DE4010748C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Schub­ zentrifuge, bei der ein Schubboden relativ zu einer Siebtrom­ mel in axialer Richtung zwischen einer vorgeschobenen und einer rückgezogenen Stellung in einer Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung zyklisch bewegt wird, wobei der Schubzentri­ fuge ein Stoffgemisch diskontinuierlich in Synchronisation mit dem Schubzyklus des Schubbodens zugeführt und auf der Sieb­ trommel ein Feststoffkuchen gebildet wird.

Aus der DE-OS 19 39 211 ist eine Schubzentrifuge bekannt, die zwei Schleudertrommeln aufweist und bei der Schuborgane relativ zu den Trommeln zyklisch in axialer Richtung zwischen einer vorgeschobenen und einer rückgezogenen Stellung bewegt werden. Bei dieser Schubzentrifuge wird über eine Leitung ständig frisches Schleudergut zugeführt und entweder in die eine oder die andere Schleudertrommel gegeben. Die Zuführung des frischen Schleudergutes erfolgt bezüglich jeder Trommel bei der Rückbewegung der jeweiligen Schubböden, beginnt in der vordersten Stellung der Schubböden und wird bis zu deren hin­ terster Stellung fortgesetzt. Es werden demnach zwei Aufgabe­ zonen der Schubzentrifuge abwechselnd mit frischem Schleuder­ gut bedient.

Bei der genannten Schubzentrifuge wird der in der inneren Trommel entfeuchtete Feststoffkuchen zu­ nächst auf die äußere Trommel geschoben und nicht gleich einem Feststoff-Auffangraum zugeführt. Auf der äußeren Trommel wird der entfeuchtete Feststoffkuchen zum Teil durch die Beaufschlagung mit frischem Schleudergut erneut befeuch­ tet und muß deshalb vor der Zuführung zu dem Feststoff-Auffangraum er­ neut entfeuchtet werden. Der Aufbau der genannten Zentrifuge ist durch die Anordnung zweier Trommeln und zweier Einlauftrichter verhältnismäßig kompliziert und so­ mit kostspielig und störanfällig.

Aus der DE 31 04 635 A1 ist eine Füllvorrichtung für Zentri­ fugen bekannt, bei der ein Schubboden relativ zu einer Trom­ mel stetig in axialer Richtung zwischen einer vorgeschobenen und einer rückgezogenen Stellung bewegt wird. Die Beaufschla­ gung der Schleudertrommel wird bei der Vorwärtsbewegung des Schubbodens vor dem Erreichen der vordersten Schubbodenstel­ lung gestoppt. Bei Beginn der Rückwärtsbewegung des Schubbo­ dens wird die Zufuhr von frischem Schleudergut auf die Trom­ mel wieder begonnen, wobei die Beaufschlagung auch dann erfolgt, wenn der Schubboden seine vollständig rückgezogene Stellung aufweist. Die Beaufschlagung der Trommel mit frischem Schleu­ dergut erfolgt also bei dem Verlassen der vorgeschobenen Stel­ lung des Schubbodens über die rückgezogene Stellung des Schub­ bodens hinaus, bis der Schubboden auf seinem Weg zu seiner vollständig vorgeschobenen Stellung die Schleudergutzufuhr wieder unterbricht.

Bei der genannten Schubzentrifuge streift der Schubboden den sich bildenden Feststoffkuchen bei seiner Vor­ wärtsbewegung nicht völlig ab, sondern schiebt ihn abschnitts­ weise vor sich her, bis das Ende des Feststoffkuchens das Ende der Trommel erreicht hat. Der Druckanstieg beginnt aber bei der Vorwärtsbewegung des Schubbodens erst nach einer gewissen Strecke, wenn der Feststoffkuchen bereits aufgestaut ist. Aufgrund des in bezug auf die Trommellänge sehr kurzen Hubes des Schubbodens ist ein zuverlässiges Vorwärtsbewegen des Feststoffkuchens nicht immer gewährleistet, d.h. der Schubku­ chen wird sich immer mehr aufstauen. Das Aufstauen des Fest­ stoffkuchens hat zur Folge, daß sich einerseits nicht die ge­ wünschte Feststoffkuchenmenge von der Trommel wegschieben läßt. Andererseits wird die gewünschte Entfeuchtung im hinteren Be­ reich der Trommel nicht mehr erreicht, da die Feststoffkuchen­ menge durch das Anstauen erheblich ansteigt und eine geringe Restfeuchte dadurch nicht mehr erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem ein besonders großer Gemischdurch­ satz bei geringer Restfeuchte erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest die überwiegende Menge des Stoffgemisches erst dann zugeführt wird, wenn der Schubboden aus der vorgeschobe­ nen Stellung die Rückwärtsbewegung begonnen hat, daß die Gemischzuführung um eine stoffabhängige Ruhe-Zeitspan­ ne vor demjenigen Zeitpunkt vollständig beendet wird, zu dem der Schubboden aus der rückgezogenen Stellung die Vorwärtsbe­ wegung beginnt und daß die vorgebbare Ruhe-Zeitspanne in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Stoffgemisches so eingestellt wird, daß der Feststoffkuchen durch Teil-Entfeuchtung eine derart große Scherfestigkeit angenommen hat, daß der Feststoffkuchen durch den Schubboden ohne nennenswerte Stauchung von der Siebtrom­ mel herunterzuschieben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Da der Trommel der Schubzentrifuge erst nach dem Verlassen des vorderen Totpunktes des Schubbodens und lediglich bis gewisse Zeit vor dem Beginn der folgenden Vorwärtsbewegung des Schubbodens Gemisch zugeführt wird, kann eine weitgehende Entwässerung des Feststoffkuchens erfolgen. Die somit zur Verfügung stehende Ruhe­ zeit für den Feststoffkuchen läßt diesen entsprechend abdrai­ nieren, wodurch sich der Feststoffkuchen entsprechend ver­ festigen kann. Dadurch wird der Feststoffkuchen durch den Schubboden nicht gestaucht, sondern als Block von der Trom­ mel abgeschoben. Der Zulaufstrom wird nämlich so rechtzeitig unterbrochen, daß vor dem Beginn des Verschiebens des Feststoffkuchens dieser Zeit zum Entwässern hat und dadurch die nötige Festigkeit erreichen kann.

