben durch das Bereitstellen einer Zentrifugentrom mel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Düsenseparator mit den Merkmalen des Anspruchs 14. The invention solves these problems by providing a centrifuge drum with the features of claim 1 and by a nozzle separator with the features of claim 14.
Eine erfindungsgemäße Zentrifugentrommel eines Düsenseparators weist eine Drehachse auf. Weiterhin weist die Zentrifugentrommel eine Mehrzahl von Düsen taschen auf, welche entlang eines Querschnitts der Zentrifugentrommel verteilte angeordnet sind. Dieser Querschnitt ist senkrecht zur Drehachse der Zentrifugen trommel angeordnet.
Die Kontur (sowohl senkrecht als auch waagerecht) einer jeweiligen Düsentasche verringert sich in ihrem radialen Verlauf von einem Innenumfang der Zentrifugen trommel zu einer Austragsöffnung am Ende der Düsentasche. Eine Düse ist end ständig in der Austragsöffnung angeordnet. Sie kann ein separates Teil bezogen auf die Zentrifugentrommel sein. Die Düse ist in der Regel auswechselbar, z.B. durch Verschraubung oder Steckverbindung, mit der Zentrifugentrommel verbun den. A centrifuge drum according to the invention of a nozzle separator has an axis of rotation. Furthermore, the centrifuge drum has a plurality of nozzle pockets, which are distributed along a cross section of the centrifuge drum. This cross section is arranged perpendicular to the axis of rotation of the centrifuge drum. The contour (both vertically and horizontally) of a respective nozzle pocket decreases in its radial course from an inner circumference of the centrifuge drum to a discharge opening at the end of the nozzle pocket. A nozzle is permanently arranged in the discharge opening. It can be a separate part related to the centrifuge bowl. The nozzle can usually be replaced, for example by screwing or plugging it into the centrifuge drum.
Die Zentrifugentrommel einschließlich der Düsentaschen kann aus einem Stück gefertigt sein, die Düsentaschen können aber auch durch in die Trommel ersetz bare Formstücke ausgebildet werden. The centrifuge drum including the nozzle pockets can be made in one piece, but the nozzle pockets can also be formed by fittings that can be replaced in the drum.
Einzelne Teile der Zentrifugentrommel oder die gesamte Zentrifugentrommel kann aus Metall, wie z.B. Edelstahl, und/oder aus Kunststoff hergestellt werden. Die Ausgestaltung als Kunststoff-Zentrifugentrommel ist besonders bevorzugt für Sin- gle-Use-Anwendungen z.B. für Pharma- und/oder medizinische Anwendungen und/oder bei der Behandlung von Produkten unter aseptischen Bedingungen. Individual parts of the centrifuge bowl or the entire centrifuge bowl can be made of metal, such as stainless steel, and/or plastic. The design as a plastic centrifuge drum is particularly preferred for single-use applications, e.g. for pharmaceutical and/or medical applications and/or when treating products under aseptic conditions.
Die Düsentasche weist eine Längsachse auf. Zur Optimierung des Austrags von Feststoffen, definiert in einer ersten erfindungsgemäßen Varianten zumindest eine Seitenfläche einen Böschungswinkel, wobei dieser Böschungswinkel nicht linear ausgebildet ist und insbesondere zur Längsachse hin ansteigend oder ab fallend ausgebildet ist. Dadurch ergeben sich keine ebenen Seitenflächen, wie dies bei zweidimensionalen Dreiecksflächen der Fall wäre, sondern Wölbungen, die das Rutschverhalten der Feststoffe zusätzlich beeinflussen. Als Böschungs winkel ist in dieser Anmeldung der Winkel zwischen einer Seitenfläche und der Längsachse der Düsentasche zu verstehen. The nozzle pocket has a longitudinal axis. In order to optimize the discharge of solids, in a first variant according to the invention, at least one side surface defines an angle of repose, this angle of repose not being linear and in particular being designed to increase or decrease towards the longitudinal axis. As a result, there are no flat side surfaces, as would be the case with two-dimensional triangular surfaces, but bulges, which additionally influence the sliding behavior of the solids. In this application, the angle of repose is to be understood as the angle between a side face and the longitudinal axis of the nozzle pocket.
Vorteilhaft können mehrere Seitenflächen der Düsentasche, vorzugsweise zumin dest vier Seitenflächen, als gewölbte, oder entlang einer Kante abgeknickte Drei ecksflächen ausgebildet sein. Die Dreiecksflächen und alle weiteren als gewölbt oder abgeknickt nachfolgend-beschriebenen Flächen müssen daher nicht durch gehend zweidimensional ausgebildet sein oder gerade Seitenflächen aufweisen, sondern können vorzugsweise eine nicht-euklidische Geometrie aufweisen. Advantageously, several side surfaces of the nozzle pocket, preferably at least four side surfaces, can be designed as curved triangular surfaces or as triangular surfaces bent along one edge. The triangular surfaces and all other surfaces described below as curved or kinked therefore do not have to be continuously two-dimensional or have straight side surfaces, but can preferably have a non-Euclidean geometry.
Die nichteuklidischen Geometrien sind Spezialisierungen der absoluten Geomet rie. Sie unterscheiden sich von der euklidischen Geometrie, die ebenfalls als eine Spezialisierung der absoluten Geometrie formuliert werden kann, dadurch, dass in ihnen das Parallelenaxion nicht gilt und sie daher gewölbt ausgebildet sein kön nen.
