DE3336132C2 - - Google Patents

Description

Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 2.

Beim Filtrieren einer Suspension mittels rotierender Zentrifugentrommel bildet sich an den Filtrationsflächen ein Feststoffkuchen, welcher als Produkt auf verschiede­ ne Weise von der Filtrationsfläche ausgetragen wird. Nicht ausgetragen bleibt dabei eine sogenannte Rest­ schicht, die durch Einbetten von Feinkornanteil in der Restschicht immer dichter und undurchlässiger wird und mit der Zeit den Abfluß des Filtrats durch die Filtra­ tionsfläche behindert und schließlich verhindert. In diesen Fällen muß die Filtration unterbrochen und die Restschicht muß regeneriert werden, in vielen Fällen ausgetragen bzw. beseitigt werden, um die Durchlässig­ keit der Filtrationsfläche für das Filtrat wieder herzu­ stellen. Dies ist relativ einfach bei Rest­ schichten aus einem löslichen Material zu bewerkstelli­ gen. Man setzt eine bei diesen Apparaten übliche und vorhandene Waschvorrichtung ein. Durch die Waschvorrich­ tung bespritzt man die Restschicht mit einem Lösemittel, bis sich die Restschicht aufgelöst hat. Die­ ses nimmt selbstverständlich eine gewisse Zeit in An­ spruch, was die Durchsatzleistung der Anlage beeinträch­ tigt, weil unterdessen die Zufuhr der zu filtrierenden Suspension unterbrochen werden muß. Schwieriger ist das Regenerieren bzw. Beseitigen einer Restschicht zu bewerk­ stelligen, welche aus einem unlöslichen Material be­ steht. In diesem Fall wird beispielsweise die Zentrifugentrommel au­ ßer Gang gesetzt und die Restschicht von Hand durch Ab­ schlagen, Auskratzen und ähnliches entfernt. Die DE-PS 9 19 879 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Restschicht durch Spritzdüsen abgelöst und durch eine Austragsvorrichtung ausgetragen wird. Es ist auch bekannt, wie es z. B. bei den sogenannten Syphon- Zentrifugen der Fall ist, die Restschicht durch einen Flüssigkeitsstrom zu regenerieren, der entgegen der Fil­ trationsfließrichtung durch die Filterfläche strömt, die Restschicht von der Filterfläche abhebt und wegschwemmt. Dieser Vorgang bedingt selbstverständlich relativ auf­ wendige, konstruktive Maßnahmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regene­ rieren der Rest­ schicht zu finden, welches ohne Einsatz von Handarbeit und ohne Ändern der Betriebsdrehzahl der Zentrifugen­ trommel durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ge­ gen die mit Betriebsdrehzahl rotierende Restschicht wird vom Innern der Zentrifugentrommel in einem spitzen Schnitt­ winkel gegen die Umlaufrichtung der Filtrationsfläche ein fächerartig flacher, eine Schnittfläche bildender Flüssigkeitsstrahl gerichtet, dessen Kraft auf die Restschicht größer ist, als die durch die Zentri­ fugalkraft verursachte Kraft, unter welcher die Rest­ schicht gegen die rotierende Filtrationsfläche gedrückt wird. Durch den Flüssigkeitsstrahl wird die Restschicht von der Fläche gehoben, dabei gebrochen und umgeschich­ tet, wobei sich das dadurch umstrukturierte Mate­ rial, in Richtung der Rotationsbewegung der Filtrations­ fläche, hinter dem Flüssigkeitsstrahl auf der Filtra­ tionsfläche wieder absetzt.

Während des Umschichtungsvorganges werden die Feinkorn­ anteile in der Restschicht freigelegt und mit der ein­ gesetzten Flüssigkeit durch die Filtrationsfläche wegge­ schwemmt; so weist die neuentstandene Restschicht einen kleinen spezifischen Durchflußwiderstand auf, ist also für das Filtrat gut durchlässig. Sie ist dadurch rege­ neriert.

Ein großer Vorteil ist auch darin zu sehen, daß die einfachen Mittel, die zur Regenerierung notwendig sind, sich ohne weiteres in eine vorhandene Zentrifuge einbauen lassen, wodurch eine ältere Vorrichtung modernisiert werden kann.

Zum Bilden des fächerartigen Flüssigkeitsstrahles wird ein mit geeigneten, in einer Reihe angeordneten Düsen, sogenannten Flachstrahldüsen, be­ stücktes Rohr benutzt, welches in dem Innenraum der Zen­ trifugentrommel steht und parallel zur Achse der Zentri­ fugentrommel angeordnet ist, wobei sein Abstand zur Fil­ trationsfläche wie auch die Richtung des durch die Dü­ sen gebildeten Flüssigkeitsstrahles durch Drehen des Rohres einstellbar sein können.

Die Erfindung wird an Hand einer in der Zeichnung gezeigten, zum Ausführen des Verfahrens geeigneten Zentrifuge näher beschrieben und erklärt. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Zentrifuge,

Fig. 2 einen partiellen Schnitt durch die Zentrifuge, gemäß der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 einen partiellen Anblick auf den Deckel der Zentrifuge in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1.

