DE2331196C2 - Filterzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. DE-OS 16 32 302).

Die bekannte Zentrifuge weist radial außerhalb des Sammelraums eine Schicht porösen Werkstoffs auf, dessen Filtrationswiderstand geringer ist als der Filtrationswiderstand des innerhalb der Trommel sedimentierten Feststoffs. Die Filtratflüssigkeit wird somit in diesem Feststoff bei rotierender Trommel weniger in radialer Richtung beschleunigt als in den Kapillaren des porösen Werkstoffs, so daß sich im Sammelraum ein Unterdruck ausbildet, der zumindest die infolge der Verdichtung des sedimentierten Feststoffs (auf Grund der Rotation) entstandene Erhöhung der Kapillarkräfte ausgleicht

Der Unterdruck hängt hierbei in seiner Größe nicht nur von der Menge der aus dem Sammelraum abrufenden Filtratflüssigkeit ab, sondern auch von dem Zustand des sedimentierten Feststoffes. Daraus folgt, daß am Anfang eines Trennvorgangs (wenn der

ίο sedimentierte Feststoff noch größere Kapillaren bildet als später), eine ins Gewicht fallende Saugwirkung nur schlecht erzielbar ist Ferner müßten in dem Fall, daß die Korngröße der Feststoffe verhältnismäßig groß ist, die Kapillaren des porösen Werkstoffs u. U. so groß werden, daß Kapillarkräfte gar nicht mehr auftreten. Ein Unterdruck kann auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Flüssigkeitsstrahlpumpen erzeugt werden.

Unter Flüssigkeitsstrahlpumpe soll zunächst die bekannte Wasserstrahlpumpe von Bunsen verstanden werden, bei der Wasser unter Druck in ein sich konisch verengendes Rohr strömt aus dessen Düse es in kurzem Strahl in ein weiteres Rohr übergeht, an dessen unterem Ende es austritt Infolge der Querschnittsverengung in der Düse und auch infolge der Einschnürung im freien Strahl hat das Wasser im Strahl eine große Geschwindigkeit und daher einen niedrigen Druck. Deshalb reißt es das umgebende Gas an sich und befördert es ins Freie.
Um Abarten der Flüssigkeitsstrahlpumpen handelt es sich aann, wenn nur die bewegte Flüssigkeit den Unterdruck hervorruft, beispielsweise bei einer Venturi-Düse. In einem Rohr mit in Strömungsrichtung zunächst sich verengendem und dann allmählich sich erweiterndem Querschnitt erfährt die Strömung an der engsten Stelle eine Drosselung und damit der Druckverlauf eine Verminderung. An dieser Stelle kann eine Saugleitung angeschlossen werden.

Die DE-PS 6 17 705 zeigt bei einer Schleudermaschine eine Strahlpumpe, die mittels des Staudrucks der rotierenden Flüssigkeit arbeitet und im Innenraum der Schleudermaschine einen Unterdruck erzeugt, der zur Zuführung des zu schleudernden Gutes benutzt wird.

Nach der eine Zentrifuge zeigenden DE-OS 15 32 689 ist ein Ventil vorgesehen, das auf Grund der auf die Masse des Ventils einwirkenden Zentrifugalbeschleunigung und ferner durch eine der Zentrifugalbeschleunigung ausgesetzte Fremdflüssigkeit schaltbar ist und dabei den Abfluß des Filtrats steuert
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirkungsvollere Saugwirkung zu erzielen.

Die Aufgabe wird durch die Maßnahme nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst Eine Flüssigkeitsstrahlpumpe ermöglicht unabhängig von den Kapillarkräften des Feststoffs und des porösen Werkstoffs und unabhängig vom Zeitpunkt des Trennvorgangs den angestrebten Unterdruck.

Der Druck der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsstrahlpumpe wird hier durch die auf die Flüssigkeit wirkende Zentrifugalkraft erreicht

eo In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Flüssigkeitsstrahlpumpe in einer hinter der Abflußöffnung des Sammelraumes liegenden Leitung angeordnet, verbindet die Flüssigkeitszuführungsleitung die Flüssigkeitsstrahlpumpe mit dem Sammelraum und ist eine Abflußleitung der Flüssigkeitsstrahlpumpe nachgeschaltet und ist die den Unterdruck erzeugende Flüssigkeit die Filtratflüssigkeit Die Flüssigkeitsstrahlpumpe wird also mit der Filtratflüssigkeit selbst betrieben. Diese

Ausführungsart ist einfach und gewährleistet bereits bei Beginn des Trennvorgangs einen erheblichen Unterdruck.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die den Unterdruck erzeugende Flüssigkeit eine Fremdflüssigkeit ist So kann von Beginn des Trennvorgangs bis zu seinem Ende und sogar darüber hinaus zum Trocknen des sedimentierten Feststoffs (Filterkuchen) einen wunschgemäß einstellbaren Unterdruck erreicht werden.

