EP2913112A1 - Zentrifuge, sowie Verfahren zur Beladung einer Zentrifuge - Google Patents

Zentrifuge, sowie Verfahren zur Beladung einer Zentrifuge Download PDF

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EP2913112A1
EP2913112A1 EP15150688.8A EP15150688A EP2913112A1 EP 2913112 A1 EP2913112 A1 EP 2913112A1 EP 15150688 A EP15150688 A EP 15150688A EP 2913112 A1 EP2913112 A1 EP 2913112A1
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EP
European Patent Office
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mixture
feed
centrifuge
inlet
empty space
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EP15150688.8A
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EP2913112B1 (de
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Daniel Meier
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Ferrum AG
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Ferrum AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
    • B04B3/02—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by means coaxial with the bowl axis and moving to and fro, i.e. push-type centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • 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
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Program control of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B15/00—Other accessories for centrifuges
    • B04B15/06—Other accessories for centrifuges for cleaning bowls, filters, sieves, inserts, or the like

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge, in particular double-feed centrifuge, or single-stage or multi-stage pusher centrifuge, and a feed diverter for a centrifuge, and a method for loading a centrifuge with a mixture or with a washing fluid according to the preamble of the independent claims 1, 14, and 15.
  • the invention is discussed primarily using the example of the application in a double-feed centrifuge. It goes without saying that the invention can equally advantageously be used in any other type of centrifuge, in particular in single-stage or multi-stage pusher centrifuges and in special cases even in centrifugal centrifuges, which are therefore all covered by the present application.
  • centrifuges are widely used in various embodiments and are used in a variety of fields.
  • discontinuously operating centrifuges such as centrifugal peeler preferably used, while especially when continuously large amounts of a solid-liquid mixture to be separated, continuously operating pusher centrifuges are advantageously used.
  • one-stage or multistage pusher centrifuges, as well as so-called double-pusher centrifuges, are advantageously used in practice.
  • a solid-liquid mixture for example a suspension or other moist substance mixture, such as a moist salt or salt mixture
  • a mixture distributor of a rapidly rotating centrifuge drum comprising a barrel at least partially configured as a filter, supplied, so that due to the centrifugal forces acting the liquid phase is eliminated through the filter, while inside a drum wall of the centrifuge drum, a solid cake is deposited.
  • the term centrifuge drum, drum and barrel used by the expert often, although not synonymous throughout, of course, multi-part constructed drums are known in which, for example, a removable filter basket or a removable filter cloth can be provided or the centrifuge drum itself designed integrally as a filter basket can be.
  • a substantially disc-shaped synchronously co-rotating thrust tray is arranged, which oscillates in the axial direction in the drum with a certain amplitude, so that a part of the dehumidified solids cake at one end of the Drum is pushed out.
  • an adjacent to the sliding floor area of the basket is released, which can then be fed through the inlet pipe and the mixture manifold again with a new mixture.
  • drum diameter up to 1000 mm and even larger 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 or the basket, the per unit time supplied amount of mixture or the drum diameter and thus the diameter of the barrel, or the type of pusher centrifuge used also from the material to be dehumidified, the Depend on liquid content, etc.
  • the mixture usually passes through a stationary inlet pipe and a mixture distributor in the center of the centrifuge drum, wherein the mixture distributor rotates synchronously with the centrifuge drum.
  • the mixture distributor rotates synchronously with the centrifuge drum.
  • the mixture distributor Through a arranged in the middle of the basket moving floor, which oscillates along the longitudinal axis of the centrifuge drum and can be operatively connected to the mixture distributor, the mixture in interaction with the mixture distributor, alternately fed to the front or rear drum half.
  • two inlet zones are present, so that correspondingly larger amounts of mixture can be processed per unit time.
  • a predeterminable part of the solid cake is transported through the sliding floor to the respective end of the drum and discharged through a collecting channel.
  • a known double-thrust centrifuge which operates on the previously described principle is, for example, in EP 0 635 309 B1 described in detail.
  • the advantages over conventional single or multi-stage pusher centrifuges are obvious.
  • here is the double inlet zone to call, whereby a significantly increased liquid absorption capacity is achieved, so that mixtures with lower inlet concentrations, ie can be processed with higher liquid content, while higher total feed quantities of mixture are processable.
  • results in the same number of strokes a double Festoff conveyance and thus a specific lower transport work.
  • the space required corresponds to that of normal pusher centrifuges of the same size.
