DE2218886B2 - Verfahren zum Füllen einer diskontinuierlich arbeitenden Siebzentrifuge zur Trennung feinfaseriger Feststoffe und Lösungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen einer diskontinuierlich arbeitenden Siebzentrifuge zum Trennen eines Gemisches aus feinfasrigen Feststoffen und Flüssigkeit, wobei die Zentrifuge eine zylindrische, um eine vertikale Achse umlaufende und unten geschlossene Schleudertrommel aufweist, die während des fülivorganges bis auf Zwischendrehzahl gleichförmig beschleunigt wird.

Ein solches Verfahren ist — wem auch nicht für das hier vorgesehene Einsatzgebiet — aus der DT-AS 10 78 055 bekannt.

Unter feinfasrigen Feststoffen ist ein Faserhaufwerk zu verstehen, in dem die einzelne Faser einen Durchmesser in der Größenordnung hundertste! MiIIimeter und eine Länge in der Größenordnung zehnte! Millimeter hat.

Das Haufwerk liegt geschüttet außerordentlich locker, so daß das Volumengewicht des geschütteten Haufwerks weniger als ein Zehntel des spezifischen Gewichts des massiven Feststoffs beträgt.

Eine solche Fasennasse besteht z. B. aus feingeschnittenen Nylonfäden; im geschnittenen Zustand als Nylflock bekannt.

Die Aufbereitung von Nylflock für die Bildung eines webfähigen Textilfadens erfolgt nach einem bekannten Verfahren, dessen Schritte aus einem Waschprozeß, der Einfärbung, der Oberflächenimprägnierung zur Unterstützung der elektrostatischen Aufladung und der Webfadenbildung bestehen.

In beheizten Rührgefäßen werden die drei ersten Verfahrensschritte mit Chargen von 50 kg Flock durchgeführt, und zwar werden im ersten Schritt 50 kg Flock mit 1000 kg Waschlösung, im zweiten mit 1000 kg Färbelösung und im dritten mit 1000 kg Imprägnierungslösung aufgemischt und zum Waschen, Imprägnieren und Färben behandelt.

Von Schritt zu Schritt muß Flock von der Lösung getrennt werden. Um die Vermischung von Fasern verschiedener Behandlungszustände zu vermeiden, läßt man die Maische aus dem Rührgefäß in durchlässige Säcke fließen. Ein Sack wird in eine stillstehende, stark perforierte Zentrifugentrommel gelegt und von einem Mann so lange beschickt, bis er von lockerem Flock prall gefüllt ist. Die überschüssige Lösung fließt durch den Sack und die Trommellöcher ungehindert ab. Der Mann unterbricht die Füllung, sichert die Sacköffnung und drückt den Sack nach Gutdünken in die Trommel.

So verfährt er mit der ganzen Charge, die in vier Säcken untergebracht wird. Danach setzt der Mann durch Handschaltung die Zentrifuge in Bewegung und schleudert die Charge ab.

Nach der Zentrifugierung werden die Säcke von Hand entnommen, zum nächsten Behandlungsgefäß gebracht und dort von Hand entleert. Die leeren Säcke werden für die neue Behandlung gleicher Flocktyps und gleichen Behandlungszustandes bereitgehalten.

Dieser manuelle Betrieb der Flockaufbereitung ist aufwendigund zeitraubend. Außerdem ist er unbequem für das Bedienungspersonal, weil Flock und Lösung Temperaturen über 6O⁰C haben. Das Tragen von Schutzkleidung ist erforderlich, darüber hinaus wird das Personal durch Dämpfe belästigt und gefährdet.

Durch Automation des Verfahrensablaufes soll der manuelle Aufwand weiiestgehend reduziert werden, außerdem soll die Menge einer Charge von 50 auf JOO kg Flock erhöht werden, notgedrungen muß die jeweilige Lösungsmenge von 1000 auf 2000 kg pro Charge vergrößert werden.

Trotz des automatischen Verfahrensablaufes sollen Reinigungsarbeiten der gemeinsam, wenn auch nacheinander benutzten Zentrifuge vermieden vverden. Pneumatische U;!d hydraulische Fördereinrichtungen sollen sich sei st reinigen bzw. funktionsbedingt keine Flockreste hinterlassen. Die Rührgefäße sollen durch automatische Spülung nach der Entleerung flockfrei gehalten werden. Wände. Siebe und andere Trommelteile der Zentrifuge sollen nach der Entleerung frei von Flock sein, wobei stillstehende Maschinenteile, Gehäusewände usw. so ausgebildet sein müssen, daß sie von Maischespritzern nicht getroffen werden können.

Die Restfeuchle des abgeschleuderten Flockhaufwerks soll auf die Fadenoberfläche bezogen bei allen Typen gleich sein. Die Füllung soll der Trommel mit einer Pumpe zugemessen werden.

