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Kontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge
Gegenstand der Erfindung ist eine kontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge.
Bekannt ist eine kontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge, die aus zwei ineinanderliegenden Leistentrommeln besteht, deren parallel zur Trommelachse verlaufende Leisten ineinander greifen. Die Achsen dieser Trommeln schneiden einander oder kreuzen sich. Die Leisten bilden den Mantel dieser Trommeln, die Stirnflächen dieser Trommeln sind mit schlitzförmigen Öffnungen versehen, die tangential im Hinblick auf den inneren Umfang der Trommel angeordnet sind und durch die ein an der Oberfläche eines Toroids schraubenlinienförmig gewundenes Band aus Filtergewebe hindurchgeht, das über den abgerundeten Rand der äusseren Trommel und eine an der Stirnfläche befestigte Rolle geführt ist, wobei die Stirnfläche der inneren Trommel gleichachsig mit der Welle verbunden ist, die wenigstens durch ein Pendellager hindurchgeht, das in der hohlen Welle der äusseren Trommel angeordnet ist.
Das endlose, an der Oberfläche eines Toroids schraubenlinienförmig gewundene Band des Filtertuchs wird infolge der sich schneidenden oder sich kreuzenden Achsen der Leistentrommeln von einem Ende der Trommel zum andern transportiert und kehrt aussen an der Trommel wieder durch Schlitze zurück. Die Mutterlauge und die Waschwässer werden vom toroidförmig gewundenen Band des Filtergewebes abgespritzt, dessen Windungen sich überlappen, wobei die abfiltrierte Suspension durch den Einfluss der Zentrifugalkraft von dem sich ausserhalb der Trommeln befindlichen Band in die zugehörige Rinne abgeschleudert wird.
Im Hinblick auf die fortschreitende Bewegung des Bandes, das in Form einer Schraubenlinie auf die Mäntel beider Trommeln gewickelt ist, entsteht auf der ganzen inneren Oberfläche der Trommel eine zusammenhängende Filterfläche, so dass während der Rotation der Zentrifuge das schraubenlinienförmig gewundene Band gewaschen werden kann und die Zentrifugierung kontinuierlich verläuft.
Ferner wurde vorgeschlagen, ein endloses Band an der Innenseite eines zylinderförmigen Käfigs schraubenlinienförmig aufzuwickeln, wobei sich das Band gegen Rollen dieses Käfigs lehnt und kontinuierlich innerhalb des Zylinders an einem Ende abgezogen und wieder dem andern Ende zugeführt wird. Diese Anordnung besitzt dieselben Nachteile, wie die oben erwähnte und es ist schwer, ohne besondere Leitrollen ein dichtes Anliegen der einzelnen Windungen bzw. deren richtiges überlappen zu erreichen.
Diese Zentrifuge mit schraubenlinienförmig gewundenem Band zeigt jedoch eine genügende Filterfähigkeit für feine Suspensionen, doch das Auswaschen des Bandes ist in manchen Fällen schwierig. Diese Nachteile beseitigt die Erfindung, die ebenfalls eine kontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge betrifft, bei der an Stelle des toroidförmig gewundenen Bandes eine endlose Schnur benutzt wird. Die Zentrifuge gemäss dieser Erfindung hat mit der oben zuerst erwähnten bekannten Zentrifuge lediglich die Anwendung eines zweifachen Systems von Leistentrommeln und die sich schneidenden oder kreuzenden Achsen der beiden Trommeln der Zentrifuge gemeinsam.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die innere Trommel mit einer hohlen Welle versehen ist, die mit Hilfe von Lagern in der hohlen Welle der äusseren Trommel gelagert ist und dass ausserhalb
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der Zentrifuge einerseits eine von einem Elektromotor angetriebene Einrichtung für den Antrieb bzw. die Zufuhr einer endlosen verdrehten oder geflochtenen Schnur durch die hohle Welle der inneren
Trommel in den inneren Raum der Trommeln und anderseits einer Aufwickelvorrichtung angeordnet ist, welche die endlose Schnur am andern Trommelende aus dem inneren Raum der ineinander gelegten
Trommeln über ein Rohr und Führungsrollen leitet, wobei aus dieser Aufwickelvorrichtung die endlose
Schnur wieder in die Einrichtung für den Antrieb der endlosen Schnur zurückgeführt wird ;
infolge der
Wirkung der Zentrifugalkraft beim Gang der Zentrifuge wird die endlose Schnur in Form einer
Schraubenlinie auf die innere Fläche der Trommeln aufgewickelt, wodurch eine Filtrationsschicht für die Suspension gebildet wird, die in den inneren Raum beider Trommeln mit Hilfe einer Düse eingespritzt wird, welche neben dem Rohr für die Ableitung der Schnur aus der Zentrifuge angeordnet ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist schematisch in den Zeichnungen dargestellt, wobei die Fig. 1 und 2 das Prinzip des Vorschubes der Schnur auf den beiden Trommeln darstellt, deren Achsen sich schneiden oder sich kreuzen, die Fig. 3 stellt einen Axialschnitt der Zentrifuge sowie die Einrichtung für das Aufwinden der Schnur dar ; die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt gemäss der Linie I-II der Fig. 3 und die
Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Zentrifuge.
