EP1468744B1 - Schubzentrifuge mit rotierbarem Trichter zur Vorbeschleunigung des Gemisches - Google Patents

Schubzentrifuge mit rotierbarem Trichter zur Vorbeschleunigung des Gemisches Download PDF

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EP1468744B1
EP1468744B1 EP04405167A EP04405167A EP1468744B1 EP 1468744 B1 EP1468744 B1 EP 1468744B1 EP 04405167 A EP04405167 A EP 04405167A EP 04405167 A EP04405167 A EP 04405167A EP 1468744 B1 EP1468744 B1 EP 1468744B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acceleration
mixture
funnel
screen
pusher
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04405167A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1468744A1 (de
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 EP04405167A priority Critical patent/EP1468744B1/de
Publication of EP1468744A1 publication Critical patent/EP1468744A1/de
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Expired - Lifetime 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
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/06—Arrangement of distributors or collectors in centrifuges
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a pusher centrifuge according to the preamble of independent claim 1.
  • centrifuges for drying wet substances or moist substance mixtures centrifuges in various embodiments are widely used and are used in a variety of fields.
  • discontinuously operating centrifuges such as peeler centrifuges
  • continuously operating pusher centrifuges are advantageously used.
  • a solid-liquid mixture for example a suspension or a moist salt or salt mixture
  • a mixture distributor of a rapidly rotating drum which is designed as a filter, fed so that due the centrifugal forces acting the liquid phase is eliminated through the filter, while inside the drum wall, a solid cake is deposited.
  • the rotating drum is a substantially disc-shaped, arranged synchronously mitrotierender moving floor, depending on the number of screening stages either the sliding floor or a screening stage in the axial direction in the drum oscillates with a certain amplitude, so that a part of the dried solid cake is pushed out at one end of the drum.
  • drum diameter up to 1000 mm and more are quite common and typical rotational frequencies of the drum, depending on the drum diameter of up to 2000 revolutions per Minute and more can be achieved. In this case usually requires a larger drum diameter because of the strong centrifugal forces occurring a smaller maximum rotational frequency of the drum.
  • the operating parameters, such as the rotational frequency of the drum, the amount of mixture supplied per unit time or the drum diameter or the type of pusher centrifuge used also depend on the material to be dried itself, the content of liquid and so on.
  • pusher centrifuges are usually continuous filter centrifuges. So revealed the DE 689 951 For example, a pusher, in which the distribution of the material to be hurled takes place within the centrifugal drum through a conical inlet funnel which revolves with it.
  • single-stage and multi-stage pusher centrifuges are known, wherein the multi-stage pusher centrifuge from an outer screen drum and at least one arranged in the outer screen drum screening stage, which is also designed as a screen drum consists.
  • several screening stages can be arranged concentrically in one another, so that two, three and multi-stage pusher centrifuges can be realized, all screening stages being driven very quickly synchronously about a common axis of rotation.
  • a solid-liquid mixture to be separated passes continuously through a stationary inlet pipe into a mixture distributor arranged in the innermost screening stage, which also co-rotates synchronously, and is uniformly distributed over its entire screen circumference at the innermost screening stage. Most of the liquid is already centrifuged off here and a solid cake is formed.
  • a two-stage pusher centrifuge performs the innermost stage, which is also referred to as the first stage, in addition to the rotational movement about the axis of rotation of an oscillatory movement in the direction of the axis of rotation.
  • This oscillatory movement is generated hydraulically via a thrust piston with reversing mechanism.
  • the solids cake is pushed in ring sections, corresponding to the stroke length of the oscillation, from the first to the second stage and finally leaves the pusher centrifuge via an outlet opening.
  • the solid cake in the sieve drum is washed continuously with the addition of washing liquid on the solid cake.
  • a single-stage pusher centrifuge does not include any further screening stages except the outer screening drum.
  • the moving soil oscillates, which simultaneously co-rotates synchronously with the outer sieve drum.
  • a well-known two-stage pusher centrifuge which operates on the previously described principle is, for example, in DT 25 42 916 A1 described in detail, while a known method for operating a pusher centrifuge, in particular a single-stage pusher centrifuge, including the EP 0 466 751 B1 can be removed.
  • the first stage ie the innermost screening stage, essentially serves for pre-dewatering of the mixture and for forming a solids cake, while the outer screening drum serves primarily as a drying stage.
  • multistage pusher centrifuges achieve a significantly higher liquid absorption capacity than single-stage pusher centrifuges, so that mixtures with lower inlet concentrations, ie with a higher liquid content, can be processed.
  • this advantage over single-stage pusher centrifuges is at least partially compensated by the fact that multistage pusher centrifuges are of course much more complex in terms of their design, which of course makes them more expensive to maintain and to purchase.
  • Special applications are special designs, especially for two-stage and multi-stage pusher centrifuges, especially for highly abrasives Spun goods, such as coal and rock phosphate known that require special wear protection measures, such as wear-resistant sieves.
  • Special designs for intensive washing processes and for carrying out special washing processes, for example countercurrent washing in nitrocellulose, are also known from the prior art.
  • Gas-tight versions of single-stage and multi-stage pusher centrifuges for operation under a protective gas atmosphere are also used.
  • one-stage and multi-stage pusher centrifuges have long been well known, as briefly outlined above, also for special applications in a wide variety of design variants, the known one-stage and multistage pusher centrifuges nevertheless have various serious disadvantages. Even if, for example, with the known multi-stage pusher centrifuges lower inlet concentrations, i. Mixtures with an increased liquid content can be processed better than with ordinary single-stage pusher centrifuges, the inlet concentration of the mixture to be processed must not be arbitrarily small. That is, if the proportion of liquid in the mixture is too high, for example 50% or 70% or 80% or even more than 90% liquid phase, the mixture must often be pre-thickened in more or less expensive processes.
  • the object of the invention is therefore to propose an improved pusher centrifuge which largely avoids the disadvantages known from the prior art and in particular allows a mixture introduced through the inlet pipe to be accelerated so gently to the full peripheral speed that grain breakage, in particular, is avoided.
  • the invention thus relates to a pusher centrifuge for separating a mixture into a solid cake and into a liquid phase.
  • the pusher centrifuge according to the invention comprises an outer rotatable about an axis of rotation Sieve drum, arranged in the screen drum mixture distributor with a push floor device and a feed device, wherein the push floor device is arranged and configured so that the solid cake is displaceable by means of the push floor device and the feed through the mixture through the mixture distributor into a void is introduced, which when moving the solid cake is formed by the push floor device.
  • the mixture distributor comprises at least one funnel for pre-acceleration of the mixture, wherein the funnel is rotatably arranged about a drive axis and is rotatable about the drive axis by means of a drive with a predeterminable speed.
  • the inlet funnel has a curved course, with an opening angle of the inlet funnel increasing in the direction of the push floor device.
  • the pusher centrifuge according to the invention other than, for example, in the DE 689 951 Sliding spinner disclosed, an inlet funnel having a curved course, wherein an opening angle of the inlet funnel increases in the direction of the sliding floor device towards.
  • the mixture is not abruptly accelerated in the region of the inlet funnel, ie in the shortest possible time to the full rotational speed of the outer screening drum, whereby, for example, grain breakage and other damaging effects on the mixture can be avoided ,
  • the pusher centrifuge according to the invention is used to separate a mixture into a solids cake and into a liquid phase and comprises as essential components a rotatable about an axis of rotation about a drum axis outer screen drum, which is housed in a housing.
  • the inventive pusher centrifuge can be designed as a single-stage, two-stage or higher-stage pusher centrifuge.
  • the drum axis is connected to a drum drive in a conventional manner in operative connection, so that the outer screen drum is displaceable by the drum drive in rapid rotation about the axis of rotation.
  • at least one further screening stage is arranged in the case of higher-stage, ie two-stage or multistage, pusher centrifuges.
  • a mixture distributor with a pusher bottom device is provided in the screen drum, wherein either the screening stage and / or the pusher bottom device along the axis of rotation is arranged back and forth, so that the solid cake is displaceable by means of the pusher bottom device.
  • Both the outer screen drum, as well as, as in multi-stage pusher centrifuges, the further screening stage have screen openings through which in a known manner with rapid rotation liquid phase from the solid cake or from the mixture, which, as described below in more detail , in single-stage pusher centrifuges on an inner peripheral surface of the drum, or on an inner Siebgen simulation the Sieblace multistage pusher centrifuges, can be applied, can be discharged by the centrifugal forces occurring to the outside.
  • the screening drum and / or the screening stage can be designed, in a manner known per se, as a skeletal supporting drum, which is lined with special filter sheets on its periphery to form the corresponding screening surfaces, i. the skeletal support drum can be configured for example with one or more filter screens with different or equal sized filter openings for the deposition of the liquid phase.
  • the mixture distributor with the pusher plate device and the feed device is arranged, which allows continuously fed through the feed device mixture on the inner peripheral surface of the screen drum or multi-stage pusher centrifuges on the Siebgen Chemistry the screening stage by introducing into the void, when moving the Solid cake arises, distribute.
