EP4076758B1

EP4076758B1 - Querscheibe einer zentrifugenschnecke und vollmantelschneckenzentrifuge

Info

Publication number: EP4076758B1
Application number: EP20837966.9A
Authority: EP
Inventors: Michael Beywl; Thomas Hasenecker; Lothar FRÄNKEL
Original assignee: Flottweg SE
Current assignee: Flottweg SE
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2025-10-29
Anticipated expiration: 2040-12-17
Also published as: EP4076758A1; US20220410176A1; PL4076758T3; DE102019135215A1; BR112022010546A2; DK4076758T3; WO2021122884A1; CN114867561B; CN114867561A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit einer Zentrifugenschnecke, gemäß Patentanspruch 1.
Vollmantelschneckenzentrifugen sind durch eine Trommel mit geschlossenem bzw. vollem Mantel gekennzeichnet. Die Trommel wird mit hoher Drehzahl gedreht, wodurch ein sich in der Trommel befindliches mehrphasiges Gemisch in zumindest eine schwere Phase und eine leichte Phase getrennt werden kann. Die schwere Phase ist in der Regel eine feste Phase, die mittels einer Schnecke, d. h. einer Zentrifugenschnecke, aus der Trommel herausgefördert wird. Dazu ist die Schnecke in der Trommel relativ zu der Trommel drehbar gelagert und weist eine Schneckenwendel auf. Die Schneckenwendel ist um eine Schneckennabe angeordnet.
Die Schneckenwendel streicht entlang der Innenseite bzw. inneren Mantelfläche der Trommel und fördert somit das Gut der schweren Phase zu einem axialen Endbereich der Trommel. Am Ende der Trommel wird das Gut der schweren Phase beispielsweise aus einem Austragskonus heraus gefördert. Das zu klärende, mehrphasige Gemisch befindet sich also zwischen der Innenseite der Trommel und der Schneckennabe.
In bestimmten Vollmantelschneckenzentrifugen wird, insbesondere aus klärtechnischen Gründen, eine große Teichtiefe angestrebt. Zugleich ist die Teichtiefe aber durch den Durchmesser der Schneckennabe und sich dort ergebende Auftriebs- und Ablagerungseffekte des zu klärenden Gemisches bzw. der leichten Phase begrenzt.
Der Durchmesser der Schneckennabe kann nicht unbegrenzt verringert werden, da die Steifigkeit sowie die Stabilität der Zentrifugenschnecke abhängig vom Durchmesser der Schneckennabe ist.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Schneckennaben derart auszubilden, dass diese hinsichtlich der Schneckennabenwandung reduziert sind. Zwischen einzelnen Schneckennabenwandungen können somit Ausnehmungen ausgebildet sein, siehe z. B. KR 101 943 944 B1 .
Allerdings ist es notwendig, derartige Schneckennabenkonstruktionen mit entsprechenden Querscheiben auszubilden, so dass die Schneckennabe stabilisiert wird.
Ausgehend vom bestehenden Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Querscheibe einer Zentrifugenschnecke zur Stabilisierung einer Schneckennabenkonstruktion anzugeben, die zum einen die Schneckennabenkonstruktion ausreichend stabilisiert, und zum anderen derart ausgebildet ist, dass Flüssigkeit, d. h. das Zentrat in der Vollmantelschneckenzentrifuge ungehindert abströmen kann. Die Querscheibe ist derart auszubilden, dass die Steifigkeit der Querscheibe nicht beeinträchtigt ist.
Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitergebildete Vollmantelschneckenzentrifuge anzugeben, die hinsichtlich der Querscheibe weiterentwickelt ist.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Vollmantelschneckenzentrifuge durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche umfassen mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen.
Es wird erfindungsgemäß von einer Querscheibe einer Zentrifugenschnecke zur Stabilisierung einer Schneckennabenkonstruktion ausgegangen, wobei an mindestens 75 % aller vom Mittelpunkt zum Querscheibenumfang gedachten Kreislinien der Querscheibe zumindest abschnittsweise mindestens eine Öffnung ausgebildet ist. Bei den gedachten Kreislinien handelt es sich um alle Kreislinien die in der radialen Erstreckung zwischen dem Mittelpunkt zum Querscheibenumfang ausgebildet sein können.
Vorzugsweise ist in den theoretischen bzw. gedachten Ausbildung zwischen den Kreislinien lediglich ein Abstand von 5 mm, insbesondere von 2 mm, insbesondere von 1 mm, insbesondere von 0,5 mm, ausgebildet. Bei einer derartigen Betrachtung der Kreislinien ist der Abstand zwischen den Kreislinien vorzugsweise gleich groß ausgebildet.