  • Typical areas of application for double-feed centrifuges include well dehumidified products, such as sea salt, where in particular the double utilization of the pushing movement comes to full effect.
  • Another typical field of application are poorly filterable products or mixtures with low inlet concentrations (ie with a high liquid content).
  • the higher liquid absorption capacity compared to ordinary pusher centrifuges has a particularly positive effect. It is possible to process smaller inlet concentrations or higher suspension volumes without causing flooding.
  • the known pusher centrifuges also have several serious disadvantages. Even if lower with the known double thrust centrifuges Inlet concentrations can be processed as with ordinary single or multi-stage pusher centrifuges, the inlet concentration of the mixture to be processed may 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 be pre-thickened in more or less expensive processes. In fact, if the liquid content is too high, a uniform distribution of the mixture to be dried over the circumference of the sieve drum becomes increasingly difficult.
  • the centrifuges known from the prior art sometimes show significant disadvantages.
  • the mixture introduced into the mixture distributor through the inlet pipe is accelerated to the full peripheral speed of the drum in the shortest time when it strikes the screening drum.
  • This can lead to grain breakage, especially with sensitive substances.
  • solid grains distributed in a suspension fed to the centrifuge are in the abrupt acceleration process in Uncontrolled manner burst into smaller pieces, which may have a negative impact on the quality of the produced solid cake, for example, if the particle size of the grains in the final product plays a role.
  • the centrifuge according to Fig. 1 shows on average in a schematic representation of essential components of a known double thrust centrifuge.
  • the example of the EP 1 468 741 A1 Known double-thrust centrifuge which is hereinafter referred to collectively with the reference numeral 1 ', comprises in a conventional manner a about an axis of rotation 2' about a drum axis 31 'rotatable basket 3', which is housed in a housing G '.
  • the drum axis 31 ' is in operative connection with a drum drive, not shown, so that the drum 3' can be set by the drum drive in rapid rotation about the rotation axis 2 '.
  • the basket 3 'in this case has screen openings 32', through which in a known manner with rapid rotation liquid phase 6 'from a mixture 4', which is applied to an inner peripheral surface 20 'of the barrel 3', and by the centrifugal forces occurring to the outside into a collecting device 18 'can be discharged.
  • the applied to the inner peripheral surface 20 'of the barrel 3' mixture 4 ' is so deposited by the prevailing very strong centrifugal forces in a solids cake 5', which is deposited on the inner peripheral surface 20 'of the barrel 3', and the liquid phase 6 ', the through the screen openings 32 'from the barrel 3' can be discharged, separated.
  • a mixture distributor 7' is arranged, which allows mixture 4 'on the inner peripheral surface 20' of the barrel 3 'to distribute, wherein the Mixture distributor 7 'an inlet pipe 10' and a push floor device 8 'with pusher bottom plate 81' includes.
  • the mixture 4 ' passes in the operating state via the inlet pipe 10' in the inlet device 17 'of the mixture manifold 7' and then due to an oscillatory movement of the pusher bottom device 8 'alternately the front or rear half of the barrel 3' fed.
  • the inlet device 17 ' is preferably rigidly coupled to the barrel 3' by fastening means and therefore rotates synchronously with the barrel 3 'and the mixture manifold 7'.
  • the oscillatory movement which will be described in more detail below, performs. with the push floor plate 81 ', the connecting element 82', the push floor device 8 'and the outer ring area 9'.
  • the push floor device 8 ' is connected via a connecting element 82' with the push floor plate 81 'operatively connected.
  • the pusher bottom device 8 ' is preferably in the form of a circular disk with an outer annular region 9', wherein the annular region 9 'is formed and arranged on a peripheral region of the pusher bottom device 8' such that the ring region 9 'deposits in the annular basket 3' Solid cake 5 'alternately in both directions of the axis of rotation 2' is displaceable.
  • the pusher bottom plate 81 ' is also preferably formed as a ring sheath 81', but may also be designed in the form of a spoke wheel 81 'or in any other suitable form.
  • the connecting element 82 ' which connects the push floor plate 81' to the push floor device 8 'in an effective manner, is constructed, for example, of a plurality of struts 82', which preferably but not necessarily extend along the axis of rotation 2 ', or as a compact or non-compact drum 82 ', For example, be designed as a perforated drum 82' or in any other suitable form.