  • the pusher bottom device is designed as an annular region that with the annular region in single-stage pusher centrifuges in the screening drum, and multistage pusher centrifuges in the screening stage, deposited solid cake by a later described in more detail oscillation of the pusher bottom device and / or the screening stage , in single-stage pusher centrifuges from the screening drum, or in multi-stage pusher centrifuges in the screening drum or in any other existing screening stage, is displaced.
  • the mixture distributor comprises either a funnel designed as an inlet funnel for pre-acceleration of the mixture, which extends essentially widening towards the push floor device, and / or comprises a funnel configured as a pre-acceleration funnel for pre-acceleration of the mixture extending substantially in the direction of the feed device, wherein the inlet funnel and / or the Vorbevantung hopper is rotatable about a drive axis with a predetermined speed by means of a drive.
  • the inlet funnel and / or Vorbeschieun Trent funnel for controlled pre-acceleration of the introduced mixture, regardless of the rotational speed of the outer screen drum rotatable about the drive axis with a predetermined speed.
  • the mixture unlike the pusher centrifuges known from the prior art, in the region of the inlet funnel and / or in the region of the pre-acceleration funnel does not abruptly, i. For example, grain breakage and other harmful effects on the mixture are avoidable in the shortest possible time to the full rotational speed of the outer screening drum.
  • the pusher centrifuge according to the invention in particular also mechanically very sensitive substances, even at extremely high rotational speeds of the screening drum can be processed.
  • both the inlet funnel and the pre-acceleration funnel preferably extend conically widening at a substantially constant opening angle in the direction of the push floor device or to the feed device.
  • the inlet funnel and / or the pre-acceleration funnel may also have a curved course over a predefinable range, the opening angle of the inlet funnel and / or the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel being in the direction of Moving floor device towards enlarged or reduced.
  • the inlet funnel or the pre-acceleration funnel is designed as a prefilter sieve or as a pre-acceleration sieve for pre-separation of liquid phase.
  • the inlet funnel independently of the rotational speed of the outer screening drum, can be driven by the drive about the drive axis, while the Push floor device can be arranged synchronously with the screen drum rotatable about the axis of rotation.
  • the mixture distributor for pre-acceleration of the mixture may comprise a pre-acceleration funnel, which is preferably, but not necessarily, rotatably connected to the pusher bottom device, so that the pre-acceleration hopper rotates synchronously with the screen drum. It is understood that the pre-acceleration hopper may be absent in another embodiment, or also, as the inlet hopper, may have its own drive.
  • the oscillatory movement for moving the solids cake performs, for example, in a single-stage pusher centrifuge of the mixture manifold alone, while in a multi-stage pusher centrifuge a screening stage can perform a corresponding oscillatory motion.
  • the oscillatory movement of the pusher bottom device and / or the screening stage preferably takes place via a push rod, wherein in a first half period of the oscillatory motion with the outer ring portion of the deposited on the drum screen solid cake in ring sections whose width by the stroke length of the oscillatory motion of the pusher bottom device and / or the Sieve is determined, is pushed out of the sieve drum.
  • the empty space in the sieve drum and / or in the screening stage arises, so that new mixture can be introduced into the empty space.
  • the feed hopper is designed as a prefilter screen for pre-separation of liquid phase from the mixture.
  • the fact that already part of the liquid phase in the prefilter is separable from the incoming mixture and the mixture in the prefilter is adopted admirbar to a predetermined rotational speed, so that introduced by the feed before mixture of the feed drum, in single-stage pusher centrifuges, or in multi-stage pusher centrifuges ago To reach the screening stage, can be accelerated to a predetermined peripheral speed, on the one hand not the entire amount of liquid phase contained in the mixture must be accelerated to the full peripheral speed of the screen drum, since a part of the liquid phase already deposited on the prefilter and directly from the screen drum or . is separable from the screening stage.
  • mixtures with a very high content of liquid phase for example of more than 50% liquid phase or more than 70% liquid phase or even more than 90% liquid phase are easily processable.
  • a uniform distribution of the mixture to be dried over the peripheral surface of the screening stage, or of the screening drum is always ensured even with a high content of liquid phase.
  • additional facilities for pre-drainage such as static thickeners, curved screens or hydrocyclones are superfluous.
  • even the smallest particles contained in the mixture can be separated much more effectively from the solid cake by the effect of pre-filtration.
  • the inlet funnel has a curved course and the opening angle of the inlet funnel in the direction of the sliding floor device increases or decreases. Namely, it is known that different products under different operating conditions of the pusher centrifuge, for example, depending on the grain size and / or viscosity and / or other properties or parameters, such as the temperature of the mixture are different degrees of drainage.
  • the inlet funnel or the prefilter has a curved course, wherein the opening angle of the prefilter increases towards the sliding floor device. This means that the inlet funnel or the prefilter sieve widens in the direction of the push floor device, much like the horn of a trumpet.
  • the pre-acceleration funnel can of course also have a curved course, with the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel increasing or decreasing in the direction of the feed device.
  • the removal of the liquid phase from the collecting means can take place in different ways.
  • the prefilter screen is arranged at one screening stage by means of one or more fastening supports, the mixture distributor comprising a pre-acceleration funnel which is rotatable about a rotation axis and drivable by a rotary drive independent of the rotation speed of the outer screening drum.
  • the mounting posts are preferably formed in the form of suitably shaped spokes, thin rods and / or tubes, so that in the operating state of the solid cake is easily removed from the screening stage or from the screen drum.
  • At least one of the fastening supports can be designed and arranged on an outer edge of a screening stage such that the liquid phase collected in the collecting means can be conveyed through the fastening support into a sieve opening of the screening stage and can be separated from the screening stage through the sieve opening. It can of course also be provided at the attachment support itself at a suitable location openings for discharging liquid phase or be provided at the screening stage at a suitable location additional openings for discharging the liquid phase.
  • the prefilter is arranged by means of one or more mounting posts instead of a screening stage on the screen drum. This may be the case in particular advantageously in single-stage pusher centrifuges.
  • the prefilter screen can also be arranged at the same time on two or more screening stages and / or the screening drum by means of one or more fastening supports, wherein the corresponding screening stages or the screening drum do not perform any oscillatory relative movement against each other.
  • the prefilter sieve can also be designed as a two-stage sieve with a coarse sieve and a fine sieve.
  • the first filter stage forms the coarse filter, which contained in the mixture particles, the larger are as the filter openings of the coarse screen holds back.
  • the fine sieve retains correspondingly finer particles, while at least a portion of the liquid phase, as well as very small particles, which must also be removed, from the screening stage, or from the screening drum in single-stage pusher centrifuges, directly dissipated.
  • the design of the prefilter sieve as a two-stage sieve has the particular advantage that the fine sieve is not so heavily mechanically loaded by large and / or heavy particles that may be contained in the incoming mixture, so that the fine sieve, for example, very small pores for filtering very small Particles may have and in particular may also be made of mechanically less resistant materials.
  • the mixture distributor may comprise a pre-acceleration funnel which, for example, extends in a substantially conically widening manner in the direction of the feed device and, in particular, may be non-rotatably connected to the push floor device.
  • the mixture distributor comprises an inlet funnel for pre-acceleration of the mixture, wherein the inlet funnel is rotatably mounted about a drive axis and by means of a drive, regardless of the rotational speed of the outer screen drum, with a predetermined speed is rotatable about the drive axis.
  • the pre-acceleration funnel can also be designed as a pre-acceleration screen, wherein the pre-acceleration screen extends in a substantially conically widening manner in the direction of the feed device.
  • the pre-acceleration funnel is configured as a pre-acceleration screen
  • part of the liquid phase in the pre-acceleration screen can be separated from the mixture and the mixture can be pre-accelerated to a predefinable rotational speed in the pre-acceleration screen, so that the mixture introduced by the feed device before reaching the screen drum in single-stage pusher centrifuges, or in multi-stage Pusher centrifuges before reaching the screening stage, can be accelerated to a predetermined peripheral speed.
  • a predefinable rotational speed in the pre-acceleration screen so that the mixture introduced by the feed device before reaching the screen drum in single-stage pusher centrifuges, or in multi-stage Pusher centrifuges before reaching the screening stage, can be accelerated to a predetermined peripheral speed.
  • Peripheral speed of the outer screen drum can be accelerated because a part of the liquid phase is already deposited on the pre-acceleration and directly from Siebtrommel or from the screening stage to the outside can be discharged.
  • mixtures with an extremely high content of liquid phase are easily processable.
  • a uniform distribution of the mixture to be dried over the peripheral surface of the screening stage or the screening drum is thus always ensured even with extremely high content of liquid phase.
  • additional facilities for pre-drainage such as static thickeners, curved screens or hydrocyclones are superfluous. Even the smallest particles contained in the mixture are more effectively separated from the solid cake by the effect of a second prefiltration.
  • the mixture unlike the pusher centrifuges known from the prior art, does not abruptly in the region of the pre-acceleration funnel, i. For example, grain breakage and other damaging effects on the mixture can not be prevented in a very short time from accelerating to the full rotational speed of the screening drum.
  • mechanically very sensitive substances even at extremely high rotational speeds of the screen drum can be processed.