Die Aufmaischung erfolgt im Verhältnis 1 :20 und bewirkt, daß sich bei gleichmäßiger Faserverteilung die Flockmaische rheologisch wie Wasser verhält. Untersuchungen zeigten, daß sich in der Tat der Fließbeiwert der Flockmaische gegenüber Wasser nicht ändert.

Die weiteren Untersuchungen zeigten ferner, daß bei einer gleichmäßigen Flockdichte in der Lösung die freie Beweglichkeit der einzelnen Fasern verlorengeht, wenn das Verhältnis Faser: Lösung wie 1 :20 auf 1:15 gesenkt wird. Daraus folgte die Notwendigkeit, die Verteilung der Flockmaische in der Zentrifugentrommel in einem Zustande zwischen den vorstehend genannten Mischungsverhältnissen vornehmen zu müssen. In der Maische ist der Flock so verteilt, daß sein Volumengewicht ohne Lösung 0,048 kg/dm^J betrüge. Bei einer Dichte des Faserhaufwerks, die einem Volumengewicht von 0,1 kg/dm3 entspricht, ist das Faserhaufwerk bereits so verfilzt, daß eine Verteilung oder Verschiebung der Fasern zueinander nicht mehr möglich ist. In der Zentrifugentrommel, nach Abschleuderung der gesamten Lösung, stellt sich aber bei Höchstdrehzahl ein Volumengewicht von 0,3 kg/dm³ ein. Der verfilzte Flockring wird also auf den lichten Radius der Trommel zu komprimiert. Da die Verfilzung das Anpassen an den sich vergrößernden Innenradius des Flockrings verhindert, muß der Filzring von innen nach außen aufreißen, es bilden sich keilförmige Spalte in Richtung auf die Trommelwand mit Längsverlauf in Richtung der Mantellinien. War die Verteilung im Zustande der freien Beweglichkeit der Fasern gleichmäßig am Umfang und in der Höhe der Trommel, so erfolgt das Aufreißen des

Flockringes bei der weiteren Verdichtung gleichmäßig auf den Umfang verteilt und gefährdet den Betrieb nicht. Ist die gleichmäßige Verteilung aber nicht gelungen, so reißt der Ring ungleichmäßig auf und bildet U η wuchten, die zum Abbruch des Zentrifugierbetriebes zwingen.

Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Füllung bei umlaufender Trommel vorzunehmen und mit Rücksicht auf einen gesteuerten Austritt von Lösung bei steigender Drehzahl.

Durch Orientierungsrechnungen und empirisch wurde ein Gesamtabflußquerschnitt gefunden, durch den zunächst vernacnlässigbar wenig Lösung verlorengeht und eine gleichmäßige Verteilung am Umfang und in der Höhe der Trommel nicht verhindert wird.

Es wäre möglich, die ganze Charge von 2090 dm³ in eine stillstehende Trommel zu füllen und die Trommel danach erst zu beschleunigen. Um eine gleichmäßige Verteilung am Umfang und in der Höhe der Trommel zu erreichen, hätte die Maischenmasse eine Drehzahl von mindestens 500 Upm gewinnen müssen und dies im Zustande völliger und freier Beweglichkeit der Fasern. Das setzte aber voraus, daß bis zur Drehzahl 500 Upm praktisch noch keine Lösung verlorengehen dürfte, es hätte daher mit sehr kleinem Abflußquerschnitt gearbeitet werden müssen; denn die Beschleunigung der Trommel mit Füllung von 0 auf 500 Upm dauert etwa 1 min. Außerdem müßte die Trommel ein Nutzvokimen von 2000 dm³ haben. Bei höherer Drehzahl steigt zwar der Anströmdruck vor den Abflußlöchern, der geringe Gesamtquerschnitt aber würde trotzdem eine unverhältnismäßig lange Schleuderzeit bedingen. Darüber hinaus ist eine so große und voll fließbeweglich rotierende Masse kreiseltechnisch labil und betriebsgefährdend.

Für die Füllung besteht die Schwierigkeit, eine in der Zeiteinheit konstant bleibende Menge in die Zentrifugentrommel zu geben, in der sich ein wachsender Flüssigkeitsring bildet mit steigender Geschwindigkeit.

Anfangs ist die Eintrittsgeschwindigkeit des Strahles größer als die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel. Die Füllmasse steht tief in der Trommel und rotiert kaum, Spritzer verlassen die Trommel nicht.

Später rotiert die Füllmasse schneller und stellt sich an der Trommelwand in der Höhe mehr und mehr an, außerdem wächst die Ringdicke zur Trommelachse hin.

Gegen Füllende ist die Trommel nahezu gefüllt, und die Masse rotiert mit größerer Geschwindigkeit als der eintretende Strahl aufweist. Da die eintretende Menge in der Zeiteinheit verhältnismäßig groß ist, würde ein massiver Strahl einen örtlich begrenzten Staudruck beim Auftreffen auf die rotierende Füllung mit regellosen starken Spritzern erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Füllen einer Zentrifuge zu schaffen, mit dem auch schwierig zu handhabende Aufschwemmisngen feinfasriger Feststoffe in die Trommel über Trommelumfang und -höhe gleichmäßig verteilt eingebracht werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mit einer solchen in der Zeiteinheit konstanten Menge der Zentrifuge zugeführt wird, daß bei Zwischendrehzahl die abgeschleuderte Flüssigkeitsmenge stets gleich der zugeführten Flüssigkeitsmenge ist und daß die Schleudertrommel bis Füllende auf Zwischendrehzahl gehalten wird.