Unter diskontinu­ ierlicher Gemischzuführung wird hier verstanden, daß das Gemisch der Schubzentrifuge nicht ständig, sondern nur in bestimmten Stellungen des Schubbodens oder zu bestimmten Zeiten zuge­ führt wird. Demzufolge sind Phasen, in denen der Schubzentri­ fuge Gemisch zugeführt wird, und Phasen vorhanden, in denen keine Gemischzuführung stattfindet.

Ein Zyklus des Schubbodens ist der Abschnitt, in dem der Schubboden eine sich ständig wiederholende Bewegung zwischen der vorgeschobenen Stellung, dem sogenannten Totpunkt (V.T.) und der zurückgezogenen Stellung, dem sogenannten hinteren Totpunkt (H.T.) durchführt. Beginnt somit beispielsweise ein Zyklus in diesem Fall aus der Vorwärtsbewegung des Schubbo­ dens bis zum vorderen Totpunkt und der folgenden Rückwärtsbe­ wegung des Schubbodens bis zum hinteren Totpunkt und gegebe­ nenfalls bis zur erneuten Vorwärtsbewegung des Schubbodens, wenn der Schubboden beispielsweise am hinteren Totpunkt nicht sofort eine erneute Vorwärtsbewegung vollführt, sondern sich eine gewisse Ruhe-Zeitspanne am hinteren Totpunkt in Ruhestel­ lung befindet.

Es ist von besonderem Vorteil, daß die gesamte Menge des Stoffgemisches erst dann zugeführt wird, wenn der Schubboden aus der vorgeschobenen Stellung die Rückwärtsbewegung begonnen hat, daß bei einer Betriebsart der Schubzentrifuge, bei welcher der Schubboden einen Bewegungszyklus nach dem anderen konti­ nuierlich durchläuft und sich zwischen den Umkehrpunkten ständig in Bewegung befindet, mit der Zuführung des Stoffge­ misches begonnen wird, wenn der Schubboden ein Drittel des Weges seiner Rückwärtsbewegung zurückgelegt hat und daß die Zuführung des Stoffgemisches beendet wird, wenn der Schubboden zwei Drittel des Weges seiner Rückbewegung zurück­ gelegt hat.

In dieser Phase ist das Aufnahmevermögen der Trommel der Schubzentrifuge besonders groß, wobei dem aufgebrachten Fest­ stoffkuchen genügend Zeit zum Entwässern verbleibt, um da­ durch die nötige Festigkeit zu erreichen.

Der Feststoffkuchen eignet sich bei einer Sättigung (S) von 0,7 bis 0,9 S (bei einer Sättigung von S = 1 ist das Poren­ volumen voll mit Wasser gefüllt) besonders gut zum Abschie­ ben von der Trommel.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens verbleibt der Schubboden während der Gemischzuführung in einer rückgezogenen Stellung. In dieser Stellung verbleibt dem Feststoffkuchen die zum Abdrainieren benötigte Zeit, in welcher auch eine ausreichende Festigkeit des auf der Trommel befindlichen Kuchens erreicht wird.

