EP1468743A1 - Schubzentrifuge - Google Patents

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Publication number
EP1468743A1
EP1468743A1 EP04405166A EP04405166A EP1468743A1 EP 1468743 A1 EP1468743 A1 EP 1468743A1 EP 04405166 A EP04405166 A EP 04405166A EP 04405166 A EP04405166 A EP 04405166A EP 1468743 A1 EP1468743 A1 EP 1468743A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sieve
stage
acceleration
mixture
drum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04405166A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Dr. Reinach
Roy Geiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ferrum AG
Original Assignee
Ferrum AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferrum AG filed Critical Ferrum AG
Priority to EP04405166A priority Critical patent/EP1468743A1/de
Publication of EP1468743A1 publication Critical patent/EP1468743A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
    • B04B3/02—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by means coaxial with the bowl axis and moving to and fro, i.e. push-type centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/06—Arrangement of distributors or collectors in centrifuges

Definitions

  • the invention relates to a push centrifuge according to the preamble of independent claim 1.
  • Centrifuges for drying moist substances or moist substance mixtures Centrifuges in a wide variety of designs are widely used used in various fields. So come for example Drying of high purity pharmaceutical products working discontinuously Centrifuges, such as peeler centrifuges, are preferred for use during, in particular then when continuously separating large amounts of a solid-liquid mixture continuously operating push centrifuges are to be used advantageously become. Depending on the requirement, there are single or multi-stage Pusher centrifuges and so-called double pusher centrifuges are used.
  • a solid-liquid mixture for example a suspension or a moist salt or salt mixture
  • a mixture distributor one quickly rotating drum, which is designed as a filter screen, so that on the ground the centrifugal forces excreted the liquid phase through the filter screen a solid cake is deposited on the inside of the drum wall becomes.
  • the push centrifuges known from the prior art are generally continuously operating filter centrifuges.
  • There are single-stage and multi-stage Thrust centrifuges are known, the multi-stage thrust centrifuge consisting of one outer sieve drum and at least one in the outer sieve drum arranged sieve stage, which is also designed as a sieve drum.
  • Several sieve stages can be arranged concentrically one inside the other, so that Two, three and multi-stage push centrifuges can be realized, all sieving stages can be driven very quickly synchronously around a common axis of rotation.
  • One too separating solid-liquid mixture enters continuously in the operating state fixed inlet pipe in an innermost sieve stage, also synchronously rotating, mixture distributor and is on the innermost Sieve stage evenly distributed over the entire circumference of the sieve. Most of the Liquid is already centrifuged off here and a solid cake forms.
  • a single-stage pusher centrifuge includes the outer sieve drum no further sieving stages. Here oscillates to promote the solid cake in the Sieve drum the moving floor, which is synchronous with the outer Screen drum also rotated.
  • the innermost stage leads, which is also the first Stage is called, in addition to the rotational movement around the axis of rotation Oscillation movement in the direction of the axis of rotation.
  • This oscillatory Movement is hydraulic via a push piston with a reversing mechanism generated. This turns the solid cake into ring sections, corresponding to the Stroke length of the oscillation, pushed and exited from the first to the second stage the pusher centrifuge finally via an outlet opening. In practice, it will the solid cake in the sieve drum continuously with the addition of Wash liquid washed on the solid cake.
  • the first is used for two-stage and multi-stage pusher centrifuges Level, i.e. the innermost sieve stage, essentially for the preliminary drainage of the Mixture, as well as to form a solid cake, while the outer Sieve drum mainly serves as a drying stage.
  • Special designs are available for special areas of application, especially from two-stage and multi-stage pusher centrifuges, especially for highly abrasive Centrifuged goods, e.g. Coal and raw phosphate are known to be special Wear protection measures, such as wear-resistant sieves, are required. Also Special designs for intensive washing processes and for carrying out special ones Washing processes, such as countercurrent washing in nitrocellulose, are known from the prior art. Also gas-tight versions one and multi-stage pusher centrifuges come into operation under a protective gas atmosphere for use.
  • the object of the invention is therefore an improved push centrifuge To propose, the disadvantages known from the prior art largely avoids.
  • the invention thus relates to a pusher centrifuge for separating a mixture in a solid cake and in a liquid phase
  • the inventive A push centrifuge has an outer sieve drum rotatable about an axis of rotation and one Mixer distributor arranged in the screening drum with a moving floor device includes.
  • the moving floor device is arranged and designed such that the solid cake can be moved by means of the moving floor device.
  • the pusher centrifuge comprises a feed device with which the mixture can be introduced into an empty space via the mixture distributor when moving the solid cake is created by the moving floor device
  • the Infeed device comprises an inlet funnel, which is essentially extends to the moving floor device.
  • the inlet funnel is as Pre-filter screen designed for pre-separation of liquid phase from the mixture.
  • the push centrifuge according to the invention serves to separate a mixture into one Solid cake and in a liquid phase and includes as essential components an outer sieve drum rotatable about an axis of rotation about a drum axis, which is housed in a housing.
  • the inventive Push centrifuge as a single-stage, two-stage or higher-stage push centrifuge be designed.
  • the drum axis is in itself with a drum drive known manner in operative connection, so that the outer drum through the Drum drive can be set in rapid rotation about the axis of rotation.
  • Within the outer sieve drum is at higher levels, i.e. with two or more stages Thrust centrifuges arranged at least one further sieving stage.
  • the mixture drum is provided with a mixture distributor with a moving floor device, either the sieve stage or the moving floor device along the Axis of rotation is arranged so that the solid cake can be moved back and forth the moving floor device is displaceable.
  • the Sieve drum and / or the sieve stage in a manner known per se as skeletal Support drum designed to form the corresponding screen surfaces with special filter foils are lined on their circumference, i.e. the skeletal Support drum can, for example, with one or more filter screens different or the same size filter openings for separating the Be designed liquid phase.
  • the mixture distributor Inside the sieve drum is the mixture distributor with moving floor device arranged, which allows continuous through the feed device supplied mixture on the inner peripheral surface of the screen drum or at multi-stage pusher centrifuges on the sieve stage surface of the sieve stage Introduce into the empty space that arises when moving the solid cake to distribute.
  • the moving floor device is as Ring area formed that with the ring area in single-stage push centrifuges that in the sieve drum, and in multi-stage pusher centrifuges that in the sieve stage, deposited solid cake by a later described in more detail Oscillation of the moving floor device and / or the sieve stage, in single stage Shear centrifuges from the sieve drum, or with multi-stage shear centrifuges in the sieve drum or into another sieve stage, if present, can be moved is.
  • the Infeed device comprises an inlet funnel, which is essentially extends to the moving floor device, with the inlet funnel as Pre-filter screen for pre-separation of liquid phase from the mixture is formed.
  • the inlet funnel is designed as a pre-filter screen is already a part the liquid phase in the pre-filter sieve can be separated from the supplied mixture and that Mixture is in the pre-filter screen at a predeterminable rotation speed why it is designed as a pre-filter screen.
  • the mixture distributor can in a particularly simple embodiment the pusher centrifuge according to the invention synchronously with the sieve drum around the Axis of rotation can be arranged rotatably.
  • the oscillatory movement is carried out for example, in a single-stage pusher centrifuge, the mixture distributor alone, while in a multi-stage pusher centrifuge, a sieve stage is a corresponding one can perform oscillatory movement.
  • there is the operating state either an oscillatory relative movement between the moving floor device and the sieve drum immovable in the axial direction and / or between one or several further screening stages, if any, and / or between the Moving floor device and / or one or more existing ones further seven stages.
  • the oscillatory movement of the moving floor device and / or the sieving stage is preferably carried out via a push rod, in a first Half period of the oscillatory movement with the outer ring area on the sieve drum deposited solid cake in ring sections, the width of the stroke length of the oscillating movement of the moving floor device and / or the Sieve stage is determined, is pushed out of the sieve drum.
  • a second Half period of the oscillatory movement creates the empty space in the Sieve drum and / or in the sieve stage, so that new mixture in the empty space can be introduced.
  • Pre-acceleration funnel to be described preferably under an im substantially constant opening angle conically widening towards Moving floor device or towards the feed device.
  • a pre-acceleration funnel in a predeterminable range also has one have a curved course, the opening angle of the pre-filter screen and / or the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel towards Moving floor device enlarged or reduced. That is special advantageous because the inlet funnel is designed as a pre-filter screen or if the pre-acceleration funnel, as will be described in more detail later, as is designed as a pre-acceleration screen for pre-separation of the liquid phase.
  • the pre-filter sieve has a curved course, the opening angle of the pre-filter screen in Direction towards the moving floor device enlarged. That means the pre-filter screen widens towards the moving floor device similar to the horn of one Trumpet. This is the output force with which the mixture from the pre-filter screen is accelerated, with decreasing distance to the moving floor device disproportionately larger, so that the mixture that is already in the pre-filter screen is relative is heavily drained and thus shows poor sliding properties in the pre-filter screen, can leave the pre-filter screen faster than, for example, an im essentially conical, widening with a constant opening angle Pre-filter.
  • the same can be done in exactly the same way as the one predicted Pre-acceleration funnel or the pre-acceleration screen a curved Have course, the pre-acceleration angle of the Pre-acceleration funnel enlarged in the direction of the feed device or reduced.
  • Collection means for collecting and deriving the from Prefilter filter separated liquid phase from the very fast rotating Screen drum provided, which are preferably designed and arranged such that the liquid phase separated on the pre-filter screen should not be as full as possible Peripheral speed of the outer drum is accelerated.
  • the liquid phase can be drained from the collecting agent, which is suitable designed and suitably arranged collecting vessels and devices for Draining the liquid, e.g. may include in the form of drain pipes done differently.
  • the liquid phase can be Drain opening in the moving floor device in an area between one rear drum wall, which is perpendicular to the axis of rotation, and a wall of the Housing that separates the screening drum from the drum drive.
  • the in Collection liquid collected on the pre-filter screen is thus through the drain opening in the moving floor device and then through the Screen opening can be removed from the screen drum in a particularly simple manner.
  • this is Pre-filter screen using one or more mounting supports on a screen stage arranged.
  • the mounting supports are preferably suitable in the form of formed spokes, thin rods and / or tubes so that in the Operating state of the solid cake from the sieving stage or from the Screen drum is removable. At least one of them is preferred Fastening supports designed in this way and on an outer edge of a sieve step arranged that the liquid phase collected in the collecting agent by the Attachment support in a sieve opening of the sieve stage is conveyable and through the Sieve opening can be separated from the sieve stage.
  • the pre-filter screen by means of one or more Fastening supports instead of a sieve on a sieve on the Sieve drum is arranged.
  • This can be advantageous in particular single-stage batch centrifuges.
  • the pre-filter screen can also be used as Two-stage sieve can be designed with a coarse sieve and a fine sieve.
  • the first The filter stage forms the coarse sieve, which contains larger particles in the mixture are retained as the filter openings of the coarse screen.
  • the fine screen holds correspondingly finer particles back, while at least part of the liquid phase, and very small particles that also have to be removed from the sieve stage or can be removed directly from the sieve drum in single-stage pusher centrifuges.
  • the design of the pre-filter screen as a two-stage screen has the particular advantage that the fine sieve is caused by large and / or heavy particles in the incoming Mixture may be included, is not mechanically stressed so that the Fine sieve, for example, very small pores for filtering very small particles can have and in particular also from mechanically less resistant Materials can be made.
  • the acceleration process can be of great importance itself or the rotational speed to which the mixture in the inlet funnel, i.e. can be accelerated in the pre-filter sieve to control it in a targeted manner. That is, for example, with a further embodiment variant of a push centrifuge according to the invention accessible, at which the inlet funnel or the prefilter from Mixer distributor and / or at least with respect to the screening drum Rotational movement about the axis of rotation is essentially mechanically decoupled.
  • the inlet funnel is preferably with a separate drive axis non-rotatably connected and independent via the drive axle by means of a drive driven by the sieve drum with a predeterminable rotation frequency.
  • Suitable means can be provided to drive the inlet funnel for example depending on the mixture to be processed or in Controlling dependence on suitable operating parameters of the push centrifuge and / or regulate.
  • the derivation of the liquid phase, which in the prefilter sieve collecting means preferably arranged on the pre-filter screen can be separated for example via a line device which e.g. a suitable designed and suitably arranged in the pusher centrifuge for Derivation of the liquid phase from the sieve drum can include.
  • a line device which e.g. a suitable designed and suitably arranged in the pusher centrifuge for Derivation of the liquid phase from the sieve drum can include.
  • the Collection device and the line device for deriving the liquid phase the sieve drum arranged and designed so that the rotational movement of all rotating components of the pusher centrifuge is not hindered.
  • the mixture distributor can Pre-acceleration funnel, which essentially widen conically Direction to the feed device extends and in particular, for example the moving floor device can be arranged.
  • the Pre-acceleration funnel can also be designed as a pre-acceleration screen, the pre-acceleration screen expanding conically substantially Direction to the feed device extends.
  • the flow rate of the mixture in Comparison to the speed in free fall, i.e. without pre-acceleration screen, in Direction to the peripheral surface of the sieve stage or the sieve drum can be set in a targeted manner, so that the mixture in the area of the pre-accelerating screen increases with increasing Approaching the outer ring area both in the radial direction and in Circumferential direction of the screening drum is gradually accelerated.
  • the value of the opening angle of the pre-filter screen and / or the value the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel can in In relation to the axis of rotation, for example, lie between 0 ° and 45 °, in detail between 0 ° and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, preferably between 15 ° and 35 °.
  • the value of the opening angle and / or the Pre-acceleration angle is greater than 45 °.
  • a rather acute angle of The advantage is that an optimal value of the corresponding opening angle and / or of the pre-acceleration angle, among other things, from the value of the static friction angle of the dewatering product.
  • the special properties of the mixture to be processed it requires that no liquid phase be deposited in the pre-acceleration funnel because, for example, the proportion of liquid phase in the incoming mixture is not high enough, a further prefiltration of the mixture in the Pre-acceleration funnel can also be omitted by using the pre-acceleration funnel as Funnel with a closed funnel wall, i.e. not as a pre-acceleration screen is designed.