Als Querscheibe einer Zentrifugenschnecke ist eine derartige Scheibe zu verstehen, die quer zur Längsachse der Schneckennabe ausgebildet ist.
Die Querscheibe dient insbesondere zur Stabilisierung einer derartigen Schneckennabenkonstruktion, die beispielsweise auf einer Konstruktion mehrerer Längsstäbe basiert. Eine Querscheibe kann auch als Stützscheibe bezeichnet werden.
Ausgehend vom Mittelpunkt in Richtung des Querscheibenumfanges weist die Querscheibe gedachte Kreislinien auf. An mindestens 75 % aller gedachten Kreislinien ist zumindest abschnittsweise eine Öffnung bzw. ein Abschnitt einer Öffnung ausgebildet.
Mit anderen Worten ist in mindestens 75 % des gesamten Durchmesserbereichs der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist auf mindestens 75 % aller Durchmesser der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet.
Eine derartige Ausbildung von Öffnungen über einen großen Teil des Durchmesserbereichs der Querscheibe hinweg ermöglicht ein gutes Abströmen der Flüssigkeit bzw. des Zentrats im Bereich der Schneckennabenkonstruktion. Zugleich weist eine derartige Querscheibe eine ausreichende Steifigkeit auf, so dass die Querscheibe weiterhin eine gute Stabilisierung der Schneckennabenkonstruktion bewirkt.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann insbesondere ein Durchmesserbereich der Querscheibe, der eine zentrale mittige Öffnung der Querscheibe begrenzt ohne Öffnung(en) ausgebildet sein. Ein derartiger öffnungsfreier Abschnitt kann der zusätzlichen Stabilität der Querscheibe nutzen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an allen gedachten Kreislinien der Querscheibe zumindest abschnittsweise eine Öffnung oder ein Abschnitt einer Öffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist besonders bevorzugt über den gesamten Durchmesserbereich der Querscheibe hinweg bezüglich jedes Durchmessers mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet.
Es ist möglich, die Querscheibe derart zu konstruieren, dass über den gesamten Durchmesserbereich der Querscheibe hinweg ein Abfließen der Flüssigkeit bzw. des Zentrats ermöglicht wird.
Vorzugsweise sind die Öffnungen der Querscheibe derart ausgebildet, dass diese Öffnungen unterschiedliche Geometrien und/oder Öffnungsgrößen und/oder Anordnungsmuster aufweisen.
Als Geometrie einer Öffnung ist die Form der Öffnung zu verstehen. Es ist möglich, dass die Querscheibe mehrere Öffnungen aufweist, die unterschiedliche Geometrien aufweisen.
Die Öffnungsgröße einer Öffnung betrifft mit anderen Worten die Öffnungsfläche. Durch die Öffnungsgröße hindurch kann die Flüssigkeit durch- und/oder abströmen. Es ist möglich, dass die Öffnungen hinsichtlich der Öffnungsgrößen unterschiedliche Ausmaße aufweisen.
Als Anordnungsmuster ist die Anordnung mehrerer Öffnungen zu verstehen, wobei mindestens zwei Öffnungen eine Öffnungsgruppe bilden, wobei mehrere Öffnungsgruppen über die Querscheibe verteilt angeordnet sein können. Des Weiteren ist es möglich, dass die Querscheibe eine Gruppe von Öffnungen aufweist, die mehrere gleichmäßig über die Querscheibe hinweg verteilte Öffnungen bilden. Vorzugsweise wird eine Gruppe von Öffnungen aus mehreren gleichartig ausgebildeten Öffnungen gebildet. Als gleichartige Öffnungen sind Öffnungen zu verstehen, die die gleiche Geometrie sowie die gleiche Querschnittsfläche aufweisen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Querscheibe mehrere Öffnungen auf, die nockenförmig oder eiförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind. Vorzugsweise sind derartige Öffnungen paarweise angeordnet. Ein Paar derartiger Öffnungen bildet somit eine Öffnungsgruppe. Mehrere derartiger Öffnungsgruppen können wiederum gleichmäßig über die Querscheibe hinweg angeordnet sein.
Als nockenförmige Öffnung ist eine derartige Öffnung zu verstehen, die im Wesentlichen die Form, insbesondere die Querschnittsform, eines Nockens einer Nockenwelle aufweist. Insbesondere weist eine derartige Öffnung die Form eines steilen Nockens auf. Eine derartige Öffnung wird mit anderen Worten aus zwei Kreissegmenten gebildet, deren Radiusmittelpunkte auf einer gemeinsamen Spiegelachse der Öffnung liegen. Die Kreissegmente sind wiederum abschnittsweise durch Geraden miteinander verbunden.