Gemäss der Fig. 1 sind die Zylinder--l und 2-auf den Wellen-4 und 4'--gelagert, die nicht parallel sind. Beide Zylinder sind mit der Schnur --3-- umwickelt. Dreht sich einer der
Zylinder, z. B. der Zylinder --1--, dann dreht sich mit Hilfe der Schnur-3- (wie mit einem Antriebsriemen) auch der Zylinder--2--, wobei sich die Schnur --3-- ausser in Längsrichtung auch in der Richtung der Achse der Welle--4'--des Zylinders--2--bewegt.
Die Fig. 2 zeigt das Prinzip der Erfindung, wobei die beiden Trommeln--l und 2-ineinandergeschoben sind und mit Hilfe der Leisten--5 und 6-ineinandergreifen, so dass die Trommel wenn sie sich dreht, auch die Trommel --2-- mitnimmt. Aus der schematischen Darstellung geht hervor, dass die Welle --4'-- der Trommel --1-- hohl ist und dass durch sie die Welle--4--der zweiten Trommel --2- hindurchgeht. Die Lager--7--der Wellen--4 und 4'--sind verschiebbar einzustellen und durch das Einstellen des einen oder des andern Lagers kann erzielt werden, dass die Wellen beider Trommeln sich schneiden. Bei der Rotation der beiden Trommeln - l und 2-schreitet die Schnur in der Richtung der Trommelachse fort.
Die Schnur --3-- kann auch auf die innere Fläche der Leisten der Trommel--1, 2-- aufgelegt werden und für den Fall, dass sich die Trommel so rasch dreht, dass die Schnur--3--durch die Zentrifugalkraft an die Leisten --5 und 6--angedrückt wird, dann bewegt sich die Schnur in der Richtung beider Achsen, wobei die einzelnen Windungen der Schnur fortschreitend die ganze innere Fläche der Trommelleisten bedecken.
Hiedurch bildet sich auf der inneren Fläche der Leisten eine zusammenhängende Schicht nebeneinanderliegender Windungen der Schnur.
Die Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der ganzen Einrichtung, d. h., die kontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge, die Dosiereinrichtung und die Aufwickeleinrichtung. Die Zentrifuge besteht aus zwei Trommeln-l und 2--, deren zylindrische Flächen nicht voll sind, sondern von den einzelnen Leisten--5 und 6--gebildet werden, die eineinandergreifen, wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, die einen Querschnitt durch beide Trommeln gemäss der Linie I-II in Fig. 3 darstellt. Dreht sich also die Trommel-l-mit den Leisten-5-, nimmt sie die Leisten --6-- der Trommel --2-mit, die sich dann mitdreht. Die Welle --4-- der Trommel --1-- ist in dem festen Lager-7- gelagert, das mit dem Mantel --29- der Zentrifuge verbunden ist.
Diese Welle-4-ist hohl und ist von der zweiten Welle --4'- der zweiten Trommel--2--durchsetzt, wobei diese zweite Welle ebenfalls hohl ist und dem Durchgang der Schnur in das Innere der Trommel --2-- dient, wie im weiteren näher erklärt wird. Die zweite Welle --4'-- ist im Lager --8-- gelagert, das in der ersten Welle --4-- angeordnet ist ; die zweite Welle --4'-- kann in einem kleinen Winkel verschwenkt
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Die Welle --4-- der Trommel --1-- ist an ihrem Ende mit der Riemenscheibe --12-- für den Antrieb dieser Trommel versehen.
Dreht sich also die Trommel dreht sich auch die Trommel --2-- infolge des Eingriffes der Leisten --5-- der Trommel --1-- in die Leisten --6-- der Trommel--2-- (s. Fig. 4).
Die Schnur--13--, die in die Trommel--2--der Zentrifuge geführt wird, ist auf der Einrichtung für den Antrieb der endlosen Schnur aufgewickelt, die aus den beiden Rollen--14, 15--
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besteht, auf welchen die Schnur aufgelegt ist, welche in der beschriebenen Weise weiter auf die inneren Flächen der Trommeln-1, 2-, über die Rollen --16-- und über die Aufwickeleinrichtung zurück zur Rolle --14-- der Einrichtung für den Antrieb der endlosen Schnur geführt ist.