  • the pre-acceleration screen can of course also be advantageous as Two-stage sieve can be designed with a coarse filter and a fine filter.
  • the Mixture can thus also in the area of the pre-acceleration screen, analogous to the arrangement of a two-stage sieve on the inlet funnel with the already detailed advantages explained are filtered in two stages.
  • the inlet funnel and / or the pre-acceleration funnel as skeletal Support body can be designed to form the pre-filter screen and / or Pre-acceleration screen can be equipped with special filter foils, i.e. the skeletal support bodies can, for example, with one or more filter screens, which may have different sizes for separation in different stages Can have filter openings.
  • filter screens include slotted screens or for example screen plates in question.
  • the filter screens can be advantageous provide filter openings of different sizes in different ways become.
  • the previously mentioned screen plates can among others punched, drilled, lasered, electron beam punched or water jet cut be, whereby in principle other techniques are also possible.
  • the sieves themselves can, depending on requirements, from different, in particular corrosion-resistant materials, such as plastic, Composite materials or different steels such as 1.4462, 1.4539 or 2.4602 or be made of other suitable materials.
  • the filter screens can also wear with suitable layers be provided, for example with hard chrome layers, tungsten carbide (WC), Ceramic or otherwise hardened.
  • the thickness of the filter plates is typically 0.2 mm to 5 mm, although significantly different sheet thicknesses are also possible are.
  • the mixture distributor Collecting device for removing those separated on the pre-acceleration screen Liquid phase can be provided.
  • the liquid phase can pass directly through the Sieve openings can be removed from the sieve drum or the sieve stage or it can, as already mentioned above using the example of the collecting agent in the area of Inlet funnel can be arranged, described in detail, other suitable Devices for removing the liquid phase from the screening drum are provided his.
  • the pre-acceleration funnel or that Pre-acceleration screen can be driven separately via a rotary drive.
  • the Pre-acceleration screen is then preferably designed and arranged such that the pre-acceleration screen by means of a rotary drive about an axis of rotation a specifiable speed is rotatable.
  • the axis of rotation can Example arranged within the push rod and concentric to this be driven independently of this by the rotary drive.
  • suitable Gear arrangements or in any other suitable way.
  • the Appropriate means can be provided to pre-accelerate the funnel Rotary drive, for example, depending on various operating parameters the pusher centrifuge or depending on the mixture to be processed or to control and / or regulate other factors.
  • the inventive Thrust centrifuge also appropriate sensors for measuring relevant Operating parameters include.
  • FIG. 1 shows a section of essential components in a schematic representation a first embodiment of a push centrifuge according to the invention
  • Pre-filter. 1 is an example in FIG. 1 for reasons of clarity Single-stage batch centrifuges are shown schematically. It is understood that the 1 is to be understood as an example and the description of course also for two-stage and higher-stage push centrifuges, such as those in the further representations by way of example using two-stage pusher centrifuges are shown, applies analogously and is correspondingly transferable.
  • the pusher centrifuge according to the invention which in the following together with the Reference number 1 is used to separate a mixture 2 into one Solid cake 3 and in a liquid phase 4 and includes as essential Components a rotatable about an axis of rotation 5 via a drum axis 51 outer sieve drum 6, which is housed in a housing G.
  • the Drum axis 51 is in itself with a drum drive, not shown known manner in operative connection, so that the drum 6 through the Drum drive can be set in rapid rotation about the axis of rotation 5.
  • Within the outer sieve drum 6 is in multi-stage pusher centrifuges 1, as in the The following illustrations are shown as examples, at least one further screening stage 12 (e.g. Fig. 2).
  • 6 is in the drum Mixer distributor 7 provided with a moving floor device 9, either the sieve stage 12 (Fig. 2) or as shown here in Fig. 1, the Moving floor device 8 can be moved back and forth along the axis of rotation 5 is arranged so that the solid cake 3 by means of the sliding floor device 8 is movable.
  • the mixture distributor 7 with a moving floor device 8 arranged, which allows continuous through the feed device 9 supplied mixture 2 on the inner peripheral surface 62 of the drum 6 or at multi-stage pusher centrifuges on the sieve stage surface 122 of sieve stage 12 Introducing into an empty space R, which when moving the solid cake 3 was created to distribute.
  • the moving floor device 8 is as Ring area 81 formed that with the ring area 81 at one stage Pusher centrifuges 1 in the screening drum 6, and in multi-stage pusher centrifuges 1 of the solid cake 3 deposited in the sieve stage 12 by a further below oscillation described in more detail along the axis of rotation 5 of the Moving floor device 8 and / or the sieve stage 12, in one stage Thrust centrifuges 1 from the sieve drum 6, or in the case of multi-stage thrust centrifuges 1 into the screening drum 6 or into a further screening stage 12, not shown, is movable.
  • the Feed device 9 comprises an inlet funnel 10, which is essentially extends conically to the moving floor device 8, the Inlet funnel 10 as a prefilter sieve 10 for the pre-separation of liquid phase 4 the mixture 2 is formed.
  • the inlet funnel 10 is designed as a prefilter sieve 10 is already a Part of the liquid phase 4 in the prefilter 10 can be separated from the mixture 2 and that Mixture 2 is in the pre-filter sieve 10 at a predeterminable rotation speed why it is designed as a prefilter sieve 10 is already a Part of the liquid phase 4 in the prefilter 10 can be separated from the mixture 2 and that Mixture 2 is in the pre-filter sieve 10 at a predeterminable rotation speed why the inlet funnel 10 is designed as a prefilter sieve 10 is already a Part of the liquid phase 4 in the prefilter 10 can be separated from the mixture 2 and that Mixture 2 is in the pre-filter sieve 10 at a predeterminable rotation speed why it is already a Part of the liquid phase 4 in the prefilter 10 can be separated from the mixture 2 and that Mixture 2 is in the pre-filter sieve 10 at a predeterminable rotation speed why it is already a Part of the liquid phase 4 in the prefilter 10 can be separated from the mixture 2 and that Mixture 2 is in the pre
  • the mixture distributor 7 rotates in that shown in FIG. 1 Embodiment of a push centrifuge 1 according to the invention synchronously with the Sieve drum 6 around the axis of rotation 5.
  • the oscillatory movement caused by the Double arrow is indicated in Fig. 1, performed in the example shown here Mixer distributor 7 with moving floor device 8. There is thus in the operating state an oscillatory relative movement between the oscillating Sliding floor device 8 and the sieve drum 6, which is immovable in the axial direction.
  • the oscillatory movement of the moving floor device 8 is preferably carried out via a push rod P, wherein in a first half period of the oscillatory Movement with the outer ring area 81 that deposited on the screen drum 6 Solid cake 3 in ring sections, the width of the stroke length of the Oscillating movement of the moving floor device 8 is determined from the screening drum 6 is pushed. During a second half period of the oscillatory movement creates the empty space R in the sieve drum 6, so that in the empty space R new Mixture 2 can be introduced.
  • Thrust centrifuge 1 will be briefly explained separately with reference to FIG. 2.
  • a Transfer of the principle of the oscillation movement to three and higher levels Push centrifuges 1 are known to the person skilled in the art and are readily possible.
  • FIGS. 1a and 1b each show an exemplary embodiment, schematically a pre-acceleration funnel 14 is shown.
  • the example shown in Fig. 1b refers to the Geometry of a funnel both on the inlet funnel 10 and on the Pre-filter screen 10 as well as on the pre-acceleration funnel 14.
  • Pre-acceleration funnel 14 which is also known as Pre-acceleration screen 141 can be configured with the outer ring area 81 to move a festoff cake 3.
  • the outer ring area 81 has a predeterminable height a which, depending on the mixture to be processed 2 and / or Operating conditions under which the push centrifuge 1 is operated, about 1% to 40% of the drum radius r, preferably about 5% to 10%, is in particular 5% to 20% of the drum radius r.
  • the pre-filter screen 10 and / or the pre-acceleration funnel 14 and or the pre-acceleration screen 141 can also be designed as a multi-stage funnel, the pre-filter screen 10 and / or the pre-acceleration funnel 14 or the pre-acceleration screen 141 for pre-accelerating the mixture 2 can have several partial surfaces inclined at different angles ⁇ 1 , ⁇ 2 , the relative size of the partial surface and its inclination angles ⁇ 1 , ⁇ 2 depending, for example, on the mixture 2 to be processed or on the operating parameters of the pusher centrifuge 1.
  • the pre-filter screen 10 for pre-separating the liquid phase 4 it can be particularly advantageous if the prefilter sieve 10 has a curved course and the opening angle ⁇ of the prefilter sieve 10 as shown schematically in Figs. 1c and 1d, towards Moving floor device 8 enlarged or reduced. It is known that that different mixtures 2 under otherwise identical operating conditions Thrust centrifuge 1, for example depending on the grain size and / or the Viscosity and / or other properties or parameters, such as the Temperature of the mixture 2, can be dewatered differently.
  • the pre-filter screen 10 has a curved course, the opening angle ⁇ of the prefilter sieve 10 enlarged towards the moving floor device 8.
  • a pre-filter screen 10 is shown schematically in Fig. 1c. The This means that the inlet funnel 10 or the prefilter sieve 10 widens in the direction of Moving floor device 8 similar to the horn of a trumpet.
  • the same can be done in exactly the same way as the one predicted Pre-acceleration funnel 14 and pre-acceleration screen 141 one have a curved course, the pre-acceleration angle ⁇ of the Pre-acceleration funnel 14 in the direction of the feed device 9 enlarged or reduced.
  • FIG. 2 For multi-stage pusher centrifuges 1
  • the embodiment of a two-stage pusher centrifuge 1 is Moving floor device 8 with the sieve drum 6 rigidly by fastening means 82 coupled and therefore rotates synchronously with the screening drum 6 and the screening stage 12 the axis of rotation 5.
  • the oscillatory movement which is indicated by the double arrow in FIG. 2 is indicated, in the example shown here, however, only the sieve stage 12 is carried out.
  • the oscillatory movement of the screen stage 12 takes place preferably via a push rod P, wherein in a first half period oscillatory movement with an outer ring area 81 which on the sieve stage 12 deposited solid cake 3 in ring sections, the width of which Stroke length of the oscillation movement of the sieve stage 12 is determined by the sieve stage 12 is pushed to the screening drum 6, and in a second half period oscillatory movement through the sieve stage 12 on the outer edge of the Sieve drum 6 deposited ring section of solid cake 3 from the Screen drum 6 is pushed out.
  • the oscillatory movement creates the empty space R in the sieve stage 12, so that new mixture 2 can be introduced into the empty space R.
  • the pusher centrifuge 1 As already mentioned, it is essential for the pusher centrifuge 1 according to the invention that part of the liquid phase 4 in the prefilter sieve 10 of the mixture 2 is separable and the mixture 2 in the pre-filter 10 to a predetermined Rotation speed is pre-accelerated, so that of the Feed device 9 introduced mixture 2 before reaching the screening drum 6, at single-stage pusher centrifuges 1, or in the case of multi-stage pusher centrifuges 1 Reaching the screening stage 12, to a predeterminable peripheral speed is accelerable.
  • Liquid phase 4 in a mixture 2 additional devices for preliminary drainage, such as static thickeners, curved screens or hydrocyclones are no longer necessary. there are also the smallest particles contained in the mixture 2 due to the effect of Prefiltration can be separated from the solid cake 3 much more effectively.
  • Collection means 11 for collecting and deriving the liquid phase 4 from the Pre-filter screen 10 is provided.
  • the liquid phase 4 for example, by a Drain opening 83 take place in the moving floor device 8.
  • the drain opening 83 forms a connection between the interior of the collecting means 11 in one Area between the moving floor device 8 and a closed, the left drum end of the screen drum 6 extends as shown.
  • the in Collecting agent 11 is collected, separated on the pre-filter screen 10, liquid phase 4 through the drain opening 83 and then through the sieve opening 61, 121 from the Screen drum 6 removable.
  • a multi-stage Thrust centrifuge 1 is the prefilter sieve 10 by means of one or more Fastening supports 16 are arranged on the sieve stage 12.
  • the mounting supports 16 are preferably in the form of suitably shaped spokes 16, thin rods 16 or tubes 16 are formed so that the solid cake 3 can be easily removed from the screening stage 12 or from the screening drum 6. It is at least one of the fastening supports 16 is designed in this way and on an outer one Edge of the screening stage 12 arranged that the collected in the collecting means 11 Liquid phase 4 through the mounting bracket 16 into a sieve opening 121 of the Sieve stage 12 is conveyable and through sieve opening 121 from sieve stage 12 is separable.
  • FIG. 3 shows another exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • the illustrated embodiment shows one or more fastening supports 16 the screening drum 6 arranged.
  • the mounting supports 16 are preferably in Form of suitably shaped spokes 16, thin bars 16 or tubes 16 trained so that in the operating state of the solid cake 3 easily from the Sieve drum 6 is removable.
  • the prefilter sieve 10 can of course also be used designed as a two-stage sieve with a coarse sieve 101 and a fine sieve 102 his.
  • the first filter stage forms the coarse sieve 101, which is contained in the mixture 2 Particles that are larger than the filter openings of the coarse sieve 101 retain.
  • the Fine sieve 102 retains correspondingly finer particles, while at least some the liquid phase 4, as well as very small particles that also have to be removed, from the sieve stage 12, or from the sieve drum 6 with single-stage pusher centrifuges 1, can be directly removed.
  • the design of the pre-filter screen 10 as a two-stage screen has the particular advantage that the fine sieve 102 is characterized by large and / or heavy particles, which can be contained in the incoming mixture 2, mechanically is not so heavily loaded, so that the fine screen 102 is very small, for example Can have pores for filtering very small particles and in particular can also be made of mechanically less resistant materials.
  • the acceleration process can be of great importance itself or the rotational speed at which the mixture 2 in the inlet funnel 10, i.e. can be accelerated in the pre-filter sieve 10, specifically controlled.
  • the inlet funnel 10 or the prefilter sieve 10 is from Mixture distributor 7 mechanically decoupled.
