DE19705788C1 - Diskontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine diskontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Zentrifugen werden zum Beispiel für das Zentrifugieren wertvoller Produkte ein­ gesetzt, bei denen die Ansprüche an die Reinigbarkeit besonders hoch sind. Ihre Trommeln werden beim Füllen, Waschen und Trockenschleudern mit einem Deckel verschlossen. In diesem Deckel befindet sich eine Öffnung für das Füllrohr Um das Feststoffgehäuse zum Zwecke der Reinigung und zum Wechseln des Filterbeutels, ohne interne Demontage, auf­ klappen zu können, ist das Füllrohr in der Regel an die Frontplatte des Gehäuses geflanscht. In neueren Stülp-Filterzentrifugen wird das Verfahren der gleichzeitigen Druck- und Zentrifu­ galfiltration angewandt; auch "pressure added centrifugation", abkürzt "PAC", genannt. Die­ ses Verfahren wurde zuerst für Schälzentrifugen mit Rotationssiphon entwickelt. Zu seiner Durchführung wird der Trommel-Innenraum während des Zeritrifugierens mit einem gasför­ migen Druckmedium beaufschlagt und hermetisch abgeschlossen. Somit ist es bei Zentrifu­ gen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erforderlich, die Öffnung des Trommel­ deckels für das Füllrohr druckfest abzudichten.

Bei einer Stülp-Filterzentrifuge nach EP 0 387 278 B 1 wird das an der Frontplatte des Fest­ stoff-Gehäuses befestigte Füllrohr in der Öffnung des Trommeldeckels mit Dichtelementen druckfest gedichtet, die bei dessen Axialhub über das Füllrohr gleiten Weil dabei Feststoffe in den Dichtbereich gelangen und die Wirkung beeinträchtigen können, wurde zunächst eine Stülpfilterzentrifuge nach WO 90/14166 A 1 geschaf­ fen, bei der die Öffnung im Trommeldeckel mit einem Quetschventil verschlossen und das Füllrohr während der Zufuhr eines gasförmigen Druckmediums davon entkoppelt wird Das Quetschventil muß beim Befüllen der Zentrifugentrommel mit Suspension oder Wasch­ flüssigkeit geöffnet sein, weshalb das PAC-Verfahren nicht während des gesamten Schleu­ derzyklus anwendbar ist. Deshalb wurde die Anordnung nach WO 92/04982 A 1 bevorzugt, nach der die Öffnung im Trommeldeckel während des gesamten Schleuderzyklus durch ein am Füllrohr angebrachtes Quetschventil verschlossen wird Um dies zu ermöglichen, wird das Füllrohr vor der Frontplatte des Feststoffgehäuses drehbar gelagert, abgedichtet und mit Trommeldrehzahl angetrieben. Diese Vorrichtung ist sehr aufwendig und bedingt ein langes Füllrohr, welches durch die Lagerung an der Frontplatte des Gehäuses ragt. Je länger das Füllrohr ist, um so mehr mit Waschflüssigkeit auszuspülende Restsuspension enthält es nach Füllende. Das erhöht deren Verbrauch und verteuert ggf. ihre kostspielige Aufarbeitung Außerdem neigen lange Füllrohre zum Verstopfen mit Suspension. Die Verstopfungstendenz wird verstärkt, wenn das Füllrohr rotiert und grobkörnige Festoffe hoher Dichte zur Rohr­ innenwand sedimentieren.

Weil der Schubboden von Stülpfilterzentrifugen zum Umstülpen des Filterbeutels um die zweifache Länge der Filterfläche ausgeschoben werden muß, würde dieser Boden beim Entleeren des Filterkuchens an das an der Frontplatte des Gehäuses fixierte Füllrohr an­ stoßen. Deshalb hat die Schubwelle eine Bohrung, in die das vordere Ende des Füllrohres paßt. In diese Bohrung können am Füllrohr haftende Feststoffe verschleppt werden.

Nach DE 43 37 618 C 1 ist das Füllrohr mit einer an der Frontplatte des Feststoff-Gehäuses angebrachten Hubvorrichtung axial verschiebbar und trägt an seinem trommelseitigen Ende einen Dichtkopf, der um das Füllrohr drehbar gelagert ist.

Weil der Dichtkopf von der Hubvorrichtung gegen den Trommeldeckel preßbar, aber nicht an ihm befestigt ist, läßt sich das Feststoff- und Filtratgehäuse problemlos aufschwenken, nachdem die Hubvorrichtung den Dichtkopf vom Trommeldeckel abgezogen hat. Dieser Vor­ teil wird mit eine extrem langen Füllrohr erkauft, welches um die doppelte Länge des Filter­ beutels, durch die Hubvorrichtung hindurch, axial bewegt werden muß.