  • the pre-acceleration hopper and / or the inlet funnel with respect to the axis of rotation of the screen drum have an opening angle which is smaller than 90 °, in the pre-acceleration screen and / or in the inlet funnel, the flow velocity of the mixture in comparison to the speed in free fall, ie without Vorbe instructung funnel and / or without inlet funnel, in the direction of the peripheral surface of the screening stage or the screen drum selectively changeable, so that the mixture in the region of the Vorbestructungstrichters and / or the inlet funnel with increasing approach to the outer ring area both in the radial direction and in the circumferential direction of the screen drum is gradually accelerated.
  • the mixture is in the region of the pre-acceleration funnel and / or the inlet funnel in a particularly gentle manner gradually accelerated to a predeterminable circumferential speed, in order then to reach the Peripheral surface of the outer screen drum or the screening stage finally reach the full rotational speed of the outer screen drum.
  • the value of the opening angle of the inlet funnel and / or the value of the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel can be, for example, between 0 ° and 45 ° with respect to the axis of rotation, in particular 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 °.
  • an acute angle is generally advantageous with respect to the axis of rotation, wherein an optimum value of the respective opening angle and / or the pre-acceleration angle is determined inter alia by the value of the static friction angle of the product to be dehydrated.
  • the pre-acceleration funnel is configured as a pre-acceleration screen
  • the pre-acceleration screen it is of course also possible for the pre-acceleration screen to be advantageously designed as a two-stage screen with a coarse filter and a fine filter.
  • the mixture can also be filtered in two stages in the region of the pre-acceleration screen, analogously to the arrangement of a two-stage screen at the inlet funnel, with the advantages already explained in detail.
  • both the prefilter sieve and the pre-acceleration sieve can in particular be made up of more than two sieving stages.
  • the inlet funnel and / or the pre-acceleration funnel can be designed as a skeletal support body which can be equipped with special filter foils to form the prefilter sieve and / or the pre-acceleration sieve, ie the skeletal support body can be provided with one or more Filter sieves, which may possibly have different sized filter openings for deposition in different stages, be equipped.
  • filter screens which may be used in particular, include slot screens or, for example, screen plates.
  • the filter screens can be advantageously provided in different ways with filter openings of different sizes.
  • the screen plates mentioned above may be punched, drilled, lasered, electron beam perforated or water jet cut, among other things, in principle, other techniques come into question.
  • the screens themselves can be made of various materials, in particular corrosion-resistant materials, such as plastics, composite materials or different steels such as 1.4462, 1.4539 or 2.4602 or other suitable materials.
  • the filter screens may be provided with suitable layers, for example hard chromium layers, tungsten carbide (WC), ceramic or otherwise hardened.
  • the thickness of the filter sheets is typically 0.2 mm to 5 mm, although significantly different sheet thicknesses are possible.
  • the special properties of the mixture to be processed require that no liquid phase is to be separated from the mixture in the pre-acceleration hopper and / or in the feed hopper, because, for example, the proportion of liquid phase in the incoming mixture is not high enough, a prefiltration of the mixture in the pre-acceleration hopper and / or naturally omitted in the inlet funnel.
  • a collecting means for discharging deposited on Vorbevantungssieb liquid phase can be provided.
  • the liquid phase can be made through a drain opening in the push floor device into a region between a rear drum wall, which is perpendicular to the axis of rotation, and a wall of the housing, which separates the drum from the drum drive.
  • the liquid phase collected in the collecting means and deposited on the prefilter sieve can thus be discharged in a particularly simple manner through the drain opening in the push floor device and then through the sieve opening out of the sieve drum.
  • the pre-acceleration funnel or the pre-acceleration screen can also be driven separately via a rotary drive.
  • the pre-acceleration hopper is then preferably configured and arranged such that the pre-acceleration hopper is rotatable by means of a rotary drive about a rotation axis with a predeterminable speed.
  • the axis of rotation for example, be arranged concentrically to this within the push rod and be driven independently of this by the rotary drive.
  • the pusher bottom device is preferably non-rotatably connected to the outer screen drum and decoupled from the pre-acceleration screen with respect to the rotation about the axis of rotation.
  • the push floor device rotates synchronously with the outer screen drum, while the pre-acceleration hopper can be driven independently of the rotational speed of the outer screen drum.
  • the pusher bottom device rotates synchronously with the pre-acceleration hopper, that is, pusher bottom device and pre-acceleration hopper are drivable together with a predetermined speed and regardless of the speed of the outer screen drum.
  • other ways of coupling rotary drive and Vorbeuggungstrichter and / or pusher device are possible, for example via suitable gear arrangements or in any other suitable manner.
  • suitable means may be provided to control and / or regulate the rotary drive, for example as a function of various operating parameters of the pusher centrifuge or as a function of the mixture to be processed or other factors.
  • the pusher centrifuge according to the invention can also comprise corresponding sensors for measuring relevant operating parameters.
  • Fig. 1 shows in section in a schematic representation of essential components of a first embodiment of a pusher centrifuge according to the invention, which has a funnel for pre-acceleration of the mixture to a drive shaft rotatably arranged inlet funnel. It is in Fig. 1 exemplified schematically a two-stage pusher centrifuge. It is understood that the representation of the Fig. 1 is to be understood as an example and the description of course also applies to single-stage pusher centrifuges and also for more than two-stage pusher centrifuges in an analogous manner and is transferable accordingly.
  • the pusher centrifuge according to the invention serves to separate a mixture 2 into a solids cake 3 and into a liquid phase 4 and comprises as essential components an outer screening drum 6 rotatable about a rotation axis 5 via a drum axis 51 housed in a housing G.
  • the drum axis 51 is connected to a drum drive, not shown, in a conventional manner in operative connection, so that the screen drum 6 can be displaced by the drum drive in rapid rotation about the axis of rotation 5.
  • multi-stage pusher centrifuges 1 such as in Fig. 1 illustrated by way of example with a two-stage pusher centrifuge, arranged at least one further screening stage 14.
  • a mixture distributor 7 with a pusher bottom device 8 and a feed device 9 is provided in the screen drum 6, wherein either the screening stage 14 or as for example in Fig. 3 illustrated, the sliding bottom device 8 is arranged back and forth along the axis of rotation 5, so that the solid cake 3 by means of the sliding floor device 8 is displaceable.
  • the mixture distributor 7 is arranged with a push floor device 8 and a feed device 9, which allows mixture 2 fed continuously through the feed device 9 onto the inner peripheral surface 62 of the screening drum 6 or in the case of multi-stage pusher centrifuges onto the screening surface 142 of the screening stage 14 by placing in a void R, which arises during the movement of the solid cake 3 to distribute.
  • the mixture 2 is by means of the feed device 9, which may include, for example, an inlet pipe 9, for pre-acceleration in the inlet hopper 101 can be fed, which extends in a substantially conically widening towards the sliding bottom device 8 out, the inlet hopper 101 about a drive axis 11, 111 rotatably mounted and by means of a drive 12, 121 rotatable about the drive axis 111 at a predetermined speed.
  • suitable, not shown means may be provided to control the drive 121, for example, depending on the mixture to be processed 2 or in dependence on suitable operating parameters of the pusher centrifuge 1 and / or to regulate.
  • the mixture 2 unlike the pusher centrifuges known from the prior art, in the region of the inlet funnel 10, 101 is not abrupt, i. In the shortest time to the full rotational speed of the screening drum 6 is accelerated, for example, grain breakage and other harmful effects on the mixture 2 can be prevented. Thus, in the pusher centrifuge 1 according to the invention, in particular also mechanically very sensitive substances, even at very high rotational speeds of the screening drum 6 can be processed.
  • the pusher bottom device 8 is formed as an annular region 81 that with the annular region 81 in single-stage pusher centrifuges 1 of the in the screen drum 6, and multistage pusher centrifuges 1 of the screen stage 14, deposited solid cake 3 by an oscillation described in more detail below along the axis of rotation 5 of the sliding floor device 8 and / or the screening stage 14, in single-stage pusher centrifuges 1 from the screening drum 6, or at multi-stage pusher centrifuges 1 in the screening drum 6 or in another screening stage 14, not shown, is displaceable.
  • the push floor device 8 rotates in the in Fig. 1 illustrated embodiment of an inventive pusher centrifuge 1 synchronously with the screen drum 6 about the axis of rotation 5.
  • the oscillatory motion, by the double arrow in Fig. 1 is indicated performs in the example shown here, the screening stage 14, while the moving floor device 8 does not oscillate.
  • the oscillatory movement is preferably generated by means of a reversing mechanism not shown here and transmitted via a push rod P, wherein in a first half period the oscillatory movement with the outer ring portion 81 of the sliding bottom device 8 deposited solid cake 3 in ring sections, the width of which is determined by the stroke length of the oscillatory motion is pushed out of sieve drum 6.
  • the empty space R arises in the sieve drum 6, so that new mixture 2 can be introduced into the empty space R.
  • the pusher bottom device 8 is rigidly coupled to the screen drum 6 by fasteners 82 and therefore rotates synchronously with the screen drum 6 and the screening stage 14 about the axis of rotation 5.
  • the mixture manifold 7 additionally includes a the push floor device 8 rotatably connected pre-acceleration funnel 102, which extends in a substantially conically widening in the direction of the feed device 9 out.
  • the mixture distributor 7 in addition to the inlet funnel 101 still includes the Vorbe instructungsstrichter 102, mechanically extremely sensitive mixtures 2 are processed, since the acceleration of the mixture 2 to the full peripheral speed of the outer screen drum 6 is done in several stages and thus extremely gently done.