Außerdem ist es zum Einregeln auch eines kleinen Unterdruck möglich, daß eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende, vorzugsweise regelbare Drosselöffnung im radial innen liegenden Bereich des Sammelraumes vorgesehen ist

Ein Luftpuffer wird im Sammelraum sichergestellt und damit ein gleichmäßiger Unterdruck erzeugt, wenn in weiterer Ausgestaltung zur Verbindung zwischen Trommelinnenraum und Sammelraum Rohrstücke vorgesehen sind, die zumindest bis in Höhe des Beginns der Saugleitung in den Sammelraum hineinragen. Es wird dadurch verhindert, daß sich radial außerhalb der Trommel plötzlich eine zusammenhängende Flüssigkeitssäule (ohne Gaseinschlüsse) bildet und ein Unterdruck entstehen kann, der im Gegensatz zu den sonst entstehenden Partialdriicken den Dampfdruck der Flüssigkeit erreichen kann. Dies ist bei Filtrationsvorgängen vielfach erwünscht

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Filterzentrifuge mit einer von der Filtratflüssigkeit selbst betriebenen Flüssigkeitsstrahlpumpe in Form einer Venturi-Düse und

F i g. 2 eine Filterzentrifuge mit einer von einer Fremdflüssigkeit betriebenen Flüssigkehsstrahlpumpe.

In F i g. 1 ist eine um ihre Trommel-Antriebsachse drehbare Siebtrommel 1 einer Filterzentrifuge mit einer Ringöffnung 16 zum Eintragen der Suspension dargestellt In der Siebtrommel ί ist ein Filtermedium 3, beispielsweise ein Stützgitter mit aufgelegtem Filtertuch, eingelegt, auf dem sich der Filterkuchen 17 ablagert Radial außerhalb des Filtermediums 3 befindet sich ein mit der Siebtrommel 1 rotierender und Abflußöffnungen 6 aufweisender Sammelraum 5 für die über Bohrungen 4 einströmende Filtratflüssigkeit.

Im radial innen liegenden Bereich des Sammelraums 5 ist eine Saugleitung 11 vorgesehen, die zu der engsten Stelle der eine Flüssigkeitsstrahlpumpe 13 in Form eines Venturi-Rohres bildenden Leitungen, der Flüssigkeitszuführungsleitung 12 und der Abflußleitung 18, führt Im radial innen liegenden Bereich des Sammelraums 5 ist ferner eine Belüftungsleitung 14 mit einer regelbaren Drosselöffnung 15 eines Drosselorgans vorgesehen.

Bei der Filtration fließt Filtratflüssigkeit zuwächst in den Sammelraum 5 und von dort über Leitungen 12 und 18 in einen nicht dargestellten Sammelbehälter. Dadurch, daß von Anfang an Flüssigkeit durch die Abflußleitungen 12 und 18 strömt, wird die als Venturi-Rohr ausgebildete Strahlpumpe 13 wirksam und saugt Luft aus dem Sammelraum 5 ab. Falls die Luft nicht vollständig abgesaugt werden soll, wird das Drosselorgan ein wenig geöffnt-t, so daß über die Belüftungsleitung 14 Luft von außen in den Sammelraum 5 strömt Es stellt sich dadurch radial innerhalb des Flüssigkeitsspiegels im Sammelraum 5 ein Unterdruckraum ein, der die Filtrationsgeschwindigkeit erhöht.

Bei der Filterzentrifuge nach F i g. 2 ist die Saugtrommel 21, die Welle 22, das Filtermedium 23, der Sammelraum 25 und die Abflußöffnung 26 ähnlich wie

ίο nach Fig. 1 ausgebildet Nach Fig.2 sind jedoch Rohrstücke 24 in die Bohrungen in der Saugtrommel 21 eingelegt und radial nach außen verlängert, so daß sie in den Sammelraum 25 hineinragen. Eine Saugleitung 31 ist im radial innen liegenden Bereich des Sammelraums 25 vorgesehen; sie führt in einen erweiterten Raum 28 einer Flüssigkeitsstrahlpumpe 33. In diesen mündet eine Flüssigkeitszuführungsleitung 27 mit einer einen Strahl hervorrufenden Tülle 29. Radial innen liegend beginnt die Leitung 27 an einer ringförmigen Rinne 30, in die eine Leitung 34 eingreift An den erweiterten Raum 28 schließt sich eine Austrittsleitung 32 an, die in einen Ringraum 7 mündet, in den ein Schäirohr 8 eingreift

Beim Betrieb der Filterzentrifuge kann die durch die Rohrstücke 24 in den Sammelraum 25 austretende Filtratflüssigkeit über die Abflußöffnung 26 in den Ringraum 7 abströmen, wo sie vom Schälrohr 8 aufgefangen und ausgetragen wird.

