DE4013388A1 - Zentrifugen-trockner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugen-Trockner mit einer ho­ rizontal gelagerten Antriebswelle, einer mitdrehend daran ange­ schlossenen perforierten Trommel, die einen konischen Abschnitt aufweist, einem der Trommel zugeordneten axial verschiebbaren Boden und mit einem Trommel und Boden kapselnden Zentrifugenge­ häuse.

Bei mechanischer Abtrennung oder Isolation von Produkten, z. B. pharmazeutischen Wirkstoffen, aus einer Suspensionsflüssigkeit werden im Anschluß an den Ablauf chemischer, biologischer oder fermentativer Verfahren Filterzentrifugen unterschiedlichster Bauart eingesetzt. Sämtliche Zentrifugen benötigen eine Ent­ leerungshilfe. Zum Entleeren eingesetzte Schälvorrichtungen verursachen aufgrund ihrer Bewegungsabläufe z. B. auf Dichtungs­ abrieb zurückzuführende Verunreinigungen, die vornehmlich in hochwertigen Pharmasubstanzen untragbar sind. Solche Vorrich­ tungen enthalten darüber hinaus Ablagerungsflächen, die beim Einleiten der Suspension benetzt werden und nach dem Abtropfen ein ungewaschenes Produkt ankrusten lassen. Aus diesen Anlage­ rungen fallen später Teilchen von gelb-brauner Substanz in ein meist weiß-sauber gewaschenes Produkt und verunreinigen dieses.

Ein weiterer Nachteil von Schälvorrichtungen besteht darin, daß sie eine Restschicht zurücklassen. Eine Restschichtverdichtung tritt bespielsweise ein, wenn das Kornspektrum des Produkts sehr groß ist bzw. wenn ein hoher Feinkornanteil vorhanden ist. Da in der Zentrifuge die Kuchenschicht über ihre gesamte Dicke vom Feinkornteil durchströmt wird, setzt er sich dann als vom Filter aufgehaltene Grundschicht fest. Zum vollständigen Ent­ fernen der Restschicht muß die Zentrifuge angehalten und geöff­ net werden, wobei Lösungsmitteldämpfe abzusaugen sind. Darauf erfolgt das Abkratzen der Restschicht und das Ausschaufeln von Hand. Dies wiederum bringt die Gefahr unerwünschter Fremdparti­ keln in Produkten mit großen Reinheitsanfordungen, Belastung von Arbeitskraft (MAK-Werte) und Ökologie mit sich. Bei der Schälzentrifuge addieren sich zu den vorstehend beschriebenen Verunreinigungen nachteilig noch Produktverluste von dem wäh­ rend des Schälvorganges in den Mutterlaugenraum gelangenden Produkts.

Andererseits sind vertikale Untenentleerungszentrifugen be­ kannt, die einen hohen Einrichtungsaufwand mit zwei übereinan­ der angeordneten Arbeitsbühnen erfordern. Während der Füllung wird der Austragkonus mit Mutterlauge bespritzt, was beim Ent­ leeren zur Kontimination der eigenen Mutterlauge führt. Außer­ dem muß nach der Naßphase der unter der Zentrifuge befindliche Container gewechselt werden, sobald er sichtbar mit Mutterlauge und Waschmedium gefüllt ist. Für sterile Produkte ist diese Be­ triebsweise überhaupt nicht geeignet. Mit vertikalen Obenent­ leerungszentrifugen läßt sich zwar ein relativ hoher Reinheits­ grad erzielen, jedoch ist das an die automatische Schälvorrich­ tung der Zentrifuge anschließende Rohrleitungssystem für häufi­ ge Produktwechsel ungeeignet und führt zu Kontaminationsgefah­ ren.

Die schließlich noch bekannten Schubzentrifugen, von deren grundsätzlichen Merkmalen die vorliegende Erfindung zur Abgren­ zung der Ansprüche ausgeht, sind aufgrund der geschlitzten Fil­ terflächenausführung nur für Produkte mit einer Korngröße von über 40 µ einsetzbar. Nachteilig ist die eintrittsseitige Men­ genregelung, um das im zylindrischen Teil entstehenden Filtrat mit Hilfe eines schwingend hin und her bewegten Schubbodens in den sich anschließenden Konus zu transportieren, wo das Produkt ohne äußere Beeinflussung sich selbst überlassen bleibt und bei gleichbleibendem Konuswinkel unkontrolliert zur Austrittsrinne gelangt. Da die optimale Verweilzeit des Produktes entlang der Konuswand nicht steuerbar ist, kann man diese Zentrifugenart nur für schnell filtrierende, grobkristalline Massenprodukte mit geringen Qualitätsansprüchen bzw. niedrigem Substanzwert einsetzen. Zudem ist eine mutterlaugenfreie Wäsche des Produk­ tes aufgrund der inhomogenen Dichte des unkontrolliert über den Trommelkonus gleitenden Produktes unmöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugen­ Trockner der eingangs als bekannt vorausgesetzten Bauart dahin­ gehend weiterzubilden und zu verbessern, daß bei Filtration und/oder Waschung von in Suspension befindlichen Produkten be­ liebiger Kornfraktionen sich die Durchsatzleistung und die er­ zielbare Restfeuchte steuern lassen und daß für eine ohne ver­ bleibende Restschicht oder Produktrückstände erfolgende Trom­ mel-Entleerung nur ein minimaler apparativer Aufwand notwendig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß Hauptanspruch vorgeschla­ gen, daß die Trommel einen über ihre gesamte Höhe konisch ver­ laufenden Mantel mit wenigstens einem auswechselbaren konischen Metallgewebeeinsatz besitzt, daß die als Füllrohr ausgebildete Antriebswelle mit dem verjüngten Ende der Trommel in Verbindung steht und an ihrem Mündungsende mit einer Leiteinrichtung zu­ sammenwirkt, welche die herangeführte Suspension auf den Be­ reich des kleinsten Trommeldurchmessers verteilt, und daß dem Umfang des eine axial verschiebbare Stauscheibe bildenden Bo­ dens eine Dichtfläche am erweiterten Trommelende zur Bildung eines einstellbaren Austrittspaltes zugeordnet ist, mit dem die Verweilzeit des Produktes in der Trommel bzw. deren Durchsatz­ leistung gesteuert wird.

