DE3817126C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

An den Trommeln von Filterzentrifugen nach der CH 5 80 986 A5 sind mitrotierende Siphoneinrich­ tungen angebracht, welche das von der Suspension abgetrennte Filtrat, nachdem es das Filtermittel und einen Sammelraum passiert hat, unter Gasabschluß durchströmt.

Das Filtrat gelangt in eine an der Außenseite der Trommel angebrachte Ringtasse und wird aus dieser z. B. mittels eines ein- und ausschwenkbaren Schälrohres abgeleitet. Das Schälrohr dient gleichzeitig zur Einstellung des Flüssig­ keitsniveaus in der Ringtasse. Wird dieses Niveau in einen Bereich radial außerhalb des Filtermittels abgesenkt, so be­ wirkt die Siphoneinrichtung einen Druckabfall unter dem Filtermittel, relativ zum Druck im Zentrifugengehäuse.

Dadurch wird die treibende Kraft, welche die Filtration bewirkt, gegenüber konventionellen Zentrifugen um die Druck­ differenz, die zwischen der Oberfläche des Filterkuchens und dem Sammelraum herrscht, erhöht und die Filtration beschleunigt.

Diese Druckdifferenz bildet sich jedoch zurück, wenn die Fil­ tratflüssigkeit gasförmige Bestandteile in den Sammelraum unter dem Filtermittel abgibt oder wenn Gas durch das Filter­ mittel gelangt.

Mit der aus der CH 5 80 986 A5 bekannten Zentrifuge kann nach jeder Zentri­ fugiercharge, d. h. nachdem der Filterkuchen aus der Trommel ausgeschält worden ist, in den Sammelraum eingedrungenes Gas verdrängt werden. Dazu wird Flüssigkeit in die Ringtasse der Siphoneinrichtung gefüllt und das Schälrohr aus der Ringtasse geschwenkt.

Infolgedessen bildet sich ein von außen gegen das Filter­ mittel gerichtetes Druckgefälle und das eingedrungene Gas wird durch das Filtermittel getrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge zu schaffen, die es gestattet, während einer Zentrifugiercharge in den Sammelraum eingedrungenes Gas rasch in das die Trommel umschließende Gehäuse zu verdrängen.

Diese Aufgabe wird bei der Zentrifuge gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Ausströmvorrichtung besteht aus einem rotierenden zusätzlichen Siphon, der mit Flüssigkeit gefüllt wird und so beschaffen ist, daß bei einem geringen Druckgefälle vom Sammelraum zum Gehäuse Gas vom Sammelraum zum Gehäuse strömt und bei einem größeren Druckgefälle vom Gehäuse zum Sammelraum Gasabschluß gewährleistet ist.

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

Abb. 1 einen Schnitt durch eine bekannte Zentrifuge mit Rotationssiphon und einem Rückschlagventil zur Gasableitung aus dem Sammelraum zur Erläuterung;

Abb. 2 eine Zentrifugentrommel, bei der anstelle eines Rück­ schlagventils eine Siphoneinrichtung zur wechselseitigen Gasabsperrung und -ableitung dient, im Betriebszustand der Gasabsperrung;

Abb. 3 die Trommel im Betriebszustand der Gasableitung.

Nach Abb. 1 sind am Gehäuse (1) die Zu- und Ableiteinrichtungen Füllrohr (2), Schälmesser (3) , Feststoffrutsche (4), Überdruck­ ventil (5), Rückspülrohr (6) sowie Filtrat-Schälrohr (7) be­ festigt.

Auf der Welle (8) sitzt die Siphontrommel (9) mit dem Filter­ mittel (10), dem Sammelraum (11), der Siphonscheibe (12) und der Ringtasse (13). Nach der Abbildung ist auf dem Filtermittel (10) ein Filterkuchen (14) abgelagert. Der Sammelraum (11) ist teilweise mit Filtratflüssigkeit (15) gefüllt, die in der Ringtasse (13) ein niedrigeres (radial größeres) Flüssigkeitsniveau hat. In der Trommelrückwand (16) befindet sich mindestens eine Bohrung (17) und mindestens ein Rückschlagventil (18).