  • the Schubodenplatte 81 ' is coupled by means of a thrust axis 16' to a pusher with reversing unit, not shown, so that the pusher bottom plate 81 ' with the connecting element 82 'and the sliding floor device 8' in the direction of the axis of rotation 2 'in an oscillatory movement with a predeterminable stroke is displaceable.
  • the sliding floor device 8 'in a predetermined range in the form of acceleration surfaces 12' is designed so that the introduced from the inlet pipe 10 'mixture 4' before reaching the runner 3 'accelerated to a predetermined peripheral speed is.
  • EP 1 468 741 A1 Due to the fact that according to this solution EP 1 468 741 A1 has the pusher bottom device 8 'against the radial direction inclined acceleration surfaces 12', a through the inlet pipe 10 'in the mixture manifold 7' introduced mixture 4 'does not hit directly on the basket 3'. Rather, the incoming mixture 4 'is applied to the acceleration surfaces 12', which are inclined against the radial direction. As a result, a slower acceleration of the newly introduced mixture 4 'is achieved on the peripheral speed of the basket 3', which in particular grain breakage and other harmful effects, such as occur during abrupt acceleration in the known from the prior art double thrust centrifuges, can be prevented.
  • the construction of the EP 1 468 741 A1 with mixture distributor 7 ', the inlet device 17', and with the acceleration surfaces 12 'on the sliding floor device 8' according to Fig. 1 structurally relatively complex, so that it may be desirable in certain cases, to dispense with such a complex construction of the mixture manifold 7 'either wholly or at least partially or to maintain this in whole or in part but at the same time to further improve its function by additional design or procedural measures ,
  • the object of the invention is therefore to propose an improved double-slide centrifuge, which largely avoids the disadvantages resulting from the prior art.
  • the feed device comprises a feed reversal control and a mixture feed, so that the mixture can be supplied to the first empty space or the second empty space by means of the feed reversal control via the mixture feed to a predeterminable scheme.
  • the feed device which in practice may comprise a feed pipe known per se, comprises an infeed control and is in operative connection therewith so that at least the mixture, and / or in special embodiments also another fluid, eg a washing fluid can be introduced into the interior of the sieve drum and distributed in the sieve drum, and so e.g. the mixture to be dehumidified in the first empty space or second empty space of the double-draw centrifuge produced by the moving floor on an inner peripheral surface of the drum in the operating state can be supplied selectively and in a predeterminable scheme and in predeterminable amounts.
  • a washing fluid e.g. the mixture to be dehumidified in the first empty space or second empty space of the double-draw centrifuge produced by the moving floor on an inner peripheral surface of the drum in the operating state can be supplied selectively and in a predeterminable scheme and in predeterminable amounts.
  • the metered dehumidifying mixture in predetermined amounts and apply at predetermined times or at predetermined time intervals optimally depending on the relevant boundary conditions or parameters on the inner peripheral surface of the drum for dehumidifying.
  • a mixture laden with a lot of liquid or even an already largely pre-dehumidified mixture by an inventive Double slide centrifuge are optimally processed without previously structural adjustments to the centrifuge or to their additional aggregates must be made.
  • the centrifuge according to the invention comprises according to the following detailed description corresponding means for loading with the mixture to be dehumidified, in practice usually a suspension, or also means for washing the solid cake with a washing liquid.
  • corresponding units for purging the centrifuge can be provided, which knows the person skilled in principle ago principle.
  • sensors, probes, optical lenses or the like known per se for measuring, controlling or regulating the feeding of the media to be processed such as suspensions to be dehumidified, washing or cleaning fluids or other media to be processed other known per se other sensors or detectors are provided on a novel double-slide centrifuge, with which, for example suitable valves, pumps, locks, etc. can be controlled or regulated so that the substances to be processed in accordance with the necessary requirements are flexibly and optimally fed to the screen drum.
  • the feed device or at least a part of its components is advantageously provided on a front plate of the centrifuge and particularly preferably protrudes through the push floor into the interior of the sieve drum of the centrifuge.
  • the feed device may comprise one, several or even a plurality of inlet pipes and / or Einspeiseum horrungen, or in which in operation one or more rotating or partially rotating or pulsating metering devices in the form of Zuteilkolben, Zuteilbüchsen or differently configured Zuteilaggregaten can be provided.
  • the one or more pulsating, rotating, partially rotating or otherwise metering components of the inventive feed reversal thus serves above all, but not only for the defined task of the product stream of mixture to be dehumidified and / or for washing the solid cake and / or for rinsing the front or rear of the rear chambers of the centrifuge.