  • To control and / or regulate the Rotational speed of the inlet funnel 10 is this with a separate one Drive axis 131 connected in a rotationally fixed manner and via the drive axis 131 by means of a Drive 13 independently of the screen drum 6 with a predeterminable Rotation frequency drivable.
  • Suitable means can be used be provided to drive 13, for example, depending on the processing mixture 2 or depending on suitable operating parameters to control and / or regulate the pusher centrifuge 1.
  • Deriving the Liquid phase 4, which was separated into the collecting means 11 on the prefilter sieve 10, preferably takes place via a line device 111, which e.g. a suitable designed and suitably arranged in the pusher centrifuge 1 may include.
  • the collecting means 11 points to the implementation of the Line device 111 into the interior of the collecting means 11, via one of the Infeed device facing side extending circular disk-shaped Opening groove 112, so that the rotational movement of the pre-filter screen 10 through the Line device 111 is not hindered.
  • Fig. 6 shows another embodiment of an inventive Thrust centrifuge 1, in which the mixture distributor 7 a Pre-acceleration funnel 14 includes, which widens substantially conically extends in the direction of the feed device 9 and preferably on the Moving floor device 8 is arranged.
  • the pre-acceleration funnel can 14 can also be configured as a pre-acceleration screen 141, as shown in FIG. 7, wherein the pre-acceleration screen 141 widens substantially conically in Direction to the feed device 9 extends.
  • another part of the liquid phase 4 in the pre-acceleration screen 141 is from Mixture 2 separable and the mixture 2 in the pre-acceleration funnel 14 to one Predeterminable rotation speed can be pre-accelerated, so that the Feed device 9 introduced mixture 2 before reaching the screening drum 6, at single-stage pusher centrifuges 1, or in the case of multi-stage pusher centrifuges 1 Reaching the screening stage 12, to a predeterminable peripheral speed is accelerable.
  • Pre-acceleration screen 141 compares the flow rate of mixture 2 to the speed in free fall in the direction of the peripheral surface 62 of the sieve stage 12 selectively adjustable so that the mixture 2 in the range of Pre-acceleration funnel 14 and the pre-acceleration screen 141 with increasing approach to the outer ring area 81 both in the radial Direction and in the circumferential direction of the screen drum 6 can be gradually scaled down is.
  • a pre-acceleration angle .beta the axis of rotation 5 can be between 0 ° and 45 °, for example between 0 and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, preferably between 15 ° and 35 °.
  • the value of the opening angle ⁇ and / or the Pre-acceleration angle ⁇ is greater than 45 °.
  • the special properties of the mixture to be processed 2 require that no liquid phase 4 in the pre-acceleration funnel 14 is deposited because, for example, the proportion of liquid phase 4 in the mixture 2 is not high enough, as in the embodiment shown in FIG further prefiltration of the mixture 2 is also eliminated by the Pre-acceleration funnel 14 as a funnel 14 with a closed funnel wall, that is is not designed as a pre-acceleration screen 141.
  • the pre-acceleration screen 141 can of course also be advantageous Two-stage sieve is designed with a coarse filter and a fine filter.
  • the Mixture 2 can thus also analogously in the area of the pre-acceleration screen 141 to the arrangement of a two-stage sieve on the inlet funnel 10 with the already advantages explained in detail are filtered in two stages.
  • the mixture distributor 7 Collecting device 15 for removing from the pre-acceleration screen 141 separated liquid phase 4 may be provided.
  • the pre-acceleration screen 141 is like this configured and arranged that the pre-acceleration screen 141 by means of a Rotary drive 15 about an axis of rotation 151 with a predeterminable speed is rotatable.
  • the axis of rotation 151 as shown by way of example in FIG. 8, arranged within the push rod P and independently of this by the Rotary drive 15 can be driven.
  • Rotational speed of the rotary drive 15 can be suitable, not shown here Means may be provided, for example depending on the rotary drive 15 suitable operating parameters of the multi-stage pusher centrifuge 1 or in To control dependence of the mixture to be processed 2 or other factors and / or regulate.
  • Pre-acceleration funnel 14 can be preferred, but not necessary for example in one direction of the oscillatory movement with another Rotation speed rotate than in the opposite oscillation movement.
  • Rotation frequency of the pre-acceleration funnel 14 can be selected so that the Pre-acceleration funnel 14 rotates synchronously with the outer screening drum 6, see above that between the outer ring area 81 and the solid cake 3, which on the Circumferential surface 62 of the drum 6 is deposited, none when moving There is relative movement with respect to the rotation about the dreamer 5, while at Rewind, i.e. in the phase of the oscillation movement in which the empty space R also new mixture 2 is loaded, the pre-acceleration hopper 14, for example rotates more slowly than the outer sieve drum 6.
  • FIG. 8a shows a further embodiment according to FIG. 8 for a one-stage Sliding centrifuge 1 with an outer designed as a blind floor 811 Ring area 81, which oscillates synchronously with the pre-acceleration funnel 14, and rotates at the same speed as the outer drum 6, which is in the present illustrated embodiment generally different from the speed of the Pre-acceleration funnel 14 is.
  • This can be shown schematically in FIG.
  • the blind base 811 is rotatably connected to the at least one fastening strut 812
  • Outer screen drum 6 may be connected, the fastening strut 812 with respect to the non-oscillating drum 6 freely in the direction of the axis of rotation is movable, that is, the fastening strut 812 is relative to the Oscillating movement decoupled from the outer sieve drum 6.
  • the rotational movement of the pre-acceleration funnel 14 must be decoupled Fastening strut 812 via a push element 813 that, for example, is ring-shaped can comprise the axis of rotation 5 or can also be designed as a simple support strut 813 can be by means of a decoupling bush 814 with the push rod P coupled.
  • the decoupling socket 814 can be used for decoupling the Rotary movement of the thrust element 813 from the rotary movement of the Pre-acceleration funnel 14, for example, a ball bearing mechanism include or otherwise suitable for decoupling the relative Rotational movements can be designed and arranged.
  • the Decoupling socket 814 also as one not shown in Fig. 8a Decoupling element 814 may be formed, which is suitable, for example, between Push rod P and moving floor device 8 can be arranged and formed can.
  • the pre-acceleration funnel 14 or the pre-acceleration screen 141 is complete regardless of the speed of the outer drum 6 with one towards processing mixture 2 tunable rotation frequency drivable and on the other hand, the blind base 811 rotates the solid cake 3 in the axial direction Direction transported at the same speed as the screening drum 6, so that between blind base 811 and sieve drum 6 with respect to the rotation around the Axis of rotation 5 no relative movement takes place.
  • the rotation speed for example, as a function of one current operating state of the push centrifuge 1, as already described above, be variable.
  • a multi-stage pusher centrifuge 1 can also be used A blind bottom can be provided which rotates synchronously with the outer screening drum 6.
  • 8b is an embodiment for a two-stage pusher centrifuge according to FIG. 8 schematically shown with a blind base 811, of course both the pre-acceleration screen 141 and the pre-filter screen 10 as one, two or Multi-stage sieve can be designed.
  • the embodiment according to FIG. 8b has a blind base 811 designed outer ring area 81, which is synchronous with the outer Sieve drum 6 rotates, but from the pre-acceleration hopper 14 with respect to the Rotational movement is decoupled, so that the pre-acceleration funnel 14 or the pre-acceleration screen 141 at a different speed than the blind floor 811 is rotatable about the axis of rotation 5.
  • a blind base 811 designed outer ring area 81, which is synchronous with the outer Sieve drum 6 rotates, but from the pre-acceleration hopper 14 with respect to the Rotational movement is decoupled, so that the pre-acceleration funnel 14 or the pre-acceleration screen 141 at a different speed than the blind floor 811 is rotatable about the axis of rotation 5.
  • the blind base 811 rotatably with at least one fastening strut 812 outer sieve drum 6, wherein the fastening strut 812 by a suitably placed opening 143 is guided in the screening stage 12, so that the Fastening strut 812 decoupled from the oscillating movement of the sieve stage 12 is.
  • the embodiment according to FIG. 8b is also open higher-level than two-stage pusher centrifuges 1 can be transferred analogously.
  • the pre-acceleration funnel 14 is completely independent of the speed of the outer screening drum 6 with a mixture to be processed 2 tunable rotation frequency drivable and on the other hand, the blind floor rotates 811, which transports the solid cake 3 in the axial direction with the same Speed like the screening drum 6 or the screening stage 12, so that between the blind floor 811 and sieve stage 12 with respect to the rotation about the axis of rotation 5 none Relative movement takes place.
  • the Rotation speed depending, for example, on a current one Operating state of the push centrifuge 1, as already described above, can be varied his.
  • the single or multi-stage can be carried out, the introduced mixture through the as a pre-filter designed inlet funnel to a predeterminable peripheral speed be pre-accelerated so that the mixture when it hits the sieve drum or the sieving stage in the shortest possible time from a peripheral speed close to zero is accelerated to the full peripheral speed of the screening drum.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schubzentrifuge (1) zur Trennung eines Gemischs (2) in einen Feststoffkuchen (3) und in eine Flüssigphase (4), wobei die erfindungsgemässe Schubzentrifuge (1) eine um eine Drehachse (5) rotierbare äussere Siebtrommel (6) und einen in der Siebtrommel (6) angeordneten Gemischverteiler (7) mit einer Schubbodenvorrichtung (8) umfasst. Dabei ist die Schubbodenvorrichtung (8) so angeordnet und ausgestaltet, dass der Feststoffkuchen (3) mittels der Schubbodenvorrichtung (8) verschiebbar ist. Weiter umfasst die Schubzentrifuge (1) eine Einspeiseeinrichtung (9), mit welcher das Gemisch (2) über den Gemischverteiler (7) in einen Leerraum (R) einbringbar ist, der beim Verschieben des Feststoffkuchens (3) durch die Schubbodenvorrichtung (8) entsteht, wobei die Einspeiseeinrichtung (9) einen Einlauftrichter (10) umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodenvorrichtung (8) hin erstreckt. Der Einlauftrichter (10) ist dabei als Vorfiltersieb (10) zur Vorabscheidung von Flüssigphase (4) aus dem Gemisch (2) ausgebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schubzentrifuge gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Zur Trocknung feuchter Substanzen oder feuchter Substanzgemische sind Zentrifugen in den verschiedensten Ausführungsformen weit verbreitet und werden auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt. So kommen beispielsweise zur Trocknung hochreiner pharmazeutischer Produkte diskontinuierlich arbeitende Zentrifugen, wie Schälzentrifugen, bevorzugt zum Einsatz, während insbesondere dann, wenn kontinuierlich grosse Mengen eines fest-flüssig Gemischs getrennt werden sollen, kontinuierlich arbeitende Schubzentrifugen vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei kommen je nach Anforderung ein- oder mehrstufige Schubzentrifugen, sowie sogenannte Doppelschubzentrifugen zum Einsatz.
Bei den verschiedenen Typen der zuletzt genannten Klasse von Schubzentrifugen wird ein fest-flüssig Gemisch, beispielsweise eine Suspension oder ein feuchtes Salz oder Salzgemisch, durch ein Einlaufrohr über einen Gemischverteiler einer schnell rotierenden Trommel, die als Filtersieb ausgestaltet ist, zugeführt, so dass auf Grund der wirkenden Fliehkräfte die flüssige Phase durch das Filtersieb ausgeschieden wird, während im Inneren an der Trommelwand ein Feststoffkuchen abgeschieden wird. Dabei ist in der rotierenden Trommel ein im wesentlichen scheibenförmiger, synchron mitrotierender Schubboden angeordnet, wobei je nach Anzahl der Siebstufen entweder der Schubboden oder eine Siebstufe in axialer Richtung in der Trommel mit einer gewissen Amplitude oszilliert, so dass ein Teil des getrockneten Feststoffkuchens an einem Ende der Trommel herausgeschoben wird. Bei der entgegengesetzten Bewegung des Schubbodens wird ein an den Schubboden angrenzender Bereich der Trommel freigegeben, der dann durch das Einlaufrohr und über den Gemischverteiler wieder mit neuem Gemisch beschickt werden kann. Dabei können je nach eingesetztem Typ mit modernen Hochleistungs-Schubzentrifugen problemlos Durchsatzmengen in einer Grössenordnung von 100 Tonnen pro Stunde erreicht werden, wobei Trommeldurchmesser bis zu 1000 mm und mehr durchaus üblich sind und typische Rotationsfrequenzen der Trommel, abhängig vom Trommeldurchmesser von bis zu 2000 Umdrehungen pro Minute und mehr erreicht werden können. Dabei bedingt in der Regel ein grösserer Trommeldurchmesser wegen der auftretenden starken Fliehkräfte eine kleinere maximale Rotationsfrequenz der Trommel. Selbstverständlich können die Betriebsparameter, wie z.B. die Rotationsfrequenz der Trommel, die pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Gemisch oder auch der Trommeldurchmesser oder der Typ der eingesetzten Schubzentrifuge auch von dem zu trocknenden Material selbst, dem Gehalt an Flüssigkeit usw. abhängen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen sind in der Regel kontinuierlich arbeitende Filterzentrifugen. Dabei sind einstufige und mehrstufige Schubzentrifugen bekannt, wobei die mehrstufige Schubzentrifuge aus einer äusseren Siebtrommel und mindestens einer in der äusseren Siebtrommel angeordneten Siebstufe, die ebenfalls als Siebtrommel ausgestaltet ist, besteht. Dabei können mehrere Siebstufen ineinander konzentrisch angeordnet sein, so dass zwei, drei und mehrstufige Schubzentrifugen realisierbar sind, wobei alle Siebstufen sehr schnell synchron um eine gemeinsame Drehsachse angetrieben werden. Ein zu trennendes fest-flüssig Gemisch gelangt im Betriebszustand kontinuierlich durch ein fest stehendes Einlaufrohr in einen in der innersten Siebstufe angeordneten, ebenfalls synchron mitrotierenden, Gemischverteiler und wird auf der innersten Siebstufe über deren ganzen Siebumfang gleichmässig verteilt. Der grösste Teil der Flüssigkeit wird hier bereits abzentrifugiert und es bildet sich ein Feststoffkuchen. Dagegen umfasst eine einstufige Schubzentrifuge ausser der äusseren Siebtrommel keine weiteren Siebstufen. Hier oszilliert zur Förderung des Feststoffkuchens in der Siebtrommel der Schubboden, der gleichzeitig synchron mit der äusseren Siebtrommel mitrotiert.