Die Rolle --14-- wird vom Motor --17-- angetrieben, jedoch kann diese Bewegung auch vom Antrieb der
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und 2--abgeleitetgleichlaufenden Strom von Luft oder Wasser so lenkt, dass keine Störungen vor dem Eintritt in die hohle Welle --4'-- eintreten können. Die Luft oder das Wasser werden in den Ejektor --18-durch die Leitung --19-- in der Richtung des Pfeiles, wie er in den Zeichnungen zu sehen ist, eingeführt. Diese Einrichtung ermöglicht einen glatten Verlauf der Bildung der Filterschicht auch bei solchen Umdrehungen der Zentrifuge, bei denen die Zentrifugalkraft, welche auf die an die innere Wand der Trommel angelegte Schnur wirkt, kleiner ist als der Widerstand, der durch die Reibung der Schnur beim Abwickeln und in der Hohlwelle --4'-- hervorgerufen wird.
Die Schnur --13-- wird vom Ejektor --18-- durch die hohle Welle --4'-- zum Boden der Trommel --2-- geführt und
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schneidenden oder windschiefen Stellung der Achsen bzw. der Wellen-4 und 4'-- die einzelnen Windungen der Schnur dicht nebeneinander und bilden so die Filtrationsschicht--20--, die aus Windungen besteht, welche sich vom Boden der Trommel--2--zu ihrem offenen Ende bewegen. Die Schnur--13--wird von dem die innere Trommel--2--überragenden Rand--21--der äusseren
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Die Aufwickelvorrichtung macht es möglich, dass die endlose Schnur jederzeit abgewickelt und von neuem in die Filtrationsschicht aufgewickelt werden kann und dies auch beim Gang der Zentrifuge.
Diese Aufwickelvorrichtung besteht aus den zwei Rollenpaaren-23, 24--, die frei drehbar auf der Achse --25-- gelagert sind. Die Rollen-23, 24- sind mit Umlaufrillen versehen. Beide Achsen --25-- sind im Rahmen --26-- befestigt, der auf der Welle --27-- gelagert ist. Die endlose Schnur wird vorher auf das eine Walzenpaar und dann in umgekehrtem Sinne auf das zweite aufgewickelt. Das Aufwickeln oder Freimachen wird durch Drehen der ganzen Einrichtung um die Welle-27--, die für beide Rollenpaare gemeinsam ist, erzielt. Die Schnur läuft immer von einer Rille der oberen Rollen in die nächste Rille der unteren Rollen, um schliesslich übers Kreuz auf das untere Rollenpaar überzugehen, das infolgedessen in umgekehrter Richtung bewegt wird.
Selbstverständlich könnte diese Vorrichtung, die zum Auflegen der Windungen der endlosen Schnur während des Betriebes dient, auch durch eine funktionsähnliche Einrichtung ersetzt werden.
Diese Aufwickelvorrichtung ermöglicht es, beim Abstellen der Filterzentrifuge einen grossen Teil der Schnurlänge auf diese Vorrichtung aufzuwickeln und beim darauffolgenden Wiedereinschalten aus der Schnur die Filterschicht von neuem zu bilden. Sie dient unter anderem diesem Zweck, aber auch zum Zurückdrehen der beim Rotieren der Zentrifuge um ihre Achse verdrehten Schnur.
Die Suspension, die filtriert werden soll, wird in die Trommel--2--der Zentrifuge durch die Düse--28--eingespritzt, die neben dem Rohr --22-- angeordnet ist, durch welches die Schnur
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Zentrifuge aufgefangen und durch die Öffnung --30-- abgeführt, während die abfiltrierte feste Masse, die vom Rand der Trommel weggeschleudert wird, durch eine Rinne oder die Leitung-31abgeführt wird.
Die Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die rotierende endlose Schnur vom Wege der eingespritzten Suspension ferngehalten wird. Sie besteht aus dem Rohr - -32--, das gleichachsig mit der äusseren Zentrifugiertrommel in Kugellagern gelagert ist, die nicht in den Zeichnungen dargestellt sind. Das Rohr-32-ist am inneren Ende mit der Scheibe-33-
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aus Metall, plastischem Stoff, Glas oder einem andern geeigneten Material versehen.
Das Rohr--32--wird so in Rotation versetzt, dass seine Drehzahl mit der Drehzahl des von den Trommeln-1, 2- in das Rohr --32-- abgezogenen Schnurteiles übereinstimmt. Die Düse --28-- zum Einspritzen der Suspension rotiert dabei mit gleicher Drehzahl. Die abgezogene Schnur bildet einen rotierenden Strahl, der sonst den Strom der zugeführten Suspension, die filtriert werden soll, kreuzen würde und es dadurch zu einem Zerspritzen der Suspension und zu einer Verunreinigung
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2-Trommeln-1, 2- abgeführt wird. Der abgezogene Schnurteil kommt somit nicht in den Weg der eingespritzten Suspension.