Mit Hilfe eines Zentrifugen-Trockners dieser Bauform läßt sich sowohl eine kontinuierliche Betriebsweise als auch ein Chargen­ betrieb durchführen, wobei im ersteren Fall die Stauscheibe ei­ ne definierte Spaltbreite zur Erzielung eines steuerbaren Rück­ staus des Produkts entlang der Trommelwand und zum Austritt des Produktes in eine Auffang- oder Sammeleinrichtung freigibt, während beim Chargenbetrieb die Stauscheibe die konische Trom­ mel vollständig abschließt und nach Abschluß der Produkt-Trock­ nung mittels einer bestimmten Austrittsspaltbreite dafür sorgt, daß die zeitliche Austrittsmenge einen eingestellten Höchstwert nicht übersteigt. Zum Füllen der Trommel dient die hohle An­ triebswelle, wobei Waschflüssigkeit ebenfalls durch die Welle oder durch zusätzliche Waschrohre zugeführt werden kann. Bei Abschluß der konischen Trommel mit Hilfe der Stauscheibe kann während der Filtration durch Drucküberlagerung die kapillare Steighöhe reduziert und dadurch die Restfeuchte des Produktes herabgesetzt werden.

Die in einer Abschlußwand des Zentrifugengehäuses geführte Stauscheibe wird zweckmäßigerweise durch eine Kolbenzylinder­ einheit axial verstellt und läßt sich durch eine Umschaltein­ richtung zwischen einer mit der Trommel mitdrehenden und einer nicht drehenden Betriebsweise einstellen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das erweiterte Ende der konischen Trommel von einer nach innen offenen Ringleitung umgeben, von der eine oder mehrere Produktförderleitungen aus­ gehen, während die Stauscheibe zwischen einer den Zugang zur Ringleitung verschließenden und einer den Zugang von der Trom­ mel her freigebenden Endstellung verschiebbar ist. Zwischen diesen Endstellungen wird der Ablauf bzw. die Austrittsmenge des in der Trommel bearbeiteten Produktes mehr oder weniger ge­ drosselt. Das aus der rotierenden Zentrifugen-Trommel in die Ringleitung gelangende Produkt kann dort durch mechanische Hil­ fen oder durch tangential eingeblasene Gasströme in Umlauf ge­ halten und über einen tangentialen Austritt gesteuert herausge­ führt werden. Die abführende Leitung wird dabei entweder durch die an sich bekannte Schwenkrohr- oder durch Drehrohr-Weichen in die gewünschten anderen Förderleitungen umgeschaltet.

Die Arbeitsweise des Zentrifugen-Trockners wird dadurch verein­ facht, daß am Umfang des erweiterten Trommelendes mindestens eine Schaufel befestigt ist, die innerhalb der Ringleitung das ausgetragene Produkt der oder den weiterführenden Förderleitun­ gen zuführt. Die Ringleitung verhält sich wie ein Zyklon, wobei zur Rotationsunterstützung eine oder mehrere Schaufeln mitwir­ ken. Der Schleifeffekt des in der Rinne transportierten Produk­ tes ist so groß, daß sich nichts ansetzen kann. Bei Produkt­ wechsel kann das gesamte Zentrifugengehäuse einschließlich der Trommel und der Ringleitung geflutet und bei Trommeldrehung ge­ waschen werden, wobei die Waschflüssigkeit den gleichen Weg wie zuvor das Produkt nimmt.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Stauscheibe in ihrer das er­ weiterte Trommelende verschließenden Stellung einen gasdichten Abschluß für den durch die Hohlwelle in die Trommel herange­ führten Überdruck zur Beschleunigung der Filtration bildet. Die Beaufschlagung der Ringleitung mit Gas zum Zweck der Resttrock­ nung des Produktes kann aufgrund einer Gaszuführung durch die Antriebswelle und/oder von außen durch den Trommelmantel über von einer Verteilerleitung aus beaufschlagte Düsen unterstützt werden.

Vorzugsweise ist innerhalb des Zentrifugengehäuses nahe dem äu­ ßeren Trommelumfang mindestens eine sich beispielsweise über die gesamte Mantellänge erstreckende Verteilerleitung mit ra­ dial einwärts gerichteten Austrittsdüsen vorgesehen, die wahl­ weise zur Zuführung von Waschflüssigkeit, zur Rückspülung der Filterfläche und/oder zur Zuführung von Druckluft oder Heißgas dienen. Mit Hilfe eines oder mehrerer solcher Düsenstöcke kann die Filterfläche z. B. bei Produktwechsel rückgespült und an­ schließend mit Druckluft gereinigt werden. Weiterhin können Druckstöße mit Heißgas ausgeübt werden, um das entwässerte Fil­ trat vom Filter abzulösen, um es rückstandslos wegzufördern oder um es im Chargenbetrieb zwecks Waschung oder Homogenisie­ rung vor und während der nächsten Befeuchtung intensiv zu durchmischen. Andererseits kann mit Hilfe der äußeren Zuführung von Heißgas auch die Fließfähigkeit des Produktes entlang der konischen Trommelwand nach Wunsch gesteigert werden.