Infolgedessen muß auch die an der Frontplatte des Gehäuses befindliche Hubvorrichtung, durch die das Füllrohr hindurchragt, sehr lang sein. Die Hubvorrichtung preßt den Dichtkopf gegen den Trommeldeckel, so daß ihre Lagerung beachtliche Axialkräfte aufzunehmen hat Problematisch ist auch die Abdichtung des Dichtkopfes im Trommeldeckel Dieser Bereich kann mit Suspensionsfeststoff kontaminiert werden, der die Dichtwirkung beeinträchtigt. Darüber hinaus dient das Füllrohr, im Bereich der hydraulischen Hubvorrichtung, gleichzeitig als Kolbenstange. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich, bei einem nicht sichtbaren Ver­ schleiß des Füllrohres in diesem Bereich, zu zentrifugierende Suspension mit Hydraulik­ flüssigkeit mischt, wertvolle Suspension verunreinigt oder mit ihr reagiert.

DE 195 25 567 A 1 betrifft die gleiche Basiskonstruktion wie DE 43 37 618 C 1, sie be­ schreibt Merkmale der druckfesten Dichtungen des Dichtkopfes.

Nach US 3 438 500 ist, wie bei DE 43 37 618 C 1, an der Frontseite des Feststoffgehäuses einen Hubvorrichtung angeordnet, die keinen Dichtkopf, sondern den Trommeldeckel selbst und den über einen Rohrverteiler mit ihm verbundenen Schubboden axial hin- und herbe­ wegt, um nach dem Trockenschleudern den Filterbeutel, in an sich bekannter Weise, umzu­ stülpen, wodurch er entleert wird Dabei dient, ebenfalls wie bei DE 43 37 618 C 1, das Füllrohr gleichzeitig als Kolbenstange für den Kolben der hydraulischen Hubvorrichtung Zur Übertragung der Hubkraft auf den Trommeldeckel, ist das Füllrohr im Trommeldeckel gelagert. Ein druckdichter Verschluß des Trommelraumes ist bei dieser Ausführung weder vorgesehen noch möglich. Der Trommeldeckel weist sogar Durchbrüche auf.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine für das PAC-Verfahren geeignete Filterzentrifuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestallten, daß ein relativ kurzes Füllrohr die druckfeste Abdichtung zwischen Trommelinnen- und Feststoff-Gehäuseraum, er­ möglicht und der konstruktive Aufwand gegenüber den bekannten Lösungen verringert wird Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Danach ist ein nicht mitrotierendes Füllrohr am Trommeldeckel gelagert und druckfest abge­ dichtet, sowie vom Trommeldeckel selbst axial verschiebbar. Das zulaufseitige Ende des Füllrohres wird an der Frontplatte des Feststoffgehäuses gleitbar geführt. Damit das Fest­ stoffgehäuse, zum Zwecke der Reinigung und des Tuchwechsels, trotz dieser Anordnung aufklappbar bleibt, befindet sich die Axialgleitführung für das Füllrohr in einem Füllrohrhalter, der mit an sich bekannten Mitteln, händisch oder automatisch, vom Gehäusedeckel lösbar ist.

Die Hauptvorteile der Erfindung sind das relativ kurze Füllrohr und die, gegenüber den be­ kannten Lösungen, einfache Vorrichtung zum Betrieb einer Zentrifuge im PAC-Verfahren Dadurch, daß das Füllrohr axial am Trommeldeckel fixiert ist und nicht von einer Hubvor­ richtung, sondem vom Trommeldeckel selbst axial verschoben wird, bedarf es weder einer eigenen Hubvorrichtung, noch muß es an der Frontplatte des Gehäuses drehbar gelagert und druckfest gedichtet, oder gar mit einem zusätzlichen Motor in Rotation versetzt werden.

Möglicherweise wurde bisher von einer derartigen Konstruktion in der Annahme abgesehen, sie behindere das Aufschwenken des Gehäuses Das ist jedoch nicht der Fall, weil die Ver­ bindung zwischen der Frontplatte des Gehäuses und dem Füllrohrträger leicht lösbar ist und beim Lösen dieser Verbindung eine ausreichend große Öffnung freigegeben wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Füllrohr nicht gleichzeitig als Kol­ benstange einer hydraulischen Hubvorrichtung dient. Ein auch als Kolbenstange genutztes Füllrohr kann, äußerlich nicht erkennbar, verschleißen bzw. korrodieren, wodurch die Gefahr der Vermischung von zu zentrifugierender Suspension mit Hydraulikflüssigkeit besteht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Die Draufsicht auf einen schematischen Querschnitt durch den Verfahrensbereich einer Filterzentrifuge mit umstülpbarem Filterbeutel.