Bei einer zweistufigen Schubzentrifuge führt die innerste Stufe, die auch als erste Stufe bezeichnet wird, neben der Rotationsbewegung um die Drehachse eine Oszillationsbewegung in Richtung der Drehachse aus. Diese oszillatorische Bewegung wird hydraulisch über einen Schubkolben mit Umsteuermechanismus generiert. Dadurch wird der Feststoffkuchen in Ringabschnitten, entsprechend der Hublänge der Oszillation, von der ersten zur zweiten Stufe geschoben und verlässt die Schubzentrifuge schliesslich über eine Austrittsöffnung. In der Praxis wird dabei der Feststoffkuchen in der Siebtrommel kontinuierlich unter Zugabe von Waschflüssigkeit auf den Feststoffkuchen gewaschen.
Eine bekannte zweistufige Schubzentrifuge, die nach dem zuvor geschilderten Prinzip arbeitet, ist beispielsweise in der DT 25 42 916 A1 eingehend beschrieben, während ein bekanntes Verfahren zum Betrieb einer Schubzentrifuge, insbesondere einer einstufigen Schubzentrifuge, unter anderem der EP 0 466 751 B1 entnommen werden kann. Dabei dient bei zwei- und mehrstufigen Schubzentrifugen die erste Stufe, d.h. die innerste Siebstufe, im wesentlichen zur Vorentwässerung des Gemisch, sowie zur Bildung eines Feststoffkuchens, während die äussere Siebtrommel hauptsächlich als Trockenstufe dient. Dadurch, dass mittels der ersten Siebstufe eine Vorentwässerung möglich ist, wird mit mehrstufigen Schubzentrifugen ein deutlich erhöhtes Flüssigkeitsschluckvermögen als mit einstufigen Schubzentrifugen erreicht, so dass Gemische mit niedrigeren Einlaufkonzentrationen, d.h. mit höherem Flüssigkeitsgehalt verarbeitet werden können. Dieser Vorteil gegenüber einstufigen Schubzentrifugen wird natürlich zumindest teilweise dadurch kompensiert, dass mehrstufige Schubzentrifugen selbstverständlich viel aufwendiger von Ihrem Aufbau, damit natürlich auch aufwendiger in der Wartung und in der Anschaffung sind.
Für spezielle Einsatzbereiche sind Sonderausführungen, im speziellen auch von zwei- und mehrstufigen Schubzentrifugen, insbesondere für hochabrasive Schleudergüter, wie z.B. Kohle und Rohphosphat bekannt, die besondere Verschleissschutzmassnahmen, wie verschleissfeste Siebe, erfordern. Auch Sonderausführungen für intensive Waschprozesse und zur Durchführung spezieller Waschverfahren, wie beispielsweise die Gegenstromwaschung bei Nitrozellulose, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Auch Gasdichte Ausführungen ein- und mehrstufiger Schubzentrifugen zum Betrieb unter Schutzgasathmosphäre kommen zum Einsatz.
Obwohl ein- und mehrstufige Schubzentrifugen seit langem, wie oben kurz skizziert, auch für Spezialanwendungen in verschiedensten Ausführungsvarianten wohlbekannt sind, weisen die bekannten ein- und mehrstufigen Schubzentrifugen dennoch verschiedene gravierende Nachteile auf. Auch wenn beispielsweise mit den bekannten mehrstufigen Schubzentrifugen niedrigere Einlaufkonzentrationen, d.h. Gemische mit erhöhtem Flüssigkeitsgehalt besser verarbeitet werden können als mit gewöhnlichen einstufigen Schubzentrifugen, darf die Einlaufkonzentration des zu verarbeitenden Gemischs nicht beliebig klein sein. D.h., wenn der Anteil an Flüssigkeit im Gemisch zu hoch ist, beispielsweise 50% oder 70% oder 80% oder gar mehr als 90% Flüssigphase beträgt, muss das Gemisch in mehr oder weniger aufwendigen Verfahren voreingedickt werden. Bei zu hohem Flüssigkeitsgehalt wird nämlich eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über den Umfang der Siebtrommel zunehmend erschwert. Das kann einerseits zu sehr schädlichen Vibrationen der Siebtrommel und damit zu vorzeitigem Verschleiss von Lagern und Antrieb führen; im schlimmsten Fall sogar zu einem Sicherheitsproblem im Betrieb werden. Andererseits bewirkt ein ungleichmässig über den Umfang der Siebtrommel verteilter Feststoffkuchen Probleme beim Waschen. Daher stehen zur Vorentwässerung zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder die bestens bekannten Hydrozyklone zur Verfügung. Es liegt auf der Hand, dass der Einsatz solcher Vorentwässerungssysteme sowohl verfahrenstechnisch als auch apparativ sehr aufwendig und damit teuer ist.
Ein weiterer gravierender Nachteil bei der Verarbeitung von Gemischen kleiner Einlaufkonzentration besteht darin, dass praktisch die gesamte Menge an Flüssigkeit, die mit dem Gemisch zugeführt wird, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt werden muss, bevor sie durch das Filtersieb der Siebtrommel ausgeschieden wird. Das gleiche trifft auf kleinste Partikel im Gemisch zu, die ebenfalls durch das Sieb vom Feststoffkuchen abgeschieden werden sollen. Das ist energetisch äusserst ungünstig und beeinflusst das Betriebsverhalten der Zentrifuge deutlich negativ.
Die zuvor hauptsächlich für mehrstufige Schubzentrifugen exemplarisch dargestellten Nachteile gelten selbstverständlich auch, in der Regel sogar noch in verschärfter Form, für einstufige Schubzentrifugen.
Aber selbst bei der Verarbeitung von Gemischen mit deutlich höherer Feststoffkonzentration haben die aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen zum Teil massive Nachteile. So wird das durch das Einlaufrohr in den Gemischverteiler eingebrachte Gemisch beim Auftreffen auf die Siebtrommel in kürzester Zeit auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Trommel beschleunigt. Insbesondere bei empfindlichen Substanzen kann das unter anderem zu Kornbruch führen, das heisst, dass beispielsweise Feststoffkörner, die in einer der Zentrifuge zugeführten Suspension verteilt sind, bei dem abrupten Beschleunigungsvorgang in unkontrollierter Weise in kleinere Stücke zerbersten, was negative Einflüsse auf die Qualität des produzierten Feststoffkuchens haben kann, wenn beispielsweise die Partikelgrösse der Körner im Endprodukt eine Rolle spielt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Schubzentrifuge vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile weitgehend vermeidet.
Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft somit eine Schubzentrifuge zur Trennung eines Gemischs in einen Feststoffkuchen und in eine Flüssigphase, wobei die erfindungsgemässe Schubzentrifuge eine um eine Drehachse rotierbare äussere Siebtrommel und einen in der Siebtrommel angeordneten Gemischverteiler mit einer Schubbodenvorrichtung umfasst. Dabei ist die Schubbodenvorrichtung so angeordnet und ausgestaltet, dass der Feststoffkuchen mittels der Schubbodenvorrichtung verschiebbar ist. Weiter umfasst die Schubzentrifuge eine Einspeiseeinrichtung, mit welcher das Gemisch über den Gemischverteiler in einen Leerraum einbringbar ist, der beim Verschieben des Feststoffkuchens durch die Schubbodenvorrichtung entsteht, wobei die Einspeiseeinrichtung einen Einlauftrichter umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodenvorrichtung hin erstreckt. Der Einlauftrichter ist dabei als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet.
Ein- und mehrstufige Schubzentrifugen, sowie deren Funktionsprinzipien, sind in verschiedensten Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt, so dass im folgenden hauptsächlich lediglich die erfindungswesentlichen Merkmale detailliert beschrieben werden müssen.
Die erfindungsgemässe Schubzentrifuge dient zur Trennung eines Gemischs in einen Feststoffkuchen und in eine Flüssigphase und umfasst als wesentliche Komponenten eine um eine Drehachse über eine Trommelachse rotierbare äussere Siebtrommel, die in einem Gehäuse untergebracht ist. Dabei kann die erfindungsgemässe Schubzentrifuge als einstufige, zweistufige oder höherstufige Schubzentrifuge ausgelegt sein. Die Trommelachse steht mit einem Trommelantrieb in an sich bekannter Weise in Wirkverbindung, so dass die äussere Siebtrommel durch den Trommelantrieb in schnelle Rotation um die Drehachse versetzbar ist. Innerhalb der äusseren Siebtrommel ist bei höherstufigen, d.h. bei zwei- oder mehrstufigen Schubzentrifugen mindestens eine weitere Siebstufe angeordnet. Desweiteren ist in der Siebtrommel ein Gemischverteiler mit einer Schubbodenvorrichtung vorgesehen, wobei entweder die Siebstufe oder die Schubbodenvorrichtung entlang der Drehachse hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen mittels der Schubbodenvorrichtung verschiebbar ist. Sowohl die äussere Siebtrommel, als auch, wenn wie bei mehrstufigen Schubzentrifugen vorhanden, die weitere Siebstufe, weisen Sieböffnungen auf, durch die in bekannter Weise bei schneller Rotation Flüssigphase aus dem Feststoffkuchen bzw. aus dem Gemisch, das, wie weiter unten noch detaillierter beschrieben wird, bei einstufigen Schubzentrifugen auf eine innere Umfangsfläche der Siebtrommel, bzw. auf eine innere Siebstufenfläche der Siebstufe bei mehrstufigen Schubzentrifugen, aufbringbar ist, durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen abführbar ist.
Insbesondere kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Beispiel die Siebtrommel und / oder die Siebstufe in an sich bekannter Weise als skelettartige Stütztrommel ausgestaltet sein, die zur Bildung der entsprechenden Siebflächen mit speziellen Filterfolien an ihrem Umfang ausgekleidet sind, d.h. die skelettartige Stütztrommel kann beispielsweise mit einem oder mehreren Filtersieben mit unterschiedlich oder gleich grossen Filteröffnungen zur Abscheidung der Flüssigphase ausgestaltet sein.
Innerhalb der Siebtrommel ist der Gemischverteiler mit Schubbodenvorrichtung angeordnet, der es gestattet, kontinuierlich durch die Einspeiseeinrichtung zugeführtes Gemisch auf die innere Umfangsfläche der Siebtrommel bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen auf die Siebstufenfläche der Siebstufe durch Einbringen in den Leerraum, der beim Verschieben des Feststoffkuchens entsteht, zu verteilen.
An einem peripheren Bereich ist dabei die Schubbodenvorrichtung so als Ringbereich ausgebildet, dass mit dem Ringbereich bei einstufigen Schubzentrifugen der in der Siebtrommel, und bei mehrstufigen Schubzentrifugen der in der Siebstufe, abgelagerte Feststoffkuchen durch eine später noch genauer beschriebene Oszillation der Schubbodenvorrichtung und / oder der Siebstufe, bei einstufigen Schubzentrifugen aus der Siebtrommel, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen in die Siebtrommel oder in eine weitere eventuell vorhandene Siebstufe, verschiebbar ist.
Wesentlich für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge ist es dabei, dass die Einspeiseeinrichtung einen Einlauftrichter umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodeneinrichtung hin erstreckt, wobei der Einlauftrichter als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet ist.
Dadurch, dass der Einlauftrichter als Vorfiltersieb ausgestaltet ist, ist bereits ein Teil der Flüssigphase im Vorfiltersieb vom zugeführten Gemisch abtrennbar und das Gemisch ist im Vorfiltersieb auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar.
Der Gemischverteiler kann dabei in einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schubzentrifuge synchron mit der Siebtrommel um die Drehachse rotierbar angeordnet sein. Die oszillatorische Bewegung vollführt beispielsweise bei einer einstufigen Schubzentrifuge der Gemischverteiler allein, während bei einer mehrstufigen Schubzentrifuge eine Siebstufe eine entsprechende oszillatorische Bewegung ausführen kann. In jedem Fall besteht im Betriebszustand entweder eine oszillatorische Relativbewegung zwischen der Schubbodenvorrichtung und der in axialer Richtung unbeweglichen Siebtrommel und / oder zwischen einer oder mehrerer eventuell vorhandener weiterer Siebstufen und / oder zwischen der Schubbodenvorrichtung und / oder einer oder mehrerer eventuell vorhandener weiterer Siebstufen. Die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung und / oder der Siebstufe erfolgt bevorzugt über eine Schubstange, wobei in einer ersten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung mit dem äusseren Ringbereich der auf der Siebtrommel abgelagerte Feststoffkuchen in Ringabschnitten, deren Breite durch die Hublänge der Oszillationsbewegung der Schubbodenvorrichtung und / oder der Siebstufe bestimmt ist, aus der Siebtrommel geschoben wird. Während einer zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung entsteht der Leerraum in der Siebtrommel und / oder in der Siebstufe, so dass in den Leerraum neues Gemisch einbringbar ist.
Wie bereits erwähnt ist es für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge wesentlich, dass bereits ein Teil der Flüssigphase im Vorfiltersieb vom einlaufenden Gemisch abtrennbar ist und das Gemisch im Vorfiltersieb auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar ist, so dass das von der Einspeiseeinrichtung eingebrachte Gemisch vor Erreichen der Siebtrommel, bei einstufigen Schubzentrifugen, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen vor Erreichen der Siebstufe, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nicht die gesamte Menge an Flüssigphase, die im Gemisch enthalten ist, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt werden, da ein Teil der Flüssigphase bereits über das Vorfiltersieb abgeschieden und direkt durch die Sieböffnungen aus der Siebtrommel bzw. aus der Siebstufe abscheidbar ist. Somit sind auch Gemische mit einem sehr hohen Gehalt an Flüssigphase, beispielsweise von mehr als 50% Flüssigphase oder mehr als 70% Flüssigphase oder sogar von mehr als 90% Flüssigphase problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei einem hohen Gehalt an Flüssigphase stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über die Umfangsfläche der Siebstufe, bzw. der Siebtrommel gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase im Gemisch zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklone überflüssig. Darüber hinaus können auch kleinste im Gemisch enthaltene Partikel durch den Effekt der Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen abschieden werden
Dadurch, dass das Gemisch, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorfiltersiebs nicht abrupt, d.h. in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch verhinderbar. Damit sind in den verschiedenen Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel verarbeitbar.