Des Weiteren ist es möglich, dass die Öffnungen eiförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils zwei derartiger Öffnungen derart zueinander angeordnet, dass diese eine Öffnungsgruppe bilden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils sechs Öffnungen nockenförmig oder eiförmig oder ellipsenförmig ausgebildet, wobei jeweils zwei Öffnungen eine Öffnungsgruppe bilden. Die somit drei gebildeten Öffnungsgruppen sind gleichmäßig in Umfangsrichtung auf der Querscheibe angeordnet.
Die erfindungsgemäße Querscheibe kann des Weiteren ausgehend vom Querscheibenumfang mehrere Öffnungen aufweisen, die als Ausnehmungen des Querscheibenumfangs ausgebildet sind.
Diese Ausnehmungen sind vorzugsweise U-förmig ausgebildet.
Vorzugsweise sind derartige Ausnehmungen, insbesondere U-förmige Ausnehmungen, wiederum paarweise angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Querscheibe sechs derartiger Ausnehmungen, insbesondere sechs derartiger U-förmiger Ausnehmungen, auf. Zwei der Ausnehmungen bilden eine Öffnungsgruppe. Die somit drei gebildeten Öffnungsgruppen sind gleichmäßig in Umfangsrichtung auf der Querscheibe angeordnet. In Umfangsrichtung wechseln sich vorzugsweise jeweils eine Öffnungsgruppe, gebildet aus U-förmigen Ausnehmungen mit einer Öffnungsgruppe, gebildet aus nockenförmigen Öffnungen ab.
Vorzugsweise weisen die U-förmigen Ausnehmungen in Richtung des Mittelpunkts der Querscheibe eine derartige Länge auf, dass in radialer Erstreckung ausgehend vom Mittelpunkt zum Querscheibenumfang die U-förmigen Ausnehmungen zumindest abschnittsweise auf übereinstimmenden Kreislinien zu den Öffnungen liegen, die nockenförmig ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Querscheibe mehrere Öffnungen auf, die kreisrund ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind die kreisrund ausgebildeten Öffnungen paarweise angeordnet. Mit anderen Worten bilden zwei kreisrunde Öffnungen eine Öffnungsgruppe.
Wiederum vorzugsweise sind sechs kreisrund ausgebildete Öffnungen ausgebildet. Sechs derartige Öffnungen können drei Öffnungsgruppen mit kreisrunder Form bilden. Die Öffnungsgruppen sind wiederum gleichmäßig in Umfangsrichtung auf der Querscheibe angeordnet.
Des Weiteren ist es möglich, dass kreisrund ausgebildete Öffnungen als Einzelöffnungen, d.h. nicht als Öffnungsgruppen gruppiert angeordnet sind. Außerdem ist es möglich, dass die Querscheibe mehrere unterschiedliche Ausführungsformen von kreisrund ausgebildeten Öffnungen aufweist. Beispielsweise kann eine erste Art von kreisrund ausgebildeten Öffnungen als Öffnungsgruppen angeordnet sein. Eine zweite Art von kreisrund ausgebildeten Öffnungen kann jeweils als Einzelöffnung angeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils eine Öffnungsgruppe aus kreisrunden Öffnungen sowie eine Öffnungsgruppe, gebildet aus U-förmigen Ausnehmungen, in einem gleichen Kreissegment ausgebildet. Die Öffnungsgruppe mit kreisrunden Öffnungen ist dabei innenliegend ausgebildet, d. h. in Richtung des Mittelpunkts innenliegend ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Querscheibe aus sechs Kreissektoren gebildet, wobei jeweils drei Kreissektoren die Öffnungsgruppen mit nockenförmigen Öffnungen aufweisen und jeweils drei Kreissektoren jeweils eine Öffnungsgruppe, gebildet aus U-förmigen Ausnehmungen und eine Öffnungsgruppe, gebildet aus kreisrunden Öffnungen aufweisen. Die derart ausgebildeten Kreissektoren sind jeweils abwechselnd ausgebildet.
Am Querscheibenumfang sind, vorzugsweise im Wesentlichen halbkreisförmige, Ausnehmungen ausgebildet, die gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die, insbesondere halbkreisförmigen, Ausnehmungen dienen zur Aufnahme von Längsstäben, die im Wesentlichen die Schneckennabenkonstruktion bilden.
Mit anderen Worten weist die Querscheibe vorzugsweise eine derartige Anzahl von vorzugsweise im Wesentlichen halbkreisförmigen Ausnehmungen am Querscheibenumfang auf, die der Anzahl von Längsstäben entspricht, die wiederum eine Schneckennabe einer Vollmantelschneckenzentrifuge bilden.