In weiterer Ausgestaltung dieses Vorschlags kann ein auf der der Trommel zugewandten Seite der mitdrehenden Stauscheibe an­ geordnetes geschlossenes Filtergehäuse an eine durch die Stau­ scheibe und durch das Zentrifugengehäuse hindurchgeführte Hohl­ welle zur Gasabsaugung angeschlossen sein, um das durch die An­ triebswelle und/oder durch die äußere Verteilerleitung bei An­ wendung von Heißgas-Druckstößen zum Ablösen des Filterkuchens oder zum Trocknen herangeführte Gas abzuführen. Die erwärmten Filterkuchen werden durch die Heißgas-Druckstöße leichter vom Metallfilter abgelöst, während das am inneren Filtergehäuse anliegende Vakuum für eine gesteuerte Abführung der in die Trommel eingeführten Gase sorgt.

Bei einer Variante kann ein durch die Antriebswelle und durch die Leitvorrichtung konzentrisch in die Trommel geführtes Waschrohr Austrittsdüsen aufweisen, die auf einen Innenumfangs­ bereich der Trommelwand gerichtet sind, der sich an den Bereich der hinter der Leitvorrichtung beginnenden ersten Filtrierung anschließt und dadurch auf dem kontinuierlichen Weg des Produk­ tes entlang der Trommelwand zwischen der Anfangsfiltration und der abschließenden Reduzierung der Endfeuchte eine Produktwa­ schung mit Waschentfeuchtung ermöglicht. Auch bei dieser Be­ triebsweise wird ein vollständiger Austrag des Produktes ohne verbleibende Restschicht gewährleistet, da der gesamte Filter­ kuchen sich über die Kuchendicke kontinuierlich entlang der Trommelwand bis zur Ringleitung weiterschiebt.

Für diese und andere Betriebsweisen kann es zweckmäßig sein, wenn der Konusmantel der Trommel mehrere unterschiedliche an­ einander anschließende Öffnungswinkel aufweist, beispielsweise einen Winkel von 15° auf einem ersten Drittel der Konushöhe, auf dem sich die Suspension während der Anfangsfiltrierung ver­ hältnismäßig schnell bewegt, während ein anschließender Winkel von beispielsweise 7° über das zweite Drittel der Höhe der Ko­ nuswand einen relativ langsameren Vorschub bewirkt, wobei unter Berücksichtigung des über die Stauscheibe gesteuerten Aus­ trittsspalten die Dauer der Verweilzeit des Produktes innerhalb der Trommel selbstverständlich noch von weiteren Parametern be­ einflußt wird, z. B. von der Trommeldrehzahl, von der Viskosität oder Thixotropie des Produkt-Gemisches, von der Temperatur usw.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß der Trommelmantel am erwei­ terten Ende einen zylindrischen Auslaufbund zur Aufnahme und Abdichtung des zylindrischen Außenrandes der Stauscheibe auf­ weist. Mit Hilfe einer mindestens außen ringsum geschlossen ausgeführten Stauscheibe und ihrer Einstellmöglichkeit kann man nicht nur zwischen Chargenbetrieb und Durchlaufbetrieb wählen, auch im letzteren Fall Aufbau und Dicke des innerhalb der Trom­ mel entstehenden Filterkuchens beeinflussen. In Vollausführung ermöglicht die Stauscheibe auch die Anwendung einer Drucküber­ lagerung in der Trommel zur Reduzierung der Restfeuchte des Produktes. Durch Einstellung der Stauscheibe wird folglich die Verweilzeit des Kuchens in der Trommel beim Chargenbetrieb bzw. die Durchlaufzeit des Produktes durch die Trommel bei konti­ nuierlichem Betrieb gesteuert.

Für größere Durchsatzmengen ist erfindungsgemäß der Zentrifu­ gen-Trockner dadurch zweckmäßig weitergebildet, daß auf der mit der Hohlwelle verbundenen Trommel mindestens eine weitere dazu konzentrische äußere Trommel mitdrehend angeordnet ist, die ei­ nen sich konisch erweiternden Ring bildet, und daß die die In­ nentrommel umgebende Ringleitung mindestens einen Anschluß für ein in den verengten Bereich der äußeren Trommel mündendes Zu­ führungsrohr enthält. Diese auf der gleichen Welle fliegend an­ geordneten Filtertrommeln ermöglichen die Verarbeitung von gro­ ßen Durchsatzmengen empfindlicher Produkte, z. B. von steriler Injektionsware aus dem Pharmabereich in einer kontinuierlichen Kaskadenbetriebsweise. Die durch die beiden oder mehreren Trom­ meln bewirkte längere Verweilzeit des Produktes steht auch ei­ nem nachgeschalteten Stromtrockner zur Verfügung steht und er­ möglicht dessen kleinste Dimensionierung. Beim Durchlaufbe­ trieb wird in der inneren Trommel die Mutterlauge abgeschleu­ dert, worauf das in die Ringleitung ausgetragene Produkt durch Injektion von Waschflüssigkeit bei turbulentem Mischbetrieb an­ gemaischt werden kann und dadurch der Transport des Waschmit­ tel-Produkt-Gemisches problemlos in die äußere Ringtrommel er­ folgt.