Dabei erstrecken sich sowohl das Vorfiltersieb als auch der später noch detaillierter zu beschreibende Vorbeschleunigungstrichter bevorzugt unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel konisch erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung bzw. zur Einspeiseeinrichtung hin.
Für spezielle Anwendungen, beispielsweise in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu entwässernden Gemischs, kann das Vorfiltersieb und / oder der Vorbeschleunigungstrichter in einem vorgebbaren Bereich jedoch auch einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Öffnungsswinkel des Vorfiltersiebs und / oder der Vorbeschleunigungswinkel des Vorbeschleunigungstrichters in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert oder verkleinert. Das ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil der Einlauftrichter als Vorfiltersieb ausgestaltet ist bzw. wenn der Vorbeschleunigungstrichter, wie später noch genauer beschrieben wird, als als Vorbeschleunigungssieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase ausgebildet ist.
Es ist nämlich bekannt, dass unterschiedliche Produkte unter sonst gleichen Betriebsbedingungen der Schubzentrifuge, beispielsweise in Abhängigkeit von der Korngrösse und / oder der Viskosität und / oder anderer Eigenschaften oder Parameter, wie zum Beispiel der Temperatur des Gemischs unterschiedlich gut entwässerbar sind.
Liegt beispielsweise ein Gemisch vor, das bei gegebenen Betriebsparametern relativ leicht zu entwässern ist, kann es von Vorteil sein, dass das Vorfiltersieb einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel des Vorfiltersiebs in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert. Das heisst, das Vorfiltersieb erweitert sich in Richtung zur Schubbodenvorrichtung ähnlich wie das Horn einer Trompete. Damit wird die Abtriebskraft, mit der das Gemisch aus dem Vorfiltersieb beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung überproportional grösser, so dass das Gemisch, das bereits im Vorfiltersieb relativ stark entwässerbar ist und damit schlechte Gleiteigenschaften im Vorfiltersieb zeigt, schneller das Vorfiltersieb verlassen kann, als beispielsweise bei einem im wesentlichen sich konusförmig, mit konstantem Öffnungswinkel sich erweiternden Vorfiltersieb.
Andererseits können auch Gemische vorliegen, die bei gegebenen Betriebsparametern relativ schlecht zu entwässern sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, ein Vorfiltersieb mit einem gekrümmten Verlauf einzusetzen, wobei sich der Öffnungswinkel des Vorfiltersiebs in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin verkleinert. Das hat zur Folge, dass die Abtriebskraft, mit der das Gemisch aus dem Vorfiltersieb beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung langsamer zunimmt, als beispielsweise bei einem sich unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel konisch erweiternden Vorfiltersieb. Dadurch entsteht im Vofiltersieb eine gewisse Stauwirkung, so dass das Gemisch länger im Vorfiltersieb verbleibt und daher bereits im Vorfiltersieb zu einem höheren Grad entwässerbar ist.
Ganz analog zu dem vorher gesagten kann selbstverständlich auch der Vorbeschleunigungstrichter bzw. das Vorbeschleunigungssieb einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Vorbeschleunigungswinkel des Vorbeschleunigungstrichters in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin vergrössert oder verkleinert.
Die vorher im Zusammenhang mit dem gekrümmten Vorfiltersieb erläuterten Vorteile und dessen Funktionsweise sind für den Fachmann problemlos analog auf einen gekrümmten Vorbeschleunigungstrichter übertragbar, und müssen daher hier nicht wiederholt werden.
Bevorzugt sind dabei Auffangmittel zur Sammlung und Ableitung der vom Vorfiltersieb abgeschiedenen Flüssigphase aus der sehr schnell rotierenden Siebtrommel vorgesehen, die bevorzugt so ausgestaltet und angeordnet sind, dass die am Vorfiltersieb abgeschiedene Flüssigphase möglichst nicht auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel beschleunigt wird.
Dabei kann das Ableiten der Flüssigphase aus dem Auffangmittel, das geeignet ausgestaltete und geeignet angeordnete Auffanggefässe und Einrichtungen zum Ableiten der Flüssigkeit, z.B. in Form von Abflussrohren umfassen kann, auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann die Flüssigphase beispielsweise durch eine Ablauföffnung in der Schubbodenvorrichtung in einen Bereich zwischen einer hinteren Trommelwand, die senkrecht auf der Drehachse steht, und einer Wand des Gehäuses, die die Siebtrommel vom Trommelantrieb trennt, erfolgen. Die im Auffangmittel gesammelte, am Vorfiltersieb abgeschiedene Flüssigphase ist somit durch die Ablauföffnung in der Schubbodenvorrichtung und dann durch die Sieböffnung aus der Siebtrommel auf besonders einfache Weise abführbar.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Schubzentrifuge ist das Vorfiltersieb mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen an einer Siebstufe angeordnet. Die Befestigungsstützen sind dabei bevorzugt in Form von geeignet geformten Speichen, dünnen Stangen und / oder Rohren ausgebildet, so dass im Betriebszustand der Feststoffkuchen problemlos aus der Siebstufe bzw. aus der Siebtrommel entfernbar ist. Dabei ist bevorzugt mindestens eine der Befestigungsstützen so ausgebildet und an einem äusseren Rand einer Siebstufe angeordnet, dass die im Auffangmittel gesammelte Flüssigphase durch die Befestigungsstütze in eine Sieböffnung der Siebstufe beförderbar ist und durch die Sieböffnung aus der Siebstufe abscheidbar ist. Dabei können selbstverständlich auch an der Befestigungsstütze selbst an geeigneter Stelle Öffnungen zur Abführen von Flüssigphase vorgesehen sein oder auch an der Siebstufe an geeigneter Stelle zusätzliche Öffnungen zum Abführen der Flüssigphase vorgesehen sein.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass vollkommen analog zu der zuvor geschilderten Ausführungsvariante das Vorfiltersieb mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen anstatt an einer Siebstufe an einer Siebstufe an der Siebtrommel angeordnet ist. Das kann insbesondere in vorteilhafter Weise bei einstufigen Schubzentrifugen der Fall sein. Darüberhinaus kann das Vorfiltersieb mittels einer oder mehrerer Befestigungstützen auch gleichzeitig an zwei oder mehreren Siebstufen und oder der Siebtrommel angeordnet sein, wobei die entsprechenden Siebstufen bzw. die Siebtrommel keine oszillatorische Relativbewegung gegeneinander ausführen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Vorfiltersieb auch als Zweistufensieb mit einem Grobsieb und einem Feinsieb ausgestaltet sein. Die erste Filterstufe bildet das Grobsieb, welches im Gemisch enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobsiebs zurückhält. Das Feinsieb hält entsprechend feinere Partikel zurück, während zumindest ein Teil der Flüssigphase, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, aus der Siebstufe bzw. aus der Siebtrommel bei einstufigen Schubzentrifugen, direkt abführbar sind. Die Ausgestaltung des Vorfiltersiebs als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass das Feinsieb durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch enthalten sein können, mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass das Feinsieb beispielsweise sehr kleine Poren zur Filterung von sehr kleinen Partikeln aufweisen kann und insbesondere auch aus mechanisch wenig widerstandsfähigen Materialien gefertigt sein kann.
In der Praxis kann es von grosser Wichtigkeit sein, den Beschleunigungsvorgang selbst bzw. die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch im Einlauftrichter, d.h. im Vorfiltersieb beschleunigbar ist, gezielt zu kontrollieren. Das ist beispielsweise mit einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge erreichbar, bei welcher der Einlauftrichter bzw. das Vorfiltersieb vom Gemischverteiler und / oder von der Siebtrommel zumindest bezüglich der Rotationsbewegung um die Drehachse im wesentlichen mechanisch entkoppelt ist. Zum Antrieb ist der Einlauftrichter bevorzugt mit einer separaten Antriebsachse drehfest verbunden und über die Antriebsachse mittels eines Antriebs unabhängig von der Siebtrommel mit einer vorgebbaren Rotationsfrequenz antreibbar. Dabei können geeignete Mittel vorgesehen sein, um den Antrieb des Einlauftrichters beispielsweise in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Gemisch oder in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Schubzentrifuge zu steuern und / oder zu regeln. Die Ableitung der Flüssigphase, die am Vorfiltersieb in das bevorzugt am Vorfiltersieb angeordnete Auffangmittel abscheidbar ist, kann beispielsweise über eine Leitungseinrichtung erfolgen, die z.B. eine geeignet ausgestaltete und in der Schubzentrifuge geeignet angeordnete Rohrleitung zur Ableitung der Flüssigphase aus der Siebtrommel umfassen kann. Dabei sind die Auffangeinrichtung und die Leitungseinrichtung zur Ableitung der Flüssigphase aus der Siebtrommel so angeordnet und ausgestaltet, dass die Rotationsbewegung aller rotierenden Komponenten der Schubzentrifuge nicht behindert wird.
Bei einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge kann der Gemischverteiler einen Vorbeschleunigungstrichter umfassen, der sich im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt und im speziellen beispielsweise an der Schubbodenvorrichtung angeordnet sein kann. Dabei kann der Vorbeschleunigungstrichter auch als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet sein, wobei sich das Vorbeschleunigungssieb im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt.
Dadurch ist ein weiterer Teil der Flüssigphase im Vorbeschleunigungssieb vom Gemisch abtrennbar und das Gemisch ist im Vorbeschleunigungstrichter auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar, so dass das von der Einspeiseeinrichtung eingebrachte Gemisch vor Erreichen der Siebtrommel bei einstufigen Schubzentrifugen bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen vor Erreichen der Siebstufe, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nur noch ein noch kleinerer Anteil der gesamten Menge an Flüssigphase, die noch im Gemisch enthalten ist, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt werden, da ein weiterer Teil der Flüssigphase bereits über das Vorbeschleunigungssieb abgeschieden und direkt aus Siebtrommel bzw. aus der Siebstufe nach aussen abführbar ist. Somit sind auch Gemische mit einem extrem hohen Gehalt an Flüssigphase problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei extrem hohem Gehalt an Flüssigphase stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über die Umfangsfläche der Siebstufe bzw. der Siebtrommel gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase im Gemisch zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklone überflüssig. Dabei sind auch kleinste im Gemisch enthaltene Partikel durch den Effekt einer zweiten Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen abscheidbar.
Dadurch, dass das Gemisch, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters nicht abrupt, d.h. nicht in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch verhinderbar. Damit sind insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei extrem hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel verarbeitbar.
Dadurch, dass der Vorbeschleunigungstrichter bzw. das Vorbeschleunigungssieb einen Öffnungwinkel aufweisen, der kleiner als 90° ist, ist im Vorbeschleunigungssieb bzw. im Vorbeschleunigungstrichter die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall, d.h. ohne Vorbeschleunigungssieb, in Richtung zur Umfangsfläche der Siebstufe bzw. der Siebtrommel gezielt einstellbar, so dass das Gemisch im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Siebtrommel allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch wird im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche der äusseren Siebtrommel bzw. der Siebstufe schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel zu erreichen. Der Wert des Öffnungswinkels des Vorfiltersiebs und / oder der Wert des Vorbeschleunigungswinkels des Vorbeschleunigungstrichters kann dabei in Bezug auf die Drehachse beispielsweise zwischen 0° und 45° liegen, im einzelnen zwischen 0° und 10°oder zwischen 10° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, bevorzugt zwischen 15° und 35°. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Öffnungswinkels und / oder des Vorbeschleunigungswinkels grösser als 45° ist. Ganz generell kann festgestellt werden, dass in der Regel in Bezug auf die Drehachse ein eher spitzer Winkel von Vorteil ist, wobei ein optimaler Wert des entsprechenden Öffnungswinkels und / oder des Vorbeschleunigungswinkels unter anderem vom Wert des Haftreibwinkels des zu entwässernden Produkts bestimmt ist.
Wenn beispielsweise die speziellen Eigenschaften des zu verarbeitenden Gemischs es erfordern, dass im Vorbeschleunigungstrichter keine Flüssigphase abgeschieden werden soll, weil beispielsweise der Anteil an Flüssigphase im einlaufenden Gemisch nicht hoch genug ist, kann eine weitere Vorfiltrierung des Gemischs im Vorbeschleunigungstrichter auch entfallen, indem der Vorbeschleunigungstrichter als Trichter mit geschlossener Trichterwand, also nicht als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet ist.
Dabei kann das Vorbeschleunigungssieb selbstverständlich ebenfalls vorteilhaft als Zweistufensieb mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet sein. Das Gemisch kann dadurch auch im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs, analog zu der Anordnung eines Zweistufensiebs am Einlauftrichter mit den bereits eingehend erläuterten Vorteilen in zwei Stufen gefiltert werden.
An dieser Stelle sei ausdrücklich betont, dass selbstverständlich sowohl das Vorfiltersieb, als auch das Vorbeschleunigungsieb im speziellen aus mehr als zwei Siebstufen aufgebaut sein kann.
Insbesondere kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel der Einlauftrichter und / oder der Vorbeschleunigungstrichter als skelettartiger Stützkörper ausgestaltet sein, der zur Bildung des Vorfiltersiebs und / oder des Vorbeschleunigungssiebs mit speziellen Filterfolien ausgestattet sein kann, d.h. der skelettartige Stützkörper kann beispielsweise mit einem oder mehreren Filtersieben, die eventuell zur Abscheidung in verschiedenen Stufen unterschiedlich grosse Filteröffnungen aufweisen können, ausgestattet sein.