In einer Ausführungsform der Erfindung können zwölf derart halbkreisförmige Ausnehmungen ausgebildet sein.
Des Weiteren ist es möglich, dass die Querscheibe mindestens eine derartige Anzahl von Ausnehmungen am Querscheibenumfang aufweist, die der Anzahl von Längsstäben entspricht, die die Schneckennabe bilden.
Die Anzahl der, vorzugsweise im Wesentlichen halbkreisförmigen, Ausnehmungen kann größer sein als die Anzahl von Längsstäben. Demnach kann eine Querscheibe zur Verfügung gestellt werden, die als Querscheibe von mehreren unterschiedlich ausgebildeten Schneckennaben dienen kann. Demnach ist es mit anderen Worten nicht notwendig, dass die Querscheibe lediglich eine derartige Anzahl von, vorzugsweise halbkreisförmigen, Ausnehmungen aufweist, die der Anzahl von Längsstäben entspricht. Vielmehr ist es möglich, dass einzelne, beispielsweise jede zweite halbkreisförmige Ausnehmung, als zusätzlicher Flüssigkeitsdurchlass ausgebildet ist.
Im Mittelpunkt der Querscheibe kann außerdem eine Öffnung ausgebildet sein. Die Mittelpunkts-Öffnung kann eine Kreisform mit zusätzlich weiteren kreissegmentartigen Ausnehmungen, insbesondere drei kreissegmentartigen Ausnehmungen, aufweisen. Als kreissegmentartige Ausnehmung ist eine derartige Ausnehmung zu verstehen, die aus einem Kreissegment gebildet ist, wobei das Kreissegment die Teilfläche einer Kreisfläche ist, die von einem Kreisbogen und einer Kreissehne begrenzt wird.
Vorzugsweise sind die kreissegmentartigen Ausnehmungen, insbesondere die drei kreissegmentartigen Ausnehmungen, gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Kreisform der derart gebildeten Mittelpunkts-Öffnung ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die kreissegmentartigen Ausnehmungen, insbesondere die drei kreissegmentartigen Ausnehmungen derart in der Querscheibe angeordnet sind, dass sich in Umfangsrichtung jeweils eine Öffnungsgruppe, die aus zwei kreisrund ausgebildeten Öffnungen gebildet wird, und eine kreissegmentartige Ausnehmung der Mittelpunkts-Öffnung abwechseln.
Vorzugsweise sind drei Öffnungsgruppen, die aus jeweils zwei kreisrund ausgebildeten Öffnungen gebildet werden sowie drei kreissegmentartige Ausnehmungen ausgebildet. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass mindestens eine gedachte Kreislinie der Querscheibe sowohl die kreissegmentartigen Ausnehmungen als auch die Öffnungsgruppen, die aus jeweils zwei kreisrund ausgebildeten Öffnungen gebildet werden, schneidet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Öffnungen auch eine Rautenform und/oder eine Polygonform und/oder eine Spitzbogenform und/oder eine Dreieck- oder Viereckform mit zumindest teilweise gebogenen Seiten aufweisen.
Zwischen den einzelnen Öffnungen der Querscheibe ist das Material der Querscheibe ausgebildet. Dieses Material ist vorzugsweise aus Metall gebildet.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung weisen die Öffnungen eine derartige Größe auf und sind derart zueinander angeordnet, dass das Material der Querscheibe stegartig ausgebildet ist. Die Stege können gerade und/oder bogenförmig ausgebildet sein. Bei Ausbildung von Stegen wird ein besonders vorteilhaftes Verhältnis von Öffnungsgrößen in Relation zur verbleibendem Material der Querscheibe geschaffen.
Die Erfindung betrifft eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit einer Zentrifugenschnecke, die zumindest abschnittsweise eine aus Längsstäben gebildete Schneckennabe umfasst. Erfindungsgemäß ist in der Schneckennabe mindestens eine erfindungsgemäße Querscheibe angeordnet.
Es ist möglich, dass in der Schneckennabe mehrere erfindungsgemäße Querscheiben ausgebildet sind. Des Weiteren ist es möglich, dass die in einer Schneckennabe angeordneten Querscheiben unterschiedlich ausgebildet sind. Es ist möglich, dass mindestens eine der ausgebildeten Querscheiben eine erfindungsgemäße Querscheibe ist, wohingegen die weiteren Querscheibe(n) eine andersartige Ausbildung aufweist/aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Querscheibe unabhängig von der in der Trommel der Vollmantelschneckenzentrifuge ausgebildeten Teichtiefe einen axialen Durchtritt für ein in der Vollmantelschneckenzentrifuge erzeugtes Zentrat aus.