  • FIG. 2a and 2b is exemplary and schematically each an embodiment of a funnel 10 shown.
  • a pre-acceleration funnel 102 is shown.
  • the reference numerals 10, 101 and 102 in Fig. 2b imply that refers to in Fig. 2b
  • the outer ring portion 81 has a predetermined height a, depending on the mixture to be processed 2 and / or the operating conditions under which the inventive pusher centrifuge 1 is operated, about 1 % to 40% of the drum radius r, preferably about 5% to 10%, in particular 5% to 20% of the drum radius r.
  • the funnel 10 may be formed as a multi-stage funnel 10, the funnel 10 for pre-acceleration of the mixture 2 may have a plurality of different angles ⁇ 1 , ⁇ 2 mutually inclined partial surfaces, wherein the relative size of the partial surface and their inclination angle ⁇ 1st , ⁇ 2 may depend, for example, on the mixture 2 to be processed or on the operating parameters of the pusher centrifuge 1.
  • both the inlet funnel 101, and the pre-acceleration funnel 102 according to Fig. 2b be designed as a multi-stage funnel.
  • the inlet funnel 101 has a curved course and the opening angle ⁇ of the inlet funnel 101 as in Fig. 2c and 2d shown schematically, enlarged or reduced in the direction of the sliding floor device 8 out.
  • the pusher centrifuge 1 for example, depending on the grain size and / or viscosity and / or other properties or parameters, such as the temperature of the mixture 2, are different degrees of drainage.
  • the inlet funnel 101 or the prefilter 1011 has a curved course, wherein the opening angle ⁇ of the prefilter 1011 in the direction of the sliding floor device. 8 enlarged.
  • FIG Fig. 2c shown schematically. This means that the inlet funnel 101 or the prefilter sieve 1011 widens in the direction of the push floor device 8 in a manner similar to the horn of a trumpet.
  • the output force, with which the mixture 2 is accelerated from the inlet funnel 101, disproportionately larger with decreasing distance to the sliding bottom device 8, so that the mixture 2, which is already relatively strongly drained in the prefilter 1011 and thus shows poor sliding properties in the prefilter 1011, can leave the prefilter sieve 1011 faster than, for example, a prefilter sieve 1011 which widens in a substantially conical manner with a constant opening angle ⁇ .
  • mixtures 2 may be present which are relatively difficult to dewater given operating parameters.
  • Vorfiltersieb 1011 a certain accumulation effect, so that the mixture 2 longer in the prefilter 1011 remains and therefore already in the prefilter 1011 is dewatered to a higher degree.
  • the pre-acceleration funnel 102 or the pre-acceleration screen 1021 can also have a curved course, the pre-acceleration angle ⁇ of the pre-acceleration funnel 102 increasing or decreasing in the direction of the feed device 9.
  • the Vorbeuggungstrichter 102 is configured and arranged so that the Vorbevantungstrichter 102 by means of a rotary drive 122 about a rotation axis 112 with a predetermined speed, regardless of the speed of the screen drum 6, is rotatable.
  • the rotation axis 112 can be as in Fig. 3 exemplarily shown be arranged within the push rod P.
  • suitable, not shown means may be provided to control the drive 12, for example, depending on the mixture to be processed 2 or in dependence on suitable operating parameters of the pusher centrifuge 1 and / or to regulate.
  • no inlet funnel 101 is provided on the mixture manifold 7, so that the mixture 2 from the feed device 9 can be introduced directly into the pre-acceleration hopper 102.
  • an inlet funnel 101 may be provided, which can be driven by a separate drive 121 about a drive axle 111 with a predetermined speed beyond.
  • a splash guard 91 which may be mounted on supports 911 on the push floor device 8 and in which the feed device 9 opens, also missing.
  • the pre-acceleration funnel 102 can rotate, for example, in one direction of the oscillation movement at a different rotational speed than in the case of the opposite oscillation movement.
  • the rotational frequency of the pre-acceleration hopper 102 can be selected so that the pre-acceleration hopper 102 rotates synchronously with the outer screen drum 6, so that between the outer ring portion 81 and the solid cake 3, which is deposited on the peripheral surface 62 of the screen drum 6 is, when moving no realtivmony with respect to the rotation around the Dreachse 5 is present, while Return, ie in the phase of the Osillationsterrorism in the white space R is charged with new mixture 2, the pre-acceleration hopper 102, for example, slower rotates than the outer screen drum 6.
  • the in Fig. 3 Pusher centrifuge 1 shown of course, be designed as a multi-stage pusher centrifuge 1 and also as a multi-stage pusher centrifuge
  • Fig. 3a shows a further embodiment according to Fig. 3 with an outer ring portion 81 configured as a blind bottom 811, which oscillates synchronously with the pre-acceleration hopper 102, and rotates at the same speed as the outer screen drum 6, which in the illustrated embodiment is generally different from the speed of the pre-acceleration hopper 102. This can be done as in Fig.
  • 3a schematically shown the blind bottom 811 via at least one Besfest Trentsstrebe 812 rotatably connected to the outer screen drum 6, wherein the mounting strut 812 with respect to the non-oscillating screen drum 6 is freely movable in the direction of the axis of rotation, that is, the mounting strut 812 is with respect to the oscillatory motion of the outer screen drum 6 decoupled.
  • the attachment strut 812 is via a pusher 813, which may, for example, comprise the axis of rotation 5 in an annular manner can also be designed as a simple support strut 813, coupled by means of a decoupling bushing 814 Schubfest with the push rod P.
  • the decoupling bushing 814 for decoupling the rotational movement of the Schubelemnts 813 from the rotational movement of the Vorbevantungstrichters 102 for example, comprise a ball bearing mechanism or otherwise configured and arranged for decoupling the relative rotational movements and arranged.
  • decoupling jack 814 may also be referred to as in Fig. 3a not shown decoupling element 814 may be formed, which may for example be suitably arranged and designed between push rod P and push floor device 8.
  • the pre-acceleration funnel 102 can be driven completely independently of the rotational speed of the outer screen drum 6 with a rotational frequency tunable to the mixture 2 to be processed, and on the other hand the blind base 811, which transports the solids cake 3 in the axial direction, rotates at the same speed as the sieve drum 6 that relative to the rotation about the axis of rotation 5 no relative movement takes place between the blind base 811 and the screening drum 6.
  • the rotational speed can be variable, for example as a function of a current operating state of the pusher centrifuge 1, as already described above.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of an inventive pusher centrifuge 1, wherein the inlet funnel 101 is formed as a pre-filter 1011 for pre-separation of liquid phase 4 from the mixture 2 and the drive axle 111 by means of the drive 121 with a predetermined speed can be driven.
  • a significant advantage of this embodiment is that part of the liquid phase 4 is already separable from the mixture 2 in the prefilter screen 1011 and the mixture 2 in the prefilter screen 1011 can be pre-accelerated to a predefinable rotational speed, such that the mixture 2 introduced by the feed device 9 projects Reaching the screen drum 6, in single-stage pusher centrifuges 1, or in multi-stage pusher centrifuges 1 before reaching the screening stage 14, can be accelerated to a predetermined peripheral speed.
  • collecting means 13 for collecting and discharging the liquid phase 4 from the prefilter 1011 provided.
  • the discharge of the liquid phase 4, which was deposited on the prefilter screen 1011 into the collecting means 13, preferably takes place via a conduit means 131, e.g. a suitably designed and in the pusher centrifuge 1 suitably arranged pipe 131 may include.
  • the collecting means 13 in this case has to carry out the conduit means 131 in the interior of the collecting means 13 a, on one of the feed device 9 facing side extending circular disk-shaped opening groove 132, so that the rotational movement of the prefilter 1011 is not hindered by the conduit means 131.
  • the prefilter sieve 1011 can of course also be designed as a two-stage sieve with a coarse sieve and a fine sieve.
  • the first filter stage forms the coarse sieve, which particles contained in the mixture 2, which are greater than the filter openings of the coarse sieve retains.
  • the fine sieve retains correspondingly finer particles, while at least part of the liquid phase 4, as well as very small particles which also have to be removed, are directly dischargeable from the screening stage 14 or from the screening drum 6 in single-stage pusher centrifuges 1.
  • the design of the prefilter sieve 1011 as a two-stage sieve has the particular advantage that the fine sieve is not so heavily loaded mechanically by large and / or heavy particles which may be contained in the incoming mixture 2, so that the fine sieve, for example, has very small pores for filtering may have very small particles and in particular may also be made of mechanically less resistant materials.
  • Fig. 5 an embodiment of an inventive pusher centrifuge 1 is shown, in which the separately drivable Vorbevantungstrichter 102 is configured as Vorbevantungssieb 1021 for pre-separation of liquid phase 4 from the mixture 2.
  • the pre-acceleration screen 1021 is here designed as a two-stage screen with a coarse screen and a fine screen, which is the previously described in detail by the example of the prefilter screen 1011.
  • the pre-acceleration screen 1021 need not be designed as a two-stage screen.
  • the pre-acceleration funnel 102 or the pre-acceleration screen 1021 has a pre-acceleration angle ⁇ with respect to the rotation axis 5, which are, for example, between 0 ° and 45 ° with respect to the rotation axis 5, in particular between 0 ° and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, preferably between 15 ° and 35 °.
