CN1083738C - 翻转式过滤离心机 - Google Patents

Abstract

在一翻转式过滤离心机(1)的下游设置一固体干燥器(10)，在翻转式过滤离心机(1)中，固体通过旋转、压缩空气挤压和/或热对流脱水和干燥，而在固体干燥器(10)中通过热接触和/或热对流脱水并干燥。用一闭锁装置(18)将翻转式过滤离心机与固体干燥器连接起来，形成一单一的单元。传感器(35、63-69)测量脱水和干燥程度，并测定其它运行参数。传感器致动一调节运行参数的共用控制元件(71)。

Description

翻转式过滤离心机

本发明涉及一种用于分离固液混合物的带有后置式固体干燥器的翻转式过滤离心机，其中固体在翻转式过滤离心机中借助于干燥气体的气流，通过离心力、压缩气体的挤压和热对流，而在固体干燥器中借助于干燥气体的气流，通过热对流脱水干燥。

翻转式过滤离心机是公知的(DE4316081C1)，在这种过滤器中，附着于旋转的离心滚筒筒壁的滤渣发生机械脱水和干燥，为了进一步脱水，还使干燥气体穿过滤渣，脱水和干燥的效率当然与穿过的气体的温度和速度有关。还公知，在这种翻转式过滤离心机中，在干燥气体穿过滤渣之前，先用较高压力的气体吹滤渣中的毛细管，以便为干燥气体打开通路。

此外还公知，在翻转式过滤离心机中脱水和干燥不足的情况下，在离心机的下游附加一个形式为固体干燥器的热元件，从翻转式过滤离心机中出来的固体在该固体干燥器中受到加热的热接触和/或借助于干燥气体的流动的热对流的处理，以实现进一步的固体脱水和干燥，直到达到理想的最后值。在许多情况下，有必要在真空中进行最后的干燥，来达到所要求的最后干燥程度(剩余水份)。通过交替地使用真空和压力也可使固体团分解。最后的干燥或团块分解通常在固体干燥器中在真空的状态下进行，虽然从原理上讲，这些处理也可以在翻转式过滤离心机中进行。

可以用空气或另一种气体，特别是惰性气体作为干燥气体。无论是在翻转式过滤离心机中还是在固体干燥器中，如果干燥气体在脱水和干燥过程中被有害物质所污染，则必须将其排除，或者在一处理装置中进行处理，使净化过的干燥气体可以重新用于可逆式过滤离心机和固体干燥器中的脱水和干燥循环，并将罐入气体的消耗减至最小。

当在翻转式过滤离心机中预干燥了的固体转移到固体干燥器时，那些由于过分挤压或过大的毛细亲和力而形成的较大的固体团块常常造成明显的阻塞。在这种情况下，必须在固体进入固体干燥器之前进行团块破裂处理，或者说使这些团块减小的处理。

在翻转式过滤离心机和固体干燥器的常规的运转过程中，两个装置处于非耦合状态，即，各装置根据某种产品所要获得的结果单独地调节尺寸和控制。在这方面，各装置必须根据具体情况，按照考虑到的可能出现的最坏结果调节尺寸，在此，例如由于计算时考虑进去的误装料，在翻转式过滤离心机和固体干燥器中的停机时间太长。

在这种公知的设备中，由于无论在翻转式过滤离心机中还是在固体干燥器中，脱水和干燥的结果都不能互相协调，所以，由翻转式过滤离心机和干燥器构成的成套设备由于维修和停机时间常常是在不经济的状况下工作。而且，对于满足一定的生产期望，这种设备通常要按照太高的可靠性来设置，这直接对设备的制造成本和运行成本产生负面影响。

在翻转式过滤离心机中通过机械离心作用可达到的脱水程度也是有限的，因此，例如由于所分离的固体的一种触变，它们可能粘接或粘结在一不希望的位置，从而使得产品送入干燥器更加困难。这也可能引起不希望的停机时间。此外，还需要附属装置，这同样提高了所需的投资。