Sollte das Anmaischen des Filtrats in der Ringleitung nicht ausreichend durchgeführt werden, so kann unter Beibehaltung des kontinuierlichen Betriebs ein Umweg über geeignete in einer so­ genannten Reaktionsschlaufe zwischengeschaltete Aggregate ge­ wählt werden, in denen wohl eine optimale Auslösung der Mutter­ lauge in Folge größerer Verweilzeit im Turbulenzbereich, Umla­ gerungen in andere Kristallformen, pH-Wert-Korrekturen, chemi­ sche Reaktionen usw. ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht wer­ den. Diese Möglichkeiten bedeutet Befreiung von dem Zwang, ei­ nen Filterkuchen in gepreßtem Zustand aufwendig mutterlaugen­ frei waschen zu müssen. Alle beliebigen zusätzlichen Verfah­ rensschritte zur Optimierung des Produktes können in die Reak­ tionsschlaufe integriert werden. Damit gelingt es erstmals, von Mutterlauge verklebte undurchlässige Produktkuchen kontinuier­ lich aus einer Zentrifuge zu entleeren, aufzubereiten und dem trenntechnischen Vorgang wieder zu zuführen, wobei auch Filter­ verstopfungen durch Nachkristallisation eliminiert wird.

Das in die äußere Ringtrommel gelangende Produkt ist in den meisten Verfahrensabläufen fertig gewaschen und verliert auf dem Weg zur Trommelöffnung jegliche Flüssigkeit. Das mit einer Restfeuchte versehene Produktpulver verläßt die Ringtrommel durch den mit der feststehenden ringförmigen Stauscheibe gebil­ deten Austrittsspalt, der zur Regulierung der Austrittsge­ schwindigkeit des Produktes verstellt wird. Je nach Durchsatz kann z. B. die innere Trommel zum Abschleudern der Mutterlauge, die nächstfolgende Ringtrommel zum Waschen und eine weitere äußere Ringtrommel zum Trockenschleudern verwendet werden.

Eine derartige Kaskaden-Zentrifuge kann auch kontinuierlich - diskontinuierlich gefahren werden, indem die innere Trommel ge­ füllt wird, die mittlere Trommel das Produkt wäscht und die äu­ ßere Trommel trocken schleudert, wobei diese drei Vorgänge pa­ rallel verlaufen. Dazu können die Stauscheiben der jeweiligen Trommel einzeln verschiebbar sein, um zuerst die äußere Trommel zu entleeren und das Produkt von innen weiter nach außen zu führen, worauf die erste Trommel neu gefüllt wird.

Es kann zweckmäßig sein, wenn die zweite oder äußere Ringtrom­ mel am Außenumfang von einem mitrotierenden Gehäuse zu einem von der Mutterlauge getrennten Auffangen der Waschflüssigekeit umgeben ist, das mit einem Umfangsspalt an über einen innerhalb des Zentrifugengehäuses angeordneten, einen Austrittsstutzen enthaltenen Ringkanal abgedichtet angeschlossen ist, während ein unabhängiger Ablaufstutzen am Zentrifugengehäuse für die aus der zentrischen Trommel abfiltrierte Mutterlauge vorgesehen ist. Aus Kostengründen ist in vielen Fällen hoch erwünscht, die Mutterlauge nicht durch Waschflüssigkeit verdünnt zurückgewin­ nen.

Mit dem erfindungsgemäßen Zentrifugen-Trockner läßt sich folg­ lich der Produktkuchen ohne Schälhilfen austragen, wobei durch Wegfall der bisher notwendigen Schälvorrichtung eine wesentlich größere Produktreinheit erreicht und die Kontaminationsgefahr vermieden wird. Die Trommeln werden ohne Restschicht entleert, und zwar nur durch Beachtung der zu berücksichtigenden Parame­ ter, wie Oberflächen-Reibungszahl, Trommel-Konuswinkel und Trommel-Drehzahl, aus denen die für das jeweilige Produkt opti­ male axiale Schubkomponente abgeleitet wird, um das Produkt oh­ ne Restschicht auszutragen. Um jedoch den Bewegungsablauf über die Filterfläche mit einer definierten Schichthöhe und Verweil­ zeit kontrolliert durchführen zu können, dient die am Austra­ gende der jeweiligen Trommel axial verschiebbare, fein steuer­ bare Stauscheibe, die in der Lage ist, eine für das jeweilige Produkt günstige Spaltbreite freizugeben.

Das in die Ringleitung gelangende Produkt wird mit Hilfe der am Trommelumfang befindlichen Schaufeln in die Austragleitung ge­ schoben und von dort z. B. in einen Vakuumtrockner, Container oder wiederum in einen Kristallisierer zur Weiterverarbeitung befördert. Wird das schleuderfeuchte Produkt getrocknet, so kann das die Förderung unterstützende Heißgas durch die Trom­ melwelle oder direkt tangential in die Ringleitung einströmen und als Teilgasstrom-Produkt-Gemisch einem Stromtrockner zuge­ führt werden. Unter einem Stromtrockner ist hierbei ein in sich geschlossenes Kreisfördersystem mit Gaserhitzer-Produktaufgabe, Staubabscheider, Kondensator und Ventilator zu verstehen, wobei das Produkt weder nach außen noch Sauerstoff in den Trockner gelangen kann. Dieser Kreislauf kann auch unter Überdruck ge­ halten werden, wodurch man eine O₂-Überwachung einsparen kann und gleichzeitig die Gasmengen im Druckverhältnis reduziert.