Fig. 2 Einen Halbschnitt durch den Lager- und Dichtkopf für das Füllrohr.

Fig. 3 Einen Halbschnitt durch den Füllrohrhalter an der Frontplatte des Filtrat- und Fest­ stoffgehäuses.

Gem. Fig. 1 wird der in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsbereich mit dem Haupt- Lagergehäuse (1) von der Gehäuserückwand (2) gegen den Verfahrensbereich getrennt. Die Trommel (4) ist an einer Hohlwelle (3) befestigt, in welcher die axial verschiebbare Hub­ welle (5) mitrotier- und gleitbar gelagert ist. Die Innenfläche der Trommel (4) ist mit ei­ nem am Schubboden (7) und am vorderen Trommelende befestigten Filterbeutel (6) belegt.

Der Schubboden (7) wird von Bolzen (8) mit dem Trommeldeckel (9) verbunden. Am Trom­ meldeckel (9) ist der Lager- und Dichtungskpof (10) für das Mantelrohr (11), welches gem. Abb. 2 das Füllrohr (27) umschließt, befestigt. Das vordere Ende des Mantelrohres (11) trägt den Flansch (13) zum Anschluß einer Zuleitung für die zu trennende Suspension.

An der Frontplatte (43) des Filtrat- und Feststoffgehäuses, des Gehäuses (16), befindet sich der Füllrohr­ träger (14) mit der Axialgleitführung (12) für das axial hin- und herbewegbare Mantelrohr (11). Der Füllrohrträger (14) wird von einer Spannscheibe (15) gehalten. Das Gehäuse (16) ist im Scharnier (18) schwenkbar gelagert und mit dem Flansch (17) an die Gehäuserückwand (2) geschraubt. Der radiale Richtungspfeil (19) deutet die Schwenkbahn an.

Nach Fig. 2 ist der Dichtungsträger (20) des Lager- und Dichtungskopfes (10) (nach Fig. 1) an den mitrotierenden Trommeldeckel (9) geflanscht und mit dem Lagergehäuse (21) ver­ schraubt. Der nicht mitrotierende Füllrohrflansch (24) nimmt die trommelseitigen Enden des Mantelrohres (11) mit dem Klemmring (25) und des Füllrohres (27) sowie mehrere Hülsen (26) für Schläuche (28) auf, die sich an die Bohrungen (37, 38, 39 und 40) anschließen. Die Schraubverbindung des Füllrohrflansches (24) mit dem Füllrohrkopf (23) und dem Lager­ spannring (22) für das Vierpunktlager (29) ist auf der Zeichnung nicht dargestellt, weil sie sich in Umfangsrichtung zwischen den Hülsen (26) befindet.

Ferner enthält der Lager- und Dichtungskopf (10) drei Lippendichtringe (30, 35 und 36) sowie Rundschnurringe (31, 32, 33 und 34). Am vorderen, trommelseitigen Ende des Dichtungs­ trägers (20) ist nach dem Ausführungsbeispiel ein Fördergewinde (41) angebracht, welches evtl. Suspensionsspritzer in den Trommelraum zurückfördert.

Nach Fig. 3 ist der Füllrohrträger (14) mit seiner Axialgleitführung (12), dem Haltering (44) und dem Abstreifer (45) vermittelst der Spannscheibe (15) mit der Frontplatte (43) des Gehäuses (16) verspannt und zentriert. Das Füllrohr (27) trägt eine Buchse (42) für den Flansch (13) zum Anschluss der Suspensionszuführung Das Ende des Mantelrohres (11) weist eine oder mehrere Öffnungen (46) auf, aus denen die Schläuche (28) (nach Fig. 2) herausgeführt werden.

Die in den Zeichnungen dargestellte Filterzentrifuge arbeitet folgendermaßen:

Die vom Trommeldeckel (9) verschlossene Trommel (4) wird durch das Füllrohr (27) mit Suspension befüllt. Der Suspensions-Feststoff bildet einen Filterkuchen auf dem Filterbeutel (6), während das Filtrat durch die Bohrungen der Trommel (4) abfließt. Bei Be­ trieb ohne Überdruck im Trommeiraum wird von der Suspension verdrängtes, gasförmiges Medium durch die Bohrung (37), die Hülse (26) und den Schlauch (28) abgeleitet. Bei Betrieb nach dem PAC-Verfahren kann das Druckgas sowohl durch eine der Bohrungen (37, 38) als auch durch das Füllrohr (27) zugeführt werden.