Mit anderen Worten wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge, die eine erfindungsgemäße Querscheibe aufweist, effektiv vermieden, dass der Feststoff in der Trommel derart angestaut wird, dass die standardmäßig am Querscheibenumfang ausgebildeten Öffnungen bzw. Ausnehmungen mit Feststoff verschlossen werden.
Vielmehr kann die Flüssigkeit/das Zentrat aufgrund der Ausbildung der erfindungsgemäßen Querscheibe frei abfließen. Erfindungsgemäß wird bei jeder Teichtiefe ein axialer Durchtritt für die Flüssigkeit/das Zentrat ermöglicht, ohne dass die Zentrifugenschnecke, insbesondere die aus Längsstäben gebildete Schnecke, an Stabilität verliert.
Bei der erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge kann es sich sowohl um eine 2-Phasen-Vollmantelschneckenzentrifuge, als auch um eine 3-Phasen-Vollmantelschneckenzentrifuge handeln.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge, die mindestens eine erfindungsgemäße Querscheibe aufweist; und
Fig. 2: eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Querscheibe.

Im Folgenden werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
In Fig. 1 ist eine Vollmantelschneckenzentrifuge 10 dargestellt, die sich im Wesentlichen längs einer waagrechten Längsachse 12 erstreckt. Die Vollmantelschneckenzentrifuge 10 weist ein Außengehäuse 14 auf, in dem eine Trommel 16 um die Längsachse 12 drehbar gelagert ist. Durch Drehen der Trommel 16 mit hoher Drehzahl kann in dieser eine Zentrifugalkraft erzeugt werden, mittels der ein zu klärendes Gut in eine schwere und eine leichte Phase getrennt werden kann. Die Trommel 16 ist dazu an einem ersten Trommellager 18 und einem zweiten Trommellager 20 abgestützt. Bei der dargestellten Vollmantelschneckenzentrifuge 10 handelt es sich um eine 2-Phasen-Vollmantelschneckenzentrifuge. Die erfindungsgemäße Querscheibe kann jedoch auch bei einer 3-Phasen-Vollmantelschneckenzentrifuge verwirklicht sein.
An der Trommel 16 ist ein Einlass 22 für das zu klärende Gut sowie ein Auslass 24 für die schwere Phase und ein Auslass 26 für die leichte Phase ausgebildet. Zum Drehen der Trommel 16 ist ein Antrieb 28 vorgesehen. Der Auslass 26 wirkt als ein Überlauf für die sich radial innen in der Trommel befindende leichte Phase, so dass diese dort selbsttätig austritt, sofern in der Trommel 16 ein vorbestimmter Pegel, die sogenannte Teichtiefe 52, erreicht ist.
Damit die sich radial außen in der Trommel 16 befindende schwere Phase aus der Trommel 16 ausgetragen werden kann, ist in der Trommel 16 eine Zentrifugenschnecke 30 vorgesehen. Die Zentrifugenschnecke 30 wird mittels des Antriebs 28 relativ zur Trommel 16 gedreht. Dadurch wird das Material der schweren Phase längs eines an der Trommel 16 ausgebildeten Konus nach radial innen und damit zum Auslass 24 ausgetragen.
Die Zentrifugenschnecke 30 ist dazu mit einer sich längs zur Längsachse 12 erstreckenden Schneckennabe 32 gestaltet, die radial außen von einer Schneckenwendel 34 umgeben ist. Die Schneckennabe 32 dient also dazu, die Schneckenwendel 34 in radialer Richtung abzustützen, Drehmoment vom Antrieb 28 auf die Schneckenwendel 34 zu übertragen und dabei insbesondere Zugkräfte und Schubkräfte aufzunehmen. Die Schneckennabe 32 ist im zylindrischen Längsabschnitt 36 mit einer Gitterstruktur 56 gestaltet.
Die Gitterstruktur 56 ist mittels zwölf Längsstäben 58 gestaltet, die über den Umfang der Schneckennabe 32 hinweg in deren Längsrichtung, also parallel zur Längsachse 12 in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet sind.
Die bevorzugte Anzahl an Längsstäben 58 liegt zwischen 8 und 16, insbesondere zwischen 10 und 14. Die Längsstäbe 58 bilden radial außen jeweils eine Anlagefläche für die Schneckenwendel 34 und sind radial innen an Querscheiben 60 abgestützt. Die Längsstäbe 58 erstrecken sich dabei über die Querscheiben 60 hinweg, die quer zur Längsachse 12 ausgerichtet sind und damit eine innere Abstützung für die Längsstäbe 58 bilden.
Zwischen jeweils zwei Querscheiben 60 erstrecken sich zwischen zwei und sechs Schrägstreben 64.