Ein optimierter Einsatz kann auch dadurch erreicht werden, daß bereits vor dem Erreichen des vorderen Totpunktes des Schubbodens eine Gemischzuführung erfolgt. Dabei muß jedoch die Menge des Gemisches, die vor dem Erreichen des vorderen Totpunktes des Schubbodens und über diesen hinaus zugeführt wird, geringer sein als die Menge, mit der die Trommel da­ nach beaufschlagt wird. Dadurch, daß zunächst eine geringere Beaufschlagungsmenge zugeführt wird, hat der Feststoffkuchen noch immer ausreichend Zeit zum Abdrainieren und somit zum Verfestigen. Durch die zunächst geringere Beaufschlagungsmenge wird die Schubzentrifuge nicht geflutet, und die Flüssigkeit im Feststoffkuchen ist bereits so weit abdrainiert, daß wie­ der Speichervolumen im Feststoffkuchen freigeworden ist, welches mit Flüssigkeit aufgefüllt werden kann. Ein Stauchen des Feststoffkuchens ist bei dieser Vorgehensweise nicht mehr zu befürchten.

Es ist dabei von besonderem Vorteil, daß die geringere Menge des Gemisches höchstens die Hälfte der Menge des danach zuge­ führten Gemisches beträgt. Bei Einhaltung dieser Mengenverhält­ nisse ist es möglich, daß der Feststoffkuchen genug abdrainiert und die gewünschte Festigkeit erreicht.

Es ist dabei von Vorteil, daß der Gemischzufluß mit mindestens einem Ventil geregelt wird. Bei dieser konstruktiv einfachen Maßnahme wird das Ventil in dem Einlauf­ rohr zweckmäßigerweise möglichst dicht vor der Trommel ange­ ordnet, um einen Nachlauf des Gemisches zu vermeiden. Das Ven­ til kann als elektromagnetisch betätigtes Ventil ausgebildet sein, dem Steuerimpulse zugeführt werden, die aus der Stellung oder dem Betätigungsdruck des Schubbodens abgeleitet werden.

Es ist weiterhin von Vorteil, daß das Ventil in Abhängigkeit vom Betätigungsdruck des Schubbodens gesteuert wird. Das Ven­ til kann dabei als druckbetätigtes Ventil ausgebildet sein, das über Druckleitungen mit der Hydraulik des Schubbodens ver­ bunden ist. Der Betätigungsdruck des Schubbodens schwankt mit den unterschiedlichen Schubphasen im Schubzyklus und ist da­ mit, wie die Stellung des Schubbodens, für eine Steuerung der Gemischzuführung in idealer Weise geeignet.

Es ist darüber hinaus zweckmäßig, daß das Gemisch mit einer diskontinuierlich arbeitenden Speisepumpe zugeführt wird, die in Synchronisation mit dem Schubzyklus betrieben wird. Hier­ durch werden Probleme, die sich bei der Verwendung von Venti­ len ergeben können, z.B. Eindicken des Gemisches, Verstopfen des Ventils etc. vermieden.

Bevorzugt wird in der Beaufschlagungsphase das Gemisch über ein Einlaufrohr mit mindestens zwei getrennten Kanälen zuge­ führt, von denen mindestens ein Kanal mit einer zusätzlichen Gemischzuführung verbunden ist. Durch Verwendung eines spezi­ ell einzustellenden Steuerventils kann die Zuführung auch der­ art erfolgen, daß es zwischen einem größeren und einem kleine­ ren Zufluß umschaltet.

Dies läßt sich in einer derart betriebenen Schub­ zentrifuge auch dadurch realisieren, daß in dem Einlaufrohr mindestens ein Kanal mit einer zusätzlichen Gemischzuführung verbunden ist. Während ein Kanal zur stetigen Gemischzufüh­ rung dient, ist in dem anderen Kanal ein Steuerventil ange­ ordnet, das für eine zusätzliche Gemischzuführung dient. Hierdurch kann in der für die Gemischaufnahme noch kritischen Phase weniger Gemisch zugeführt werden, während in der für die Gemischaufnahme besonders günstigen Phase eine erhöhte Gemischzufuhr stattfindet.

In einer Weiterbildung dieses Verfahrens ist in den beiden Ka­ nälen ein Hydrozyklon vorgeschaltet, wobei der Unterlauf des Hydrozyklons als stetige Gemischzuführung dient und der Über­ lauf des Hydrozyklons als zusätzliche Gemischzuführung dient. Das stetig zugeführte Gemisch ist somit mit Feststoff ange­ reichert und kann auch während der für die Gemischaufnahme noch kritischen Phase besser durchgesetzt werden. Das Gemisch­ aufnahmevermögen während der für die Gemischaufnahme besonders günstigen Phase ist so groß, daß die an Feststoff nicht ange­ reicherte Gemischzuführung aus dem Überlauf des Hydrozyklons zugeschaltet werden kann. Auch hierdurch wird der Durchsatz durch die Schubzentrifuge erhöht.