Alternativ oder zusätzlich zur ersten Variante kann die durch die Düsentasche ge bildete Ausnehmung entlang eines Innenumfangs der Trommelwand der Zentrifu gentrommel eine Öffnung in Form einer viereckigen Grundfläche, insbesondere einer viereckigen Grundfläche mit gebogenen Seiten aufweisen. The non-Euclidean geometries are specializations of absolute geometry. They differ from Euclidean geometry, which can also be formulated as a specialization of absolute geometry, in that the parallel axion does not apply to them and they can therefore be curved. As an alternative or in addition to the first variant, the recess formed by the nozzle pocket along an inner circumference of the drum wall of the centrifuge drum can have an opening in the form of a square base, in particular a square base with curved sides.
Diese Grundfläche ist rechteckig ausgebildet mit zwei parallel verlaufenden ersten Seiten und mit zwei parallel verlaufenden und in Umfangsrichtung der Zentrifu gentrommel gebogenen zweiten Seiten, wobei die ersten Seiten und die zweiten Seiten unterschiedlich lang sein können. Demgegenüber sind im Fall einer pyra midalen Anordnung die Seiten der Grundfläche im Wesentlichen gleich lang. This base is rectangular in shape with two parallel first sides and two parallel second sides that are curved in the circumferential direction of the centrifugal drum, it being possible for the first sides and the second sides to be of different lengths. In contrast, in the case of a pyramidal arrangement, the sides of the base are essentially of equal length.
Somit sind die vierseitig begrenzenden Seitenflächen der Düsentaschen nicht im Wesentlichen gleich ausgebildet, sondern weisen unterschiedliche Dimension und/oder Böschungswinkel auf. Dadurch können durch die verschiedenen Seiten flächen unterschiedliche Böschungswinkel der beteiligten Flächen bereitgestellt werden, so dass das Rutschverhalten der auszutragenden Feststoffe durch unter schiedlich ausgestaltete Seitenflächen variiert wird. Somit kann man das Aus tragsverhalten von Feststoffen beeinflussen. Thus, the four-sided delimiting side surfaces of the nozzle pockets are not of essentially the same design, but have different dimensions and/or angles of repose. As a result, different angles of repose of the surfaces involved can be provided by the different side surfaces, so that the sliding behavior of the solids to be discharged is varied by means of differently designed side surfaces. In this way, the discharge behavior of solids can be influenced.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous properties are the subject matter of the dependent claims.
Die Grundfläche der durch die Düsentasche definierte Ausnehmung kann insbe sondere eine Grundfläche mit zur Mitte hin gebogenen Seiten sein. The base of the recess defined by the nozzle pocket can in particular be a base with sides bent towards the middle.
Die Düsentasche kann in der Austragsöffnung eine mechanische Schnittstelle, vorzugsweise eine manuell-lösbare Schnittstelle, insbesondere eine Schraub oder Steckverbindung, zur Düse aufweisen, so dass die Düse auswechselbar an der Zentrifugentrommel angeordnet ist. The nozzle pocket can have a mechanical interface in the discharge opening, preferably a manually detachable interface, in particular a screw or plug connection, to the nozzle, so that the nozzle is arranged on the centrifuge drum in an exchangeable manner.
Die vorgenannte viereckige Grundfläche mit den gebogenen Seiten kann vorteil haft eine Drehsymmetrie um ihre Längsachse von mehr als 90°, insbesondere von 180°, aufweisen. The aforementioned quadrangular base with the curved sides can advantageously have a rotational symmetry about its longitudinal axis of more than 90°, in particular 180°.
Die Düsentasche kann vorteilhaft mehrere Seitenflächen aufweisen, wobei zumin dest eine der Seitenflächen gewölbt ist mit einer Biegung oder abgeknickt an ei nen Knick vorzugsweise senkrecht zur Längsachse aufweist. Besonders bevor zugt sind zwei Seitenflächen mit der Biegung oder dem Knick versehen und kön nen durch Drehung um die Symmetrieachse um 180° in Deckung aufeinander ge bracht werden.
Vorteilhaft können sämtliche Seitenflächen der Düsentasche als gewölbte oder abgeknickte Dreiecksflächen ausgebildet sind. Die Flächen können zur Längs achse hin gebogen sein, so dass sich für die betroffene Fläche der Düsentasche eine konvexe Kontur ergibt. Mit anderen Worten nimmt der Böschungswinkel im Verlauf zur Spitze der Düsentasche hin allmählich oder sprunghaft zu. Ebenso können die Flächen von der Längsachse weg gebogen sein, so dass sich für die betroffene Fläche der Düsentasche eine konkave Kontur ergibt. The nozzle pocket can advantageously have a plurality of side surfaces, with at least one of the side surfaces being curved with a bend or kinked at a kink, preferably perpendicular to the longitudinal axis. Two side surfaces are particularly preferably provided with the bend or kink and can be brought into congruence with one another by rotating them through 180° about the axis of symmetry. All side surfaces of the nozzle pocket can advantageously be designed as arched or kinked triangular surfaces. The surfaces can be bent toward the longitudinal axis, resulting in a convex contour for the affected surface of the nozzle pocket. In other words, the angle of repose increases gradually or abruptly as it progresses towards the tip of the nozzle pocket. Likewise, the surfaces can be bent away from the longitudinal axis, resulting in a concave contour for the affected surface of the nozzle pocket.
Die Schnittstelle zur Düse kann vorteilhaft eine Ecke der jeweiligen Dreiecksflä che bilden. Dabei muss eine Ecke nicht spitz zulaufend sein. Sie kann auch end ständig abgerundet sein oder in einer Gewindefläche münden. The interface to the nozzle can advantageously form a corner of the respective triangular surface. A corner does not have to be tapered. You can also be constantly rounded end or end in a threaded surface.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante steigt der Böschungswinkel von zwei gegenüberliegenden Flächen der Düsentasche bei Annäherung an die Längsachse sprunghaft an. Dieser Anstieg kann durch den vorgenannten Knick begründet sein. In a first preferred embodiment variant, the angle of repose of two opposite surfaces of the nozzle pocket increases abruptly when approaching the longitudinal axis. This increase may be due to the aforementioned kink.