Die Maßnahme, die Füllung bei steigender Drehzahl vorzunehmen, gestaltet ein Nutzvolumen der Trommel von weniger als der Hälfte des Volumens der ganzen Füllmenge, nämlich nur 906 dm³; denn es wird folgendes bewirkt: In die mit der Drehung beginnende Trommel wird mit gleichmäßigem Strom gefüllt. Der Anströmdruck vor den Bohrungen ist zunächst noch sehr gering, nur wenig Lösung kann austreten, und die Flockmaische bleibt voll schwemmfähig. Die glatte Innenfläche der Zentrifugentrommel kann die Flockmaische nur durch Reibung beschleunigen, die Reibung ist zunächst gering, und der Schlupf ist groß. Dadurch reichert sich in der Trommel eine Maischenmenge an. Schließlich lagert sich an der Trommelwand verdichteter Flock an, der an der Trommelwand ruht. Nunmehr wird die Reibung zwischen Flock an der Wand und schlüpfender Fiockmaische größen und der Flüssigkeitsring rotiert schneller. Damit wächst auch der Anströmdruck vor den Abflußlöchern; in der Zeiteinheit tritt immer mehr Lösung aus. Die an der Wand ruhende, aber gleichmäßig verdichtete Flockmenge wird immer größer, die auf dem Flockring schlüpfende, neu eingegebene Maische bleibt aber voll schwemmfähig. So wächst der Flockbzw. Maischenring in der Trommel an. Die aufgegebene Maische trifft aber immer auf eine rotierende Masse, auf der sie sich gleichmäßig verteilen kann. Die Entflüssigung geht nur auf Kosten des bereits ruhenden, voll mitrotierenden und gleichmäßig verteilten Flocks.

Mit der Füllung ist eine stetig anwachsende Maischenmenge in der Trommel mit unterschiedlicher Verdichtung. 900 dm³ sind schließlich in der Trommel, 1100 dm⁵ wurden während des Füllprozesses abgeschleudert. Der abgeschleuderte und voll verdichtete Flock nimmt schließlich nur noch 300 dm³ ein.

Mit den beschriebenen Maßnahmen wird die Füllung trotz großer Unterschiede der Bedingungen bis zum Füllende im Sinne der Aufgabenstellung durchgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel einer Zentrifuge zur Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Zentrifugentrommel und das Füllrohr.

Fig.2 eine Draufsicht auf die Zentrifugentrommel und das Füllrohr, wobei das Füllrohrmundstück im Schnitt dargestellt ist.

Eine Zentrifugentrommel 1 mit Siebzonen 2 und einer glockenförmigen Nabe 3 ist im Trommeldeckel 5 mit einer öffnung 4 versehen. In diese öffnung ragt das Füllrohr 6 mit seinem düsenförmig verjüngten Krümmer 7 hinein. Diese Krümmung erfolgt auch in der Ebene rechtwinklig zur ersten, so daß sich die zweite Krümmung der Kreislinie der öffnung 4 anpaßt. Das Düsenende ist nach unten mit einem breiten Schlitz 9 geöffnet, und die öffnung 9 ist durch eine nach unten reichende breite Schürze 8 abgeschirmt.

F i g. 3 zeigt eine Ansicht in Pfeilrichtung »A« in Fig. 1, wobei insbesondere die Ausbildung der Schürze 8 zu ersehen ist. Der aus dem Füllrohr 6 austretende Strahl der Maische wird sowohl in dem Krümmer 7 als auch auf der Schürze 8 auseinandergedrückt. Die Schürze 8 bewirkt fernerhin, daß der Strahl breit gefächert wird und annähernd tangential auf die vorbeischießende, bereits in Drehung befindliche Füllung auftrifft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Füllen einer diskontinuierlich arbeitenden Siebzentrifuge zum Trennen eines Gemisches aus feinfasrigen Feststoffen und Flüssigkeit, wobei die Zentrifuge eine zylindrische, um eine vertikale Achse umlaufende nach unten geschlossene Schleudertrommel aufweist; die während des Füllvorganges bis auf eine Zwischendrehzahl gleich- ίο förmig beschleunigt wird, dadurch gekenn-ze ic h ή e t, daß das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mit einör solchen in der Zeiteinheit konstanten Menge der Zentrifuge zugeführt wird, daß bei Zwischendrehzahl die abgeschleuderte Flüssigkeitsmenge stets gleich der zugeführten Flüssigkeitsmenge ist und daß die Schleudertrommel bis Füllende auf Zwischendrehzahl gehalten wird.