Eine Regelung für eine zusätzliche Gemischzuführung läßt sich auf einfache Weise durchführen, wenn an der Schubzentrifuge ein Meßwertaufnehmer für die Stellung oder für den Preßdruck des Schubbodens angeordnet ist und wenn die zusätzliche Zu­ führung durch das Meßsignal steuerbar ist. Das Meßsignal kann zur Betätigung von Ventilen oder von zusätzlich arbeitenden Pumpen verwendet werden, wobei durch eine Steuerlogik so­ wohl das Öffnungs-/Schließverhältnis der Gemischzuführung als auch die Phasenlage des Öffnungs-/Schließzyklus′ in Re­ lation zum Zyklus des Schubbodens gesteuert werden. Dies ist z.B. notwendig, wenn zwischen dem Steuerventil und der zusätz­ lich arbeitenden Speisepumpe und der Trommel noch ein längeres Stück Einlaufrohr angeordnet ist, wobei der Nachlauf des Ge­ misches durch entsprechend vorverlegte Steuerzeiten vorgehal­ ten werden muß.

Am hinteren Totpunkt wird eine Ruhe- Zeitspanne für den Schubboden eingeführt, in welcher der auf der Siebtrommel aufgebaute Feststoffkuchen Zeit und Gelegenheit haben soll, entfeuchtet und dabei zugleich verfestigt zu wer­ den.

Es wurde erkannt, daß die kontinuier­ liche und ständige Bewegung des Schubbodens, bei welcher sich in der üblichen Betriebsweise einer Schubzentrifuge die Vor­ wärtsbewegung des Schubbodens unmittelbar an die vorherige Rückwärtsbewegung anschließt, im Hinblick auf einen möglichst hohen Durchsatz an Feststoff nicht unbedingt besonders günstig ist. Vielmehr muß nach dem Füllen der Schubzentrifuge und einem teilweise durchgeführten Abfiltrieren des freien Wassers eine weitere Zeitspanne für den Kuchen zur Verfügung stehen, in welcher der Kuchen weiter entfeuchtet und verfestigt wird, bevor der Schubboden erneut vorwärtsbe­ wegt wird. Wenn nach hinreichender Ver­ festigung des Kuchens die Vorwärtsbewegung des Schubbodens erst dann eingeleitet wird, wenn die Scherfestigkeit des Ku­ chens so groß geworden ist, daß er praktisch ohne Stauchung als Block von der Siebtrommel heruntergeschoben werden kann, werden auf diese Weise zugleich die Vorteile erreicht, daß ein außerordentlich großer Durchsatz erzielt wird, daß der Kuchen mit relativ geringer Kraft von der Siebtrommel abgeschoben werden kann und daß gleichzeitig eine geringe Rest­ feuchte eingehalten werden kann. Die erforderliche Ruhezeit, welche gemäß der Erfindung einzuhalten ist, kann in einer bevor­ zugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entwe­ der dann ablaufen, wenn sich der Schubboden in seiner Rückwärts­ bewegung befindet, oder es kann der Schubboden nach einer raschen Bewegung am hinteren Totpunkt während dieser Ruhezeit angehalten werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist anhand von sche­ matischen Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen dabei

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schubzentrifuge,

Fig. 2 eine stark schematisierte Anordnung mit der Schubzentrifuge gemäß Fig. 1

Fig. 3 eine Anordnung gemäß Fig. 2 mit getrennten Ven­ tilen für die Mengensteuerung und die Zeitsteue­ rung der Gemischzufuhr,

Fig. 4 eine Anordnung gemäß Fig. 2 mit einer wäh­ rend der Beaufschlagungsphase kombinierten kontinuierlichen und diskontinuierlichen Ge­ mischzufuhr,

Fig. 5 eine Anordnung gemäß Fig. 4 mit einem vorge­ schalteten Hydrozyklon,

Fig. 6 Querschnitte verschiedener Ausführungsformen für Einlaufrohre mit zwei Kanälen,

Fig. 7 eine Anordnung gemäß Fig. 2 mit einer dis­ kontinuierlich arbeitenden Kolbenmembranpumpe als Gemischzufuhrorgan,

Fig. 8 eine Auftragung der Schubkraft des Schubbodens über eine Schubperiode.