Die Seitenfläche kann sich alternativ zur vorgenannten Ausführungsvariante auch mit allmählich zunehmendem Böschungswinkel der Längsachse annähern. As an alternative to the aforementioned embodiment variant, the side surface can also approach the longitudinal axis with a gradually increasing angle of repose.
Die Grundfläche kann, wie zuvor erläutert, zwei parallel zur Drehachse verlau fende erste Seiten und zwei parallel verlaufende im Umfangsrichtung der Zentrifu gentrommel gebogenen zweiten Seiten aufweisen, wobei die ersten und zweiten Seiten gleichlang sind oder die ersten Seiten länger oder kürzer sind, als die zwei ten Seiten. As explained above, the base surface can have two first sides running parallel to the axis of rotation and two second sides running parallel and curved in the circumferential direction of the centrifugal drum, the first and second sides being of the same length or the first sides being longer or shorter than the two th pages.
Eine entsprechende Seitenfläche, insbesondere in Form einer vorgenannten Drei ecksfläche, kann als Elipsiod oder Paraboloid, konkav oder konvex ausgebildet sein. Die Seitenfläche kann allerdings auch als Teil einer mehreckige Halbschale ausgebildet sein, beispielsweise umfassend eine oder mehrere der vorgenannten Dreiecksflächen. A corresponding side surface, in particular in the form of an aforementioned triangle surface, can be designed as an ellipsoid or paraboloid, concave or convex. However, the side surface can also be designed as part of a polygonal half-shell, for example comprising one or more of the aforementioned triangular surfaces.
Besonders bevorzugt besteht die Düsentasche ausschließlich aus gewölbten oder abgeknickten Dreiecksflächen. The nozzle pocket particularly preferably consists exclusively of curved or kinked triangular surfaces.
Bevorzugt sind zumindest zwei gegenüberliegende Dreiecksflächen konvex zur Längsachse der Düsentasche hin gewölbt ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßer Düsenseparator umfasst eine erfindungsgemäße Zentrifu gentrommel. Preferably, at least two opposing triangular surfaces are curved convexly toward the longitudinal axis of the nozzle pocket. A nozzle separator according to the invention comprises a centrifugal drum according to the invention.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Be zug auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen: The invention is described in more detail below using several exemplary embodiments with reference to the figures. Show it:
Fig. 1a-1d eine ringförmige Anordnung einer ersten Ausführungsvariante von erfindungsgemäßen Düsentaschen; Fig. 2a-2d eine ringförmige Anordnung einer zweiten Ausführungsvariante von erfindungsgemäßen Düsentaschen; Fig. 3a-3d eine ringförmige Anordnung einer dritten Ausführungsvariante von erfindungsgemäßen Düsentaschen; Fig. 4a-4d eine ringförmige Anordnung einer vierten Ausführungsvariante von erfindungsgemäßen Düsentaschen; Fig. 5a-5c eine ringförmige Anordnung einer fünften Ausführungsvariante von erfindungsgemäßen Düsentaschen; und Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Zentrifugentrommel, in wel cher die Anordnung der Düsentaschen erfindungsgemäß reali sierbar ist. 1a-1d an annular arrangement of a first embodiment variant of nozzle pockets according to the invention; 2a-2d show an annular arrangement of a second embodiment variant of nozzle pockets according to the invention; 3a-3d an annular arrangement of a third embodiment variant of nozzle pockets according to the invention; 4a-4d show an annular arrangement of a fourth embodiment variant of nozzle pockets according to the invention; 5a-5c show an annular arrangement of a fifth embodiment variant of nozzle pockets according to the invention; and FIG. 6 shows a schematic representation of a centrifuge drum in which the arrangement of the nozzle pockets can be realized according to the invention.
Fig. 6 zeigt eine doppelt-konische, als Zentrifugentrommel 100 ausgebildete Zent rifugentrommel eines Düsenseparators, mit einer Trommelwand 110, die vorzugs weise für einen kontinuierlichen Betrieb - d.h. die kontinuierliche und nicht char genweise Verarbeitung eines Produktes - ausgelegt ist. 6 shows a double-conical centrifuge drum of a nozzle separator designed as a centrifuge drum 100, with a drum wall 110 which is preferably designed for continuous operation, i.e. the continuous and not batch processing of a product.
Die Zentrifugentrommel 100 weist eine vertikale Drehachse D auf. In der koni schen bzw. hier sogar doppelt-konisch geformten Zentrifugentrommel 100 ist im Trommelinnenraum - auch Schleuderraum 200 genannt - ein Trenntellerstapel 300 aus konischen Trenntellern 400 angeordnet. Die Trennteller 400 sind auf ei nem Verteilerschaft 600 angeordnet. Ein Zulaufrohr 500 dient zur Zuleitung eines zu verarbeitenden Produktes in Verteilerkanäle 700 und aus diesen in den Schleuderraum 200. In dem Schleuderraum 200 erfolgt eine Klärung des Produk tes von Feststoffen sowie ggf. optional eine Trennung in zwei oder mehr Flüssig keitsphasen unterschiedlicher Dichte. The centrifuge drum 100 has a vertical axis of rotation D. In the conical or here even double-conical centrifuge drum 100 is in the drum interior - also called centrifugal space 200 - a separating plate stack 300 of conical separating plates 400 is arranged. The separating discs 400 are arranged on a distribution shaft 600 . A feed pipe 500 is used to feed a product to be processed into distribution channels 700 and from these into the centrifugal chamber 200. In the centrifugal chamber 200, the product is clarified to remove solids and optionally separated into two or more liquid phases of different densities.
Zur Ableitung der wenigstens einen Flüssigkeitsphase dienen einer oder mehrere Abläufe 900 für Flüssigkeitsphasen, die beispielsweise mit Schälscheiben verse hen sein können.