  • the allocator is e.g. a dispensing piston or a dispensing ram or other dispensing device, this may for example have a square, oval or circular cross-section. However, it can also be designed as a flat slide, cylindrical, cubic or spherical and thus serves for selective feeding or non-feeding of the medium to be fed into the sieve drum.
  • the feeding device or its components can be made of any suitable material and, depending on the requirements, produced according to methods of production known per se and possibly also e.g. may also be suitably treated on the surfaces, so that necessary requirements for certain material properties such as hardness, strength, microstructure changes surface roughness, etc. can be optimally adjusted.
  • the drive and / or the control and / or regulation of the feed device or its components can be effected by suitable drives, which are provided directly to the corresponding components to be driven or else removed from the components, e.g. may be provided in corresponding drive units outside the centrifuge, which may then be connected via suitable connections such as pressure lines, electrical connections, radio links or any other suitable active and / or signal connection with the component to be operated in a conventional manner.
  • the feed device comprises an inlet pipe with inlet pipe axis and the feed diverter comprises an allocation device provided at the inlet pipe, with which the mixture feed can be manipulated according to a predeterminable scheme such that a supply of the mixture into the first empty space or is prevented in the second empty space. That is, the supply of the mixture in the first space or in the second Empty space is no longer controlled as it were passive and inflexible by the movement of the moving floor alone, but can be controlled and / or controlled flexibly in the inventive pusher centrifuge actively and selectively by the Eispeiseum lodgeung according to a predetermined scheme.
  • the metering device may be an at least partially arranged in the inlet pipe dispensing piston or may alternatively or additionally be an at least partially outside of the inlet pipe Zuteilbüchse.
  • the allocation device can be arranged so as to be more displaceable or rotatable about the inlet axis along the inlet tube axis or be designed in any other suitable manner which specifically controls and / or regulates the fluid stream, ie the part to be dehumidified or separated Mixture, the washing liquid, the cleaning liquid or another substance to be processed as desired allowed.
  • the mixture feed may be an integral part of the inlet pipe and preferably a first feed opening which is not movable with respect to the inlet axis for feeding the mixture or another fluid to be processed into the first empty space, and a second feed opening for feeding not movable with respect to the inlet axis of the mixture or other fluid to be processed into the second void.
  • the mixture feed may alternatively or simultaneously be an integral part of the metering device, and preferably a first supply port movable with respect to the intake axis with the metering device for supplying the mixture or other fluid to be processed into the first empty space and one with respect to the inlet axis with the allocating device comprise a movable second supply opening for supplying the mixture or another fluid to be processed into the second empty space.
  • a plurality of mixture feeds or a plurality of metering device can also be advantageously provided, wherein the feed device may preferably comprise a plurality of inlet pipes with feed diversion and mixture feed, so that the Mixture or other fluid to be processed can be supplied to the first empty space or the second empty space according to a predeterminable scheme.
  • the feed device may preferably comprise a plurality of inlet pipes with feed diversion and mixture feed, so that the Mixture or other fluid to be processed can be supplied to the first empty space or the second empty space according to a predeterminable scheme.
  • the mixture or another fluid to be processed by the feed-in control is fed separately.
  • the feed-in control can be manipulated in particular by means of a mechanical, or an electrical, or a hydraulic, or a pneumatic drive and preferably be controlled or regulated by means of a drive unit according to a predeterminable scheme, in particular by means of a programmable data processing system ,
  • a washing device for washing the solid cake by means of a washing fluid is provided, wherein the washing device may be preferably identical to the feed device or part of the feed device, wherein the controlled supply of the mixture or the washing fluid or another To be processed fluids inside or outside the centrifuge provided feed metering can be used, which is in the simplest case, for example, a shut-off or metering valve, so that a predetermined amount of the mixture or a predetermined amount of the washing fluid or other fluid to be processed fed to the feed device is.
  • a per se known inlet disk preferably provided at the inlet pipe for better channeling of the medium to be introduced into the drum or for controlled feeding of the mixture into a predeterminable region of the drum.
  • the invention further relates to a Einspeiseum horrung or a method for loading a centrifuge, in particular double shear centrifuge, or single-stage or multi-stage pusher centrifuge according to the present description.
  • the sliding bottom device of a centrifuge according to the invention may have an acceleration surface inclined towards the radial direction, which, for reasons of clarity in the drawings, according to the examples according to the invention Fig. 2 to Fig. 6c not explicitly shown, but off Fig. 1 for the expert without effort on a centrifuge according to the invention are transferable.