Bei einer geschlossenen Ein-Trommel-Ausführung kann dem Trock­ nungsvorgang eine Desodorierung nachgeschaltet werden. Das Pro­ dukt kann auch granuliert werden, wenn die Zentrifugen-Trommel als Trommel-Trockner arbeitet und das Produkt die notwendige Temperatur und Feuchte erreicht hat. Man kann jedoch auch mit einer Granulier-Hilfsflüssigkeit arbeiten, die durch eine Waschleitung eingedüst wird. Das Granulat wird in der gleichen Trommel wieder fertig getrocknet. Für die vorstehend beschrie­ benen Verfahrensabläufe läßt sich die Trommel-Drehzahl regeln, gegebenenfalls mit einem wahlweise zuschaltbaren Untersetzungs­ getriebe.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Zentrifugen-Trockners in Verbindung mit den Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und auch aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale der Ansprüche können jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirk­ licht sein. Es zeigen, jeweils schematisch in senkrechtem Schnitt

Fig. 1 einen einstufigen Zentrifugen-Trockner nach der Erfin­ dung, der vorzugsweise für einen Chargenbetrieb ausge­ legt ist,

Fig. 2 einen dem Aufbau von Fig. 1 ähnlichen Trockner mit zu­ sätzlicher Absaugung von Heißgasen,

Fig. 3 einen ähnlich Fig. 1 aufgebauten Trockner, der mit ei­ nem zusätzlichen inneren Waschrohr für (kontinuierli­ chen) Durchlaufbetrieb eingerichtet ist und

Fig. 4 einen Zentrifugen-Trockner mit auf der gleichen Welle fliegend angeordneter zentrischer Innentrommel und äu­ ßerer Ringtrommel.

Entsprechend Fig. 1 steht eine horizontal gelagerte Antriebswel­ le 7 über einen Keilriementrieb 2 mit einem vorzugsweise mit Frequenzsteuerung versehenen Antriebsmotor 1 in Verbindung. Mit der Welle 7 ist eine konische perforierte Zentrifugen-Trommel 4 verschraubt oder verschweißt, in der ein in sich geschlosse­ ner, aus mehreren gewebten Metallsieben zusammengesinterter Fil­ terkonus 3 eingesetzt ist. Das innere Ende der Hohlwelle 7 ragt über eine gewisse Entfernung in die Trommel 4 und trägt dort als Leiteinrichtung eine Umlenkhaube 8, um die über die Hohlwelle zugeführte Suspension entsprechend den Richtungen der einge­ zeichneten Pfeile an der gekrümmten Innenwand radial auswärts bis zum Konusmantel zu leiten. Die als Füllrohr dienende Hohl­ welle 7 wird vom äußeren Ende über eine dort angedeutete Gleit­ ringdichtung 5 beaufschlagt, und zwar entweder mit Suspension oder mit Waschflüssigkeit. Die Hohlwelle 7 ist mit Kugellagern 15 in einem Lagergehäuse 18 eines auf dem Boden aufgestellten Maschinenständers gelagert.

In fester Verbindung mit dem Lagergehäuse bzw. Maschinenständer steht ein Zentrifugengehäuse 17, das über eine Wellendichtung 14 auf der Hohlwelle 7 gehalten und am linken Ende in Fig. 1 durch einen abnehmbaren Deckel verschlossen ist. Auf bzw. im Deckel des Gehäuses 17 ist eine Stauscheibe 9 axial verschieb­ bar geführt. Die Führung kann aus mehreren konzentrisch ver­ teilten Führungsbolzen bestehen, was einen drehend gelagerten Deckel(-teil) bedingt, oder aus einer wie in Fig. 1 gezeigten zentrischen Führungswelle, die zu einer außen auf dem Deckel angeordneten zur Betätigung der Axialverstellung der Stauschei­ be 9 dienenden Kolbenzylindereinheit 19 gehört.

Die Stauscheibe 9 kann mit einer Umfangsdichtung versehen und bis in einen zylindrischen Abschnitt am erweiterten Ende der Trommel 4 hineinbewegbar sein, so daß dann die Trommel zur Durchführung eines diskontinuierlichen Betriebes geschlossen ist. In diesem Fall wird entsprechend Fig. 1 das in die Trommel eingeführte Produkt zunächst filtriert, so daß sich der ober­ halb der Mittellinie eingezeichnete Produktkuchen A ergibt. An­ schließend kann mit geeigneter Trommeldrehzahl und bei in hal­ ber Öffnungsstellung befindlicher Stauscheibe 9.1 das Produkt ohne verbleibende Restschicht allein aufgrund der Fliehkraft in eine an den Umfang des erweiterten Trommelendes abgedichtet an­ geschlossene Ringleitung 10 entleert werden. Die stationäre Ringleitung, die nach innen zur Aufnahme des Produktes aus der Trommel offen ist und jeden geeigneten Querschnitt haben kann, ist entweder außen am Zentrifugengehäuse 17 oder an dessen Dec­ kel abgestützt und besitzt eine Führungsfläche, an welcher der Umfang der Stauscheibe in ihrer vollständig geöffneten Stellung 9.2 anliegt.

Im stationären Betrieb schließt die Stauscheibe 9 die Trommel 4, worauf deren Füllung über die Antriebswelle 7 erfolgt und dann die Mutterlauge durch den Metallfilter 3 und die Lochtrom­ mel 4 abgeschleudert und durch den Ablaufstutzen 6 außen aufge­ fangen wird. Anschließend kann durch Einführung von Waschflüs­ sigkeit über die Hohlwelle 7 gewaschen und danach trocken ge­ schleudert werden, worauf die mitdrehende axial verschiebbare Stauscheibe 9 nacheinander in die Positionen 9.1 und 9.2 ge­ bracht wird. Das schleuderfeuchte Produkt fließt trommelwand­ parallel an der Stelle B ohne Rückstand in die Ringleitung 10, in der mindestens eine am Trommelumfang befestigte Schaufel das Produkt in einen Stromtrockner 12 oder über die angedeutete Falleitung 13 zu einem Vakuumtrockner oder Container abführt. Da die Trommel 4 ohne verbleibende Restschicht entleert wird, tritt keine Erhöhung der Bearbeitungszeit für die nachfolgenden Chargen ein.