Die Feststoffe werden dagegen durch umfangsverteilte, sich radial erstreckende Öffnungen 800 vorzugsweise im Bereich des größten Radius/Umfangs der Zentri fugentrommel aus der Zentrifugentrommel 100 nach außen ausgestoßen. One or more outlets 900 for liquid phases, which can be provided with paring disks, for example, are used to drain off the at least one liquid phase. In contrast, the solids are ejected outwards from the centrifuge drum 100 through circumferentially distributed, radially extending openings 800, preferably in the region of the largest radius/circumference of the centrifuge drum.
Hierzu kann in die Öffnungen 800 der Trommelwand 110 jeweils eine Austrags düse 1 eingesetzt sein, welche beispielsweise eingeschraubt sein kann. Die Öff nungen 800 sind in der Trommelwand 110 im Wesentlichen radial - bezogen auf die Drehachse - ausgerichtet, sie können aber auch eine tangentiale Richtungs komponente haben. Ebenso kann die Mittellinie der Bohrung in den Düsen eine tangentiale Richtungskomponente in Bezug auf die Drehachse der Trommel ha ben. For this purpose, a discharge nozzle 1 can be inserted into the openings 800 of the drum wall 110, which can be screwed in, for example. The openings 800 are in the drum wall 110 essentially radially—relative to the axis of rotation—aligned, but they can also have a tangential directional component. Likewise, the centerline of the bore in the nozzles may have a tangential directional component with respect to the axis of rotation of the drum.
Die Figuren 1 bis 5 zeigen die Auslassöffnung 800 mit der Austragsdüse 1 am Ende einer Düsentasche 2. Diese Düsentasche begrenzt eine Ausnehmung 3 in dem Trommelinnenraum, mit einer viereckig ausgebildeten Grundfläche 4 mit ei ner dazu senkrecht verlaufenden Längsachse L. Figures 1 to 5 show the outlet opening 800 with the discharge nozzle 1 at the end of a nozzle pocket 2. This nozzle pocket delimits a recess 3 in the interior of the drum, with a square base area 4 with a longitudinal axis L running perpendicular thereto.
Der Begriff des Vierecks wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch auf Vierecksformen der nicht-euklidischen Geometrie erweitert mit zwei oder vier ge genüberliegenden konvex gebogene Seiten 6-9. Within the scope of the present invention, the concept of the quadrilateral is also extended to quadrilateral forms of non-Euclidean geometry with two or four opposite convex curved sides 6-9.
Es können allerdings auch 2-4 zueinander parallel verlaufende Seiten das Viereck bilden, wie dies in einigen Ausführungsvarianten dargestellt ist. However, 2-4 sides running parallel to one another can also form the square, as is shown in some embodiment variants.
Fig. 1 a-d zeigt eine erste Anordnung von in einer Ringebene nebeneinander an geordneten Düsentaschen 2. Die Düsentaschen 2 weisen ausgehend von der je weiligen Grundfläche 4 - begrenzt durch die Seiten 6-9 - insgesamt vier Dreiecks flächen 10-13 auf, von welchen allerdings jeweils lediglich zwei Dreiecksflächen 10 und 12, sowie 11 und 13 in Deckung zueinander gebracht werden können. Fig. 1 a-d shows a first arrangement of nozzle pockets 2 arranged side by side in a ring plane. The nozzle pockets 2 have, starting from the respective base area 4 - limited by the sides 6-9 - a total of four triangular areas 10-13, of which, however only two triangular surfaces 10 and 12, and 11 and 13 can be brought into congruence with each other.
Die Dreiecksflächen 10, 12 weisen dabei einen konstanten Böschungswinkel a auf. The triangular surfaces 10, 12 have a constant angle of repose a.
Die Dreiecksflächen 11 , 13 weisen dabei, anders als bei einer Pyramide, keinen zweidimensionalen Verlauf auf, sondern vielmehr einen im Verlauf der Dreiecks flächen zur Längsachse L einen weniger steilen Verlauf, also eine konkav gebo gene Form mit einem zur Spitze hin kleiner werdenden Böschungswinkel ß. In contrast to a pyramid, the triangular surfaces 11, 13 do not have a two-dimensional course, but rather a less steep course in the course of the triangular surfaces to the longitudinal axis L, i.e. a concave curved shape with an angle of repose ß that decreases towards the tip .
Der Begriff „Dreiecksfläche“ im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst auch einen Eckpunkt, welcher durch einen mechanischen Schnittstelle 14 zu einer Aus tragsöffnung 16 hin gebildet wird. Dieser Eckpunkt kann auch abgerundet sein. Es
ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, dass zwei Seiten des Dreiecks sich in dem Eckpunkt treffen. Vielmehr wird eine geringe Beabstandung der Seiten des Dreiecks in diesem Eckpunkt, insbesondere eine Beabstandung von weniger als 15 mm, möglich, wobei der Abstand besonders bevorzugt zum Großteil durch die Schnittstelle 14 überbrückt wird. The term “triangular area” within the meaning of the present invention also includes a corner point which is formed by a mechanical interface 14 towards a discharge opening 16 . This corner point can also be rounded. It it is not necessary within the scope of the present invention that two sides of the triangle meet at the vertex. Rather, a small spacing between the sides of the triangle at this corner point, in particular a spacing of less than 15 mm, is possible, with the spacing particularly preferably being largely bridged by the interface 14 .
Der Querschnitt einer jeweiligen Düsentasche 2 verringert sich in ihrem radialen Verlauf von einem Innenumfang I der Zentrifugentrommel zu einer Austragsöff nung 16hin. The cross section of a respective nozzle pocket 2 decreases in its radial course from an inner circumference I of the centrifuge drum to a discharge opening 16hin.