Im konischen Längsabschnitt 38 ist die Schneckennabe 32 mit einer Mantelfläche 44 ausgebildet. Die Mantelfläche 44 ist im Wesentlichen geschlossen und insbesondere mittels eines Bleches bzw. einer Rohrfläche gestaltet. Die Zentrifugenschnecke 30 ist mittels eines ersten Schneckenlagers 40 und eines zweiten Schneckenlagers 42 drehbar gelagert.
Der Einlaufbereich 48 wird insbesondere durch das Einlaufrohr 46 definiert. Das Einlaufrohr 46 dient zum Zuführen von zu klärendem Gut zentral in dem Einlaufbereich 48 ins Innere der Schneckennabe 32. Die Vollmantelschneckenzentrifuge 10 weist aufgrund der aus Längsstäben 58 gebildeten Schneckennabe 32 eine große Teichtiefe 52 auf.
In Fig. 2 wird eine erfindungsgemäße Querscheibe 60 vergrößert dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass in der Querscheibe 60 eine Vielzahl von Öffnungen 70 ausgebildet sind. Diese Öffnungen 70 weisen unterschiedliche Geometrien, Querschnitte und Anordnungsmuster auf. Die Öffnungen 70 sind derart angeordnet, hinsichtlich der Geometrie derart ausgebildet und weisen derartige Öffnungsgrößen auf, dass an mindestens 75 % aller vom Mittelpunkt M zum Querscheibenumfang 72 gedachten Kreislinien 71 der Querscheibe 60 zumindest abschnittsweise mindestens eine Öffnung 70 oder ein Abschnitt einer Öffnung 70 ausgebildet ist.
Mit anderen Worten ermöglicht die Querscheibe 60 aufgrund der ausgebildeten Öffnungen 70 bei jeder in der Vollmantelschneckenzentrifuge 10 vorherrschenden Teichtiefe 52 einen axialen Durchtritt für das Zentrat. Gleichzeitig wird die Stabilität der Querscheibe 60 und somit der Schneckennabe 32 bzw. der Zentrifugenschnecke 30 nicht negativ beeinträchtigt.
Zunächst ist eine Öffnung 70/80 zu erkennen, die im Mittelpunkt M der Querscheibe 60 ausgebildet ist. Diese Öffnung 80 weist eine Kreisform 81 mit zusätzlich weiteren kreissegmentartigen Ausnehmungen 82 auf. Im vorliegenden Fall sind drei kreissegmentartige Ausnehmungen 82 ausgebildet. Die kreissegmentartigen Ausnehmungen sind gleichmäßig über den Umfang der Kreisform 81 verteilt. Mit anderen Worten sind die kreissegmentartigen Ausnehmungen 82 jeweils in einem 120°-Winkel zueinander angeordnet.
Ausgehend vom Mittelpunkt M in radialer Richtung sind weiterhin Öffnungen 70 angeordnet, die als kreisrunde Öffnungen 73 ausgebildet sind. Diese kreisrunden Öffnungen 73 weisen im Vergleich zu allen anderen Öffnungen 70 der Querscheibe 60 die geringste Öffnungsgröße auf.
Es ist zu erkennen, dass diese kreisrunden Öffnungen 73 jeweils paarweise angeordnet sind. Jeweils zwei kreisrunde Öffnungen 73 bilden eine Öffnungsgruppe 83. Es sind sechs kreisrunde Öffnungen 73 und somit drei Öffnungsgruppen 83 ausgebildet.
Die Öffnungsgruppen 83 sind wiederum gleichmäßig in Kreisbogenrichtung auf der Querscheibe 60 angeordnet. Mit anderen Worten sind die Öffnungsgruppen 83 wiederum im 120°-Winkel zueinander angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die Öffnungsgruppen 83 in Relation zu der Mittelpunkts-Öffnung 80 derart angeordnet sind, dass jeweils eine Öffnungsgruppe 83 zwischen zwei kreissegmentartigen Ausnehmungen 82 angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Öffnungsgruppen 83 wiederum im 120°-Winkel zueinander angeordnet. Es ist zu erkennen, dass an der exemplarischen Kreislinie 71' sowohl abschnittsweise die Öffnungen 73 als auch die kreissegmentartigen Ausnehmungen 82 der Öffnung 80 ausgebildet sind.
Zusätzlich sind drei kreisrunde Öffnungen 73' ausgebildet. Diese Öffnungen 73' weisen einen kleineren Durchmesser als die kreisrunden Öffnungen 73 auf. Die drei kreisrunden Öffnungen 73' sind jeweils radial innen liegend zu einer Ausnehmung 90 ausgebildet. Außerdem sind die kreisrunden Öffnungen 73' in radialer Verlängerung zum mittigen Abstand der kreisrunden Öffnungen 73 der Öffnungsgruppen 83 ausgebildet.