Nach den Abb. 2 und 3 schließt sich an den horizontalen Ast der Bohrung (17) ein radial nach außen gerichtetes Rohr an, welches in der Siphontasse abgetaucht ist, wenn Flüssigkeit durch das Nachfüllrohr zugeführt wurde.

Die Arbeitsweise der bekannten Zentrifuge gem. Abb. 1 ist folgende:

Vor jeder Zentrifugiercharge werden durch das Rückspülrohr (6) bei ausgeschwenktem Filtrat-Schälrohr (7) sowohl die Ringtasse (13) als auch der Sammelraum (11) nahezu vollständig mit Flüssigkeit gefüllt.

Anschließend wird die Trommel (9) über das Füllrohr (2) mit Suspension beschickt. Dabei schwenkt das Filtrat-Schälrohr (7) in die Ringtasse (13) ein und senkt den Flüssigkeitsspiegel in der Ringtasse (13) gegenüber dem Spiegel im Sammelraum (11) ab. Infolge­ dessen entsteht unter dem Filtermittel (10) ein gegenüber dem um­ gebenden Gehäuse geringerer Druck. Die Druckdifferenz wird durch die beschleunigte Masse der Flüssigkeitssäule Δh+ bestimmt. So erzeugt z. B. bei einer Beschleunigung von 1000×9,81 m/s² und Wasser als Filtratflüssigkeit ein Δh+ von 20 mm eine Druckdifferenz von 2 bar. Wenn jedoch infolge von Gaseinbrüchen durch den Filterkuchen oder von Entgasung des Filtrats ein zunehmendes Gaspolster im Sammel­ raum (11) gebildet wird, werden Δh+ und damit das zusätzliche Druckgefälle kleiner.

Zur Wiederherstellung der die Filtration beschleunigenden Druck­ differenz wird jetzt das Filtrat-Schälrohr (7) erneut ausgeschwenkt und durch das Rückspülrohr (6) Flüssigkeit in die Ringtasse (13) gefüllt. Dadurch wird ein umgekehrtes Druckgefälle vom Sammelraum (11) zum Gehäuse-Innenraum von der Flüssigkeitssäule Δh- erzeugt und infolgedessen das Gas aus dem Sammelraum (11) durch die Bohrung (17) und das Rückschlagventil (18) verdrängt. Dieser Vorgang bewirkt eine nur kurzzeitige Minderung der Filtrationsgeschwindigkeit, weil er z.B. in 20 s bewerkstelligt werden kann. Anschließend wird das Schälrohr (7) wieder eingeschwenkt, wodurch das Rückschlagventil (18) selbsttätig schließt und Δh+ wieder einen Maximalwert annimmt.

Nach den Abb. 2 und 3 wird anstelle des Rückschlagventils (18) ein zusätzlicher Siphon verwendet. Dazu wird der horizontale Ast der Bohrung (17) an ein Fallrohr angeschlossen, dessen unteres Ende in die Siphontasse taucht. Zur Erzielung der gewünschten Ventilwirkung wird durch das Nachfüllrohr Flüssigkeit in die Siphontasse gefüllt. Das Nachfüllrohr kann gleichzeitig die Funktion des Rückspülrohres (6) mit übernehmen, weil die aus der kleinen Siphontasse überlaufende Flüssigkeit in die Ring­ tasse (13) gelangt.

Abb. 2 zeigt die Vorrichtung im Betriebszustand "Filtrieren". Weil in diesem Falle der Innendruck des Zentrifugengehäuses größer ist, als der Druck im Sammelraum (11), erzeugen die beiden Flüssigkeitssäulen Δh+ und Δh′+ gleiche, hydrostatische Drücke. Weil die Flüssigkeitssäule Δh′+ im Fallrohr einer geringeren Zentrifugalbeschleunigung unterliegt, als die Säule zwischen dem Sammelraum (11) und der Ringtasse (13), die radial weiter außen liegt hat diese innere Säule eine größere, radiale Erstreckung. Beide Säulen bewirken Gasab­ schluß zum Sammelraum (11).