Konkret weisen die gemeinsamen Seiten 6 und 8 der Grundfläche 4 und der Drei ecksflächen 10 und 12 mit parallelem Verlauf zur Drehachse D der Zentrifugen trommel eine geradlinige Form mit parallelem Verlauf zueinander auf, während die gemeinsamen in Umfangsrichtung gebogenen Seiten 7 und 9 der Grundfläche 4 und der Dreiecksflächen 11 und 13 gebogen insbesondere konvex zur Mitte der Grundfläche 4 hin ausgebildet sind. Dadurch erfolgt eine Verengung der Düsenta schen 2 entlang ihrer radial verlaufenden Längsachse gegenüber einer pyramida len Form. Specifically, the common sides 6 and 8 of the base 4 and the triangular surfaces 10 and 12 running parallel to the axis of rotation D of the centrifuge drum have a rectilinear shape running parallel to one another, while the common sides 7 and 9 of the base 4 and of the triangular surfaces 11 and 13 are curved, in particular convex, toward the center of the base 4 . This results in a narrowing of the Düsenta's 2 along its radially extending longitudinal axis compared to a pyramidal shape.
Die Dreiecksflächen 10 und 12 selbst verlaufen linear während die Dreiecksflä chen 11 und 13 sich in ihrem Verlauf von der Grundfläche 4 zur Austragsöffnung 16 zunehmend asymptotisch der Längsachse L der Düsentasche 2 annähern The triangular surfaces 10 and 12 themselves run linearly while the Dreiecksflä surfaces 11 and 13 increasingly asymptotically approach the longitudinal axis L of the nozzle pocket 2 as they progress from the base surface 4 to the discharge opening 16
Fig. 2a-d zeigt eine zweite Anordnung von in einer Ringebene nebeneinander an geordneten Düsentaschen 2‘. Die Düsentaschen 2‘ analog zur Fig. 1a-1c ausge hend von der jeweiligen Grundfläche 4‘ insgesamt vier Dreiecksflächen 10‘-13‘ auf, von welchen allerdings jeweils lediglich zwei Dreiecksflächen 10' und 12‘, so wie 11' und 13' in Deckung zueinander gebracht werden können. 2a-d shows a second arrangement of nozzle pockets 2' arranged next to one another in a ring plane. The nozzle pockets 2' analogous to Fig. 1a-1c, starting from the respective base area 4', have a total of four triangular areas 10'-13', of which, however, only two triangular areas 10' and 12', such as 11' and 13' in coverage can be brought to each other.
Anders als in Fig. 1a-1d weisen die Seiten 6' und 8' gebogen insbesondere kon vex zur Mitte der Grundfläche 4 hin gerichtete Geometrie auf, während die Seiten 7' und 9' der Grundfläche im Wesentlichen parallel zu einer durch die Austragsöff nung 16' gebildeten Ringebene verlaufen. Unlike in Fig. 1a-1d, the sides 6' and 8' have a curved geometry, in particular directed convexly towards the center of the base area 4, while the sides 7' and 9' of the base area are essentially parallel to a discharge opening 16 'Run formed ring plane.
Fig. 2a-d zeigt eine zweite Anordnung von in einer Ringebene nebeneinander an geordneten Düsentaschen 2‘. Die Düsentaschen 2' weisen analog zur Fig. 1a-1c ausgehend von der jeweiligen Grundfläche 4' insgesamt vier Dreiecksflächen 10‘- 13' auf, von welchen allerdings jeweils lediglich zwei Dreiecksflächen 10' und 12‘, sowie 11' und 13' in Deckung zueinander gebracht werden können.
Anders als in Fig. 1a-1d weisen die Seiten 6‘ und 8‘ mit parallelem Verlauf zur Drehachse der Zentrifugentrommel eine zur Längsachse hin asymptotische Geo metrie, insbesondere eine konvexe Geometrie, auf, während die Seiten 7‘ und 9‘ der Grundfläche im Wesentlichen parallel zu einer durch die Austragsöffnung 16' gebildeten Ringebene verlaufen. 2a-d shows a second arrangement of nozzle pockets 2' arranged next to one another in a ring plane. 1a-1c, starting from the respective base area 4', the nozzle pockets 2' have a total of four triangular areas 10'-13', of which, however, only two triangular areas 10' and 12' and 11' and 13' are congruent can be brought together. Unlike in Fig. 1a-1d, the sides 6' and 8' running parallel to the axis of rotation of the centrifuge drum have a geometry that is asymptotic to the longitudinal axis, in particular a convex geometry, while the sides 7' and 9' of the base area are essentially parallel to an annular plane formed by the discharge opening 16'.
Die Dreiecksflächen 11' und 13' selbst verlaufen linear während die Dreiecksflä chen 10' und 12' sich in ihrem Verlauf von der Grundfläche 4' zur Austragsöffnung 16' zunehmend asymptotisch der Längsachse L der Düsentasche 2' annähern. The triangular surfaces 11' and 13' themselves run linearly while the triangular surfaces 10' and 12' increasingly asymptotically approach the longitudinal axis L of the nozzle pocket 2' as they progress from the base surface 4' to the discharge opening 16'.
Fig. 3a-d zeigt eine dritte Anordnung von in einer Ringebene nebeneinander an geordneten Düsentaschen 2“. Die Düsentaschen 2“ ebenfalls eine Grundfläche 4“ und insgesamt vier Dreiecksflächen 10“-13“ auf. Zwei der Dreiecksflächen 10“ und 12“, sowie 11“ und 13“ können jeweils in Deckung zueinander gebracht wer den können. 3a-d shows a third arrangement of nozzle pockets 2″ arranged next to one another in a ring plane. The nozzle pockets 2" also have a base area of 4" and a total of four triangular areas 10"-13". Two of the triangular surfaces 10" and 12" as well as 11" and 13" can each be brought into congruence with each other.
