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Einrichtung zum Eindicken eines Feststoff-Flüssigkeit-Gemisches In
zahlreichen Industriezweigen fallen bei den Fabrikationsverfahren Feststoff-Flüssigkeit-Gemische
an, die einen geringen Feststoffanteil aufweisen und zur weiteren Verarbeitung eingedickt.
werden müssen.
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Die bekannten, mit dem Sedimentationseffekt arbeitenden Zentrifugen
arbeiten bei einem hohen Flüssigkeitsanteil unwirtschaftlich und beanspruchen entweder
viel Platz oder sind teuer in der Anschaffung und im Betrieb.
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Bei einer bekannten Einrichtung zum Eindicken wird das Feststoff-Flüssigkeit-Gemisch
tangential unter Druck in einen zylindrischen Behälter eingeführt, in welchem eine
Filtertrommel umläuft. In dem mit der Innenwand des Behälters gebildeten Ringraum
rotiert das Gemisch, wobei die Feststoffe an die Behälterwand geschleudert werden
und die geklärte Flüssigkeit in den Innenraum der Filtertrommel eintritt, um von
dort zentral abgeführt zu werden. Die Feststoffe werden dabei in gewissen Zeitabständen
mittels eines Schabers von der Behälterwand abgelöst und am Boden des Behälters
ausgetragen.
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In ähnlicher Weise arbeitet eine andere Eindickein.richtung, bei der
die umlaufende Filtertrommel und der diese mit Abstand umschließende Behälter sich
in Abflußrichtung kegelig erweitern, so daß die sich an der Behälterwand absetzenden
Feststoffe selbsttätig in den unteren Behälterteil gleiten.
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Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art erfolgt das Entmischen
des Feststoff-Flüssigkeit-Gemisches in einem vor der umlaufenden Filtertrommel vorgesehenen.
Ringraum unter Ausnutzung der Fliehkraft. Die Feststoffe kommen dabei mit der Filterfläche
der Filtertrommel entweder nicht oder nur einmal in Berührung. Obwohl sich hier
die Filterfläche nicht verstopfen kann, ist doch die Trennleistung vergleichsweise
gering, weil sie ausschließlich auf der Sedimentationswirkung beruht.
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Demgegenüber soll nach der Erfindung die Flüssigkeit zwangläufig von
dem umlaufenden Sieb abgesaugt werden, und die Feststoffe sollen durch die Zentrifugalkraft
ständig von der Siebfläche entfernt werden.
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Dies wird nach der Erfindung bei einer Einrichtung der genannten Art.
dadurch erreicht, daß der Boden des die einzudickene Mischung aufnehmenden Behälters
durch ein schnell umlaufendes ebenes oder kegeliges Sieb gebildet wird, dessen als
Pumpenlaufrad ausgebildeter Tragkörper in einer zum Abführen der von den Feststoffen
befreiten Flüssigkeit dienenden Kammer umläuft und das Zuführungsrohr für das Gemisch
zentrisch bis in die Nähe des Siebes ge-
Durch das schnell umlaufende Sieb und den als Pumpenlaufrad ausgebildeten Tragkörper
wird auf der Flüssigkeitsaustrittseite des Siebes ein Unterdruck zum stetigen Abzug
der Flüssigkeit erzeugt, während auf der Feststoffseite des Siebes die radial wirkende
Fliehkraftkomponente die Feststoffe stetig in den Behälterraum schleudert, dessen
Inhalt im Behälter mit zum Zentrum rückkehrender Bewegung umläuft. Ein großer Teil
der mit dem Zuführungsrohr herangeführten Flüssigkeit tritt sofort durch das Sieb.
Der Umlauf des Behälterinhalts wird begünstigt, wenn der Behälter nach der Erfindung
einen etwa herzförmigen Querschnitt aufweist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Behälter tangential
zur Drehrichtung des Siebes eine Feststoff-Fangkammer vorgesehen, die sich spiralförmig
bis zum Auslaß erweitert. Mit einer solchen Fangkammer kann ein Restgut mit hohem
Feststoffgehalt gewonnen werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, und zwar ein erstes Beispiel in A b b. 1 in einem Längsschnitt
und in A b b. 2 in einem Querschnitt gemäß der Linie A -A
in A b b. 1, sowie
ein zweites Beispiel in A b b. 3 in einem Längsschnitt und in A b b. 4 in einem
Querschnitt gemäß der Linie B-B in A b b. 3.