Dabei kommen ganz allgemein als Filtersiebe unter anderem Spaltsiebe oder beispielsweise Siebbleche in Frage. Die Filtersiebe können dabei vorteilhaft auf unterschiedliche Weise mit Filteröffnungen unterschiedlicher Grösse versehen werden. Insbesondere die zuvor erwähnten Siebbleche können unter anderem gestanzt, gebohrt, gelasert, Elektronenstrahl gelocht oder Wasserstrahl geschnitten sein, wobei grundsätzlich auch andere Techniken in Frage kommen. Die Siebe selbst können dabei je nach Anforderung aus verschiedenen, insbesondere korrosionsbeständigen Werkstoffen, wie beispielsweise aus Kunststoff, Verbundwerkstoffen oder unterschiedlichen Stählen wie 1.4462, 1.4539 oder 2.4602 oder aus anderen geeigneten Materialien gefertigt sein. Zum Schutz gegen Verschleiss können die Filtersiebe darüber hinaus mit geeigneten Schichten versehen sein, zum Beispiel mit Hartchrom Schichten, Wolfram-Carbid (WC), Keramik oder anders gehärtet sein. Die Stärke der Filterbleche beträgt dabei typischerweise 0,2 mm bis 5 mm wobei auch deutlich andere Blechstärken möglich sind.
Darüber hinaus kann selbstverständlich auch am Gemischverteiler eine Auffangeinrichtung zum Abführen von am Vorbeschleunigungssieb abgeschiedener Flüssigphase vorgesehen sein. Dabei kann die Flüssigphase direkt durch die Sieböffnungen aus der Siebtrommel bzw. der Siebstufe abführbar sein oder es können, wie weiter oben bereits am Beispiel des Auffangmittels, das im Bereich des Einlauftrichters angeordnet sein kann, eingehend beschrieben, andere geeignete Vorrichtungen zum Abführen der Flüssigphase aus der Siebtrommel vorgesehen sein.
Es versteht sich, das auch der Vorbeschleunigungstrichter bzw. das Vorbeschleunigungssieb über einen Drehantrieb separat antreibbar sein kann. Das Vorbeschleunigungssieb ist dann bevorzugt so ausgestaltet und angeordnet, dass das Vorbeschleunigungssieb mittels eines Drehantriebs um eine Rotationsachse mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist. Dabei kann die Rotationsachse zum Beispiel innerhalb der Schubstange konzentrisch zu dieser angeordnet und unabhängig von dieser durch den Drehantrieb antreibbar sein. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten der Kopplung von Drehantrieb und Vorbeschleunigungstrichter möglich, beispielsweise über geeignete Getriebeanordnunegn oder auf jede andere geeignete Weise. Zur Steuerung und / oder Regelung der Drehgeschwindigkeit des Drehantriebs und damit des Vorbeschleunigungstrichters können geeignete Mittel vorgesehen sein, um den Drehantrieb beispielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Schubzentrifuge oder in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Gemischs oder anderer Faktoren zu steuern und / oder zu regeln. Dazu kann die erfindungsgemässe Schubzentrifuge auch entsprechende Sensoren zur Messung von relevanten Betriebsparametern umfassen.
Es versteht sich von selbst, dass die Merkmale der zuvor exemplarisch beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, je nach Anforderung, auch beliebig in vorteilhafter Weise kombinierbar sind und sowohl bei einstufigen als auch bei mehrstufigen Schubzentrifugen entsprechend realisierbar sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
im Schnitt eine erfindungsgemässe Schubzentrifuge mit Vorfiltersieb;
Fig. 1a
ein Ausführungsbeispiel eines Vorbeschleunigungstrichters;
Fig. 1b
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vorbeschleunigungstrichters;
Fig. 1c
ein Vorfiltersieb mit gekrümmtem Verlauf;
Fig. 1d
ein anderes Vorfiltersieb gemäss Fig. 1c;
Fig. 2
eine mehrstufige Schubzentrifuge mit an eine Siebstufe gekoppeltem Einlauftrichter;
Fig. 3
eine mehrstufige Schubzentrifuge mit an die Siebtrommel gekoppeltem Einlauftrichter;
Fig. 4
einen Einlauftrichter mit Vorfiltersieb als Zweistufensieb;
Fig. 5
einen Einlauftrichter mit separatem Drehantrieb;
Fig. 6
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge mit Vorbeschleunigungstrichter;
Fig. 7
einen Vorbeschleunigungstrichter als Vorbeschleunigungssieb;
Fig. 8
ein Ausführungsbeispiel mit separat antreibbarem Vorbeschleunigungstrichter.
Fig. 8a
ein anderes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 für eine einstufige Schubzentrifuge mit Blindboden;
Fig. 8b
ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 mit Blindboden.
Fig. 1 zeigt im Schnitt in einer schematischen Darstellung wesentliche Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge mit Vorfiltersieb. Dabei ist in Fig. 1 beispielhaft aus Gründen der Übersichtlichkeit eine einstufige Schubzentrifugen schematisch dargestellt. Es versteht sich, dass die Darstellung der Fig. 1 exemplarisch zu verstehen ist und die Beschreibung selbstverständlich auch für zwei- und höherstufige Schubzentrifugen, wie sie in den weiteren Darstellungen beispielhaft an Hand von zweistufigen Schubzentrifugen gezeigt sind, in analoger Weise gilt und entsprechend übertragbar ist.
Die erfindungsgemässe Schubzentrifuge, die im folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, dient zur Trennung eines Gemischs 2 in einen Feststoffkuchen 3 und in eine Flüssigphase 4 und umfasst als wesentliche Komponenten eine um eine Drehachse 5 über eine Trommelachse 51 rotierbare äussere Siebtrommel 6, die in einem Gehäuse G untergebracht ist. Die Trommelachse 51 steht mit einem nicht dargestellten Trommelantrieb in an sich bekannter Weise in Wirkverbindung, so dass die Siebtrommel 6 durch den Trommelantrieb in schnelle Rotation um die Drehachse 5 versetzbar ist. Innerhalb der äusseren Siebtrommel 6 ist bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1, wie in den folgenden Abbildungen exemplarisch dargestellt, mindestens eine weitere Siebstufe 12 (z.B. Fig. 2) angeordnet. Desweiteren ist in der Siebtrommel 6 ein Gemischverteiler 7 mit einer Schubbodenvorrichtung 9 vorgesehen, wobei entweder die Siebstufe 12 (Fig. 2) oder wie hier in Fig. 1 dargestellt, die Schubbodenvorrichtung 8 entlang der Drehachse 5 hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen 3 mittels der Schubbodenvorrichtung 8 verschiebbar ist. Sowohl die äussere Siebtrommel 6 als auch, wenn wie bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 vorhanden die Siebstufe 12, weisen dabei Sieböffnungen 61, 121 auf, durch die in bekannter Weise bei schneller Rotation Flüssigphase 4 aus dem Feststoffkuchen 3 bzw. aus dem Gemisch 2, das, wie weiter unten noch detaillierter beschrieben wird, bei einstufigen Schubzentrifugen 1 gemäss Fig. 1 auf eine innere Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6, bzw. auf eine innere Siebstufenfläche 122 der Siebstufe 12 bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1, aufbringbar ist, durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen abführbar ist.
Innerhalb der Siebtrommel 6 ist der Gemischverteiler 7 mit Schubbodeneinrichtung 8 angeordnet, der es gestattet, kontinuierlich durch die Einspeiseeinrichtung 9 zugeführtes Gemisch 2 auf die innere Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen auf die Siebstufenfläche 122 der Siebstufe 12 durch Einbringen in einen Leerraum R, der beim Verschieben des Feststoffkuchens 3 entstanden ist, zu verteilen.
An einem peripheren Bereich ist dabei die Schubbodenvorrichtung 8 so als Ringbereich 81 ausgebildet, dass mit dem Ringbereich 81 bei einstufigen Schubzentrifugen 1 der in der Siebtrommel 6, und bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 der in der Siebstufe 12, abgelagerte Feststoffkuchen 3 durch eine weiter unten genauer beschriebene Oszillation entlang der Drehachse 5 der Schubbodenvorrichtung 8 und / oder der Siebstufe 12, bei einstufigen Schubzentrifugen 1 aus der Siebtrommel 6, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 in die Siebtrommel 6 oder in eine weitere nicht dargestellte Siebstufe 12, verschiebbar ist.
Wesentlich für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge 1 ist es dabei, dass die Einspeiseeinrichtung 9 einen Einlauftrichter 10 umfasst, der sich im wesentlichen konisch erweiternd zur Schubbodenvorrichtung 8 hin erstreckt, wobei der Einlauftrichter 10 als Vorfiltersieb 10 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 4 aus dem Gemisch 2 ausgebildet ist.
Dadurch, dass der Einlauftrichter 10 als Vorfiltersieb 10 ausgestaltet ist, ist bereits ein Teil der Flüssigphase 4 im Vorfiltersieb 10 vom Gemisch 2 abtrennbar und das Gemisch 2 ist im Vorfiltersieb 10 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar.
Der Gemischverteiler 7 rotiert dabei in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 synchron mit der Siebtrommel 6 um die Drehachse 5. Die oszillatorische Bewegung, die durch den Doppelpfeil in Fig. 1 angedeutet wird, vollführt in dem hier gezeigten Beispiel der Gemischverteiler 7 mit Schubbodenvorrichtung 8. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen der oszillierenden Schubbodenvorrichtung 8 und der in axialer Richtung unbeweglichen Siebtrommel 6. Die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung 8 erfolgt bevorzugt über eine Schubstange P, wobei in einer ersten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung mit dem äusseren Ringbereich 81 der auf der Siebtrommel 6 abgelagerte Feststoffkuchen 3 in Ringabschnitten, deren Breite durch die Hublänge der Oszillationsbewegung der Schubbodenvorrichtung 8 bestimmt ist, aus Siebtrommel 6 geschoben wird. Während einer zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung entsteht der Leerraum R in der Siebtrommel 6, so dass in den Leerraum R neues Gemisch 2 einbringbar ist.
Die Verschiebung des Feststoffkuchens 3 und das Zusammenspiel von Siebtrommel 6 und Schubbodenvorrichtung 8 ist im Fall von mehrstufigen Schubzentrifugen 1, da bei diesen zusätzlich mindestens eine weitere Siebstufe 12 vorhanden ist, etwas komplexer und soll daher exemplarisch für eine erfindungsgemässe zweistufige Schubzentrifuge 1 anhand von Fig. 2 kurz gesondert erläutert werden. Eine Übertragung des Prinzips der Oszillationsbewegung auf drei und höherstufige Schubzentrifugen 1 ist dem Fachmann bekannt und ohne weiteres möglich.
In den Fig. 1a und 1b ist beispielhaft und schematisch je ein Ausführungsbeispiel eines Vorbeschleunigungstrichters 14 dargestellt. Wie jedoch die Bezugszeichen 10, 14 in Fig. 1b andeuten, bezieht sich das in Fig. 1b gezeigte Beispiel für die Geometrie eines Trichters sowohl auf den Einlauftrichter 10 bzw. auf das Vorfiltersiebsieb 10 als auch auf den Vorbeschleunigungstrichter 14.
Fig.1a zeigt einen Vorbeschleunigungstrichter 14, der auch als Vorbeschleunigunssieb 141 ausgestaltet sein kann, mit dem äusseren Ringbereich 81 zur Verschiebung eines Festoffkuchens 3. Der äussere Ringbereich 81 hat dabei eine vorgebbare Höhe a, die je nach zu verarbeitendem Gemisch 2 und / oder den Betriebsbedingungen, unter denen die erfindungsgemässe Schubzentrifuge 1 betrieben wird, ca. 1% bis 40% des Trommelradius r, bevorzugt ca. 5% bis 10%, insbesondere 5% bis 20% des Trommelradius r beträgt.
Dabei kann wie in Fig. 1b schematisch dargestellt, das Vorfiltersieb 10 und / oder der Vorbeschleunigungstrichter 14 und oder das Vorbeschleunigungssieb 141 auch als mehrstufiger Trichter ausgebildet sein, wobei das Vorfiltersieb 10 und / oder der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 zur Vorbeschleunigung des Gemischs 2 mehrere, unter verschiedenen Winkeln ϕ1, ϕ2 zueinander geneigte Teilflächen aufweisen kann, wobei die relative grösse der Teilfläche sowie ihre Neigungswinkel ϕ1, ϕ2 beispielsweise vom zu verarbeitenden Gemisch 2 oder von den Betriebsparametern der Schubzentrifuge 1 abhängen können.
Insbesondere weil das Vorfiltersieb 10 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 4 ausgebildet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn das Vorfiltersieb 10 einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungsswinkel α des Vorfiltersiebs 10 wie in den Fig. 1c und 1d schematisch dargestellt, in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin vergrössert oder verkleinert. Es ist nämlich bekannt, dass unterschiedliche Gemische 2 unter sonst gleichen Betriebsbedingungen der Schubzentrifuge 1, beispielsweise in Abhängigkeit von der Korngrösse und / oder der Viskosität und / oder anderer Eigenschaften oder Parameter, wie zum Beispiel der Temperatur des Gemischs 2, unterschiedlich gut entwässerbar sind.
Liegt beispielsweise ein Gemisch 2 vor, das bei gegebenen Betriebsparametern relativ leicht zu entwässern ist, kann es von Vorteil sein, dass das Vorfiltersieb 10 einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 10 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin vergrössert. Ein solches spezielles Ausführungsbeispiel eines Vorfiltersiebs 10 ist in Fig. 1c schematisch dargestellt. Das heisst, der Einlauftrichter 10 bzw. das Vorfiltersieb 10 erweitert sich in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 ähnlich wie das Horn einer Trompete. Damit wird die Abtriebskraft, mit der das Gemisch 2 aus dem Einlauftrichter 10 beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung 8 überproportional grösser, so dass das Gemisch 2, das bereits im Vorfiltersieb 10 relativ stark entwässerbar ist und damit schlechte Gleiteigenschaften im Einlauftrichter 10 zeigt, schneller den Einlauftrichter 10 verlassen kann, als beispielsweise bei einem im wesentlichen sich konusförmig, mit konstantem Öffnungswinkel α sich erweiterndem Vorfiltersieb 10.