Die Dreiecksflächen 10“, 12“ weisen einen Knick 15“ auf, welcher vorzugsweise parallel zur Drehachse D ausgebildet ist. Entsprechend handelt es sich auch hier um eine abgeknickte Form einer Dreiecksfläche 10‘, 12‘. Besonders bevorzugt liegt der Knick 15“ in einer Höhe zwischen 35-65% der Längserstreckung der je weiligen Dreiecksfläche 10“, 12“. The triangular surfaces 10", 12" have a kink 15", which is preferably formed parallel to the axis of rotation D. Correspondingly, this is also a kinked form of a triangular surface 10', 12'. The kink 15" is particularly preferably at a height of between 35-65% of the longitudinal extent of the respective triangular area 10", 12".
Die Grundfläche 4“ der Düsentaschen 2“ bzw. der durch sie begrenzten Ausneh mung kann in Fig. 3a-3c vorzugsweise rechteckig ausgebildet sein. Allerdings sind auch in dieser Variante zumindest zwei Dreiecksflächen der Düsentaschen euklidisch ausgebildet. The base area 4″ of the nozzle pockets 2″ or the recess delimited by them can preferably be rectangular in shape in FIGS. 3a-3c. However, in this variant too, at least two triangular surfaces of the nozzle pockets have a Euclidean design.
Die gegenüberliegenden Dreiecksflächen 10“-12“ weisen zwei Teilbereiche und auf, welche durch den Knick 15“ voneinander getrennt sind und welche linear ver laufen, allerdings in einem unterschiedlichen Winkel gegenüber der Längsachse L angeordnet sind. The opposing triangular surfaces 10"-12" have two partial areas which are separated from one another by the kink 15" and which run linearly, but are arranged at a different angle to the longitudinal axis L.
Die Dreiecksflächen 11“ und 13“ verlaufen hingegen monoton linear. Selbstver ständlich können die Dreiecksflächen 10“ und 12“ mit den Dreiecksflächen 11“ und 13“ vertauscht werden. The triangular areas 11" and 13", on the other hand, are monotonously linear. Of course, the 10" and 12" triangular surfaces can be interchanged with the 11" and 13" triangular surfaces.
Eine weitere Variante zur Beeinflussung des Rutschverhaltens von Feststoffen besteht in einer Änderung der Grundfläche der durch die Düsentasche gebildete Ausnehmung.
Fig. 1a-3d zeigen jeweils Varianten mit nicht-linear ausgebildeten, insbesondere nicht-linear ansteigenden Böschungswinkeln. Mit anderen Worten weisen die Bö schungswinkel der die Düsentaschen begrenzenden Flächen der vorliegenden Er findung, anders als bei einer Pyramide, keine konstanten Böschungswinkel a und/oder ß auf. A further variant for influencing the slipping behavior of solids consists in changing the base area of the recess formed by the nozzle pocket. 1a-3d each show variants with non-linearly designed, in particular non-linearly increasing, angles of repose. In other words, the angles of repose of the surfaces delimiting the nozzle pockets of the present invention, unlike in the case of a pyramid, do not have constant angles of repose α and/or β.
Bei der beschriebenen Ausgestaltung der Düsentaschen wird der Effekt genutzt, dass die radiale Beschleunigung der Feststoffe innerhalb der Trommel bei kon stanter Drehzahl nach außen zunimmt. Es gilt: a = w2 x r. In the design of the nozzle pockets described, use is made of the fact that the radial acceleration of the solids within the drum increases outwards at a constant speed. The following applies: a = w 2 x r.
Zudem gilt, dass die Reibung der Feststoffe auf den begrenzenden Flächen der Düsentaschen von der Neigung dieser Flächen zur Längsachse, der Oberflächen rauhigkeit und der Kraft, mit der sie auf diese Fläche gedrückt werden, abhängt. In addition, the friction of the solids on the boundary surfaces of the nozzle pockets depends on the inclination of these surfaces to the longitudinal axis, the surface roughness and the force with which they are pressed onto this surface.
Das bedeutet, dass auf kleinerem Radius, also bei geringerer Beschleunigung und geringerer Reibkraft, der Böschungswinkel kleiner sein kann, um dann auf größerem Radius, also größerer Beschleunigung, größer werden kann. Auf diese Weise kann bei bestimmten produktspezifischen Adhäsionen und Reibkräften zwi schen dem auszutragenden Feststoff und der Trommeloberfläche die Kombina tion aus Beschleunigungswinkel und Böschungswinkel durch den nicht-linearen Anstieg derart optimiert werden, dass das Rutschverhalten des Feststoffes in der Düsentasche verbessert wird und idealerweise über den gesamten Verlauf der Düsentasche gleichbleibt. This means that on a smaller radius, i.e. with less acceleration and less friction, the angle of departure can be smaller, and then on a larger radius, i.e. greater acceleration, it can become larger. In this way, with certain product-specific adhesions and frictional forces between the solid to be discharged and the drum surface, the combination of acceleration angle and slope angle can be optimized by the non-linear increase in such a way that the slip behavior of the solid in the nozzle pocket is improved and ideally over the entire The course of the nozzle pocket remains the same.
Fig. 4a-4d zeigen eine weitere erfindungsgemäße Variante einer Düsentasche 2’” mit einer als Grundfläche 4’” ausgebildete Öffnung. Diese Grundfläche 4’” weist in Abweichung von einer pyramidalen Form einer Düsentasche eine rechteckige Grundfläche auf, wobei zwei gegenüberliegende Seiten 6‘“ und 8‘“ mit parallelem Verlauf zur Drehachse D der Zentrifugentrommel zumindest um 10% länger sind als die anderen beiden leicht in Umfangsrichtung gebogenen Seiten 7‘“ und 9‘“. 4a-4d show a further variant according to the invention of a nozzle pocket 2"" with an opening designed as a base area 4"". Deviating from the pyramidal shape of a nozzle pocket, this base area 4'" has a rectangular base area, with two opposite sides 6"" and 8"" running parallel to the axis of rotation D of the centrifuge drum being at least 10% longer than the other two slightly in Circumferentially curved sides 7"" and 9"".