  • a pre-acceleration angle ⁇ with respect to the rotation axis 5 which are, for example, between 0 ° and 45 ° with respect to the rotation axis 5, in particular 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 flow velocity of the mixture 2 can be selectively changed in comparison to the free fall speed in the direction of the circumferential surface 142 of the screening stage 14, so that the mixture 2 in the region of the pre-acceleration cone 102 or the pre-acceleration screen 1021 increases with approach to the outer ring region 81 is gradually accelerated both in the radial direction and in the circumferential direction of the screen drum 6. That is, the mixture 2 is accelerated in the region of the Vorbevantungssiebs 1021 in a particularly gentle manner gradually to a predetermined peripheral speed, and then on reaching the peripheral surface 62 and the peripheral surface 142 of the screening stage 14, finally reach the full rotational speed of the screen drum 6 ,
  • the inlet funnel 101 is configured as a prefilter 1011 and arranged by means of one or more mounting brackets 15 on the screen drum 6.
  • the fastening supports 15 are preferably in the form of suitably shaped spokes 15, thin rods 15 or tubes 15, so that in the operating state the solid cake 3 can be removed from the screening stage 14 or from the screening drum 6 without problems.
  • at least one of the mounting brackets 15 is formed and arranged on an outer edge of the screen drum 6 that collected in the collecting means 13 liquid phase 4 is conveyed through the mounting bracket 15 in a screen opening 61 of the screen drum 6 and separable through the screen opening 61 from the screen drum 6 is. It can of course also to the mounting bracket 15 itself openings at a suitable location for discharging liquid phase 4 may be provided.
  • Vorfiltersieb 1011 be arranged by means of one or more mounting brackets 15 at a screening stage 14 or even at several screening stages 14 or at a screening stage 14 and the screening drum 6, wherein the corresponding drums preferably perform no oscillatory relative movement against each other.
  • the pre-acceleration funnel 102 or the pre-acceleration sieve 1021 can rotate, for example, in one direction of the oscillation movement of the screening stage 14 at a different rotational speed than in the opposite oscillation movement of the screening stage 14.
  • the rotational frequency of the pre-acceleration hopper 102 are selected such that the pre-acceleration hopper 102 rotates synchronously with the screening stage 14 so that there is no relative movement with respect to the rotation about the nozzle shaft when moving between the outer ring area 81 and the solid cake 3 deposited on the peripheral surface of the screening stage 14 5, while the return, ie in the phase of the Osillationsmos in which the empty space R is charged with new mixture 2, the pre-acceleration hopper 102, for example, slower rotates than the screening stage 14th
  • Fig. 5a is finally an embodiment according to Fig. 5 with a blind bottom 811 shown schematically, the pre-acceleration screen 1021 is not shown for clarity as a two-stage screen.
  • both the pre-acceleration screen 1021 and the prefilter screen 1011 can be configured as single, double or multi-stage screen.
  • the embodiment according to Fig. 5a has an outer annular region 81 designed as a blind bottom 811, which rotates synchronously with the outer screen drum 6, but is decoupled from the pre-acceleration hopper 102 with respect to the rotational movement, so that the pre-acceleration hopper 102 or the Vorbevantungssieb 1021 is rotatable about the rotation axis 5 at a different speed than the blind bottom 811.
  • This can, as in Fig.
  • the blind bottom 811 via at least one attachment strut 812 rotatably connected to the outer screen drum 6, wherein the mounting strut 812 is guided through a suitably placed opening 143 in the screening stage 14, so that the fastening strut 812 is decoupled from the oscillatory movement of the screening stage 14 ,
  • the embodiment gemäs Fig. 5a also applicable to higher-level than two-stage pusher centrifuges 1 analog.
  • the pre-acceleration hopper 102 is completely independent of the rotational speed of the outer screen drum 6 with a tunable to the processed mixture 2 rotation frequency driven and on the other hand rotates the blind bottom 811, which transports the solid cake 3 in the axial direction at the same speed as the screen drum 6 and the screening stage 14, so that between the blind bottom 811 and screening stage 14 with respect to the rotation about the rotation axis 5, no relative movement takes place.
  • the rotational speed can be variable, for example as a function of a current operating state of the pusher centrifuge 1, as already described above.
  • the introduced mixture can be pre-accelerated in the inlet funnel and / or in the pre-acceleration funnel to a predeterminable peripheral speed, so that the mixture does not collide with the sieve drum or the screening stage in a very short time is accelerated from a peripheral speed close to zero to the full peripheral speed of the screen drum.
  • grain breakage is avoidable, so that in particular substances that are particularly sensitive to abrupt Changes in a centrifugal or radial acceleration respond, are processed in compliance with the highest quality standards.
  • both the inlet funnel and the pre-acceleration funnel can be configured as screens for pre-separation of liquid phase
  • very low inlet concentrations can also be processed which, for example, correspond to 50% or 70% or 80% or even more than 90% proportion of liquid phase since a considerable part of the liquid phase contained in the mixture is already separable in the prefilter sieve and / or in the pre-acceleration sieve.
  • prefilter sieve and pre-acceleration sieve it is possible to process mixtures with almost arbitrarily large liquid content, without the mixture having to be pre-thickened in complex processes.

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. So offenbart die DE 689 951 z.B. eine Schubschleuder, bei welcher die Verteilung des zu schleudernden Gutes innerhalb der Schleudertrommel durch einen mit dieser umlaufenden kegeligen Einlauftrichter erfolgt. 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 häufig 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 und im folgenden 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 und es insbesondere gestattet, ein durch das Einlaufrohr einzubringendes Gemisch derart schonend auf die volle Umfangsgeschwindigkeit zu beschleunigen, dass insbesondere Kornbruch vermieden wird.
  • 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. Die erfindungsgemässe Schubzentrifuge umfasst dabei eine um eine Drehachse rotierbare äussere Siebtrommel, einen in der Siebtrommel angeordneten Gemischverteiler mit einer Schubbodenvorrichtung und einer Einspeiseeinrichtung, wobei die Schubbodenvorrichtung so angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Feststoffkuchen mittels der Schubbodenvorrichtung verschiebbar ist und mit der Einspeiseeinrichtung das Gemisch über den Gemischverteiler in einen Leerraum einbringbar ist, der beim Verschieben des Feststoffkuchens durch die Schubbodenvorrichtung entsteht. Der Gemischverteiler umfasst mindestens einen Trichter zur Vorbeschleunigung des Gemischs, wobei der Trichter um eine Antriebsachse drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse rotierbar ist. Erfindungsgemäss hat der Einlauftrichter einen gekrümmten Verlauf, wobei sich ein Öffnungswinkel des Einlauftrichters in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert.
  • Der wesentliche Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen besteht somit darin, dass die erfindungsgemässe Schubzentrifuge, anders z.B. als die in der DE 689 951 offenbarten Schubschleuder, einen Einlauftrichter mit einem einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich ein Öffnungswinkel des Einlauftrichters in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert. Dadurch wird das Gemisch, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Einlauftrichters nicht abrupt, d.h. in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel beschleunigt, wodurch zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch vermeidbar sind.
  • Ein- und mehrstufige Schubzentrifugen, sowie deren Funktionsprinzipien, sind in den 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 und / 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 der Schubbodenvorrichtung und der Einspeiseeinrichtung 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 der Gemischverteiler entweder einen als Einlauftrichter ausgebildeten Trichter zur Vorbeschleunigung des Gemischs umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodenvorrrichtung hin erstreckt, und / oder einen als Vorbeschleunigungstrichter ausgestalteten Trichter zur Vorbeschleunigung des Gemischs umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt, wobei der Einlauftrichter und / oder der Vorbeschleunigungstrichter um eine Antriebsachse mit einer vorgebbaren Drehzahl mittels eines Antriebs rotierbar ist. Damit ist der Einlauftrichter und / oder der Vorbeschieunigungstrichter zur kontrollierten Vorbeschleunigung des eingebrachten Gemischs, unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse rotierbar.
  • Dadurch, dass das Gemisch, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Einlauftrichters und / oder im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters 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 vermeidbar. Damit sind in den verschiedenen Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei extrem hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel verarbeitbar.
  • Dabei erstrecken sich sowohl der Einlauftrichter als auch der 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 der Einlauftrichter und / oder der Vorbeschleunigungstrichter in einem vorgebbaren Bereich jedoch auch einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Öffnungsswinkel des Einlauftrichters und / oder der Vorbeschleunigungswinkel des Vorbeschleunigungstrichters in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert oder verkleinert. Das kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der Einlauftrichter bzw. der Vorbeschleunigungstrichter, wie später noch genauer beschrieben wird, als Vorfiltersieb bzw. als Vorbeschleunigungssieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase ausgebildet ist.
  • Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schubzentrifuge kann der Einlauftrichter, unabhängig von der Drehzahl der äusseren Siebtrommel, um die Antriebsachse durch den Antrieb antreibbar sein, während die Schubbodenvorrichtung synchron mit der Siebtrommel um die Drehachse rotierbar angeordnet sein kann. Dabei kann der Gemischverteiler zur Vorbeschleunigung des Gemischs einen Vorbeschleunigungstrichter umfassen, der bevorzugt, jedoch nicht notwendig, drehfest mit der Schubbodenvorrichtung verbunden ist, so dass der Vorbeschleunigungstrichter synchron mit der Siebtrommel rotiert. Es versteht sich, dass der Vorbeschleunigungstrichter in einem anderen Ausführungsbeispiel auch fehlen kann, oder ebenfalls, wie der Einlauftrichter, über einen eigenen Antrieb verfügen kann.
  • Die oszillatorische Bewegung zur Verschiebung des Feststoffkuchens vollführt dabei 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 der 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.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Einlauftrichter als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet. Dadurch, 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, 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 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 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. Darüber hinaus können auch kleinste im Gemisch enthaltene Partikel durch den Effekt der Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen abgeschieden werden.
  • Insbesondere dann, aber nicht nur dann, wenn der Einlauftrichter als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase ausgebildet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Einlauftrichter einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungsswinkel des Einlauftrichters in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert oder verkleinert. 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 der Einlauftrichter bzw. das Vorfiltersieb einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel des Vorfiltersiebs in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert. Das heisst, der Einlauftrichter bzw. das Vorfiltersieb erweitert sich in Richtung zur Schubbodenvorrichtung ähnlich wie das Horn einer Trompete. Damit wird die Abtriebskraft, mit der das Gemisch aus dem Einlauftrichter 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, einen Einlauftrichter bzw. 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 Einlauftrichter beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung langsamer zunimmt, als beispielsweise bei einem sich unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel konisch erweiternden Einlauftrichter. Dadurch entsteht im Vorbeschleunigungssieb 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 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 Einlauftrichter 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 insbesondere so ausgestaltet und angeordnet sein können, 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.
  • In einem speziellen Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Schubzentrifuge ist das Vorfiltersieb mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen an einer Siebstufe angeordnet, wobei der Gemischverteiler einen Vorbeschleunigungstrichter umfasst, der um eine Rotationsachse drehbar angeordnet und mittels eines Drehantriebs unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel antreibbar ist. 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 kann insbesondere mindestens eine der Befestigungsstützen so ausgebildet und an einem äusseren Rand einer Siebstufe angeordnet sein, 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 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.
  • Bei einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge kann der Gemischverteiler einen Vorbeschleunigungstrichter umfassen, der sich beispielsweise im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt und im speziellen beispielsweise drehfest mit der Schubbodenvorrichtung verbunden sein kann. Dabei umfasst der Gemischverteiler einen Einlauftrichter zur Vorbeschleunigung des Gemischs, wobei der Einlauftrichter um eine Antriebsachse drehbar angeordnet ist und mittels eines Antriebs, unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel, mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse rotierbar ist. Dabei kann der Vorbeschleunigungstrichter auch als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet sein, wobei sich das Vorbeschleunigungssieb im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt.
  • Wenn der Vorbeschleunigungstrichter als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet ist, ist ein Teil der Flüssigphase im Vorbeschleunigungssieb vom Gemisch abtrennbar und das Gemisch ist im Vorbeschleunigungssieb 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 kleinerer Anteil der gesamten Menge an Flüssigphase, die noch im Gemisch enthalten ist, auf die volle
  • Umfangsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel beschleunigt werden, da ein 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 und / oder der Einlauftrichter in Bezug auf die Drehachse der Siebtrommel einen Öffnungwinkel aufweisen, der kleiner als 90° ist, ist im Vorbeschleunigungssieb und / oder im Einlauftrichter die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall, d.h. ohne Vorbeschleunigungstrichter und / oder ohne Einlauftrichter, in Richtung zur Umfangsfläche der Siebstufe bzw. der Siebtrommel gezielt veränderbar, so dass das Gemisch im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters und / oder des Einlauftrichters mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Siebtrommel allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch ist im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters und / oder des Einlauftrichters auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar, 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 Einlauftrichters 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.
  • Falls der Vorbeschleunigungstrichter als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet ist, kann selbstverständlich auch das Vorbeschleunigungssieb 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.
  • Wenn beispielsweise die speziellen Eigenschaften des zu verarbeitenden Gemischs es erfordern, dass im Vorbeschleunigungstrichter und / oder im Einlauftrichter aus dem Gemisch keine Flüssigphase abgeschieden werden soll, weil beispielsweise der Anteil an Flüssigphase im einlaufenden Gemisch nicht hoch genug ist, kann eine Vorfiltrierung des Gemischs im Vorbeschleunigungstrichter und / oder im Einlauftrichter selbstverständlich auch entfallen.
  • Darüber hinaus kann insbesondere auch am Vorbeschleunigungssieb ein Auffangmittel zum Abführen von am Vorbeschleunigungssieb abgeschiedener Flüssigphase vorgesehen sein. 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.
  • Selbstverständlich können in einem speziellen Ausführungsbeispiel, 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.
  • Wie bereits erwähnt, kann auch der Vorbeschleunigungstrichter bzw. das Vorbeschleunigungssieb über einen Drehantrieb separat antreibbar sein. Der Vorbeschleunigungstrichter ist dann bevorzugt so ausgestaltet und angeordnet, dass der Vorbeschleunigungstrichter 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. Dabei ist die Schubbodenvorrichtung bevorzugt mit der äusseren Siebtrommel drehfest verbunden und bezüglich der Rotation um die Drehachse vom Vorbeschleunigungssieb entkoppelt. Das heisst, die Schubbodenvorrichtung rotiert beispielsweise synchron mit der äusseren Siebtrommel, während der Vorbeschleunigungstrichter unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel antreibbar ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Schubbodenvorrichtung synchron mit dem Vorbeschleunigungstrichter rotiert, das heisst, dass Schubbodenvorrichtung und Vorbeschleunigungstrichter gemeinsam mit einer vorgebbaren Drehzahl und unabhängig von der Drehzahl der äusseren Siebtrommel, antreibbar sind. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten der Kopplung von Drehantrieb und Vorbeschleunigungstrichter und /oder Schubbodenvorrichtung möglich, beispielsweise über geeignete Getriebeanordnungen 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.
  • Im folgenden wird die Erfindung an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    im Schnitt eine erfindungsgemässe Schubzentrifuge mit rotierbarem Einlauftrichter;
    Fig. 2
    ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 mit Vorbeschleunigungstrichter;
    Fig. 2a
    ein Ausführungsbeispiel eines Trichters;
    Fig. 2b
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trichters;
    Fig. 2c
    einen Trichter mit gekrümmtem Verlauf;
    Fig. 2d
    einen anderen Trichter gemäss Fig. 2c;
    Fig. 3
    im Schnitt eine erfindungsgemässe Schubzentrifuge mit rotierbarem Vorbeschleunigungstrichter;
    Fig. 3a
    ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 mit Blindboden;
    Fig. 4
    ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 mit Vorfiltersieb;
    Fig. 5
    ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 mit Vorfiltersieb und Vorbeschleunigungssieb;
    Fig. 5a
    ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 mit Blindboden.
  • Fig. 1 zeigt im Schnitt in einer schematischen Darstellung wesentliche Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge, welche als Trichter zur Vorbeschleunigung des Gemischs einen um eine Antriebsachse drehbar angeordneten Einlauftrichter aufweist. Dabei ist in Fig. 1 beispielhaft eine zweistufige Schubzentrifuge schematisch dargestellt. Es versteht sich, dass die Darstellung der Fig. 1 exemplarisch zu verstehen ist und die Beschreibung selbstverständlich auch für einstufige Schubzentrifugen und auch für mehr als zweistufige Schubzentrifugen 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 beispielsweise in Fig. 1 anhand einer zweistufigen Schubzentrifuge exemplarisch dargestellt, mindestens eine weitere Siebstufe 14 angeordnet. Desweiteren ist in der Siebtrommel 6 ein Gemischverteiler 7 mit einer Schubbodenvorrichtung 8 und einer Einspeiseeinrichtung 9 vorgesehen, wobei entweder die Siebstufe 14 oder wie beispielsweise in Fig. 3 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 14, weisen dabei Sieböffnungen 61, 141 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. 3 auf eine innere Umfangsfläche62 der Siebtrommel 6, bzw. auf eine innere Siebstufenfläche 142 der Siebstufe 14 bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1, aufbringbar ist, durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen abführbar ist.
  • Innerhalb der Siebtrommel 6 ist der Gemischverteiler 7 mit einer Schubbodenvorrrichtung 8 und einer Einspeiseeinrichtung 9 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 142 der Siebstufe 14 durch Einbringen in einen Leerraum R, der beim Verschieben des Feststoffkuchens 3 entsteht, zu verteilen.
  • Das Gemisch 2 ist dabei mittels der Einspeiseeinrichtung 9, die beispielsweise ein Einlaufrohr 9 umfassen kann, zur Vorbeschleunigung in den Einlauftrichter 101 einspeisbar, der sich im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin erstreckt, wobei der Einlauftrichter 101 um eine Antriebsachse 11, 111 drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs 12, 121 mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse 111 rotierbar ist. Dabei können geeignete, hier nicht dargestellte Mittel vorgesehen sein, um den Antrieb 121 beispielsweise in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Gemisch 2 oder in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Schubzentrifuge 1 zu steuern und / oder zu regeln.