  • a mixture introduced by the feeder does not strike the screen drum directly. Rather, the incoming mixture is applied to the acceleration surfaces, which are inclined towards the radial direction. Thereby, a slowed acceleration of the newly introduced mixture is achieved on the peripheral speed of the screen drum, which in particular grain breakage and other harmful effects, such as occur in the abrupt acceleration in other known from the prior art centrifuges, can be prevented.
  • a bursting of solid grains contained in the mixture can be avoided, because the acceleration process over the predeterminable inclination angle of the acceleration surfaces is controlled, ie that the acceleration itself, for example, by an appropriate choice of the inclination angle of the acceleration surface is adjustable.
  • the quality of the solid cake produced in particular in products in which, for example, the particle size or the shape of the grains in the end product play a role, can be significantly increased.
  • the sieve drum can be configured in a manner known per se as a skeletal support drum, which is lined with special filter foils on its circumference to form the corresponding sieve 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.
  • mixture distributor can also be arranged, which allows mixture to be distributed over the peripheral surface of the sieve drum, wherein the mixture distributor preferably comprises an inlet device and a push floor device with push bottom plate.
  • the inlet device is rigidly coupled in a preferred embodiment with the screen drum and therefore rotates synchronously with the screen drum and the mixture distributor.
  • the mixture distributor with its components, i. E. with the pusher bottom plate, the connecting element, the push floor device and the outer ring area.
  • the pusher bottom device which in a special embodiment variant can be connected to the pusher bottom plate in an effective manner, is preferably designed in the form of a circular disc with an outer annular region, wherein the annular region is formed and arranged on a peripheral region of the pusher bottom device in such a way that the annular region of FIG the screen drum deposited solid cake is alternately displaceable in both directions of the axis of rotation.
  • the Schuêtplatte can be coupled in the case of a double-slide centrifuge in a conventional manner by means of a thrust axis to a pusher with reversing unit, so that the pusher bottom device in the direction of the axis of rotation in an oscillatory movement can be offset with a predefined stroke. Due to the oscillatory movement of the sliding bottom device, the solid cake deposited on the peripheral surface of the sieve drum is displaceable alternately in both directions of the rotation axis through the outer annular region, so that the solid cake can be transported through the outer annular region in the axial direction to the respective end of the sieve drum and via a discharge opening of the liquid phase separated from the double shear centrifuge can be discharged.
  • the pusher bottom device is configured in a predefinable region in the form of acceleration surfaces such that the mixture introduced by the feed device can be accelerated to a predefinable peripheral speed before reaching the screen drum.
  • the mixture from the feed device is alternately fed to one side of the push-floor device. If the mixture in the feed device is not already termevantbar to a predetermined peripheral speed, the mixture passes substantially under the action of gravity on a corresponding surface of the sliding bottom device and finally reaches the relative to the radial direction at a predeterminable inclination angle inclined acceleration surface. The mixture flows over or along the acceleration surface and thus reaches the peripheral surface of the sieve drum. Here, the mixture enters the void space created by the oscillating motion of the pusher bottom device on the peripheral surface of the screen drum, and is accelerated to the rotation speed of the screen drum. Due to the enormously high centrifugal forces acting on the mixture deposited in the empty space, the liquid phase contained in the mixture is discharged through the sieve openings out of the sieve drum.
  • the flow velocity in the area of the acceleration surface is selectively variable compared to the velocity in the free fall of the mixture in the direction of the peripheral surface, so that the mixture in the region of the acceleration surfaces becomes closer to the outer ring region is gradually accelerated. That is, the mixture is in the acceleration surfaces of the in accordance with the invention, the double-slide centrifuge is gradually accelerated to a predefinable peripheral speed in a particularly gentle manner, in order then finally to reach the full rotational speed of the screening drum when the peripheral surface is reached.
  • the value of the angle of inclination of the acceleration surface against the radial direction may be, for example, between 0 ° and 90 °, in particular between 10 ° and 30 ° or between 30 ° and 60 °, in particular between 60 ° and 70 °, but preferably between 55 ° and 75 °.
  • the value of the inclination angle is greater than 70 ° and may even be close to 90 °.
  • a rather not too acute angle is advantageous, with an optimum value of the corresponding inclination angle being determined inter alia by the value of the static friction angle of the product to be dehydrated.