In Fig. 1 ist eine Schubzentrifuge 10 dargestellt, anhand der die Arbeitsweise bei der Trennung eines Gemisches bzw. einer Suspension verdeutlicht wird. Die Schubzentrifuge 10 enthält eine um die Achse A rotierbare Aufhängung 12 für eine aus zwei axialen Trommelabschnitten 14, 16 bestehende Siebtrommel. Der erste Abschnitt 14 ist als Kreis­ zylinder ausgebildet und über die Trommelrückwand 17 mit der Aufhängung 12 verbunden. An die offene Seite des ersten Abschnitts 14 schließt sich ein konusförmig erweiter­ ter zweiter Zylinderabschnitt 16 an. An der Innenseite der Trommel sind Spaltsiebe 18 zur Trennung des Gemisches in Feststoff und Filtrat angeordnet. Das Filtrat durchdringt in radialer Richtung in der Trommel ausgebildete Öff­ nungen und gelangt so in einen Filtratraum 32. Für die Ge­ mischzuführung ist in die Trommel ein Einlaufrohr 20 geführt, das im letzten Abschnitt 22 axial zur Trommel angeordnet ist. Ein sich radial erstreckender trichterför­ miger Schubboden 24 ist an dem der Trommelrückwand 17 zuge­ wandten Ende der Trommel mit dieser rotierbar angeord­ net. Der Rand des Schubbodens 24 schließt im wesentlichen mit der Innenwand des ersten Zylinderabschnittes 14 ab. Der Schubboden 24 ist über eine hydraulisch betätigte Schubstan­ ge 26 relativ zur Trommel axial verschiebbar. Mit dem Schubboden 24 ist ein axial angeordneter, konusförmig zu die­ sem erweiterter Einlauftrichter 28 verbunden, dessen durch­ messer-kleineres Ende 30 den axialen Abschnitt 22 des Ein­ laufrohres 20 umgreift und diesem gegenüber axial verschieb­ bar ist. Die Trommel wird von dem Filtratraum 32 mit einem Filtratabfluß 34 umgeben, in dem das die Trommel durchströmende Filtrat aufgefangen wird. Die Trommel ist zu der der Trommelrückwand 17 abgewandten Seite hin offen. Diese offene Seite wird von einem Auffangraum 36 für den Fil­ terkuchen umgeben.

Über das Einlaufrohr 20 wird der rotierenden Trommel ein zu trennendes Gemisch bzw. eine zu trennende Suspension zugeführt. Im Einlauftrichter 28 wird das zugeführte Gemisch in Rotationsrichtung der Trommel beschleunigt. Zwischen dem Schubboden 24 und dem Einlauftrichter 28 gelangt das Ge­ misch in die Trommel. Dort erfolgt aufgrund der hohen Zentrifugalkraft eine Trennung von Feststoff und Filtrat, wo­ bei das Filtrat durch die Spaltsiebe 18 und die Trommelwände in den Filtratraum 32 gelangt. Auf der Innenseite der Trommel bildet sich ein Filterkuchen, der durch den Vorschub des zyklisch in axialer Richtung bewegten Schubbodens 24 in einer Frequenz von beispielsweise 1 Hz zur offenen Seite der Trom­ mel in den Auffangraum 36 geschoben wird. Bei der Rück­ bewegung des Schubbodens 24 wird unmittelbar vor diesem wieder ein Siebbereich des Abschnitts 14 freigelegt, der von dem zufließenden Gemisch geflutet wird. Hierbei bildet sich an dieser Stelle wieder ein neuer Filterkuchen. Ein Vorschub des Filterkuchens bei einem Vorschub des Schubbodens 24 erfolgt dann, wenn der neu gebildete Filterkuchen sich genügend ge­ festigt hat. Die Schubkraft des Schubbodens 24 überwindet da­ bei die Haftreibung des Filterkuchens an der Trommel.

Die Aufnahmefähigkeit des Filterkuchens für ein neues Gemisch ist frühestens im letzten Abschnitt einer Schubphase vorhan­ den. Beim Vorwärtsschub des Schubbodens 24 wird der neu ge­ bildete Filterkuchen gepreßt. In dieser Phase ist das Aufnahme­ vermögen des Filterkuchens für ein neu hinzufließendes Ge­ misch sehr gering, wodurch sich in der Regel eine Übersättigung des Filterkuchens mit Gemisch einstellt. Durch diese Übersätti­ gung der Zwickel zwischen den Feststoffteilchen mit Flüssigkeit geht der innere Zusammenhalt des Filterkuchens weitgehend ver­ loren, wodurch sich der Filterkuchen zu einer höheren Dicke aufstaut und wodurch ein Teil des Gemisches an der Oberfläche des Filterkuchens entlang direkt in den Auffangraum 36 für den Filterkuchen fließen kann. Die Aufstauchung des Filterkuchens zu höheren Dicken wie­ derum beeinflußt die Betriebsparameter der Schubzentrifuge un­ günstig, so daß z.B. nur geringere Rotationsgeschwindigkeiten mit der Schubzentrifuge gefahren werden können.