Abb. 3 zeigt die Vorrichtung im Betriebszustand "Verdrängen". Nachdem in den Sammelraum (11) aus der Filtratflüssigkeit und/oder durch den Filterkuchen Gas eingedrungen ist, muß dieses verdrängt werden. Dazu wird nach dem Beispiel mit dem Nachfüllrohr gleichzeitig Flüssigkeit in die Siphon­ tasse und die Ringtasse (13) gefüllt. Infolgedessen ver­ drängt die Flüssigkeitssäule Δh- das in den Sammelraum (11) eingedrungene Gas durch das Fallrohr. Weil Δh′- in der Siphontasse wegen des niedrigen Bordringes nur einen geringen Wert annehmen kann, blubbert das Gas durch diese Siphontasse in den Gehäuse-Innenraum. Der Bordring der Siphon­ tasse kann sehr niedrig gehalten werden, weil deren Quer­ schnittsfläche ein Vielfaches der Querschnittsfläche des Fall­ rohres aufweist. Somit genügt beim Betriebszustand nach Abb. 2 eine geringe Niveau-Senkung in der Siphontasse, um eine der Druckdifferenz entsprechende Flüssigkeitssäule Δh′+ im Fallrohr aufzubauen, ohne daß es erforderlich ist, Flüssigkeit durch das Nachfüllrohr zuzugeben.

Die Vorrichtung kann angewendet werden, wenn der Feststoff bis auf eine Restschicht ausgeschält worden ist. In diesem Falle mußte schon bisher Flüssig­ keit in die Ringtasse (13) bei ausgeschwenktem Schälrohr (7) gefüllt werden, um einerseits vor der folgenden Charge Gas zu verdrängen und andererseits, um die Restschicht und das Filtermittel (10) durch Rückspülung zu regenerieren. Wenn der Widerstand von Restschicht und Filtermittel groß war, war dieser Vorgang einerseits zeitaufwendig und andererseits schwer steuerbar. Bei großen, und möglicherweise bei jeder Charge unterschiedlichen Widerständen hätte der Volumenstrom der zugeführten Flüssigkeit diesem Widerstand angepaßt werden müssen. War der Volumenstrom zu groß, so lief ein Teil der Flüssigkeit über den Bordring der Ringtasse (13) ungenutzt in das Zentrifugengehäuse. Dabei konnte, wenn der Sammel­ raum (11) noch weitgehend mit Gas gefüllt war, ein aufgrund der Länge der Flüssigkeitssäule Δh- erheblicher Druck gegen das Filtermittel (10) entstehen, bis zur Beschädigung des Filtermittels. Nun muß der Druck im Sammelraum (11) nur so groß sein, wie der Wider­ stand der Gas-Abströmvorrichtung. Erst wenn die Flüssigkeit das Filtermittel (10) vom Sammelraum (11) aus erreicht, wirkt die Druckdifferenz der noch verbleibenden, kleinen Säule Δh- und das Filtermittel (10) wird durchströmt.

Die der Ringtasse (13) zugeführte Flüssigkeit läßt sich genau dosieren und ein wirkungs­ loser Überlauf über den Bordring der Ringtasse (13) wird vermieden.

Claims (3)

1. Zentrifuge mit einer ein koaxiales Filtermittel auf­ weisenden Schleudertrommel und mit einem radial außerhalb des Filtermittels angeordnetem, mit mindestens einer Ab­ flußöffnung ausgerüsteten Sammelraum für Filtrat, wobei an den Sammelraum eine mitrotierende Siphoneinrichtung angeschlossen ist, die einen Gaseintritt in den Sammel­ raum temporär verhindert, mit mindestens einer Gasabführleitung für im Sammelraum befindliches Gas, die in eine Vorrichtung zur druckabhängigen Abführung von durch das Filtermittel (10) eingedrungenen Gasen mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Gasabführleitung (17), den Sammelraum (11) mit dem Inneren des Zentrifugengehäuses (1) verbindet und daß die Vorrichtung zur druckabhängigen Gasabführung ein mit Flüssigkeit füllbarer, mit der Zentrifugentrommel (9) mitrotierender zusätzlicher Siphon ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Zuführung von Flüssigkeit durch eine Ringtasse (13) vorgesehen sind, mit welcher in den Ringraum (11) eingedrungene Gase durch die Vorrichtung zur druckabhängigen Gasabführung verdrängt werden können.

3. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Nachfüllrohr für die Siphontasse des zusätzlichen Siphons.