Andererseits können auch Gemische 2 vorliegen, die bei gegebenen Betriebsparametern relativ schlecht zu entwässern sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, einen Einlauftrichter 10 bzw. ein Vorfiltersieb 10 mit einem gekrümmten Verlauf einzusetzen, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 10 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin verkleinert. Das hat zur Folge, dass die Abtriebskraft, mit der das Gemisch 2 aus dem Einlauftrichter 10 beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung 8 langsamer zunimmt, als beispielsweise bei einem sich unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel α konisch erweiternden Einlauftrichter 10. Dadurch entsteht im Vorfiltersieb 10 eine gewisse Stauwirkung, so dass das Gemisch 2 länger im Vorfiltersieb 10 verbleibt und daher bereits im Vorfiltersieb 10 zu einem höheren Grad entwässerbar ist.
Ganz analog zu dem vorher gesagten kann selbstverständlich auch der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Vorbeschleunigungswinkel β des Vorbeschleunigungstrichters 14 in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin vergrössert oder verkleinert.
Bei dem in Fig. 2 für mehrstufige Schubzentrifugen 1 exemplarisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer zweistufigen Schubzentrifuge 1 ist die Schubbodenvorrichtung 8 mit der Siebtrommel 6 durch Befestigungsmittel 82 starr gekoppelt und rotiert daher synchron mit der Siebtrommel 6 und der Siebstufe 12 um die Drehachse 5. Die oszillatorische Bewegung, die durch den Doppelpfeil in Fig. 2 angedeutet wird, vollführt in dem hier gezeigten Beispiel jedoch nur die Siebstufe 12. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen der oszillierenden Siebstufe 12 und der in axialer Richtung unbeweglichen Schubbodeneinrichtung 8. Die oszillatorische Bewegung der Siebstufe 12 erfolgt bevorzugt über eine Schubstange P, wobei in einer ersten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung mit einem äusseren Ringbereich 81 der auf der Siebstufe 12 abgelagerte Feststoffkuchen 3 in Ringabschnitten, deren Breite durch die Hublänge der Oszillationsbewegung der Siebstufe 12 bestimmt ist, von der Siebstufe 12 zur Siebtrommel 6 geschoben wird, und in einer zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung durch die Siebstufe 12 ein am äusseren Rand der Siebtrommel 6 abgelagerter Ringabschnitt von Feststoffkuchen 3 aus der Siebtrommel 6 herausgeschoben wird. Während der zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung entsteht gleichzeitig der Leerraum R in der Siebstufe 12, so dass in den Leerraum R neues Gemisch 2 einbringbar ist.
Wie bereits erwähnt ist es für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge 1 wesentlich, dass bereits ein Teil der Flüssigphase 4 im Vorfiltersieb 10 vom Gemisch 2 abtrennbar ist und das Gemisch 2 im Vorfiltersieb 10 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar ist, so dass das von der Einspeiseeinrichtung 9 eingebrachte Gemisch 2 vor Erreichen der Siebtrommel 6, bei einstufigen Schubzentrifugen 1, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 vor Erreichen der Siebstufe 12, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nicht die gesamte Menge an Flüssigphase 4, die im Gemisch 2 enthalten ist, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt werden, da ein Teil der Flüssigphase 4 bereits über das Vorfiltersieb 10 abgeschieden und direkt durch die Sieböffnungen 61, 121 aus Siebtrommel 6 bzw. aus der Siebstufe 12 abscheidbar ist. Somit sind auch Gemische 2 mit einem sehr hohen Gehalt an Flüssigphase 4 problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei einem hohem Gehalt an Flüssigphase 4 stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs 2 über die Umfangsfläche 122 der Siebstufe 12 bzw. über die Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase 4 im Gemisch 2 zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklons überflüssig. Dabei sind auch kleinste im Gemisch 2 enthaltene Partikel durch den Effekt der Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen 3 abscheidbar.
Dadurch, dass das Gemisch 2, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorfiltersiebs 10 nicht abrupt, d.h. in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch 2 verhinderbar. Damit sind in der erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel 6 verarbeitbar.
Bevorzugt sind dabei, wie beispielhaft unter anderem in Fig. 1 dargestellt, Auffangmittel 11 zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase 4 aus dem Vorfiltersieb 10 vorgesehen.
Da bei kann das Ableiten der Flüssigphase 4 aus dem Auffangmittel 11 auf unterschiedliche Weise erfolgen. Wie in den Fig. 1, Fig. 4, Fig. 6 und Fig. 7 schematisch dargestellt, kann die Flüssigphase 4 beispielsweise durch eine Ablauföffnung 83 in der Schubbodenvorrichtung 8 erfolgen. Die Ablauföffnung 83 bildet eine Verbindung zwischen immer Innenraum des Auffangmittels 11 in einen Bereich , der sich zwischen Schubbodenvorrichtung 8 und einem geschlossenen, darstellungsgemäss linken Trommelende der Siebtrommel 6 erstreckt. Die im Auffangmittel 11 gesammelte, am Vorfiltersieb 10 abgeschiedene Flüssigphase 4, ist durch die Ablauföffnung 83 und dann durch die Sieböffnung 61, 121 aus der Siebtrommel 6 abführbar.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Schubzentrifuge 1 ist das Vorfiltersieb 10 mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen 16 an der Siebstufe 12 angeordnet. Die Befestigungsstützen 16 sind dabei bevorzugt in Form von geeignet geformten Speichen 16, dünnen Stangen 16 oder Rohren 16 ausgebildet, so dass im Betriebszustand der Feststoffkuchen 3 problemlos aus der Siebstufe 12 bzw. aus der Siebtrommel 6 entfernbar ist. Dabei ist mindestens eine der Befestigungsstützen 16 so ausgebildet und an einem äusseren Rand der Siebstufe 12 angeordnet, dass die im Auffangmittel 11 gesammelte Flüssigphase 4 durch die Befestigungsstütze 16 in eine Sieböffnung 121 der Siebstufe 12 beförderbar ist und durch die Sieböffnung 121 aus der Siebstufe 12 abscheidbar ist. Dabei können selbstverständlich auch an der Befestigungsstütze 16 selbst an geeigneter Stelle Öffnungen zur Abführen von Flüssigphase 4 vorgesehen sein.
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2. In dem hier schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere Befestigungsstützen 16 an der Siebtrommel 6 angeordnet. Die Befestigungsstützen 16 sind dabei bevorzugt in Form von geeignet geformten Speichen 16, dünnen Stangen 16 oder Rohren 16 ausgebildet, so dass im Betriebszustand der Feststoffkuchen 3 problemlos aus der Siebtrommel 6 entfernbar ist. Dabei ist mindestens eine der Befestigungsstützen 16 so ausgebildet und an einem äusseren Rand der Siebtrommel 6 angeordnet, dass die im Auffangmittel 11 gesammelte Flüssigphase 4 durch die Befestigungsstütze 16 in eine Sieböffnung 61 der Siebtrommel 6 beförderbar ist und durch die Sieböffnung 61 aus der Siebtrommel 6 abscheidbar ist. Dabei können selbstverständlich auch an der Befestigungsstütze 16 selbst an geeigneter Stelle Öffnungen zur Abführen von Flüssigphase 4 vorgesehen sein. Es versteht sich, dass die in Fig. 3 dargestellte Anordnung der Befestigungsstützen 16 auch entsprechend auf einstufige und höher als zweistufige Schubzentrifugen 1 übertragbar ist.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante zum Abführen von Flüssigphase 4 aus dem Auffangmittel 11 dargestellt, die weiter unten noch genauer erläutert wird.
Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt kann das Vorfiltersieb 10 selbstverständlich auch als Zweistufensieb mit einem Grobsieb 101 und einem Feinsieb 102 ausgestaltet sein. Die erste Filterstufe bildet das Grobsieb 101, welches im Gemisch 2 enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobsiebs 101 zurückhält. Das Feinsieb 102 hält entsprechend feinere Partikel zurück, während zumindest ein Teil der Flüssigphase 4, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, aus der Siebstufe 12, bzw. aus der Siebtrommel 6 bei einstufigen Schubzentrifugen 1, direkt abführbar sind. Die Ausgestaltung des Vorfiltersiebs 10 als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass das Feinsieb 102 durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch 2 enthalten sein können, mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass das Feinsieb 102 beispielsweise sehr kleine Poren zur Filterung von sehr kleinen Partikeln aufweisen kann und insbesondere auch aus mechanisch wenig widerstandsfähigen Materialien gefertigt sein kann.
In der Praxis kann es von grosser Wichtigkeit sein, den Beschleunigungsvorgang selbst bzw. die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch 2 im Einlauftrichter 10, d.h. im Vorfiltersieb 10 beschleunigbar ist, gezielt zu kontrollieren. Das ist beispielsweise mit der in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 erreichbar. Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 5 ist der Einlauftrichter 10 bzw. das Vorfiltersieb 10 vom Gemischverteiler 7 mechanisch entkoppelt. Zur Steuerung und / oder Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Einlauftrichters 10 ist dieser mit einer separaten Antriebsachse 131 drehfest verbunden und über die Antriebsachse 131 mittels eines Antriebs 13 unabhängig von der Siebtrommel 6 mit einer vorgebbaren Rotationsfrequenz antreibbar. Dabei können geeignete, hier nicht dargestellte Mittel vorgesehen sein, um den Antrieb 13 beispielsweise in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Gemisch 2 oder in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Schubzentrifuge 1 zu steuern und / oder zu regeln. Die Ableitung der Flüssigphase 4, die am Vorfiltersieb 10 in das Auffangmittel 11 abgeschieden wurde, geschieht bevorzugt über eine Leitungseinrichtung 111, die z.B. eine geeignet ausgestaltete und in der Schubzentrifuge 1 geeignet angeordnete Rohrleitung umfassen kann. Dass Auffangmittel 11 weist dabei zur Durchführung der Leitungseinrichtung 111 in den Innenraum des Auffangmittels 11 eine, über eine der Einspeiseeinrichtung zugewandten Seite verlaufende kreisscheibenförmige Öffnungsnut 112 auf, so dass die Rotationsbewegung des Vorfiltersiebs 10 durch die Leitungseinrichtung 111 nicht behindert wird.
Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1, bei welcher der Gemischverteiler 7 einen Vorbeschleunigungstrichter 14 umfasst, der sich im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin erstreckt und bevorzugt an der Schubbodenvorrichtung 8 angeordnet ist. Dabei kann der Vorbeschleunigungstrichter 14 auch, wie in Fig. 7 dargestellt, als Vorbeschleunigungssieb 141 ausgestaltet sein, wobei sich das Vorbeschleunigungssieb 141 im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin erstreckt.
Dadurch ist ein weiterer Teil der Flüssigphase 4 im Vorbeschleunigungssieb 141 vom Gemisch 2 abtrennbar und das Gemisch 2 im Vorbeschleunigungstrichter 14 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar, so dass das von der Einspeiseeinrichtung 9 eingebrachte Gemisch 2 vor Erreichen der Siebtrommel 6, bei einstufigen Schubzentrifugen 1, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 vor Erreichen der Siebstufe 12, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nicht die gesamte Menge an Flüssigphase 4, die noch im Gemisch 2 enthalten sein kann, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt werden, da ein Teil der Flüssigphase 4 bereits über das Vorbeschleunigungssieb 141 abgeschieden und direkt durch die Sieböffnungen 61, 121 aus Siebtrommel 6 bzw. aus der Siebstufe 12 abscheidbar ist. Somit sind auch Gemische 2 mit einem extrem hohen Gehalt an Flüssigphase 4 problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei extrem hohem Gehalt an Flüssigphase 4 stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs 2 über die Umfangsfläche 122 der Siebstufe 12 bzw. über die Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase 4 im Gemisch 2 zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklone überflüssig. Dabei sind auch kleinste im Gemisch 2 enthaltene Partikel durch den Effekt einer zweiten Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen 3 abscheidbar.
Dadurch, dass das Gemisch 2, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters 14 nicht abrupt, d.h. nicht in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch 2 verhinderbar. Damit sind in der erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel 6 verarbeitbar.
Dadurch, dass der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 einen Vorbeschleunigungswinkel β aufweist, der kleiner als 90° ist, ist im Vorbeschleunigungssieb 141 die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs 2 im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall in Richtung zur Umfangsfläche 62 der Siebstufe 12 gezielt einstellbar, so dass das Gemisch 2 im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters 14 bzw. des Vorbeschleunigungssiebs 141 mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich 81 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Siebtrommel 6 allmählich beschleinigbar ist. Das heisst, das Gemisch 2 ist im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs 141 auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche 62 bzw. der Umfangsfläche 122 der Siebstufe 12, schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 zu erreichen. Der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 weist dabei in Bezug auf die Drehachse 5 einen Vorbeschleunigungswinkel β auf, der in Bezug auf die Drehachse 5 beispielsweise zwischen 0° und 45° liegen kann, im einzelnen zwischen 0 und 10°oder zwischen 10° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, bevorzugt zwischen 15° und 35°. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Öffnungswinkels α und / oder des Vorbeschleunigungswinkels β grösser als 45° ist.
Wenn beispielsweise die speziellen Eigenschaften des zu verarbeitenden Gemischs 2 es erfordern, dass im Vorbeschleunigungstrichter 14 keine Flüssigphase 4 abgeschieden wird, weil beispielsweise der Anteil an Flüssigphase 4 im Gemisch 2 nicht hoch genug ist, kann wie bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eine weitere Vorfiltrierung des Gemischs 2 auch entfallen, indem der Vorbeschleunigungstrichter 14 als Trichter 14 mit geschlossener Trichterwand, also nicht als Vorbeschleunigungssieb 141 ausgestaltet ist.
Dabei kann das Vorbeschleunigungssieb 141 selbstverständlich auch vorteilhaft als Zweistufensieb mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet ist. Das Gemisch 2 kann dadurch auch im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs 141, analog zu der Anordnung eines Zweistufensiebs am Einlauftrichter 10 mit den bereits eingehend erläuterten Vorteilen in zwei Stufen gefiltert werden.