本发明的任务是进一步发展上述类型的带有后置固体干燥器的翻转式过滤离心机，为了实现特定的脱水程度使翻转式过滤离心机与固体干燥器在运行过程中互相协调补充，特别是使干燥器中的热能的使用最佳化。

为实现上述目的，根据本发明提供一种用于分离固液混合物的带有后置式固体干燥器的翻转式过滤离心机，其中固体在翻转式过滤离心机中借助于干燥气体的气流，通过离心分离、压缩气体的挤压和热对流脱水干燥，而在固体干燥器中借助于干燥气体的气流，通过热对流脱水干燥，其特征在于：翻转式过滤离心机与固体干燥器通过一将翻转式过滤离心机与固体干燥器密封地隔离的闭锁装置互相连接成一个单元；在翻转式过滤离心机和固体干燥器上设有传感器，分别用于测量所在处的脱水-和干燥程度以及所在处的其它的运行参数，例如滚筒内装物的重量、压力、温度、流量和/或滤液的PH值、转数、湿度、供入悬浮液的送入量；设置一个共用控制装置，其可通过由传感器提供的测量值操作，并由运行数据调整，所述运行数据例如为翻转式过滤离心机的转数、气体压力、气体流速和/或气体温度，以及必要时与固体接触的表面的温度；所述控制装置自动地进行所述运行数据的调整，使翻转式过滤离心机与固体干燥器中的脱水和干燥的运行时间彼此协调，并且在经济上最佳地分配翻转式过滤离心机与固体干燥器中的机械离心能量和热能。

按照本发明的设备的运行基于这样的想法，根据产品和结果，以最佳的方式在翻转式过滤离心机和固体干燥器之间进行干燥分工，其中所需的脱水-和干燥过程不是在翻转式过滤离心机中进行，而是在固体干燥器中进行，反之亦然。

下面结合附图描述本发明的一优选实施例。

图1简要地示出一带有后置式固体干燥器的翻转式过滤离心机，图中示出离心滚筒处于封闭状态。

图2示出如图1所示的但离心滚筒敞开的翻转式过滤离心机。

图示的翻转式过滤离心机在一机壳2内包括一可旋转地支撑的空心轴3，它可以由一马达(未示出)带动高速旋转。空心轴3从与机壳4的前侧相连的隔壁4伸出，并具有一个轴向延伸的键槽(同样未示出)，一键5在槽内可轴向移动。键5与可在空心轴3内移动的轴6固定连接，从而使轴6可与空心轴3一起旋转，但在其内可轴向移动。

在空心轴3的穿过隔壁4的一端上通过法兰不可旋转地连接一罐状离心滚筒7。在离心滚筒7的圆柱形侧壁上具有轴向延伸的通流孔。滚筒7的一侧由一底8封闭，而与底8相对的前侧则是敞开的。在围绕着敞开的前侧的边缘上，密封地夹持着一基本上为圆柱形的滤布9，其相对的边缘与一底板11密封地连接，底板11与可移动的自由穿过底8的轴6固定连接。

一离心腔室盖13通过隔离螺栓12刚性地固定在底板11上，二者之间留出一空间，该盖在图1中将离心滚筒7的内部空间密封地封闭，而在图2中，通过使轴6从空心轴3中移出，将该盖与底板11一起提出，离开滚筒。在图1中，滤布9翻向离心滚筒7的内侧，在图2中则向外翻。

封闭的离心滚筒7(图1)在机壳2内的一预定部分内旋转。从离心滚筒7中压出的液体(滤液)流入一排放管14，该排放管经一波纹管15挠性地连接于机壳2。排放管14可由一截止阀16关闭。在装有翻转的滤布9和离心腔室盖13(参见图2)的机壳2的另一段内，从液体中分离出的固体与滤布9离心分离。这部分机壳2经一波纹管17与一固体干燥器10挠性连接。固体干燥器10可由一截止阀18密封地关闭与机壳2的连接。在图示的实施例中，在机壳2与固体干燥器10(截止阀的18上方)之间还设置一团块破碎器19，其用于将进入固体干燥器的固体20预先捣碎。这一团块破碎器并不总是需要的。