Ab dem Trockenschleudern kann die Trommel 4 mit Überdruck be­ aufschlagt werden. Dadurch wird die kapilare Steighöhe der nach dem Trockenschleudern noch im Produkt befindlichen Restfeuchte reduziert.

Innerhalb des Gehäuses 7 kann nahe dem äußeren Umfang der Trom­ mel 4 mindestens eine sich vorzugsweise über die gesamte Man­ tellänge erstreckende Verteilerleitung 16 ortsfest angeordnet sein. Von der Leitung 16 gehen radial einwärts gerichtete Aus­ trittsdüsen aus, die für bestimmte Zwecke auch aus einem einzi­ gen Längsschlitz bestehen können und wahlweise zur Zuführung von Waschflüssigkeit, Zurückspülung der Filterfläche und/oder zur Zuführung von Druckluft oder Heißgas dienen.

In Fig. 2 ist der gleiche apparative Aufbau wie in Fig. 1 vor­ gesehen, jedoch ein Betriebsablauf angedeutet, bei dem nach dem Trockenschleudern bei langsam drehender Trommel Heißgas-Druck­ stöße über die Verteilerleitung 16 eingeleitet werden, die den Kuchen A von der erwärmten Filterfläche 3 rückstandslos ablö­ sen. Das in die Trommel 4 gelangende Heißgas strömt über einen auf der Stauscheibe 9 befestigten und somit mitdrehenden Me­ tallfilter 20 in eine angeschlossene Hohlwelle 21 und von dort in eine Vakuumleitung 22. Zur Filterreinigung wird die Trommel­ Drehzahl kurzzeitig erhöht. Zur Entleerung wird die Stauscheibe 9 geöffnet, so daß das in die Ringleitung 10 gelangende Produkt pneumatisch und mit Hilfe der Schaufeln 11 durch die Förderlei­ tung 8 zur Abfüllstation gelangt.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 besitzt der Zentrifu­ gen-Trockner den gleichen apparativen Aufbau wie in Fig. 1, je­ doch ist hier ein kontinuierlicher Betriebsablauf angedeutet. Die konische Trommel 4 wird über die Gleitringdichtung 5, Hohl­ welle 7 und Umlenkhaube 8 gefüllt. Bei rotierender Trommel wird die Mutterlauge im Bereich der Höhe a abgefiltert und am Ab­ laufstutzen 6 des Zentrifugengehäuses 17 aufgefangen. Die sich aufgrund der Fliehkraft entlang der Innenwand der Trommel 4 be­ wegende mehr oder weniger entfeuchtete Produktsuspension wird im Bereich der Höhe b gewaschen. Zu diesem Zweck dient ein mit vorzugsweise verteilten Austrittsdüsen versehenes Waschrohr 25, das von außen durch die hohle Antriebswelle und durch die Um­ lenkhaube 8 abgedichtet hindurchgeführt wird.

Der im Bereich B gewaschene Filterkuchen wird anschließend im Bereich der Höhe c trockengeschleudert. Das schleuderfeuchte Produkt wird wie zuvor in die Ringleitung 10 ausgetragen und von dort weiterbefördert. Auch hier erfolgt der Austrag aus der Trommel ohne verbleibende Restschicht, da sich der Filterkuchen über die gesamte Kuchendicke kontinuierlich in Richtung zur Ringleitung 10 bewegt. Im Fall einer ständig beabsichtigten kontinuierlichen Betriebsweise ist der zylindrische Auslaufbund 34 am erweiterten Trommelende nicht unbedingt erforderlich; vielmehr kann mit Hilfe der sich an das Trommelende anlegenden Stauscheibe 9 der Austrittsspalt auch ohne radiale Abdichtung beliebig weit gedrosselt werden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist bei grundsätzlich gleich wie zuvor ausgeführter Antriebswelle 7 am Umfang der zentrischen konischen Zentrifugen-Trommel 4 eine zweite äußere konische Ringtrommel 28 mitdrehend befestigt. Die radial innen liegende Wand der Ringtrommel 28 kann axial oder auch, wie ge­ zeigt, mit beliebigem Winkel konisch nach außen verlaufen, wo­ bei der Konuswinkel der radial außen liegenden Trommelwand vor­ zugsweise, schon aus Platzgründen, größer als derjenige der in­ nen liegenden Wand sein kann. Von der das erweiterte Ende des zentrischen Konus 4.1 umgebenen Ringleitung 10.1 führt ein vor­ zugsweise in seinem Querschnitt steuerbares Abflußrohr 32 in das innere verengte Ende der Ringtrommel 28. Das sich in der Ringleitung 10.1 befindliche Produkt, das sich in beliebigem Zustand befindet, gegebenenfalls auch frisch angemaischt worden ist, wird beim gezeigten Beispiel mit Hilfe der am Umfang der Innentrommel 4.1 befestigten Schaufeln 11 über das ortsfeste Abflußrohr 32 in die Ringtrommel befördert und dort in Richtung der in Fig. 4 eingezeichneten Pfeile an die konische Außenwand geschleudert, wo eine Filtration über den äußeren Metallfilter 3.2 und die äußere perforierte Konuswand 4.2 erfolgt. Das troc­ ken geschleuderte, gegebenenfalls dort mittels Waschrohrdüsen 30 nochmals gereinigte Endprodukt gelangt wie schon bei der ersten Zentrifugenstufe in einen die äußere Ringtrommel 28 um­ gebenden Ringkanal 10.2, in dem an der Ringtrommel befestigte Schaufeln 11.2 und gegebenenfalls zusätzlich eingeführte Gas­ ströme das Endprodukt zum Austrag befördern.