Darüberhinaus kann selbstverständlich auch am Gemischverteiler 7 eine Auffangeinrichtung 15 zum Abführen von am Vorbeschleunigungssieb 141 abgeschiedener Flüssigphase 4 vorgesehen sein. Dabei kann die Flüssigphase 4, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt, direkt durch die Sieböffnungen 61, 121 aus der Siebtrommel 6 abführbar sein, oder es können, wie weiter oben bereits am Beispiel des Auffangmittels 11 eingehend beschrieben, andere geeignete Vorrichtungen zum Abführen der Flüssigphase 4 vorgesehen sein.
In Fig. 8 ist schliesslich eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 mit separat antreibbarem Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. Vorbeschleunigungssieb 141 dargestellt. Das Vorbeschleunigungssieb 141 ist hier so ausgestaltet und angeordnet, dass das Vorbeschleunigungssieb 141 mittels eines Drehantriebs 15 um eine Rotationsachse 151 mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist. Dabei kann die Rotationsachse 151, wie in Fig. 8 beispielhaft dargestellt, innerhalb der Schubstange P angeordnet und unabhängig von dieser durch den Drehantrieb 15 antreibbar sein. Zur Steuerung und / oder Regelung der Drehgeschwindigkeit des Drehantriebs 15 können geeignete, hier nicht dargestellte Mittel vorgesehen sein, um den Drehantrieb 15 beispielsweise in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der mehrstufigen Schubzentrifuge 1 oder in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Gemischs 2 oder anderer Faktoren zu steuern und / oder zu regeln.
Bevorzugt, aber nicht notwendig, kann dabei der Vorbeschleunigungstrichter 14 beispielsweise in einer Richtung der Oszillationsbewegung mit einer anderen Drehgeschwindigkeit rotieren, als bei der entgegengesetzten Oszillationsbewegung. So kann beispielsweise beim Verschieben des Feststoffkuchens 3 die Rotationsfrequenz des Vorbeschleunigungstrichters 14 so gewählt werden, dass der Vorbeschleunigungstrichter 14 synchron mit der äusseren Siebtrommel 6 rotiert, so dass zwischen dem äusseren Ringbereich 81 und dem Feststoffkuchen 3, der auf der Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 abgelagert ist, beim Verschieben keine Relativbewegung bezüglich der Rotation um die Dreachse 5 vorliegt, während beim Rücklauf, also in der Phase der Osillationsbewegung in der der Leerraum R mit neuem Gemisch 2 beschickt wird, der Vorbeschleunigungstrichter 14 zum Beispiel langsamer rotiert als die äussere Siebtrommel 6.
Fig. 8a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 für eine einstufige Schubzentrifuge 1 mit einem als Blindboden 811 ausgestalteten äusseren Ringbereich 81, der synchron mit dem Vorbeschleunigungstrichter 14 oszilliert, und mit der gleichen Drehzahl wie die äussere Siebtrommel 6 rotiert, die im vorliegenden dargestellten Ausführungsbeispiel im allgemeinen verschieden von der Drehzahl des Vorbeschleunigungstrichters 14 ist. Dazu kann wie in Fig. 8a schematisch dargestellt der Blindboden 811 über mindestens eine Besfestigungsstrebe 812 drehfest mit der äusseren Siebtrommel 6 verbunden sein, wobei die Befestigungsstrebe 812 bezüglich der nicht oszillierenden Siebtrommel 6 in Richtung der Drehachse frei beweglich ist, das heisst die Befestigungsstrebe 812 ist bezüglich der Oszillationsbewegung von der äusseren Siebtrommel 6 entkoppelt. Um zu gewährleisten, dass der Blindboden 811 mit dem Vorbeschleunigungstrichter 14 synchron oszillieren kann, wobei der Blindboden 811 jedoch gleichzeitig von der Rotationsbewegung des Vorbeschleunigungstrichters 14 entkoppelt sein muss, ist die Befestigungsstrebe 812 über ein Schubelement 813, dass beispielsweise ringförmig die Drehachse 5 umfassen kann oder auch als einfache Stützstrebe 813 ausgebildet sein kann, mittels einer Entkopplungsbuchse 814 schubfest mit der Schubstange P gekoppelt. Dabei kann die Entkopplungsbuchse 814 zur Entkopplung der Drehbewegung des Schubelements 813 von der Drehbewegung des Vorbeschleunigungstrichters 14 beispielsweise einen Kugellagermechanismus umfassen oder in anderer Weise geeignet zur Entkopplung der relativen Drehbewegungen ausgestaltet und angeordnet sein. Insbesondere kann die Entkopplungsbuchse 814 auch als ein in Fig. 8a nicht gezeigtes Entkopplungselement 814 ausgebildet sein, das beispielsweise geeignet zwischen Schubstange P und Schubbodenvorrichtung 8 angeordnet und ausgebildet sein kann.
Die Vorteile der Ausführungsvariante gemäss Fig. 8a liegen auf der Hand. Einerseits ist der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 völlig unabhängig von der Drehzahl der äusseren Siebtrommel 6 mit einer auf das zu verarbeitende Gemisch 2 abstimmbaren Rotationsfrequenz antreibbar und andererseits rotiert der Blindboden 811, der den Feststoffkuchen 3 in axialer Richtung transportiert mit der gleichen Drehzahl wie die Siebtrommel 6, so dass zwischen Blindboden 811 und Siebtrommel 6 bezüglich der Rotation um die Drehachse 5 keine Relativbewegung stattfindet. Selbstverständlich kann auch in diesem Fall die Rotationsgeschwindigkeit beispielsweise in Abhängigkeit von einem momentanen Betriebszustand der Schubzentrifuge 1, wie oben bereits beschrieben, variierbar sein.
Selbstverständlich kann auch bei einer mehrstufigen Schubzentrifuge 1 ein Blindboden vorgesehen sein, der synchron mit der äusseren Siebtrommel 6 rotiert. In Fig. 8b ist ein Ausführungsbeispiel für eine zweistufige Schubzentrifuge gemäss Fig. 8 mit einem Blindboden 811 schematisch dargestellt, wobei selbstverständlich sowohl das Vorbeschleunigungssieb 141 als auch das Vorfiltersieb 10 als Ein-, Zweioder Mehrstufensieb ausgestaltet sein.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8b weist einen als Blindboden 811 ausgestalteten äusseren Ringbereich 81 auf, der synchron mit der äusseren Siebtrommel 6 rotiert, jedoch vom Vorbeschleunigungstrichter 14 bezüglich der Rotationsbewegung entkoppelt ist, so dass der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 mit einer anderen Drehzahl als der Blindboden 811 um die Drehachse 5 rotierbar ist. Dazu kann, wie in Fig. 8b schematisch dargestellt, der Blindboden 811 über mindestens eine Befestigungsstrebe 812 drehfest mit der äusseren Siebtrommel 6 verbunden sein, wobei die Befestigungsstrebe 812 durch eine geeignet plazierte Öffnung 143 in der Siebstufe 12 geführt ist, so dass die Befestigungsstrebe 812 von der Oszillationsbewegung der Siebstufe 12 entkoppelt ist. Selbstverständlich ist das Ausführungsbeispiel gemäs Fig. 8b auch auf höherstufige als zweistufige Schubzentrifugen 1 analog übertragbar.
Die Vorteile der Ausführungsvariante gemäss Fig. 8b liegen auf der Hand. Einerseits ist der Vorbeschleunigungstrichter 14 völlig unabhängig von der Drehzahl der äusseren Siebtrommel 6 mit einer auf das zu verarbeitende Gemisch 2 abstimmbaren Rotationsfrequenz antreibbar und andererseits rotiert der Blindboden 811, der den Feststoffkuchen 3 in axialer Richtung transportiert mit der gleichen Drehzahl wie die Siebtrommel 6 bzw. die Siebstufe 12, so dass zwischen Blindboden 811 und Siebstufe 12 bezüglich der Rotation um die Drehachse 5 keine Relativbewegung stattfindet. Selbstverständlich kann auch in diesem Fall die Rotationsgeschwindigkeit beispielsweise in Abhängigkeit von einem momentanen Betriebszustand der Schubzentrifuge 1, wie oben bereits beschrieben, variierbar sein.
Es versteht sich von selbst, dass die zuvor erläuterten und in den Abbildungen schematisch dargestellten Ausführungsvarianten auch beliebig miteinander zu weiteren Ausführungsbeispielen kombinierbar sind, um speziellen Anforderungen in der Praxis gerecht zu werden und gleichermassen für ein- und mehrstufige Schubzentrifugen 1 zu verstehen sind.
Durch Einsatz der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, die ein- oder mehrstufig ausgeführt sein kann, kann das eingebrachte Gemisch durch den als Vorfiltersieb ausgestalteten Einlauftrichter auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit vorbeschleunigt werden, so dass das Gemisch beim Auftreffen auf die Siebtrommel oder die Siebstufe nicht in kürzester Zeit von einer Umfangsgeschwindigkeit Nahe bei null auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt wird. Dadurch ist unter anderem Kornbruch vermeidbar, so dass insbesondere auch Substanzen, die besonders empfindlich auf abrupte Änderungen einer Zentrifugalbeschleunigung reagieren, unter Einhaltung höchster Qualitätsansprüche verarbeitet werden.
In den verschiedenen bevorzugten Ausführungsvarianten können darüber hinaus insbesondere auch besonders niedrigere Einlaufkonzentrationen verarbeitet werden, die beispielsweise 50% oder 70% oder 80% oder gar mehr als 90% Anteil an Flüssigphase entsprechen, da ein erheblicher Teil der im Gemisch enthaltenen Flüssigphase bereits im Vorfiltersieb abgetrennt wird. Insbesondere durch zusätzlichen Einsatz des Vorbeschleunigungssiebs ist es möglich, Gemische mit fast beliebig grossem Flüssigkeitsgehalt zu verarbeiten, ohne dass das Gemisch in aufwendigen Verfahren voreingedickt werden muss. So ist auch bei hohem Flüssigkeitsgehalt stets gewährleistet, dass eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über die innere Umfangsfläche der inneren Siebstufe bzw. der Siebtrommel erfolgt. Damit werden einerseits sehr schädliche Vibrationen der Siebtrommel und damit der vorzeitige Verschleiss von Lagern und Antrieb verhindert und Sicherheitsproblemen im Betrieb wird wirksam vorgebeugt. Darüber hinaus werden Probleme beim Waschen des Feststoffkuchens durch dessen ungleichmässige Verteilung über die Umfangsfläche der Siebtrommel weitestgehend vermieden. Der Einsatz von sowohl verfahrenstechnisch als auch apparativ sehr aufwendiger Vorentwässerungssysteme wird ebenfalls vermieden, was selbstverständlich zu erheblichen Kostenersparnissen im Betrieb führt.
Bei Einsatz der zuvor erwähnten Filtersysteme muss auch nicht mehr die gesamte Menge an Flüssigphase, die mit dem Gemisch zugeführt wird, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt werden. Das ist insbesondere mit Blick auf den Energieverbrauch der erfindungsgemässen Schubzentrifuge äusserst günstig und beeinflusst darüber hinaus das Betriebsverhalten der Zentrifuge insgesamt deutlich positiv.
Durch entsprechende unterschiedliche Ausgestaltungen der verschiedenen Filterflächen bzw. durch den Einsatz des Vorbeschleunigungstrichters und / oder des Einlauftrichters mit eigenem Antrieb ist es möglich, auch mechanisch sehr empfindliche Gemische, selbst bei hohen Drehzahlen der Siebtrommel unter Einhaltung höchster Qualitätsstandarts zu verarbeiten.

Claims (15)

  1. Schubzentrifuge zur Trennung eines Gemischs (2) in einen Feststoffkuchen (3) und in eine Flüssigphase (4), umfassend, eine um eine Drehachse (5) rotierbare äussere Siebtrommel (6), einen in der Siebtrommel (6) angeordneten Gemischverteiler (7) mit einer Schubbodenvorrichtung (8), die so angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Feststoffkuchen (3) mittels der Schubbodenvorrichtung (8) verschiebbar ist, und mit einer Einspeiseeinrichtung (9), mit welcher das Gemisch (2) über den Gemischverteiler (7) in einen Leerraum (R) einbringbar ist, der beim Verschieben des Feststoffkuchens (3) durch die Schubbodenvorrichtung (8) entsteht, wobei die Einspeiseeinrichtung (9) einen Einlauftrichter (10) umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodeneinrichtung (8) hin erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauftrichter (10) als Vorfiltersieb (10) zur Vorabscheidung von Flüssigphase (4) aus dem Gemisch (2) ausgebildet ist.
  2. Schubzentrifuge nach Anspruch 1, wobei sich das Vorfiltersieb (10) unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel (α) konisch erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin erstreckt.
  3. Schubzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Vorfiltersieb (10) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungswinkel (α) des Vorfiltersiebs (10) in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin vergrössert.
  4. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (10) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungswinkel (α) des Vorfiltersiebs (10) in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin verkleinert.
  5. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher Auffangmittel (11) zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase (4) aus dem Vorfiltersieb (10) vorgesehen sind.
  6. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schubzentrifuge als mehrstufige Schubzentrifuge mit mindestens einer in der Siebtrommel (6) angeordneten Siebstufe (12) ausgebildet ist und das Vorfiltersieb (10) an der Siebstufe (12) angeordnet ist.
  7. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (10) an der Siebtrommel (6) angeordnet ist.
  8. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (10) als Zweistufensieb mit einem Grobsieb (101) und einem Feinsieb (102) ausgestaltet ist.
  9. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (10) um eine Antriebsachse (131) drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs (13) mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse (131) rotierbar ist.
  10. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gemischverteiler (7) einen Vorbeschleunigungstrichter (14) umfasst, der sich unter einem im wesentlichen konstanten Vorbeschleunigungswinkel (β) konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin erstreckt.
  11. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (14) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin vergrössert.
  12. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (14) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin verkleinert.
  13. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) als Vorbeschleunigungssieb (141) ausgestaltet ist und am Gemischverteiler (7) eine Auffangeinrichtung (15) zum Abführen von Flüssigphase (4) vorgesehen ist.
  14. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorbeschleunigungssieb (141) als Zweistufenfilter mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet ist.
  15. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) so ausgestaltet und angeordnet ist, dass der Vorbeschleunigungstrichter (14) mittels eines Drehantriebs (15) um eine Rotationsachse (151) mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist.
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