Dem unterschiedlichen Gemischaufnahmevermögen des Filterkuchens der Trommel wird nun Rechnung getragen, indem das Ge­ misch nicht ständig zugeführt wird, wobei die Zuführungs­ perioden mit der Stellung des Schubbodens 24 synchronisiert sind. Beim Vorwärtsschub des Schubbodens 24 und/oder bei der Rückwärtsbewegung kann die Gemischzufuhr unterbrochen oder wieder geöffnet werden. Eine mengengleiche Gemischzufuhr ist aber am günstigsten, wenn der Schubboden 24 den vorderen Tot­ punkt verlassen hat und dauert am günstigsten nur so lange an, bis der Schubboden den hinteren Totpunkt noch nicht ganz er­ reicht hat. Bei einer mengenunterschiedlichen Gemischzuführung kann eine geringere Gemischbeaufschlagung bereits dann erfol­ gen, wenn der Schubboden 24 den vorderen Totpunkt noch nicht ganz erreicht hat. Auf diese Weise erhält man stabile Filter­ kuchen, die genügend abdrainiert sind und somit eine ausrei­ chende Festigkeit erreichen. Daneben wird eine geringer de­ finierte Filterkuchendicke und eine homogene Filterkuchenkon­ sistenz erreicht, die höhere Rotationsgeschwindigkeiten der Schubzentrifuge und somit einen höheren Gemischdurchsatz zulas­ sen.

In den nachfolgenden Figuren ist die Schubzentrifuge gemäß Fig. 1 stark schematisiert in einer Betriebsanordnung wieder­ gegeben. Identische Teile sind darin mit identischen Bezugs­ zeichen versehen.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Synchronisation der unterbroche­ nen Gemischzuführung mit der Schubbewegung des Schubbodens 24. An dem hydraulischen Antriebsmechanismus 40 für die Schub­ stange 26 des Schubbodens 24 ist ein Meßwertaufnehmer 42 ange­ ordnet, der entweder die Stellung des Schubbodens 24 oder den Betriebsdruck in dem Antriebsmechanismus 40 erfaßt. Ein ent­ sprechendes Meßsignal wird einem im Einlaufrohr 20 angeordne­ ten Steuerventil 46 über eine Steuerleitung 44 zugeführt. Das Meßsignal kann hierbei ein elektrisches Signal sein, das von einer nicht dargestellten Elektronik in Öffnungs- und Schließ­ signale transformiert und mit dem als elektromagnetisches Ven­ til ausgebildeten Steuerventil 46 zugeführt wird.

Im einfachsten Fall können die Steuerleitungen 44 Drucklei­ tungen sein, die den Betriebsdruck in dem hydraulischen An­ triebsmechanismus 40 des Schubbodens 24 direkt einer Druck­ steuerkammer eines druckbetätigten Steuerventils 46 zuführen.

Während bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung mit dem Steuerventil 46 sowohl die Zeit als auch die Menge des Ge­ mischzuflusses gesteuert wird, werden hierfür bei der Anord­ nung aus Fig. 3 zwei getrennte Ventile, das Regelventil 50 und das Steuerventil 52, verwendet. Die Taktung der Gemischzuführung obliegt hier dem Steuerventil 52, das analog zum Steuerventil 46 aus Fig. 2 über Steuerleitun­ gen 44 mit dem Meßwertaufnehmer verbunden ist. Dem Steuerven­ til 52 ist hier jedoch ein Regelventil 50 vorgeordnet. Zwi­ schen den beiden Ventilen 50, 52 befindet sich ein Puffervo­ lumen 54, das im Moment des Öffnens des Steuerventils 52 ei­ nen maximalen Füllstand aufweist und das beim Schließen des Steuerventils 52 vollständig entleert ist. Das Puffervolumen 54 ist mit der Atmosphäre oder einem unter Druck stehenden Vorlagebehälter 56 verbunden.

Die Steuerventile 46 und 52 aus den Fig. 2 und 3 können auch derart betätigt werden, daß sie in der Öffnungsphase gedros­ selt öffnen und in der Schließphase einen vollständigen Öff­ nungsgrad aufweisen und somit eine gedrosselte Zuführung in der Anfangsphase ermöglichen. Man kann auf diese Weise die Zuführung während des Vorschubs des Schubbodens 24 auf einen Wert einstellen, der gerade nicht zu einer Flüssigkeitssätti­ gung des Filterkuchens führt.

Dies ist gemäß Fig. 4 auch mit zwei in dem Einlaufrohr 20 angeordneten Kanälen 60, 62 möglich. Im ersten Kanal 60 ist ein Steuerventil 64 für die zusätzliche Gemischzuführung in der Beaufschlagungsphase angeordnet. Im zweiten Kanal 62 ist ein Regelventil 66 zur Einstellung eines stetigen Gemisch­ stroms in der Beaufschlagungsphase angeordnet. Durch diese Anordnung wird die Gemischzuführung in der Beaufschlagungs­ phase zwischen einer geringeren und einer höheren Zuflußrate umgeschaltet.