Die Querscheibe weist des Weiteren Öffnungen 70 auf, die nockenförmig ausgebildet sind. Diese nockenförmigen Öffnungen 74 sind wiederum paarweise angeordnet.
Es ist zu erkennen, dass sechs nockenförmige Öffnungen 74 ausgebildet sind, wobei insgesamt drei Öffnungsgruppen 84 hinsichtlich der nockenförmigen Öffnungen 74 ausgebildet sind. Als nockenförmige Öffnungen 74 ist eine derartige Öffnung zu verstehen, die in Draufsicht auf die Öffnung 74 die Form eines Nockens einer Nockenwelle aufweist. Es ist zu erkennen, dass die Form der Öffnungen 74 der Form eines steilen Nockens entspricht. Um eine derartige nockenförmige Öffnung 74 bilden zu können, weisen die Öffnungen zwei Kreissegmente, nämlich das erste Kreissegment 75 sowie das zweite Kreissegment 76 auf. Das zweite Kreissegment 76 ist dabei größer und weist einen größeren Radius auf, als das erste Kreissegment 75.
Die beiden Kreissegmente 75 und 76 werden mittels Verbindungsgeraden 77 miteinander verbunden, so dass die Nockenform der Öffnungen 74 gebildet wird. Es ist zu erkennen, dass alle nockenförmigen Öffnungen 74 derart angeordnet sind, dass jeweils die kleineren Kreissegmente bzw. die kleineren Bogensegmente 75 in Richtung des Querscheibenumfangs 72 weisen und die zweiten Kreissegmente bzw. die größeren Bogensegmente 76 nach innen in Richtung des Mittelpunktes M weisen.
Die Öffnungsgruppen 84 sind derart angeordnet, dass in Umfangsrichtung U jeweils abwechselnd eine Öffnungsgruppe 84 und eine Öffnungsgruppe 83 angeordnet sind. Anhand der exemplarischen Kreislinie 71" ist zu erkennen, dass auf dieser Kreislinie 71" teilweise sowohl die kreisrunden Öffnungen 73 als auch die nockenförmigen Öffnungen 74 ausgebildet sind.
Die Querscheibe weist außerdem Öffnungen 70 auf, die als U-förmige Ausnehmungen 78 ausgebildet sind. Insgesamt sind an der Querscheibe 60 sechs derartige U-förmige Ausnehmungen 78 ausgebildet.
Jeweils zwei dieser Ausnehmungen 78 sind paarweise angeordnet und bilden eine Öffnungsgruppe 88. Insgesamt sind somit drei Öffnungsgruppen 88 ausgebildet, die wiederum gleichmäßig über die Querscheibe 60 verteilt angeordnet sind. Die Öffnungsgruppen 88 sind jeweils 120° zueinander angeordnet.
Anhand der exemplarischen Kreislinien 71‴ und 71* ist zu erkennen, dass an diesen Kreislinien 71‴ und 71* sowohl die nockenförmigen Öffnungen 74 als auch die U-förmigen Ausnehmungen 78 zumindest abschnittsweise ausgebildet sind.
Die Querscheibe 60 weist des Weiteren am Querscheibenumfang 72 Ausnehmungen 90 auf. Diese Ausnehmungen sind im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet. Die Ausnehmungen 90 dienen insbesondere zur Aufnahme und Fixierung von Längsstäben 58 einer Schneckennabe 32.
Vorliegend sind zwölf derartige Ausnehmungen 90 ausgebildet. Demnach ist es möglich, eine Schneckennabe 32 aus zwölf Längsstäben 58 zu bilden. Es ist jedoch nicht notwendig, in allen Ausnehmungen 90 einen Längsstab aufzunehmen. Mit anderen Worten kann bei Vorliegen von weniger als zwölf Längsstäben beispielsweise jede zweite Ausnehmung 90 frei bleiben.
Die Querscheibe 60 wird aus abwechselnd angeordneten Kreissektoren 94 und 95 gebildet.
Ein erster Kreissektor 94 umfasst eine kreissegmentartige Ausnehmung 82 sowie eine Öffnungsgruppe 84, die aus nockenförmigen Öffnungen 74 gebildet ist. Ein zweiter Kreissektor 95 umfasst eine Öffnungsgruppe 83, die aus kreisrunden Öffnungen 73 gebildet ist sowie eine Öffnungsgruppe 88, die aus U-förmigen Ausnehmungen 78 gebildet ist. Des Weiteren ist in dem zweiten Kreissektor 95 jeweils eine kreisrunde Öffnung 73' ausgebildet.