接收已离心分离出并且必要时已经破碎过的固体20的固体干燥器10本身包括一容器21，该容器可通过例如电加热装置22加热。在此，热量通过热接触传递到固体20上，从而使固体20受到一种干燥处理。

容器21的下侧可由一可摆动盖板23封闭，盖板23上带有通孔24。当盖板23敞开时，被干燥的固体20到达另一容器25，容器25的出口可以由一截止阀26选择性地密封。容器25的出口可以连接于一产品接收器，当截止阀26开启时，完全干燥了的固体20流入该产品接收器内。容器25带有一干燥气体进气管27，干燥气体经盖板23上的通孔24穿过容器21中的固体20，并经一管路28流走。

翻转式过滤离心机1还带有一装料管29，用于将一种需将其固体和液体成分分开的悬浮液送入离心滚筒7内(图1)，在图2所示的运行状态下，装料管29进入可移动轴6上的一孔31内，轴6的移动以及从而引起的离心滚筒7的开启和关闭通过驱动马达(未示出，在图中的右侧)，例如液压马达实现。

在离心分离的过程中，翻转式过滤离心机1位于图1所示的位置。可移动轴6撤回到空心轴3内，滤布9翻转到离心滚筒内，并在其内盖住滚筒壁上的通孔。此时，离心腔室盖13关闭离心滚筒7的前侧。在离心滚筒7高速旋转时连续地供入待过滤的悬浮液。悬浮液的液体部分作为滤液穿过滤布9和滚筒壁上的通孔进入机壳2，并在那里进入排放管14。悬浮液中的固体成分以滤渣的形式被滤布9留下。

在离心滚筒7的其它(通常较慢)的旋转情况下，以及在一阀30切断向装料管29输送悬浮液之后，轴6如图2所示移动，使得滤布9翻转，粘在其上的固体颗粒在离心力的作用下向外甩出。在截止阀18开启时固体颗粒进入固体干燥器10的容器21(必要时先穿过团块破碎器19)，在那里，以前面已经讲明的方法进一步脱水和干燥。

在使固体20脱离滤布9的最后的抛甩以后，通过轴6的返回的移动，翻转式过滤离心机重新回到图1所示的运行位置，滤布9又在相反的方向上翻回。通过这种方式，在离心滚筒7连续旋转的情况下可以使翻转式过滤离心机1运行。

包括机壳2和离心滚筒7在内的所述装置本身设计成刚性的，并可绕一水平旋转轴32旋转地支撑。轴32则设置在一弹性缓冲件33上，缓冲件33设置在一静止的，例如与底板连接着的基座34上。在机壳2与基座34之间设置一测力元件35，其与转轴32离开一定距离。这样，整个装置起到一种杠杆称的作用：经装料管29装入离心滚筒7中的物料对位于转轴32左侧的翻转式过滤离心机1加载，并对位于转轴32右侧的，例如通过拉力作用的测力件35产生相应的影响。用这种方法测得的重量可用于控制离心滚筒的装填量。测力件35也可用作固体当时的脱水程度的传感器，因为甩出液体后导致重量的下降。

上述分别连接于过滤液排放管14和固体干燥器10的波纹管15和17防止了对测重的干扰，因为在这方面它们使“杆称”与固定部分14和10脱离连接。当然，在装料管29上也可以装上一个这样的脱离连接装置(图中看不到)，例如也采用波纹管的形式，该装置位于机壳1之外，构成装料管29的一部分。

如图所示，装料管29与一管路41连接，气体可以经该管路进入离心滚筒7内。为此，装料管29的自由端通过一可旋转的密封件42气密地引入离心滚筒7。通过这种方式，一种在较高压力下的气体可以导入离心滚筒7内的空间，对粘附在滤布9上的固体(滤渣)的还含有水份的毛细管吹风。还可以通过管路41将一种加热到一定温度的干燥气体引入封闭的离心滚筒7，这种干燥气体流过滤渣，将固体干燥。已经穿过固体的排出气体经一排气管43和一管路44排出。通过这种方式，可以将纯粹的机械离心干燥与借助于流动气体的热对流干燥结合起来。此外，还可以用压力气体压缩滤渣，以排空其毛细管。