  • Dadurch, dass das Gemisch 2, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Einlauftrichters 10, 101 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 sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel 6 verarbeitbar.
  • An einem peripheren Bereich ist 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 14, abgelagerte Feststoffkuchen 3 durch eine weiter unten genauer beschriebene Oszillation entlang der Drehachse 5 der Schubbodenvorrichtung 8 und / oder der Siebstufe 14, bei einstufigen Schubzentrifugen 1 aus der Siebtrommel 6, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 in die Siebtrommel 6 oder in eine weitere nicht dargestellte Siebstufe 14, verschiebbar ist.
  • Die Schubbodenvorrichtung 8 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 die Siebstufe 14, während die Schubbodenvorrichtung 8 nicht oszilliert. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen der oszillierenden Siebstufe 14 und der in axialer Richtung unbeweglichen Schubbodenvorrichtung 8 bzw. der Siebtrommel 6. Die oszillatorische Bewegung wird bevorzugt mittels eines hier nicht gezeigten Umsteuermechanismus generiert und über eine Schubstange P übertragen, wobei in einer ersten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung mit dem äusseren Ringbereich 81 der Schubbodenvorrichtung 8 abgelagerter Feststoffkuchen 3 in Ringabschnitten, deren Breite durch die Hublänge der Oszillationsbewegung 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.
  • Bei dem in Fig. 2 für mehrstufige Schubzentrifugen 1 exemplarisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen 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 14 um die Drehachse 5. Dabei umfasst der Gemischverteiler 7 zusätzlich einen mit der Schubbodenvorrichtung 8 drehfest verbundenen Vorbeschleunigungstrichter 102, der sich im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin erstreckt. Dadurch, dass der Gemischverteiler 7 zusätzlich zum Einlauftrichter 101 noch den Vorbeschleunigungstrichter 102 umfasst, sind auch mechanisch extrem empfindliche Gemische 2 verarbeitbar, da die Beschleunigung des Gemischs 2 auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel 6 in mehreren Stufen geschieht und damit ausserordentlich schonend vonstatten geht.
  • In den Fig. 2a und 2b ist beispielhaft und schematisch je ein Ausführungsbeispiel eines Trichters 10 dargestellt. Dabei ist in den beiden Abbildungen zur Illustration je ein Vorbeschleunigungstrichter 102 dargestellt. Wie jedoch die Bezugszeichen 10, 101 und 102 in Fig. 2b andeuten, bezieht sich das in Fig. 2b gezeigte Beispiel für die Geometrie eines Trichters 10 sowohl auf den Einlauftrichter 101 als auch auf den Vorbeschleunigungstrichter 102.
  • Fig.2a zeigt einen Vorbeschleunigungstrichter 102 mit äusserem 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. 2b schematisch dargestellt, der Trichter 10 auch als mehrstufiger Trichter 10 ausgebildet sein, wobei der Trichter 10 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. Dabei kann sowohl der Einlauftrichter 101, als auch der Vorbeschleunigungstrichter 102 gemäss Fig. 2b als mehrstufiger Trichter ausgebildet sein.
  • Insbesondere dann, aber nicht nur dann, wenn der Einlauftrichter 101 als Vorfiltersieb 1011 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 4 ausgebildet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Einlauftrichter 101 einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungsswinkel α des Einlauftrichters 101 wie in den Fig. 2c und 2d 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 der Einlauftrichter 101 bzw. das Vorfiltersieb 1011 einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 1011 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin vergrössert. Ein solches spezielles Ausführungsbeispiel eines Einlauftrichters 101 ist in Fig. 2c schematisch dargestellt. Das heisst, der Einlauftrichter 101 bzw. das Vorfiltersieb 1011 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 101 beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung 8 überproportional grösser, so dass das Gemisch 2, das bereits im Vorfiltersieb 1011 relativ stark entwässerbar ist und damit schlechte Gleiteigenschaften im Vorfiltersieb 1011 zeigt, schneller das Vorfiltersieb 1011 verlassen kann, als beispielsweise bei einem im wesentlichen sich konusförmig, mit konstantem Öffnungswinkel α sich erweiterndem Vorfiltersieb 1011.
  • Andererseits können auch Gemische 2 vorliegen, die bei gegebenen Betriebsparametern relativ schlecht zu entwässern sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, einen Einlauftrichter 101 bzw. ein Vorfiltersieb 1011 mit einem gekrümmten Verlauf einzusetzen, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 1011 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin verkleinert. Das hat zur Folge, dass die Abtriebskraft, mit der das Gemisch 2 aus dem Einlauftrichter 101 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 101. Dadurch entsteht im Vorfiltersieb 1011 eine gewisse Stauwirkung, so dass das Gemisch 2 länger im Vorfiltersieb 1011 verbleibt und daher bereits im Vorfiltersieb 1011 zu einem höheren Grad entwässerbar ist.
  • Ganz analog zu dem vorher gesagten kann selbstverständlich auch der Vorbeschleunigungstrichter 102 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 1021 einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Vorbeschleunigungswinkel β des Vorbeschleunigungstrichters 102 in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin vergrössert oder verkleinert.
  • In der Praxis kann es von grosser Wichtigkeit sein, den Beschleunigungsvorgang selbst bzw. die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch 2 im Vorbeschleunigungstrichter 102 beschleunigbar ist, gezielt zu kontrollieren. Das ist beispielsweise mit der in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 besonders vorteilhaft erreichbar. Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 3 ist der Vorbeschleunigungstrichter 102 so ausgestaltet und angeordnet, dass der Vorbeschleunigungstrichter 102 mittels eines Drehantriebs 122 um eine Rotationsachse 112 mit einer vorgebbaren Drehzahl, unabhängig von der Drehzahl der Siebtrommel 6, rotierbar ist. Die Rotationsachse 112 kann dabei wie in Fig. 3 exemplarisch dargestellt zum Beispiel innerhalb der Schubstange P angeordnet sein. Dabei können geeignete, hier nicht dargestellte Mittel vorgesehen sein, um den Antrieb 12 beispielsweise in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Gemisch 2 oder in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Schubzentrifuge 1 zu steuern und / oder zu regeln.
  • Bei dem in Fig. 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist am Gemischverteiler 7 kein Einlauftrichter 101 vorgesehen, so dass das Gemisch 2 aus der Einspeiseeinrichtung 9 unmittelbar in den Vorbeschleunigungstrichter 102 einbringbar ist. Selbstverständlich kann auch in einem anderen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 zusätzlich ein Einlauftrichter 101 vorgesehen sein, der darüber hinaus mittels eine separaten Antriebs 121 um eine Antriebsachse 111 mit einer vorgebbaren Drehzahl antreibbar sein kann. Darüberhinaus kann ein Spritzschutz 91, der auf Stützen 911 an der Schubbodenvorrichtung 8 befestigt sein kann und in welchen die Einspeiseeinrichtung 9 mündet, auch fehlen.
  • Bevorzugt, aber nicht notwendig, kann dabei der Vorbeschleunigungstrichter 102 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 102 so gewählt werden, dass der Vorbeschleunigungstrichter 102 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 Realtivbewegung 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 102 zum Beispiel langsamer rotiert als die äussere Siebtrommel 6. Im übrigen kann die in Fig. 3 dargestellte Schubzentrifuge 1 selbstverständlich auch als mehrstufige Schubzentrifuge 1 ausgestaltet sein und auch als mehrstufige Schubzentrifuge, wie weiter unten noch näher beschrieben wird, analog betrieben werden.
  • Fig. 3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 mit einem als Blindboden 811 ausgestalteten äusseren Ringbereich 81, der synchron mit dem Vorbeschleunigungstrichter 102 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 102 ist. Dazu kann wie in Fig. 3a 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 102 synchron oszillieren kann, wobei der Blindboden 811 jedoch gleichzeitig von der Rotationsbewegung des Vorbeschleunigungstrichters 102 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 Schubelemnts 813 von der Drehbewegung des Vorbeschleunigungstrichters 102 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 in Fig. 3a 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. 3a liegen auf der Hand. Einerseits ist der Vorbeschleunigungstrichter 102 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.
  • Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1, bei welcher der Einlauftrichter 101 als Vorfiltersieb 1011 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 4 aus dem Gemisch 2 ausgebildet ist und um die Antriebsachse 111 mittels des Antriebs 121 mit einer vorgebbaren Drehzahl antreibbar ist. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsvariante besteht dabei darin, dass ein Teil der Flüssigphase 4 bereits im Vorfiltersieb 1011 vom Gemisch 2 abtrennbar ist und das Gemisch 2 im Vorfiltersieb 1011 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 14, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss 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 1011 abgeschieden und aus Siebtrommel 6 bzw. aus der Siebstufe 14 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 142 der Siebstufe 142 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 der Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen 3 abscheidbar.
  • Bevorzugt sind dabei, wie beispielhaft in Fig. 4 dargestellt, Auffangmittel 13 zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase 4 aus dem Vorfiltersieb 1011 vorgesehen.