In Fig. 4 ist oberhalb der axialen Mittellinie der Filterku­ chenaufbau für den Fall eines diskontinuierlichen Betriebes eingezeichnet, während unterhalb der Filterlinie der sich bei Durchlaufbetrieb parallel zur Trommelwand jeweils einstellende gleichhohe Filterkuchen angedeutet ist. Zum Waschen oder zum Anmaischen des in der inneren Ringleitung 10.1 befindlichen Produkts sind in Fig. 4 Waschrohre 29 eingezeichnet, mit denen Waschflüssigkeit in die Ringleitung eingedüst wird und dort eine turbulente Anmaischung bewirkt. Dieses Waschmittel-Pro­ dukt-Gemisch läßt sich ohne Probleme in die äußere Ringtrommel befördern.

Außer der die zentrische Trommel 4 beim Chargenbetrieb ver­ schließenden Stauscheibe 9, mit der im kontinuierlichen Betrieb (unterhalb der axialen Mittellinie gezeichnet) bei durchlaufen­ dem Betrieb eine konstant hohe Filterkuchenschicht eingehalten werden kann, ist auch die äußere Ringtrommel 28 mit einer Stau­ scheibe 26 versehen. Die Stauscheibe 26 besitzt Ringform und ist, abgesehen von ihrer axialen Verschiebbarkeit, vorzugsweise stationär, d. h. nicht drehend in dem das Zentrifugengehäuse 17 verschließenden Deckel geführt. Grundsätzlich läßt sich auch eine mitdrehende ringförmige Stauplatte 26 vorsehen, wozu je­ doch ein verhältnismäßig hoher baulicher Aufwand notwendig wä­ re, den man ersparen kann, zumal das in der Ringtrommel 28 be­ findliche Produkt am Ausgang bereits trockengeschleudert ist. Zur Austrittsspalt-Bildung und Drosselung des ausfließenden Produktes reicht es aus, wenn die ringförmige Stauplatte 26 nicht mit der Ringtrommel 28 in Eingriff kommt, so daß ein Ab­ rieb vermieden wird. Die durch Hubzylinder 24 axial bewegte Stauplatte 26 besitzt eine reduzierte Ringbreite, um Platz zu lassen für das Austrittsrohr 32 und auch für das in Fig. 4 ein­ gezeichnete Waschrohr 30, mit dem innerhalb der Ringtrommel 28 eine Verdrängerwäsche durchgeführt wird. - Von der inneren Ringleitung 10.1 gehen nicht gezeigte einzeln mit Ventilen oder Weichen steuerbare tangentiale Auslaßleitungen aus, die das Produkt oder die Suspension auf einem beliebig nutzbaren Umweg zu zwischengeschalteten Aggregaten innerhalb einer beliebig zu erweiternden Reaktionsschlaufe führen, aus der das weiter bzw. fertig bearbeitete Produkt entweder in die Ringleitung 10.1 zu­ rückgelangt oder direkt über ein Auslaßrohr 32 in die äußere Ringtrommel 28 eingeführt wird.

Claims (22)

1. Zentrifugen-Trockner nit einer horizontal gelagerten An­ triebswelle, einer mitdrehend daran angeschlossenen perforier­ ten Trommel, die einen konischen Abschnitt aufweist, einem der Trommel zugeordneten, axial verschiebbaren Boden und mit einem Trommel und Boden kapselnden Zentrifugengehäuse, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Trommel (4) besitzt einen über ihre gesamte Höhe koni­ schen Mantel mit wenigstens einem auswechselbaren konischen Me­ tallgewebeeinsatz;
• - die als Füllrohr ausgebildete Antriebswelle (7) steht mit dem verjüngten Ende der Trommel (4) in Verbindung und wirkt an ih­ rem Mündungsende mit einer Leiteinrichtung (8) zusammen, welche die herangeführte Suspension im Bereich des kleinsten Trommel­ durchmessers verteilt;
• - dem Umfang des eine axial verschiebbare Stauscheibe (9) bil­ denden Bodens ist eine Dichtfläche am erweiterten Ende der Trommel (4) zur Bildung eines einstellbaren Austrittsspalts zugeordnet, mit dem die Verweilzeit des Produktes in der Trom­ mel (4) bzw. ihre Durchsatzleistung gesteuert wird.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Bodenwand des Zentrifugengehäuses (17) geführte Stau­ scheibe (9) durch eine Kolbenzylindereinheit axial verstellbar und durch eine Umschalteinrichtung zwischen einer mit der Trom­ mel (4) mitdrehenden und einer nicht drehenden Betriebsweise einstellbar ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erweiterte Ende der Trommel (4) von einer nach innen offenen Ringleitung (10) umgeben ist, von der eine oder mehrere Produktförderleitungen (12, 13) ausgehen, und daß die Stau­ scheibe (9) zwischen einer den Zugang zur Ringleitung (10) ver­ schließenden und einer den Zugang von der Trommel (4) her frei­ gebenden Endstellung verschiebbar ist.

4. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des erweiterten Endes der Trommel (4) mindestens eine Schaufel (11) befestigt ist, die innerhalb der Ringleitung (10) das ausgetragene Produkt der oder den För­ derleitungen (12, 13) zuführt.

5. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (9) in ihrer das erweiterte Trommelende verschließenden Stellung einen gasdichten Abschluß für einen durch die Hohlwelle (7) in die Trommel herangeführten Überdruck zur Beschleunigung der Filtration bildet.