带有截止阀45的管路41在与装料管29相对的一端上与一装置46连接，该装置用于输送完成所述功能的气体。除了一气体源，装置46还特别包括(以本身公知但未示出的方式)一台压缩机和加热装置，以便使从装料管29送入的气体达到所需的压力和温度。装置46同时还用于经管路44送入的排气的重新处理。为此，装置46特别还以公知的方式设置脱水装置(冷凝器)、过滤装置、气体洗涤装置、吸附装置等。重新处理过的气体经管路41重新送回到翻转式过滤离心机。

通过与容器25上的进气管27连接并带有一阀48的管路47，可以将从装置46出来的干燥气体引入固体干燥器10，并使干燥气体在那里穿过固体20，对其进行干燥，然后经管路28排出。管路28以在图中可清楚地看出的方式，将这种带有水份的排气送回装置46，在那里对其进行再处理，并经循环回路中的管路47重新送回固体干燥器10。

管路28带有一用于分离有害物质的过滤器51，其在流动线路上位于固体干燥器10的后面。过滤器51经一从管路41分支出的带有阀53的管路52回洗。在回洗过程中，在管路28中的一阀54关闭。

在装置46附近，管路28带有另一阀55，从该管路分支出一带有阀57的管路56，该管路上有一真空泵58(抽气泵)，并返回装置46，从真空泵中出来的气体同样可在那里进行重新处理。在阀53、55关闭，阀54、57开启时，可以在固体干燥器10的容器21内形成一真空(低压)，这样有利于容器21中的固体的脱水。在这种情况下，管路47中的阀48一般关闭。但是，将阅48略微开启一些也是有利的，这样就可经过管路47进入少量干燥气体，并作为所谓“蠕动气体”流过固体。这种蠕动气体的作用是通过管路28更好地将真空中所含的蒸汽带走并排出。

借助于真空泵58并经过管路28，还可以使容器21内的固体20受到压力变化的负荷，这导致团块破碎或固体20的细小化。其原因是存在于结团的固体20中的蒸汽压力。为了通过压力转换破碎团块，在上述真空条件下，使管路28中的阀54和管路47中的阀48交替开闭。为此，阀54和48与相应的控制装置61和62连接。

除了上述构成测力件35的已经被加热和例如用于限定脱水程度的传感器以外，图示设备还包括其它传感器：在管路47上设置一个传感器63，其用于测量经管路47送入的干燥气体的压力和/或温度。其它传感器64设置在固体干燥器10内，用于确定固体20中的温度和/或剩余湿度，以及干燥器10中的排出气体中的温度和/或水份含量。液体排放管路14中的一个传感器65用于确定滤液的流量和/或PH值。翻转式过滤离心机1的轴3上的一传感器66用于测量离心滚筒7的转速。通过排气管路44中的一传感器67可以确定排气的温度和其内的含水量。管路41中的一传感器68用于确定经离心滚筒7的装料管29送入的气体的压力和湿度。最后，在装料管29中有一传感器69，用于测定送入的悬浮液的流量和/或温度。如果需要的话，还可以在这些传感器上附加其它传感器，所有这些传感器都通过管线连接于一控制装置71，为了清楚起见，这些管线没有在图中示出，控制装置71连接于装置46，以便输送和重新处理所需的气体。可以用本身公知的方法为控制装置71编程，从而可以以控制和自身调节的方式实现上述装置的运行的自动控制，特别是对各干燥过程的持续时间和强度，从而对例如离心过程的持续时间或经过管路47输送干燥气体的持续时间进行相应的调整。后面还要对这些控制过程的细节进行描述。

对于所述分离液体和固体并接着对固体进行脱水和干燥的设备重要的是，通过由截止阀18构成的封闭件将翻转式过滤离心机1与固体干燥器密封地分开。虽然翻转式过滤离心机1与固体干燥器10构成一单元或一共同的系统，但是无论翻转式过滤离心机1还是固体干燥器10都是一个自身的封闭系统。