Über die Leitung 34 kann Fremdflüssigkeit zugegeben werden, die über die Rinne 30 und die Leitung 27 mit einem Strahl an der Tülle 29 austritt und dann über die Austrittsleitung 32 und die Abflußöffnung 26 in den Ringraum 7 gelangt. Der Strahl der Fremdflüssigkeit hat einen Unterdruck im erweiterten Raum 28 und damit über die Saugleitung 31 im radial innen liegenden Teil des Sammelraums 25 zur Folge, was die Filtration beschleunigt.

Bei dieser Anordnung kann während der Hauptfiltration (d. h. bei Zufuhr von Suspension über die Ringöffnung 36) die Flüssigkeitsstrahlpumpe 33 außer Betrieb bleiben und der Filtratflüssigkeitsspiegel durch entsprechende Stellung des Schälrohrs 8 z. B. beim Pegelstand 35 einreguliert werden, was eine erhebliche Saugwirkung zur Folge hat (im Sammelraum 25 verbleibt hierbei lediglich ein kleiner, abgeschlossener Luftpuffer). Erst nach der Hauptfiltration wird dann die Flüssigkeitsstrahlpumpe 33 durch Zufuhr von Fremdflüssigkeit über die Leitung 34 in Betrieb genommen und gleichzeitig wird durch radial weiteres Ausschwenken des Schälrohrs 8 auf etwa den Pegelstand 10 der Flüssigkeitsspiegel im Sammelraum 25 etwa auf den Pegelstand 9 gebracht wird. Es bildet sich nun ein Unterdruck im Sammelraum 25, wodurch der Filterkuchen 37 von Luft durchströmt und somit rasch getrocknet wird.

Es ist natürlich auch möglich, die beiden vorerwähnten Anschlußarten der Flüssigkeitsstrahlpumpen an einer einzigen Filterzentrifuge vorzusehen und beispielsweise die Haupttrennphase mit der mit der Filtratflüssigkeit betriebenen Pumpe zu fahren und die mit der Fremdflüssigkeit betriebene Pumpe erst später einzuschalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   «. Filterzentrifuge mit einer Siebtrommel zum Trennen von Suspensionen in Flüssigkeit und Feststoffe, mit einem radial außerhalb des Fütermediums angeordneten und mit mindestens einer Abflußöffnung versehenen Sammelraum, in den die Flüssigkeit durch das Filtermedium hindurch mit Hilfe eines im Sammelraum herrschenden Unterdrucks gefördert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (13, 33) vorgesehen ist, daß ihre Flüssigkeitszuführungsleitung (12,27) so angeordnet ist, daß die sich zusammen mit der Siebtrommel (1) drehende Flüssigkeit auf Grund der Zentrifugalbeschleunigung durch die Flüssigkeitsstrahlpumpe (13, 33) gefördert wird und so einen Unterdruck erzeugt, und daß ihre Saugleitung (11, 31) an einem radial innen liegenden Bereich des Sammelraums (5, 25) atigeschlossen ist
2. 2. Filterzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ffüssigkeitsstrahlpumpe (13) in einer hinter der Abflußöffnung (6) des Sammelraumes (5) liegenden Leitung angeordnet ist, daß die Flüssigkeitszuführungsleitung (12) die Flüssigkeitsstrahlpumpe (13) mit dem Sammelraum (5) verbindet und eine Abflußleitung (18) der Flüssigkeitsstrahlpumpe nachgeschaltet ist und daß die den Unterdruck erzeugende Flüssigkeit die Filtratflüssigkeit ist
3. 3. Filterzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Unterdruck erzeugende Flüssigkeit eine Fremdflüssigkeit ist.
4. 4. Filterzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß axial außerhalb der Siebtrommel (21) konzentrisch zur Trommel-Antriebswelle (22) eine radial nach innen offene Rinne (30) vorgesehen ist, die Rinne (30) radial nach außen über eine Leitung (27) mit der Flüssigkeitsstrahlpumpe (33) verbunden ist und daß in die Rinne (30) eine stationäre Leitung (34) zur Zuführung der Fremdflüssigkeit hineinragt.
5. 5. Filterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende, vorzugsweise regelbare Drosselöffnung (15) im radial innen liegenden Bereich des Sammelraumes (5) vorgesehen ist.
6. 6. Filterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis

   5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung zwischen Trommelinnenraum und Sammelraum (25) Rohrstücke (24) vorgesehen sind, die zumindest bis in Höhe des Beginns der Saugleitung (31) in den Sammelraum hineinragen.