Waschflüssigkeit für den Filterkuchen fließt ebenfalls durch das Füllrohr (27) in die Trommel(4). Während die Trommel (4) mit Druckgas beaufschlagt ist, kann durch die zusätzlichen Boh­ rungen (39, 40) in unterschiedlichen Druckstufen Sperrgas zugeführt werden. Es ist auch möglich, die Bohrung (38) mit Spülflüssigkeit zu beaufschlagen, welche das Fördergewinde (41) reinigt und Suspensionsbestandteile von dem Lippendichtring (36) fernhält. Nach dem Trockenschleudern wird der Schubboden (7) mit den Bolzen (8) und dem Trom­ meldeckel (9), aus dem Trommeiraum herausgeschoben Dadurch schiebt sich auch der Filterkuchen mit dem Filterbeutel (6) aus der Trommel, so daß er durch Umstülpen des Filterbeutels (6) aus dem Gehäuse (16) fällt.

Wenn der Filterbeutel (6) erneuert werden soll, muß das Gehäuse (16) von der Rückwand (2) abgeschwenkt werden. Dazu wird der Schubboden (7) mit dem Trommeldeckel (9) und dem Füllrohr (27) in die in Fig. 1 dargestellte Position zu­ rückgefahren, die Suspensionszuleitung abgeflanscht, die Spannscheibe (15) entfernt und der Flansch (17) gelöst.

Das Gehäuse (16) kann statt von einem Flansch (17) von einem Spannring an der Rückwand (2) fixiert werden, der von einer Hubvorrichtung geöffnet und geschlossen wird. Ebenso kann der Füllrohrträger (14) mit einen Spannring an der Frontplatte (43) fixiert werden. Dadurch ist es möglich, vor dem Aufschwenken des Gehäuses (16) beide Spannringe fernbedient zu öffnen.

Der Lager- und Dichtungskopf (10) kann mit verschiedenartigen Dichtungstypen, z. B. mit einer Gleitringdichtung, ausgerüstet sein Auch die Lagerung selbst ist nach bekannten Regeln der Technik verschiedenartig gestaltbar. Das Mantelrohr (11), welches das Füllrohr (27) um­ schließt kann entfallen, wenn die Zu- und Ableitungen für flüssige oder gasförmige Medien im Innern des Füllrohres (27) oder teilweise im Trommeldeckel (9) angebracht sind.

Um das Vierpunktlager (29) von Schwingungen zwischen Trommel (4) und Gehäuse (16) zu entlas­ ten, sind das Mantelrohr (11), ebenso wie der Füllrohrträger (14), aus einem elastischen Werkstoff herstellbar oder es werden elastische Zwischenglieder vorgesehen.

Claims (6)

1. Diskontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge, aus deren Trommel (3) ein Filterbeutel (6) zusammen mit dem Filterkuchen ausgeschoben und außerhalb der Trommel (3)durch Umstülpen automatisch entleert wird, mit einem Füllrohr (27), das mit einem Lager- und Dichtungskopf (10) relativ zum Trommeldeckel (9) drehbar gelagert ist, wobei der Lager- und Dichtungskopf (10), bei geschlossenem Trommeldeckel (9), den Trommelinnenraum gegen den Festsstoffraum druckfest abdichtet, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lager- und Dichtungskopf (10) am Trommeldeckel (9) befestigt ist, so daß das Füll­ rohr (27) vom Trommeldeckel (9) selbst axial in beiden Richtungen verschiebbar ist,
daß an der Frontplatte (43) des Gehäuses (16) ein Füllrohrträger (14) mit einer Axial­ gleitführung (12) für das Füllrohr (27) bzw ein dieses umschließendes Mantelrohr (11) angeordnet ist und
daß der Füllrohrträger (14) an der Frontplatte (43) des Gehäuses (16) befestigt und von außen lösbar ist .

2. Filterzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrohrträger (14) mit einer Spannscheibe (15) an der Frontplatte (43) des Gehäuses (16) befestigt ist und die Spannscheibe (15) von außen lösbar ist.

3. Filterzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrohrträger (14) von einem Spannring mit Hubvorrichtung fernbedient mit der Frontplatte (43) verbindbar und lösbar ist.

4. Filterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Füllrohrträger (14) elastische Elemente angebracht sind, die Relativbewegungen zwischen der Axialgleitführung (12) und der Frontplatte (43) zulassen.

5. Filterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllrohrkopf (23) Kanäle bzw. Bohrungen (37, 38, 39, 40) für die Zuführung von Druckgas, Sperrgas und Spülflüssigkeit zu den Dichtelementen und in den Trommel- Innenraum sowie für die Ableitung eines gasförmigen Mediums aus dem Trommel- Innenraum angeordnet sind.

6. Filterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (27) von einem Mantelrohr (11) umschlossen ist, welches die Zu- und Ableitungen zu den Kanälen bzw. Bohrungen (37, 38, 39, 40) im Füllrohrkopf (23) aufnimmt.