Die rechteckige Grundfläche erlaubt zudem die Variation eines weiteren Freiheits grades bei der konstruktiven Ausgestaltung einer Zentrifugentrommel. Dies er laubt die Einstellung der Anzahl der Düsen, sowie eine Varianz des Verhältnisses von Trommeldurchmesser, Trommelhöhe, und Düsenzahl oder Böschungswinkel.
Bezugszeichen The rectangular base also allows the variation of a further degree of freedom in the structural design of a centrifuge drum. This allows the number of nozzles to be adjusted, as well as a variance in the ratio of drum diameter, drum height, and number of nozzles or angle of repose. Reference sign
Austragsdüse 1 , r, 1”, r” Düsentasche 2, 2‘, 2“, 2’” Ausnehmung 3 Discharge nozzle 1 , r, 1”, r” nozzle pocket 2, 2’, 2”, 2’” recess 3
Grundfläche 4, 4‘, 4“, 4”’ Seite 6, 6‘, 6”, 6‘“ Seite 7, 7‘, 6”, 7 Seite 8, 8‘, 8”, 8‘“ Seite 9, 9‘, 9”, 9‘“Footprint 4, 4', 4", 4"' Page 6, 6', 6", 6'" Page 7, 7', 6", 7 Page 8, 8', 8", 8'" Page 9, 9 ', 9”, 9'”
Dreiecksfläche 10, 10‘, 10“, 10’”Triangle area 10, 10', 10", 10'"
Seitenfläche 11 , 11 ‘, 11“, 11’”Face 11, 11', 11", 11'"
Seitenfläche 12, 12‘, 12“, 12”’Side surface 12, 12', 12", 12"'
Seitenfläche 13, 13‘, 13“, 13”’ Mechanische Schnittstelle 14 Side surface 13, 13', 13", 13"' Mechanical interface 14
Knick 15“ bend 15"
Austragsöffnung 16 discharge opening 16
Zentrifugentrommel 100 Trommelwand 110 Centrifuge drum 100 drum wall 110
Schleuderraum 200 centrifugal room 200
Trenntellerstapel 300 Divider disc stack 300
Trennteller 400 Separating disc 400
Zulaufrohr 500 Verteilerschaft 600 Inlet pipe 500 distributor shaft 600
Verteilerkanäle 700 distribution channels 700
Öffnungen 800 Openings 800
Abläufe 900 Processes 900
Drehachse bzw. Längsachse der Zentrifugentrommel D Längsachse der Düsentasche L Innenumfang der Zentrifugentrommel
Axis of rotation or longitudinal axis of the centrifuge drum D Longitudinal axis of the nozzle pocket L Inner circumference of the centrifuge drum
Claims
1. Zentrifugentrommel (100) eines Düsenseparators mit einer Drehachse (D) und mit einer Mehrzahl umfangsverteilt entlang eines Querschnitts senkrecht zur Drehachse (D) verteilten Düsentaschen (2, 2’, 2”, 2’”), wobei sich der Quer schnitt senkrecht zur Längsachse (L) einer jeweiligen Düsentasche (2, 2’, 2”, 2’”) in ihrem radialen Verlauf von einem Innenumfang (I) der Zentrifugentrom mel (100) zu einer endständig an der Düsentasche (2, 2’, 2”, 2’”) angeordne ten Öffnung (800) hin verringert, wobei die Düsentasche (2, 2’, 2”, 2’”) eine Ausnehmung (3) definiert dadurch gekennzeichnet, dass die Düsentasche (2, 2’, 2”) eine Längsachse (L) aufweist und wobei zu mindest eine der Seitenflächen (10, 10’, 10”, 12, 12’, 12”) einen Böschungs winkel (a) zur Längsachse (L) definiert, und zumindest eine der Seitenflächen (11, 11’, 11”, 13, 13’, 13”) einen Böschungswinkel (ß ) zur Längsachse (L) de finiert, wobei zumindest einer der Böschungswinkel nicht-linear ausgebildet ist, oder dass die Ausnehmung (3) entlang eines Innenumfangs (I) der Zentrifugen trommel (100) eine Öffnung in Form einer viereckigen Grundfläche (4”’), ins besondere einer nicht-euklidischen viereckigen Grundfläche aufweist, wobei diese Grundfläche (4”’) rechteckig ausgebildet ist mit zwei parallel verlaufen den ersten Seiten (6”’, 8”’) und zwei parallel verlaufenden im Umfangsrichtung der Zentrifugentrommel gebogenen zweiten Seiten (7”’, 9”’), wobei die ersten Seiten (6”’, 8”’) länger sind als die zweiten Seiten (7”’, 9”’). 1. Centrifuge drum (100) of a nozzle separator with an axis of rotation (D) and with a plurality of nozzle pockets (2, 2', 2", 2'") distributed circumferentially along a cross-section perpendicular to the axis of rotation (D), the cross-section extending perpendicularly to the longitudinal axis (L) of a respective nozzle pocket (2, 2', 2", 2'") in its radial course from an inner circumference (I) of the centrifuge drum (100) to a terminal end on the nozzle pocket (2, 2', 2 "", 2'") arranged opening (800), wherein the nozzle pocket (2, 2', 2", 2'") defines a recess (3), characterized in that the nozzle pocket (2, 2', 2 ”) has a longitudinal axis (L) and wherein at least one of the side surfaces (10, 10', 10”, 12, 12', 12”) defines an angle of repose (a) to the longitudinal axis (L), and at least one of the side surfaces (11, 11′, 11″, 13, 13′, 13″) defines an angle of repose (ß) to the longitudinal axis (L), wherein at least one of the angles of repose is non-linear, or that the recess (3) along an inner circumference (I) of the centrifuge drum (100) has an opening in the form of a quadrangular base (4"'), in particular a non-Euclidean quadrangular base, this base (4"') being rectangular two parallel first sides (6"', 8"') and two parallel second sides (7"', 9"') curved in the circumferential direction of the centrifuge drum, the first sides (6"', 8"') being longer are than the second pages (7”', 9”').