所有导致在固体干燥器10中的干燥的措施都不对在翻转式过滤离心机1中的运行过程产生不利的影响。对于在固体干燥器10中的干燥过程，除了已经叙述过的接触干燥(加热装置22)、对流干燥(经管路47输送干燥气体)和真空干燥(真空泵58)，还可以采用一种在流化床或抛掷床(Flugschicht)中的干燥，所述干燥由在相应的高压下经管路47输送的干燥气体在固体干燥器10的容器21中产生。此外，由于两系统被截止阀18分开，例如用重力或辐射(γ射线)对离心滚筒7进行的装料控制以及必要时为密封而引入机壳2内的气流也不会对在固体干燥器10中的过程产生影响。

如果如图示和所描述的，经管路41和47输送的气体经管路44和28返回，在重新处理后重新用于装置46，则得到一种特别有利的可能性，即，将所述气体根据目的、节省能源地，从而经济地分配到翻转式过滤离心机1和固体干燥器10这两个系统中。

下面提供一个这样分配气流的例子，其中在翻转式过滤离心机1和固体干燥器10中的分配都是在两个阶段或工艺步骤中进行。

在翻转式过滤离心机1中，在第一阶段中进行如下步骤：装料、中间离心分离、洗涤和最终离心分离，必要时还包括在压力下的离心分离。在这一阶段中的所有步骤中，除了压力下离心分离以外，不需要气体，在压力离心分离时只需要很少量的气体。

在第二步骤中，在翻转式过滤离心机1中的固体(滤渣)中通入气体，以便进行对流干燥。干燥的结果不仅与气体的状态(湿度、温度)有关，而且与气体用量和流速有关。在这一阶段中需要较大量气体。

在固体干燥器10中的情况与上面在翻转式过滤离心机1中所描述的正相反。在第一阶段中，使大量气体穿过在容器21中的固体20，即使采用加热装置22进行附加的接触干燥。如果接着在固体干燥器10内进行的第二阶段中采用真空下的最终干燥，则在理论上讲不需要气流。然而如上所述，用少量气体，所谓“蠕动气体”穿过固体20已经证明是有利的，因为这样使得最后的在真空影响下蒸发的液体容易输送。但是在第二阶段中实际上无需或需要最少量的气体。

可以通过实验确定从能源上讲有利的整个脱水和干燥过程的分配和上述步骤的划分，在此可以考虑工艺方面和成本参数。然而，这样确定的分配常常只适用于整个工艺的一个特定的时刻。许多产品在一种悬浮液中不均匀分布，或者例如由于结晶或颗粒分解而具有不同的粒度。此外，在所述类型的设备中常常变化产品，因此总是需要重新确定最佳的运行数据的设置。

如上所述，在翻转式过滤离心机1和固体干燥器10中的各干燥阶段的最佳转换通过一种控制回路意义上的自调节实现，同样如上所述，采用多个传感器和控制装置71，控制装置71与提供干燥气体的装置46连接。这样，当采用响应于温度、湿度、重量、流量、压力等的传感器连续地监视翻转式过滤离心机1和固体干燥器10中的脱水过程和干燥过程时，可以得到用于包括固体的脱水和干燥在内的整个液体和固体分离的可能的最少时间。然后将测量到的值连续地与为在翻转式过滤离心机1中和固体干燥器10中脱水和干燥而获得的目标值比较。目标值基于公知或计算的数据，其对于经济地脱水和干燥起着决定性的作用。

如果达到了预先确定的目标值，则终止固体干燥器10中的干燥过程，同时也中断翻转式过滤离心机1中的干燥过程。开启盖板23，将固体干燥器10排空，并将新的预干燥过的固体从翻转式过滤离心机1中输入固体干燥器10。