Die abgebildete Zentrifuge weist ein Gehäuse 1 auf, in welchem rotierbar eine Zentrifugentrommel 2 gelagert ist. Die radial äußere Wand 3 der Zentrifugentrommel ist mit Öffnungen 4 zum Abführen des Filtrats verse­ hen, welches in dem Gehäuse gesammelt und von diesem weggeführt wird. Die Zentrifugentrommel 2 ist mit einem Stützgewebe und einem Filtertuch ausgekleidet, welches die eigentliche Filtrationsfläche 5 bildet. Auf der Fil­ trationsfläche 5 wächst das Produkt zu einem Feststoff­ kuchen, welcher von Zeit zu Zeit mittels einer nicht gezeichneten Schälvorrichtung von der Filtrationsfläche 5 geschält und aus der Zentrifuge ausgetragen wird. Nach dem Ausschälen des Produkts bleibt jedoch auf der Fil­ trationsfläche 5 eine Restschicht 6 übrig, die mit der Zeit durch Einbetten von Feinkorngutteil immer dichter und undurchlässiger wird, so daß sie den Durchfluß des Filtrats durch die Filtrationsfläche 5 be- bzw. ver­ hindert. Je nach dem zu behandelnden Material kann es sich um eine unlösliche Restschicht 6 handeln, welche beim Rotieren der Fläche unter Wirkung der Zentrifugal­ kraft gegen die Filtrationsfläche 5 gedrückt wird. Um die Durchlässigkeit der Filtrationsfläche 5 für das Filtrat wieder herzustellen, muß diese Restschicht 6 regeneriert werden. Die Zerstörung der Restschicht 6 wird dadurch erreicht, daß ein fächerartig flacher, eine Schnittfläche bildender Flüssigkeitsstrahl 8 unter einem spitzen Schnittwinkel 18 gegen die Restschichttangente 7 ge­ richtet wird. Damit wird der Flüssigkeitsstrahl 8 gegen die Umlaufrichtung der Filtrationsfläche 5 bzw. der Zentrifugentrommel 2, welche mit dem Pfeil 9 in Fig. 2 dargestellt ist, gerichtet. Die Kraft des Flüssigkeits­ strahles 8 auf die Restschicht 6 ist größer als die durch die Zentrifugalkraft verursache Kraft, unter welcher die Restschicht 6 gegen die rotierende Filtrations­ fläche 5 gedrückt wird. Der fächerartig flache Flüssig­ keitsstrahl 8 wirkt also gegen die Rechtsschicht 6 wie ein Schaber und ist fähig, die Restschicht 6 von der Filtrationsfläche 5 zu heben, ohne jedoch die Filtrations­ fläche 5 zu beschädigen. Dabei wird die Restschicht 6 gebro­ chen, umgeschichtet und dieses umstrukturierte, d. h. zerbrochene und umgeschichtete Material setzt sich un­ ter der Wirkung der Zentrifugalkraft hinter dem Flüssig­ keitsstrahl 8 auf der Filtrationsfläche 5 wieder ab, wo es eine regenerierte, durchlässige Grundschicht auf der Filtrationsfäche 5 aufbaut. Diese Umstrukturierung des Materials auf der Filtrationsfläche 5 erfolgt in der Ro­ tationsbewegung der Filtrationsfläche 5, wie es mit dem Pfeil 9 dargestellt ist in Fig. 2, hinter dem Flüssig­ keitsstrahl 8. Dieser Vorgang erfolgt bei normalen Be­ triebsumdrehungen der Zentrifugentrommel 2 mehrmals hin­ tereinander in einer relativ kurzen Zeit. Beispiels­ weise bei einer Drehzahl der Zentrifugentrommel 2 gegen 900 min^-1 wird die Restschicht 15mal pro Sekunde um­ geschichtet. Man braucht also die Betriebsumdrehungs­ zahl bei diesem Vorgang nicht ändern.

Bei dem beschriebenen Vorgehen kommt es zu keinen In­ homogenitäten in Verteilung des Materials entlang der Filterfläche und demzufolge auch nicht zu Unwuchten, da sich unter der Zentrifugalkraft das aufgepflügte oder aufgehobene Restschichtmaterial wieder absetzt und durch das mehrfache Umschichten unter der Wirkung der Zentrifugalkraft symmetrisch auf der Filtrations­ fläche 5 verteilt wird.