Die Anordnung aus Fig. 5 hat analog zur Anordnung aus Fig. 4 zwei Kanäle 70, 72 im Einlaufrohr 20 wobei im ersten Kanal 70 das Steuerventil 74 für eine getaktete Gemischzuführung ange­ ordnet ist. Das Gemisch durchläuft jedoch vor der Aufteilung in die beiden Kanäle 70, 72 einen Hydrozyklon 76. Der Unter­ lauf des Hydrozyklons ist mit dem zweiten Kanal 72 verbunden. Der Überlauf des Hydrozyklons 76 führt über einen Vorlagebe­ hälter 78 in den ersten Kanal 70. Dadurch wird das in der Beaufschlagungsphase stetig zufließende Gemisch, das auch in der für die Aufnahme des Gemisches noch un­ günstigen Phase der Vorwärtsbewegung des Schubbodens 24 zuge­ führt wird, bereits mit Feststoff angereichert, so daß in dieser Phase aus dem Gemisch weniger Flüssigkeit in den Filtrat­ raum 32 abzuführen ist. Während der Rückwärtsbewegung des Schubbodens öffnet das Steuerventil 74. In dieser Phase ist das Aufnahmevermögen des Filterkuchens und der Trommel für ein neues Gemisch sehr groß, so daß auch das aus dem Über­ lauf des Hydrozyklons 76 an Feststoff abgereicherte Gemisch unter Bildung eines stabilen, untersättigten Filterkuchens durchgesetzt werden kann. Das Ventil 74 schaltet dabei die Ge­ mischzufuhr in der Nicht-Beaufschlagungsphase ab.

Fig. 6 zeigt mögliche Ausführungen für ein zwei Kanäle enthaltendes Einlaufrohr 20a bis 20e. Die Schweißnaht zur Abtrennung der beiden Kanäle braucht nicht absolut dicht zu sein, da durch die Trennung der Kanäle nur eine gegenseitige Wechsel­ wirkung der Zuflußströme verhindert werden soll. Diese Wech­ selwirkung würde auftreten, wenn zwei Kanäle in ein Einlauf­ rohr 20 ohne Unterteilung einmünden würden, da sich dann beim Durchströmen eines Gemischstroms der Strömungswiderstand für einen zweiten Gemischstrom vergrößern würde. Derartige Wech­ selwirkungen zwischen den Zuführungen sind jedoch wegen ihres nicht definierten Verhaltens unerwünscht.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 2, wobei statt des Steuerventils 46 eine diskontinuierlich arbeitende Kol­ benmembranpumpe 80 dem Einlaufrohr 20 vorgeschaltet ist. Der Antriebsmotor 82 der Pumpe 80 wird durch Steuerimpulse getaktet, die dem Motor 82 von dem Meßwertaufnehmer 42 über die Steuerleitung 44 zugeführt werden. Hierdurch ist eine Synchronisierung der Gemischzuführung mit dem Schubzyklus des Schubbodens 24 ohne Verwendung von Ventilen möglich.