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In A b b. 1 und 2 ist ein annähernd kugelförmiger Behälter 1 dargestellt,
der an einer Seite eine herzförmige Einschnürung 2 und an der gegenüberliegenden
Seite eine zylindrische Öffnung 3 aufweist, an der ein zylindrisches Gehäues
4 angeordnet ist. Durch ein feinmaschiges Sieb 5, welches in der zylindrischen
Öffnung 3 vorgesehen ist, wird die Einrichtung in
eine Wirbelkammer
6 und eine Ableitkammer 7 urY@ terteilt, zwei Räume, in denen unterschiedliche Drücke
herrschen. Das Sieb 5 ist auf einem kegelförmigen Tragkörper 8 befestigt; der unterhalb
des Siebes konzentrische Ausbuchtungen mit konkaver Begrenzungswand 9 aufweist,
wodurch unterhalb des Siebes im Tragkörper ein Unterdruckraum 10 gebildet
wird, der durch mehrere gleichmäßig am äußeren Umfang der Begrenzungswand 9 verteilte
Öffnungen 11 mit dem Raum 7 verbunden ist.
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Konzentrisch zur Achse des Tragkörpers 8 ist in der Einschnürung
2 das Zuführungsrohr 12 für das Feststoff-Flüssigkeit-Gemisch angeordnet, dessen
bis nahe an das Sieb 5 herangeführte Austrittöffnung 13 düsenförmig erweitert ist.
Zum Ableiten der abgeschiedenen Flüssigkeit ist die Kammer 7 nach Art eines Pumpengehäuses
mit einem tangentialen Ableitungsrohr 14 versehen. Der Behälter
1 weist ein tangentiales Ableitungsrohr 15 für das eingedickte Gemisch auf.
Die Drehrichtung des Tragkörpers 8 ist derart, daß die beiden Ableitungsrohre
14 und 15 tangential zu dieser Drehrichtung verlaufen (A b b. 2).
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Der Tragkörper 8 mit dem daran befestigten Sieb 5 wird durch einen
Motor 21 mit hoher Drehzahl (z. B. 1200 bis 2000 Ufmin) angetrieben, so daß den
abzuscheidenden Feststoffen eine größere Geschwindigkeit erteilt wird als der durch
die Sieblöcher hindurchtretenden gereinigten Flüssigkeit.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Durch das Zuführungsrohr
12 wird das einzudickende Feststoff-Flüssigkeit-Gemisch zentral zugeführt. Der schnell
rotierende Tragkörper 8 mit dem daran befestigten Sieb 5 versetzt die Flüssigkeit
in der Ableitkammer 7 in schnelle Rotation, so daß im tangentialen Ableitungsrohr
14 ein Flüssigkeitsüberdruck ähnlich wie bei einer Pumpe entsteht. Wird die
Auslaßöffnung 16 im Ableitungsrohr 14 geöffnet, so verläßt infolge des Überdruckes
eine , bestimmte Flüssigkeitsmenge die Einrichtung.
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Die Löcher des Siebes 5 sind so bemessen, daß keine Feststoffe aus
der Wirbelkammer 6 durch das Sieb hindurchtreten können. In der Wirbelkammer
6
wird das Gemisch infolge der hohen Drehzahl des Tragkörpers 8 tangential
von dem Sieb 5 nach außen geschleudert, während die senkrecht auf die Siebfläche
5 wirkende Fliehkraftkomponente die abzuscheidende Flüssigkeit durch die Sieblöcher
preßt. Andererseits bewirkt die gleiche Fliehkraftkomponente, daß auch die Feststoffe
auf die Siebfläche gepreßt werden und diese bei ihrer Bewegung nach außen selbsttätig
reinigen. Das Gemisch strömt in Pfeilrichtung an der Gehäusewand 1 entlang und wird
durch die herzförmige Einschnürung 2 etwa parallel zum Zuführungsrohr 12 wieder
der Siebmitte zugeführt und von hier tangential nach außen geschleudert. Die durch
das Sieb 5 hindurchgesaugte geklärte Flüssigkeit strömt durch die Öffnungen
11
des Tragkörpers 8 in den Raum 7 und wird von hier durch das Ableitungsrohr
14 abgeführt.