如果即使翻转式过滤离心机1已经达到其目标值，但固体干燥器10中的干燥过程仍未达到目标值，则可例如通过增加流过离心滚筒7中的气体流量，增加干燥气体的温度等措施来改善翻转式过滤离心机1中的干燥。必要时也可以提高离心机的转速来改善机械干燥(去除水)。这样，可以向固体干燥器提供预先干燥到更高程度的产品，从而在固体干燥器中以较短的时间干燥。这样，翻转式过滤离心机和固体干燥器中的操作时间就可以彼此协调一致。在相反的情况下，如果在翻转式过滤离心机1尚未达到其目标值之前，固体干燥器10中已经达到了目标值，则可因此而重新调节固体干燥器10中的操作数据。不仅可以重新调节翻转式过滤离心机1中的操作数据，而且可以重新调节固体干燥器10的数据，以便实现这两个装置的均匀或协调的相互作用。

按照在此建议的方法，由翻转式过滤离心机1和固体干燥器10构成的设备根据所需目的，例如最少的整个操作时间进行最佳化，其中通过离心作用机械地获得的脱水和借助于干燥气体以热量的方式进行的脱水的比率相对于时间和结果的差别很大。

从原理上讲，也可以这样来控制由翻转式过滤离心机1和固体干燥器10构成的设备，预先确定(例如通过实验测定)各种产品的特定的时间，在用完这段时间后终止翻转式过滤离心机1和固体干燥器10的干燥过程。可以将在翻转式过滤离心机1和固体干燥器10中的干燥时间分配为例如1∶1或者其它比率，这取决于实际运行条件和所获得的目标值，同时尽可能保持一种经济而有效的模式。

Claims (8)

1.一种用于分离固液混合物的带有后置式固体干燥器的翻转式过滤离心机，其中固体在翻转式过滤离心机中借助于干燥气体的气流，通过离心分离、压缩气体的挤压和热对流脱水干燥，而在固体干燥器中借助于干燥气体的气流，通过热对流脱水干燥，其特征在于：

翻转式过滤离心机(1)与固体干燥器(10)通过一将翻转式过滤离心机与固体干燥器密封地隔离的闭锁装置(18)互相连接成一个单元；

在翻转式过滤离心机(1)和固体干燥器(10)上设有传感器(35、63、64、65、66、67、68、69)，分别用于测量所在处的脱水-和干燥程度以及所在处的其它的运行参数，例如滚筒内装物的重量、压力、温度、流量和/或滤液的PH值、转数、湿度、供入悬浮液的送入量；

设置一个共用控制装置(71)，其可通过由传感器提供的测量值操作，并由运行数据调整，所述运行数据例如为翻转式过滤离心机(1)的转数、气体压力、气体流速和/或气体温度，以及必要时与固体(20)接触的表面的温度；

所述控制装置自动地进行所述运行数据的调整，使翻转式过滤离心机(1)与固体干燥器(10)中的脱水和干燥的运行时间彼此协调，并且在经济上最佳地分配翻转式过滤离心机(1)与固体干燥器(10)中的机械离心能量和热能。

2.如权利要求1的翻转式过滤离心机，其特征在于：它和固体干燥器(10)与一共用的提供所需气体的装置(46)连接。

3.如权利要求1的翻转式过滤离心机，其特征在于：它和固体干燥器(10)与一共用的用于重新处理所需气体的装置(46)连接。

4.如权利要求1、2和3中任一项的翻转式过滤离心机，其特征在于：控制装置(71)与装置(46)连接，并自动进行在翻转式过滤离心机(1)和固体干燥器(10)中的运行时间和能量的分配。

5.如权利要求1的翻转式过滤离心机，其特征在于：在固体干燥器(10)上设置一加热装置(22)，固体(20)可通过该加热装置加热。

6.如权利要求1的翻转式过滤离心机，其特征在于：在其与固体干燥器(10)之间设置一团块破碎器(19)。

7.如权利要求1的翻转式过滤离心机，其特征在于：交替地处于过压和负压下的管路(47、28)在固体(20)上进行一种压力转换，从而使固体(20)团块破碎。

8.如权利要求4的翻转式过滤离心机，其特征在于：在控制装置(71)中输入预定时间，在该预定时间后，在翻转式过滤离心机(1)和固体干燥器(10)中的脱水-和干燥过程的循环结束。