Die dem Betätigungsdruck des Schubbodens 24 entsprechende Schubkraft über einen Schubzyklus ist in Fig. 8 dargestellt. Der hintere Totpunkt H.T. entspricht hierbei der rückgezoge­ nen Stellung des Schubbodens 24. Beim Vorwärtsschub des Schub­ bodens 24 steigt während einer Anfangszeit V₁ die Schubkraft S′ stark an, bis die Haftreibung des Filterkuchens an der Trommel, überwunden ist. Danach fällt die Schubkraft S′ bis zu dem der vorgeschobenen Stellung entsprechenden vorderen Totpunkt V.T. leicht ab, weil die Kontaktfläche des Filterkuchens mit der Trommel beim Vorschieben geringer wird. Am vorderen Totpunkt V.T. beginnt die Rückbewegung des Schubbodens 24, wobei die Schubkraft S′ stark abfällt. Für die Steuerung mit Druck­ leitungen gemäß Fig. 2 ließe sich hier ein bestimmter Auslöse­ druckpunkt gemäß des in Fig. 8 gezeigten Druckverlaufs ver­ wenden. Ein druckbetätigtes Steuerventil 46 wird derart eingestellt, daß es bei einem Druck P₁ schließt und bei einem Druck P₂ öffnet. Kurz nach der Rückbewegung des Schubbodens wird das Steuerventil 46 an dem Druck P₂ entsprechenden Punkt geöffnet und bei Erreichen des dem Druck P₁ entsprechenden Punktes geschlossen. Einem Nachlaufen des Gemisches im zwischen dem Steuerventil 46 und der Trommel befindlichen Einlaufrohr 20 kann durch Vorverlegung dieser Punkte abgeholfen werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Betrieb einer Schubzentrifuge, bei der ein Schubboden relativ zu einer Siebtrommel in axialer Rich­ tung zwischen einer vorgeschobenen und einer rückgezoge­ nen Stellung in einer Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbe­ wegung zyklisch bewegt wird, wobei der Schubzentrifuge ein Stoffgemisch diskontinuierlich in Synchronisation mit dem Schubzyklus des Schubbodens zugeführt und auf der Siebtrommel ein Feststoffkuchen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß zumindest die überwiegende Menge des Stoffge­ misches erst dann zugeführt wird, wenn der Schubbo­ den (24) aus der vorgeschobenen Stellung die Rückwärtsbe­ wegung begonnen hat,
• b) daß die Gemischzuführung um eine stoffabhängige Ruhe- Zeitspanne vor demjenigen Zeitpunkt vollständig been­ det wird, zu dem der Schubboden (24) aus der rückgezogenen Stellung die Vorwärtsbewegung beginnt und
• c) daß die vorgebbare Ruhe-Zeitspanne in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Stoffgemisches so einge­ stellt wird, daß der Feststoffkuchen durch Teil-Ent­ feuchtung eine derart große Scherfestigkeit angenom­ men hat, daß der Feststoffkuchen durch den Schubboden (24) ohne nennenswerte Stauchung von der Siebtrommel he­ runterzuschieben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Menge des Stoffgemisches erst dann zuge­ führt wird, wenn der Schubboden (24) aus der vorgeschobenen Stellung die Rückwärtsbewegung begonnen hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bereits während der Vorwärtsbewegung des Schubbodens (24) mit der Zuführung des Stoffgemisches begonnen wird und daß bis zum Beginn der Rückwärtsbewegung des Schubbodens (24) höchstens die Hälfte derjenigen Stoffgemisch-Menge zuge­ führt wird, die nach dem Beginn der Rückwärtsbewegung zu­ geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betriebsart der Schubzentrifuge (10), bei wel­ cher der Schubboden (24) einen Bewegungszyklus nach dem ande­ ren kontinuierlich durchläuft und sich zwischen den Um­ kehrpunkten ständig in Bewegung befindet, mit der Zufüh­ rung des Stoffgemisches begonnen wird, wenn der Schubbo­ den (24) ein Drittel des Weges seiner Rückwärtsbewegung zu­ rückgelegt hat und daß die Zuführung des Stoffgemisches beendet wird, wenn der Schubboden (24) zwei Drittel des Weges seiner Rückbewegung zurückgelegt hat.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorwärts- und die Rückwärtsbewegung des Schub­ bodens (24) in einem Bruchteil der gesamten Schubzykluszeit unmittelbar hintereinander durchgeführt werden, daß der Schubboden (24) in der zurückgezogenen Stellung über eine vor­ gebbare Zeitspanne in Ruhestellung bleibt und daß die ge­ samte Menge des Stoffgemisches während der Ruhestellung des Schubbodens (24) zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium zur Einstellung der Ruhe-Zeitspanne der aus dem Verhältnis von Kuchenweg zu Schubbodenweg gebildete Vorschubgrad des Feststoffkuchens herangezo­ gen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtsbewegung des Schubbodens (24) bei einem Vor­ schubgrad im Bereich von mindestens etwa 0,9 eingeleitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemischzufluß mit mindestens einem Ventil geschal­ tet wird, welches in Abhängigkeit vom Betätigungsdruck des Schubbodens (24) gesteuert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch eine diskontinuierlich arbeitende Speisepumpe (Kolbenmembranpumpe 80) zugeführt wird, die in Synchronisation mit dem Schubzyklus betrieben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch über ein Einlaufrohr mit mindestens zwei getrennten Kanälen zugeführt wird, von denen ein Kanal mit einer zusätzlichen Gemischzuführung verbunden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der zusätzlichen Gemischzuführung verbundene Kanal mit dem Überlauf eines vorgeschaltenen Hydrozyklons (76) verbunden ist, dessen Unterlauf in einen zweiten Kanal mündet, der als stetige Gemischzuführung dient.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Schubzentrifuge (10) ein Meßwertaufnehmer (42) für die Stellung und/oder für den Preß­ druck des Schubbodens (24) angeordnet ist und daß die Gemisch­ zuführung durch das Meßsignal steuerbar ist, welches von diesem Meßwertaufnehmer (42) abgegeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (42) über mindestens eine Drucklei­ tung mit einem druckbetätigten Ventil oder einer druckge­ steuerten diskontinuierlich arbeitenden Speisepumpe (Kolbenmembranpumpe 80) ver­ bunden ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektro-optischer Sensor dazu verwendet wird, die Veränderung der Oberfläche des Feststoffkuchens meßtech­ nisch zu erfassen und in Abhängigkeit des daraus ermittel­ ten Kuchen-Verhaltens, welches bei der Vorwärtsbewegung des Schubbodens (24) zu beobachten ist, die Ruhe-Zeitspanne einzustellen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühler vorgesehen ist, mit dem das Fluten der Schubzentrifuge (10) ermittelt und die Gemischzuführung dann vermindert wird, wenn die Schubzentrifuge (10) beginnt, geflu­ tet zu werden.