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Der Grad der Eindickung hängt davon ab, wie die Zulaufmengen bei
12 und die Ablaufmengen bei 14
und 15 eingestellt werden. Das Maximum
ist erreicht, wenn der Inhalt des Wirbelraumes 6 so weit eingedickt ist, daß der
Kreislauf des Gemisches behindert wird. Die Leistung des Siebes 5 ist aber selbst
bei einem hohen Eindicküngsgrad gegenüber den bekannten Sieben außerordentlich hoch,
weil es ständig durch die laufend zugeführten Feststoffe gereinigt wird.
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Der Tragkörper 8 kann außer den Öffnungen 11 noch kleine Schaufeln
17 aufweisen, falls eine größere Druckdifferenz vor und hinter dem Sieb 5
erzielt werden soll. Aber auch ohne die Schaufeln 17 erzeugt der Tragkörper
8 einen kräftigen Sog, weil die Flüssigkeit im Raum 7 wegen ihrer Adhäsion über
die Öffnungen 11 stets mit der Flüssigkeit im Raum 10
verbunden bleibt.
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Sind die Feststoffteilchen des Feststoff-Flüssigkeit-Gemisches so
klein, daß sie sich nicht mehr durch ein Sieb von der Flüssigkeit trennen lassen
(z. B. kristalline Ausfällungen), so kann das Sieb 5 mit einem Filtertuch bespannt
werden, wobei dann das Sieb als Unterlage für das Filtertuch dient.
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Eine Einrichtung für derartige Eindickungen ist in A b b. 3 und 4
dargestellt. Hierbei ist ein Filtertuch 18 auf dem Sieb 5 befestigt.
Um die Eindickleistung der Einrichtung zu erhöhen, ist in die Wand 1 der
Wirbelkammer 6 etwa in tangentialer Richtung zum umlaufenden Sieb 5 in dessen unmittelbarer
Nähe eine Feststoff-Fangkammer 20 eingelassen, die sich nach Art eines Pumpengehäuses
spiralförmig in Drehrichtung des Tragkörpers 8 bis zum Ableitungsrohr
15 erweitert (Ab b. 4). Dadurch werden die vom rotierenden Sieb
8 tangential abgeschleuderten Feststoffe in die Fangkammer 20 hineingeschleudert,
so daß aus der Fangkammer 20 ein Feststoff-Flüssigkeit-Gemisch mit hohem
Eindickungsgrad abgezogen werden kann. Es ist selbstverständlich, daß die Anordnung
der Fangkammer 20 auch bei umlaufenden Sieben ohne Filtertuchbespannung möglich
ist.
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Das umlaufende Sieb 5 kann auch kegelförmig, konkav oder konvex geformt
sein, wie in A b b. 1 und 3 durch die schraffierten Linien 19 und
22 angedeutet ist. Die Formgebung ist hierbei lediglich ein technisches Hilfsmittel.
Falls wegen der Feststoffbeschaffenheit sehr hohe Differenzdrücke vor und hinter
dem Sieb vorhanden sein sollen, um eine gewünschte Filter- oder Siebleistung zu
erreichen, kann man die Sieb- oder Tuchpressung durch die kegelförmig nach außen
gewölbte Siebfläche 19 vermindern:. In diesem Fall wirkt die Fliehkraft druckentlastend
auf die Eintrittseite. Durch genügende Vorwölbung kann die Filterfläche durch die
Fliehkraft so stark entlastet werden, daß Flüssigkeitsdruck und Fliehkraft sich
praktisch in der Ebene des Siebes 5 aufheben. Diese Anordnung der kegelförmigen
Ausbuchtung weist noch den weiteren Vorteil auf, daß der Anpreßdruck der sich über
das Filtertuch bewegenden Feststoffe so gering wird, daß Beschädigungen des Filtertuches
durch harte, z. B. kristalline Feststoffe vermieden werden.