  • Die Ableitung der Flüssigphase 4, die am Vorfiltersieb 1011 in das Auffangmittel 13 abgeschieden wurde, geschieht bevorzugt über eine Leitungseinrichtung 131, die z.B. eine geeignet ausgestaltete und in der Schubzentrifuge 1 geeignet angeordnete Rohrleitung 131 umfassen kann. Das Auffangmittel 13 weist dabei zur Durchführung der Leitungseinrichtung 131 in den Innenraum des Auffangmittels 13 eine, über eine der Einspeiseeinrichtung 9 zugewandten Seite verlaufende kreisscheibenförmige Öffnungsnut 132 auf, so dass die Rotationsbewegung des Vorfiltersiebs 1011 durch die Leitungseinrichtung 131 nicht behindert wird.
  • Dabei kann das Vorfiltersieb 1011 selbstverständlich auch als Zweistufensieb mit einem Grobsieb und einem Feinsieb ausgestaltet sein. Die erste Filterstufe bildet das Grobsieb, welches im Gemisch 2 enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobsiebs zurückhält. Das Feinsieb hält entsprechend feinere Partikel zurück, während zumindest ein Teil der Flüssigphase 4, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, aus der Siebstufe 14, bzw. aus der Siebtrommel 6 bei einstufigen Schubzentrifugen 1, direkt abführbar sind. Die Ausgestaltung des Vorfiltersiebs 1011 als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass das Feinsieb durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch 2 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 Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 dargestellt, bei welcher der separat antreibbare Vorbeschleunigungstrichter 102 als Vorbeschleunigungssieb 1021 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 4 aus dem Gemisch 2 ausgestaltet ist. Insbesondere ist das Vorbeschleunigungssieb 1021 hier als Zweistufensieb mit einem Grobsieb und einem Feinsieb ausgestaltet, was die zuvor bereits am Beispiel des Vorfiltersiebs 1011 ausführlich beschriebenen Vorteile mit sich bringt. Selbstverständlich muss das Vorbeschleunigungssieb 1021 nicht als Zweistufensieb ausgelegt sein.
  • Der Vorbeschleunigungstrichter 102 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 1021 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, 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. Dadurch ist im Vorbeschleunigungssieb 1021 die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs 2 im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall in Richtung zur Umfangsfläche 142 der Siebstufe 14 gezielt veränderbar, so dass das Gemisch 2 im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters 102 bzw. des Vorbeschleunigungssiebs 1021 mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich 81 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Siebtrommel 6 allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch 2 ist im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs 1021 auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche 62 bzw. der Umfangsfläche 142 der Siebstufe 14, schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 zu erreichen.
  • Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Schubzentrifuge 1 ist der Einlauftrichter 101 als Vorfiltersieb 1011 ausgestaltet und mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen 15 an der Siebtrommel 6 angeordnet. Die Befestigungsstützen 15 sind dabei bevorzugt in Form von geeignet geformten Speichen 15, dünnen Stangen 15 oder Rohren 15 ausgebildet, so dass im Betriebszustand der Feststoffkuchen 3 problemlos aus der Siebstufe 14 bzw. aus der Siebtrommel 6 entfernbar ist. Dabei ist mindestens eine der Befestigungsstützen 15 so ausgebildet und an einem äusseren Rand der Siebtrommel 6 angeordnet, dass die im Auffangmittel 13 gesammelte Flüssigphase 4 durch die Befestigungsstütze 15 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 15 selbst an geeigneter Stelle Öffnungen zur Abführen von Flüssigphase 4 vorgesehen sein.
  • Selbstverständlich kann je nach Ausführungsform der erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 bzw. je nach Anforderung das Vorfiltersieb 1011 mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen 15 auch an einer Siebstufe 14 angeordnet sein oder sogar an mehreren Siebstufen 14 oder an einer Siebstufe 14 und an der Siebtrommel 6 angeordnet sein, wobei die entsprechenden Trommeln bevorzugt keine oszillatorische Relativbewegung gegeneinander ausführen.
  • Bevorzugt, aber nicht notwendig, kann dabei der Vorbeschleunigungstrichter 102 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 1021 beispielsweise in einer Richtung der Oszillationsbewegung der Siebstufe 14 mit einer anderen Drehgeschwindigkeit rotieren, als bei der entgegengesetzten Oszillationsbewegung der Siebstufe 14. So kann beispielsweise beim Verschieben des Feststoffkuchens 3 die Rotationsfrequenz des Vorbeschleunigungstrichters 102 so gewählt werden, dass der Vorbeschleunigungstrichter 102 synchron mit der Siebstufe 14 rotiert, so dass zwischen dem äusseren Ringbereich 81 und dem Feststoffkuchen 3, der auf der Umfangsfläche der Siebstufe 14 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 102 zum Beispiel langsamer rotiert als die Siebstufe 14.
  • In Fig. 5a ist schliesslich ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 mit einem Blindboden 811 schematisch dargestellt, wobei das Vorbeschleunigungssieb 1021 der Übersichtlichkeit halber nicht als Zweistufensieb dargestellt ist. Selbstverständlich kann auch hier sowohl das Vorbeschleunigungssieb 1021, als auch das Vorfiltersieb 1011 als Ein-, Zwei- oder Mehrstufensieb ausgestaltet sein.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5a weist einen als Blindboden 811 ausgestalteten äusseren Ringbereich 81 auf, der synchron mit der äusseren Siebtrommel 6 rotiert, jedoch vom Vorbeschleunigungstrichter 102 bezüglich der Rotationsbewegung entkoppelt ist, so dass der Vorbeschleunigungstrichter 102 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 1021 mit einer anderen Drehzahl als der Blindboden 811 um die Drehachse 5 rotierbar ist. Dazu kann, wie in Fig. 5a 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 14 geführt ist, so dass die Befestigungsstrebe 812 von der Oszillationsbewegung der Siebstufe 14 entkoppelt ist. Selbstverständlich ist das Ausführungsbeispiel gemäs Fig. 5a auch auf höherstufige als zweistufige Schubzentrifugen 1 analog übertragbar.
  • Die Vorteile der Ausführungsvariante gemäss Fig. 5a liegen auf der Hand. Einerseits ist der Vorbeschleunigungstrichter 102 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 14, so dass zwischen Blindboden 811 und Siebstufe 14 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.
  • Durch den Einsatz der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, die ein- oder mehrstufig ausgeführt sein kann, kann das eingebrachte Gemisch im Einlauftrichter und / oder im Vorbeschleunigungstrichter 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 Zentrifugal- oder Radialbeschleunigung reagieren, unter Einhaltung höchster Qualitätsansprüche verarbeitet werden.
  • Dadurch, dass sowohl der Einlauftrichter als auch der Vorbeschleunigungstrichter als Siebe zur Vorabscheidung von Flüssigphase ausgestaltet sein können, können darüberhinaus insbesondere auch sehr 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 und / oder im Vorbeschleunigungssieb abtrennbar ist. Insbesondere durch den kombinierten Einsatz von Vorfiltersieb und Vorbeschleunigungssieb 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 extrem hohem Flüssigkeitsgehalt stets gewährleistet, dass eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über die innere Umfangsfläche der inneren Siebstufe bzw. der äusseren Siebtrommel erfolgt. Damit werden 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 und insbesondere 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 (11)

  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) und einer Einspeiseeinrichtung (9), wobei die Schubbodenvorrichtung (8) so angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Feststoffkuchen (3) mittels der Schubbodenvorrichtung (8) verschiebbar ist, und mit der Einspeiseeinrichtung (9) 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 der Gemischverteiler (7) mindestens einen Trichter (10) zur Vorbeschleunigung des Gemischs (2) umfasst, wobei der Trichter (10) um eine Antriebsachse (11) drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs (12) mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse (11) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauftrichter (101) einen gekrümmten Verlauf hat und sich ein Öffnungswinkel (α) des Einlauftrichters (101) in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin vergrössert.
  2. Schubzentrifuge nach Anspruch 1, wobei der Gemischverteiler (7) einen Vorbeschleunigungstrichter (102) umfasst, der sich unter einem im wesentlichen konstanten Vorbeschleunigungswinkel (β) konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin erstreckt.
  3. Schubzentrifuge nach Anspruch 1, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (102) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (102) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin vergrössert.
  4. Schubzentrifuge nach Anspruch 1, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (102) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (102) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin verkleinert.
  5. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (101) um eine Antriebsachse (111) drehbar angeordnet ist und mittels eines Antriebs (121) mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse (111) rotierbar ist.
  6. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (102) so ausgestaltet und angeordnet ist, dass der Vorbeschleunigungstrichter (102) mittels eines Drehantriebs (122) um eine Rotationsachse (112) mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist.
  7. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (101) als Vorfiltersieb (1011) zur Vorabscheidung von Flüssigphase (4) aus dem Gemisch (2) ausgebildet ist.
  8. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (102) als Vorbeschleunigungssieb (1021) zur Vorabscheidung von Flüssigphase (4) aus dem Gemisch (2) ausgestaltet ist.
  9. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (1011) und / oder das Vorbeschleunigungssieb (1021) als Zweistufensieb mit einem Grobsieb und einem Feinsieb ausgestaltet ist.
  10. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Auffangmittel (13) zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase (4) aus dem Vofiltersieb (1011) und / oder aus dem Vorbeschleunigungssieb (1021) vorgesehen sind.
  11. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (1011) an einer Siebstufe (14) und / oder an der Siebtrommel (6) angeordnet ist.
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