Im stationären Zustand, wie er bei der Funktion der Zentrifuge eintritt, bildet sich also die Filtrationsschicht beim Boden der Trommel immer von neuem durch Aufwinden der Schnur und wird mit gleicher Geschwindigkeit vom Rand der Trommel wieder abgewickelt. Es ist klar, dass die Schnur auf dem Rückwege zur Trommel weitgehend von anhaftenden Resten der Suspension befreit werden kann, so dass die Suspension dauernd von einer frischen, reinen Filtrationsschicht filtriert wird. Die Schnur bildet keine Zwischenräume, zwischen denen die Suspension durchlaufen könnte. Bildet sich durch unrichtige Manipulation ein Zwischenraum, dann genügt es, die Zuführungsgeschwindigkeit der Schnur zu erhöhen, wodurch sich die Zwischenräume schliessen.
Vor dem Beginn der Filtration wird zuerstt die notwendige Filtrationsschicht gebildet, worauf die Zentrifuge in stationärem Zustand erhalten wird, wobei die Geschwindigkeit der Zuführung (Aufwickeln) und der Abzug (Abwickeln) der Schnur gleich ist und dann mit der kontinuierlichen Filtration der zugeführten Suspension in die Zentrifuge begonnen werden kann.
Eine mehrfache Schicht von Windungen wird durch eine entsprechende Erhöhung der Zuführungs-
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gleichen Geschwindigkeit abgezogen wird.
Die Schnur läuft während des Ganges der Zentrifuge mit einer bestimmten Geschwindigkeit um, die einen bestimmten Teil der Umfangsgeschwindigkeit der Zentrifuge darstellt, während die Schicht der Windungen als Ganzes durch das System der ineinandergreifenden Leistentrommeln vom Boden zum Rand vorgeschoben wird. Aus dem Prinzip der Zentrifuge, in welche die Schnur eingelegt wird, ist es klar, dass die zugeführte Schnur sich beim Aufwinden auf die innere Fläche verdreht, so dass es also zu einer Verdrillung kommt, die proportional ist den Umdrehungen der Zentrifuge bzw. der Umfangsgeschwindigkeit der weggetragenen Schnur und der Geschwindigkeit ihrer Bewegung durch die ganze Zentrifuge.
Bei der endlosen Schnur spielt dies jedoch keine Rolle, da sich die Schnur beim Abzug gleichzeitig in gleichem Masse aufdreht, so dass beim neuerlichen Eintritt in die Zentrifugentrommel der ursprüngliche Drall, soweit ein solcher vorgesehen ist, unverändert bleibt. Zwischen dem Austritt der Schnur aus der Trommel und ihrem Wiedereintritt in die Trommel kann überall ein Auswaschen durchgeführt werden, vorteilhaft im Gegenstrom, z. B. so, dass die laufende Schnur durch ein Rohr mit einem Strom von reinem Wasser geführt wird. Soweit es notwendig ist, kann das Waschwasser von neuem in die Zentrifuge geführt werden, um auch geringe Verluste zu vermeiden.
Nach dem Auswaschen oder auch ohne Auswaschen, das ist also nach dem Austritt aus der Trommel, kann die Schnur durch einen weiteren Luftejektor geführt werden, durch den die Schnur von der überschüssigen Flüssigkeit (Wasser oder ein anderes Suspensionsmedium) in einem scharfen Strom von Luft oder eventuell Luft und Flüssigkeit befreit wird.
Die beschriebene Einrichtung kann selbstverständlich in den Einzelheiten verschiedentlich abgeändert werden. So kann z. B. die Einrichtung für den Antrieb der endlosen Schnur an Stelle der Form von zwei gerillten Rollen, die Form eines Paares oder Trios von Rollen haben, von denen
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welcher der abgewickelte Strahl der Schnur vom Weg der eingespritzten Suspension abgelenkt wird, kann das gleiche Resultat z. B. durch eine synchronisierte Unterbrechung des Einspritzens in dem Augenblick erreicht werden, wenn sich die abgewickelte Schnurr vor der Mündung der Düse vorüberbewegt.
Der Abspritzejektor nach der Abwickeleinrichtung kann durch ein Paar Quetschwalzen ersetzt werden und auch andere Einzelheiten können durch gewisse andere funktionsgleichwertige Teile ersetzt werden, ohne dass der Rahmen der Erfindung überschritten wird.