6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zentrifugen-Gehäuses (17) na­ he dem äußeren Trommelumfang mindestens eine sich insbesondere über die gesamte Mantellänge erstreckende Verteilerleitung (16) mit radial einwärts gerichteten Austrittsdüsen (Düsenstock) vorgesehen ist, die wahlweise zur Zuführung von Waschflüssig­ keit, zur Rückspülung der Filterfläche und/oder zur Zuführung von Druckluft oder Heißgas dienen.

7. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der der Trommel (4) zugewandten Seite der Stauscheibe (9) angeordnetes geschlossenes Filterge­ häuse (20) an eine durch die Stauscheibe (9) und durch das Zen­ trifugen-Gehäuse (17) hindurchgeführte Hohlwelle (21) zur Gas­ absaugung angeschlossen ist für das durch die äußere Verteiler­ leitung(en) (16) bei Anwendung von Heißgas-Druckstößen zum Ab­ lösen des Filterkuchens von der Filterfläche herangeführte Gas.

8. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein insbesondere durch die Antriebswelle (7) und durch die Leitvorrichtung (8) konzentrisch in die Trom­ mel geführtes Waschrohr (25) Austrittsdüsen für Waschflüssig­ keit aufweist, die auf einen Innenumfangsbereich der Trommel­ wand gerichtet sind, der sich an den Bereich der hinter der Leitvorrichtung (8) beginnenden ersten Filtrierung anschließt und dadurch auf dem kontinuierlichen Weg des Produktes entlang der Trommelwand zwischen der Anfangsfiltration und der ab­ schließenden Reduzierung der Endfeuchte eine Produktwaschung mit Waschentfeuchtung gewährleistet.

9. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konusmantel der Trommel (4) über ihre Höhe einen konstanten Konuswinkel aufweist.

10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Konusmantel der Trommel (4) mehrere unter­ schiedliche aneinander anschließende Öffnungswinkel aufweist, beispielsweise einen Winkel von 15° auf einem ersten Drittel der Höhe der Konuswand und einen Winkel von 7° auf einem zwei­ ten Drittel der Höhe der Konuswand.

11. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel am erweiterten Ende einen zylindrischen Auslaufbund (34) zur Aufnahme und Abdichtung des zylindrischen Außenrandes der Stauscheibe (9) aufweist.

12. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der das erweiterte Trommelende umgeben­ den Ringleitung (10) eine oder mehrere tangentiale Eintrittsdü­ sen zur Einführung von Fördergas vorgesehen sind.

13. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der mit der Hohlwelle (7) verbundenen Trommel (4) mindestens eine weitere dazu konzentrische äußere Trommel (28) mitdrehend angeordnet ist, die einen sich konisch erweiternden Ring bildet, und daß die den Umfang des Austritts­ endes der inneren Trommel (4) umgebende Ringleitung (10) minde­ stens einen Anschluß für ein in den verengten Bereich der äuße­ ren Trommel (28) mündendes Zuführungsrohr (32) enthält.

14. Zentrifuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswände der äußeren Ringtrommel (28) gleiche oder unterschiedliche Konuswinkel bezüglich der inneren Trommel (4) aufweisen und daß das erweiterte Ende der äußeren Trommel von einer Ringleitung (10.2) umgeben ist, von der aus mindestens eine Förderleitung abgeht.

15. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erweiterten Enden der außen liegenden Ringtrommeln jeweils durch eine ringförmige Stau­ scheibe (26) mehr oder weniger verschließbar sind.

16. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der das erweiterte Ende der inneren Trommel (4) umgebenden Ringleitung (10) Waschflüssig­ keitsdüsen (29) münden, welche die Ringleitung als turbulente Anmaischzone ausbilden, die zur Weiterleitung des Produkt­ Waschmittel-Gemisches, - direkt oder nach mehreren Umläufen in der Ringleitung oder nach Umlauf über eine außerhalb der Zent­ rifuge verlaufende, z. B. aus mehreren Femdaggregaten bestehende Reaktionsschlaufe -, in die äußere Ringtrommel (28) zur Nachwä­ sche und zum Trockenschleudern gelangt.

17. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der das erweiterte Ende der inneren Trommel (4) umgebenden Ringleitung (10) das Produkt mit Unter­ stützung der Trommelschaufeln (11) und einer in die Ringleitung (10) tangential eingeführten Gasströmung zur Resttrocknung in einen über ein Umschaltventil angeschlossenen Stromtrockner (12) überführt wird.

18. Zentrifuge nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Ringleitung (10) mit Gas zum Zweck der Resttrocknung des Produktes unterstützt wird aufgrund einer Gaszuführung durch die Antriebswelle (7) und/oder von außen durch den Trommelmantel über die Düsen (16) der Verteilerlei­ tung (16).

19. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußere Ringtrommel (28) am Außenumfang von einem mitrotierenden Gehäuse zum getrennten Auffangen der Waschflüssigkeit umgeben ist, das mit einem Umfangsspalt an über einen innerhalb des Zentrifugengehäuses (17) angeordneten, einen Austrittsstutzen (23) enthaltenden Ringkanal abgedichtet angeschlossen ist, und daß am Zentrifugengehäuse (17) ein ge­ trennter Ablaufstutzen (6) für aus der zentrischen Trommel (4) abfiltrierte Mutterlauge vorgesehen ist.

20. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regulierung der Verweilzeit des Produktes in der zentrischen Trommel oder in der bzw. den Ringtrommel(n) die Größe des jeweiligen Austrittspaltes durch Verstelleinrichtungen für die jeweilige Stauscheibe und/oder den Stauscheibenring vorgesehen sind.

21. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktentleerung aus der Trommel ohne Schälvorrichtung oder sonstige mechanische Schälhilfe erfolgt.

22. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktentleerung stehts ohne verblei­ bende Restschicht erfolgt.