2. Zentrifugentrommel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (4”’) eine viereckige Grundfläche mit zumindest zwei gebogenen Seiten aufweist. 2. Centrifuge drum according to claim 1, characterized in that the base (4''') has a square base with at least two curved sides.
3. Zentrifugentrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsentasche (2, 2’, 2”, 2”’) eine mechanische Schnittstelle (14), vorzugs weise eine manuell-lösbare Schnittstelle, insbesondere eine Schraubverbin dung, zur Düse (1, 1’) mit der Austragsöffnung (16) aufweist. 3. Centrifuge drum according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle pocket (2, 2', 2", 2"') has a mechanical interface (14), preferably a manually detachable interface, in particular a screw connection, to the nozzle (1, 1') with the discharge opening (16).
4. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die viereckige Grundfläche (4”’) mit einer Drehsymmetrie um ihren Normalenvektor (F) von mehr als 90°, insbesondere von 180°, aus gebildet ist.
4. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that the square base (4''') is formed with a rotational symmetry about its normal vector (F) of more than 90°, in particular 180°.
5. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsentasche (2, 2’, 2”, 2’”) eine Längsachse (L) und die mehreren Seitenflächen (10, 10’, 10”, 11, 11’, 11”, 12, 12’, 12”, 13, 13’, 13”) aufweist, wobei zumindest eine der Seitenflächen (10, 10’, 10”, 11, 11’, 11”, 12, 12’, 12”, 13, 13’, 13”) eine mit einer Wölbung oder einen Knick (15”) in Richtung der Längsachse (L) aufweist. 5. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle pocket (2, 2', 2", 2'") has a longitudinal axis (L) and the plurality of side surfaces (10, 10', 10", 11, 11' , 11”, 12, 12', 12”, 13, 13', 13”), at least one of the side surfaces (10, 10', 10”, 11, 11', 11”, 12, 12', 12 ”, 13, 13', 13”) with a bulge or kink (15”) in the direction of the longitudinal axis (L).
6. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Seitenflächen (10, 10’, 10”, 11, 11’, 11”, 12,6. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that all side surfaces (10, 10', 10", 11, 11', 11", 12,
12’, 12”, 13, 13’, 13”) der Düsentasche als gewölbte oder abgeknickte Drei ecksflächen ausgebildet sind. 12', 12", 13, 13', 13") of the nozzle pocket are designed as curved or kinked triangular surfaces.
7. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (14) zur Düse (1, 1’) eine Ecke der je weiligen Dreiecksfläche bildet. 7. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that the interface (14) to the nozzle (1, 1') forms a corner of the respective triangular surface.
8. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die eine Seitenfläche (10, 10’, 10”, 11, 11’,8. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that at least one side surface (10, 10', 10", 11, 11',
11”, 12, 12’, 12”, 13, 13’, 13”) der Düsentasche (2, 2’, 2”) als gewölbte oder abgeknickte Dreiecksflächen ausgebildet ist. 11", 12, 12', 12", 13, 13', 13") of the nozzle pocket (2, 2', 2") is designed as curved or kinked triangular surfaces.
9. Zentrifugentrommel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Böschungswinkel sprunghaft bei Annäherung an die Längsachse ansteigt. 9. Centrifuge drum according to claim 8, characterized in that the angle of repose increases suddenly when approaching the longitudinal axis.
10. Zentrifugentrommel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seitenfläche (10, 10’, 11, 11’, 12, 12’, 13, 13’) asymptotisch der Längs achse (L) annähern. 10. Centrifuge drum according to claim 8, characterized in that the side surfaces (10, 10', 11, 11', 12, 12', 13, 13') approach the longitudinal axis (L) asymptotically.
11. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (4”’) zwei parallel verlaufenden ersten Seiten (6”’, 8”’) und zwei parallel verlaufenden im Umfangsrichtung der Zentri fugentrommel gebogenen zweiten Seiten (7”’, 9”’) aufweist, wobei die ersten Seiten (6”’, 8”’) zumindest 30% länger sind, vorzugsweise um 40-200 % län ger sind, als die zweiten Seiten (7”’, 9”’). 11. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that the base (4''') has two parallel first sides (6''', 8''') and two parallel second sides (7''') which are curved in the circumferential direction of the centrifuge drum. , 9"'), wherein the first sides (6"', 8"') are at least 30% longer, preferably 40-200% longer than the second sides (7"', 9"').
12. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Düsentasche (2, 2’, 2”, 2”’) aus gewölbten oder abge knickten Dreiecksflächen besteht.
12. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle pocket (2, 2′, 2″, 2″″) consists of curved or bent triangular surfaces.
13. Zentrifugentrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei gegenüberliegende Dreiecksflächen kon vex zur Längsachse (L) hin gewölbt ausgebildet sind. 13. Centrifuge drum according to one of the preceding claims, characterized in that at least two opposing triangular surfaces are curved concavely towards the longitudinal axis (L).
14. Düsenseparator umfassend eine Zentrifugentrommel (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Nozzle separator comprising a centrifuge drum (100) according to any one of the preceding claims.
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