Die Kreissektoren 94 und 95 sind abwechselnd zueinander in Umfangsrichtung U angeordnet. Insgesamt sind drei erste Kreissektoren 94 und drei zweite Kreissektoren 95 ausgebildet.
Aufgrund der unterschiedlich ausgebildeten Öffnungen 70 bzw. 73, 74, 78 und 80 wird es ermöglicht, unabhängig von der in der Trommel 16 der Vollmantelschneckenzentrifuge 10 ausgebildeten Teichtiefe 52 einen axialen Durchtritt für in der Vollmantelschneckenzentrifuge 10 erzeugtes Zentrat auszubilden.

Bezugszeichenliste

10: Vollmantelschneckenzentrifuge
12: Längsachse
14: Außengehäuse
16: Trommel
18: erstes Trommellager
20: zweites Trommellager
22: Einlass für zu klärendes Gut
24: Auslass für schwere Phase
26: Auslass für leichte Phase
28: Antrieb
30: Zentrifugenschnecke
32: Schneckennabe
34: Schneckenwendel
36: zylindrischer Längsabschnitt
38: konischer Längsabschnitt
40: erstes Schneckenlager
42: zweites Schneckenlager
44: geschlossene Mantelfläche
46: Einlaufrohr
48: Einlaufbereich
52: Teichtiefe
56: Gitterstruktur
58: Längsstab
60: Querscheibe
64: Schrägstrebe
70: Öffnung
71, 71', 71", 71‴, 71*: Kreislinie
72: Querscheibenumfang
73, 73': kreisrunde Öffnung
74: nockenförmige Öffnung
75: erstes Kreissegment
76: zweites Kreissegment
77: Verbindungsgerade
78: U-förmige Ausnehmung
80: Öffnung Mittelpunkt
81: Kreisform
82: kreissegmentartige Ausnehmung
83: Öffnungsgruppe
84: Öffnungsgruppe
88: Öffnungsgruppe
90: Ausnehmung
94: erster Kreissektor
95: zweiter Kreissektor
M: Mittelpunkt
U: Umfangsrichtung

Claims

Vollmantelschneckenzentrifuge (10) mit einer Zentrifugenschnecke (30), die zumindest abschnittsweise eine aus Längsstäben (58) gebildete Schneckennabe (32) umfasst, wobei in der Schneckennabe (32) mindestens eine Querscheibe (60) zur Stabilisierung einer Schneckennabenkonstruktion (56) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
an mindestens 75 % aller vom Mittelpunkt (M) zum Querscheibenumfang (72) gedachten Kreislinien (71) der Querscheibe (60) zumindest abschnittsweise mindestens eine Öffnung (70) ausgebildet ist, wobei am Querscheibenumfang (72) Ausnehmungen (90), die gleichmäßig verteilt angeordnet sind, ausgebildet sind, wobei die Ausnehmungen (90) zur Aufnahme der Längsstäbe (58) dienen.
Vollmantelschneckenzentrifuge (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
an allen gedachten Kreislinien (71) der Querscheibe (60) zumindest abschnittsweise eine Öffnung (70) ausgebildet ist.
Vollmantelschneckenzentrifuge (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, das
die Öffnungen (70, 73, 75, 78, 80) der Querscheibe (60) unterschiedliche Geometrien und/oder Öffnungsgrößen und/oder Anordnungsmuster aufweisen.
Vollmantelschneckenzentrifuge (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, das
mehrere Öffnungen (74) der Querscheibe (60) nockenförmig oder eiförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind und insbesondere paarweise angeordnet sind.
Vollmantelschneckenzentrifuge (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, das
ausgehend vom Querscheibenumfang (72) mehrere Öffnungen (78) der Querscheibe (60) als Ausnehmungen, insbesondere als U-Förmige Ausnehmungen, ausgebildet sind, die insbesondere paarweise angeordnet sind.
Vollmantelschneckenzentrifuge (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, das
mehrere Öffnungen (73) der Querscheibe (60) kreisrund ausgebildet sind und insbesondere paarweise angeordnet sind.
Vollmantelschneckenzentrifuge (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine im Mittelpunkt (M) der Querscheibe (60) ausgebildete Öffnung (80), die eine Kreisform (81) mit zusätzlich weiteren kreissegmentartigen Ausnehmungen (82), insbesondere drei kreissegmentartigen Ausnehmungen (82), aufweist.
Vollmantelschneckenzentrifuge (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
unabhängig von der in der Trommel (16) der Vollmantelschneckenzentrifuge (10) ausgebildeten Teichtiefe (52), die Querscheibe (60) einen axialen Durchtritt für ein in der Vollmantelschneckenzentrifuge (10) erzeugtes Zentrat ausbildet.