Ein Rohr 10 ist vorge­ sehen, welches parallel zu der Trommelachse 11 angeord­ net ist und in den Innenraum der Zentrifugentrommel 2 hineinragt. Das Rohr 10 ist mit den Flüssigkeitsstrahl 8 in der fächerartig flachen Form bil­ denden Düsen, sogenannten Flachstrahldüsen 12, bestückt. Der Abstand des Rohres 10 relativ zu der Filtrations­ fläche 5 bzw. zu der Restschicht 6, wie auch die Rich­ tung des durch die Düsen 12 gebildeten Flüssigkeitsstrah­ les 8 gegen die Restschicht, kann durch Drehen des Rohres 10 einstellbar sein. Das Rohr 10 ist in die Zentrifugen­ trommel 2 durch einen Deckel 13 des Zentrifugengehäuses hineingeführt und drehbar und, wenn erforderlich, exzentrisch in einer Scheibe 14 gelagert, welche ihrerseits in dem Deckel 13 drehbar gelagert ist. Durch Drehen der Scheibe 14 in beide Richtungen, die mit dem Zeichen 15 in der Fig. 3 angegeben sind, läßt sich der Abstand des Rohres 10 zu der Restschicht 6 einstellen. Am Rohr 10 ist ein Hebel 16 befestigt, mittels welchem sich das Rohr 10 in der Scheibe 14 drehen läßt, und zwar in Richtung der Pfeile, die in der Fig. 3 mit 17 bezeichnet sind. Durch dieses Drehen des Rohres 10 läßt sich die Richtung des durch die Düsen 12 gebildeten Flüssigkeitsstrahles 8 in einem spitzen Schnittwinkel 18 zu der Restschichttangente 7 einstellen. Das Rohr 10 ist noch mit einem Ventil 19 versehen, mit welchem sich der Strom einer Flüssigkeit in das bzw. in dem Rohr 10 regulie­ ren läßt. Die Druckflüssigkeit wird von einer nicht gezeichneten Hochdruckpumpe in das Rohr 10 gepumpt. Diese Pumpe muß so ausgelegt sein, daß sie eine ge­ nügende Menge Flüssigkeit mit einem genügenden Druck, z. B. über 10 bar zu liefern im Stande ist.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel reicht das Rohr 10 über die ganze Länge der Zentrifugentrommel 2. Die Länge des mit den Düsen 12 bestückten Abschnittes des Rohres 10 entspricht der Länge der Filtrationsfläche 5 der Zentrifugentrommel 2. Die Düsen 12 sind in einer Reihe entlang des Rohres 10 angeordnet. Das schließt nicht aus, daß es in gewissen Fällen notwendig sein könnte, das Rohr 10 beispielsweise mit Düsen so zu bestücken, daß diese in zwei oder mehreren Reihen angeordnet würden.

Es ist auch vorstellbar, daß nur ein Teilabschnitt des Rohres 10 mit den Düsen bestückt wäre, wobei dann das Rohr 10 parallel verschiebbar zu der Achse 11 der Zentri­ fugentrommel 2 in axialer Richtung sein müßte.

Claims (3)

1. Verfahren zur Regenerierung einer kompakten, insbesondere unlösli­ chen Restschicht (6) in einer rotierenden Zentrifu­ gentrommel (2), wobei die Restschicht beim Rotieren der Trommel unter Wirkung der Zentrifugalkraft gegen die Filtrationsfläche (5) der Trommel gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die mit Betriebs­ drehzahl (6)rotie­ rende Restschicht vom Innern der Zentrifugentrommel (2) aus in einem spitzen Schnittwinkel (18) gegen die Umlaufrichtung der Filtrationsfläche (5) ein fächerartig flacher, eine Schnittfläche bildender Flüssigkeitsstrahl (8) gerichtet wird, dessen Kraft auf die Restschicht (6) größer ist als die durch die Zentrifugalkraft verursachte Kraft, unter wel­ cher die Restschicht (6) gegen die rotierende Filtra­ tionsfläche (5) gedrückt wird, so daß durch den Flüssig­ keitsstrahl (8) die Restschicht (6) von der Filtrationsfläche (5) gehoben, dabei gebrochen und umschichtet wird, wobei sich das dadurch umstrukturierte Material, in Richtung der Rotationsbewegung der Filtrationsfläche (5), hinter dem Flüssig­ keitsstrahl (8) auf der Filtrationsfläche (4) wieder absetzt und so eine regenerierte Filtrationsschicht auf der Filtrationsfläche (5) bildet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (10), welches zum Bilden des fächer­ artigen Flüssigkeitsstrahles (8) mit in einer Reihe angeordneten Düsen (Flach­ strahldüsen 12) bestückt ist, in dem Innenraum der Zentrifugentrommel (2) und parallel zur Achse (11) der Zentrifugentrommel (2) angeordnet ist, wobei sein Abstand zur Filtrations­ fläche (5), wie auch die Richtung des durch die Düsen (Flachstrahldüsen 12) gebildeten Flüssigkeitsstrahles (8) durch Drehen des Rohres (10) einstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bilden des Flüssig­ keitstrahles (8) ein über die ganze Länge der Zen­ trifugentrommel (2) reichendes Rohr (10) benutzt wird, wobei die Länge des mit den Düsen (Flachstrahldüsen 12) bestückten Abschnittes des Rohres (10) der Länge der Filtrations­ fläche (5) der Zentrifugentrommel (2) entspricht.