  • the acceleration surfaces may either extend only over a portion of the sliding floor device or over the entire radial height of the sliding floor device, wherein the sliding floor device may be wholly or partially constructed as a substantially hollow frame or wholly or partly of solid material as required.
  • the two acceleration surfaces may have the same or different angles of inclination.
  • the acceleration surface is designed as a filter screen for separating liquid phase from the mixture.
  • Both acceleration surfaces are preferably configured as a filter screen.
  • only one acceleration surface can be configured as a filter, or the two acceleration surfaces can each have differently configured filter screens.
  • the two different filter screens may be constructed of different materials, for example, or the size of the filter pores may be different. This makes it possible to produce in the same operation from the same mixture two different solid cake of different quality, ie with different properties.
  • the acceleration surface can be arranged as a filter screen on a skeletal support body, which can be equipped to form the filter screen with special filter films, ie the skeletal support body, for example, with one or more filter screens, which may be for deposition in Different stages may have different sized filter openings, 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 feed device may comprise an inlet funnel for pre-acceleration of the mixture.
  • the mixture can be pre-accelerated to a predeterminable rotational speed even before it is introduced into the mixture distributor, and thus can be treated even more gently.
  • the rotational speed to which the mixture is alreadyvotedbar in the inlet hopper for example by selecting the size and / or the opening angle of the inlet hopper predetermined.
  • the inlet funnel can also be arranged so as to be rotatable independently of the mixture distributor about a separate drive axis and configured and arranged rotatable about the drive axis by means of a drive with a predeterminable rotational speed be.
  • the pre-acceleration is independent of the geometry of the inlet funnel by selecting the speed of the drive freely selectable.
  • suitable means for controlling and / or regulating can be provided, so that, for example, during operation, the speed of the drive is freely variable.
  • the quality of the solid cake can be adjusted during operation, or a different product quality can be produced, for example, by suitable control and / or regulation of the rotational speed of the drive and thus of the inlet funnel to the right and left of the pusher bottom device in one and the same double pusher centrifuge.
  • the inlet funnel can also be designed as a prefilter screen for pre-separation of liquid phase from the mixture, wherein preferably collecting means are provided for collecting and discharging the liquid phase from the prefilter sieve.
  • collecting means are provided for collecting and discharging the liquid phase from the prefilter sieve.
  • both the filter screen of the acceleration surfaces and the prefilter screen can be designed as a two-stage screen with a coarse filter and a fine filter.
  • the mixture can thereby be filtered in two stages in the region of the acceleration surface and / or in the inlet funnel.
  • the first filter stage forms a coarse filter, which contains particles contained in the mixture, which are larger than the filter openings of the coarse filter.
  • the fine filter retains correspondingly finer particles, while at least a portion of the liquid phase, as well as very small particles, which must also be removed, are directly drained.
  • the design as a two-stage sieve has the particular advantage that the fine filter is mechanically not so heavily loaded by large and / or heavy particles that are contained in the incoming mixture, so that the fine filter may have, for example, very small pores for filtering very small particles and In particular, it may be made of less mechanically resistant materials.
  • the mixture distributor comprises a pre-acceleration funnel which extends substantially widening in the direction of the feed device.
  • 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 hopper can be configured analogously to the inlet funnel as Vorbeuggungssieb, which can be provided on the mixture manifold catcher for discharging liquid phase.
  • the inlet hopper and / or the pre-acceleration hopper may be configured as a skeletal support body, which may be provided with special filter sheets for forming the prefilter screen and / or the pre-acceleration screen, i.
  • the skeletal support body can be equipped with one or more filter screens, which may possibly have filter openings of different sizes for deposition in different stages.
  • 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 aforementioned screen plates may be punched, drilled, lasered, electron beam perforated or cut water jet, inter alia
  • 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 pre-acceleration funnel can also be designed and arranged such that the pre-acceleration funnel can be rotated by means of a rotary drive about a rotation axis with a predeterminable speed.
  • both the inlet funnel and the pre-acceleration funnel preferably extend at a substantially constant opening angle in the direction of the push floor device or to the feed device.
  • the value of the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel may 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 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 corresponding pre-acceleration angle is determined inter alia by the value of the static friction angle of the product to be dehydrated.
  • the inlet funnel and / or the pre-acceleration funnel may also have a curved course in a predefinable area, the opening angle of the inlet funnel and / or the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel increasing or decreasing can.
  • 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 double shear 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.
  • 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.
  • Fig. 1 shows a known from the prior art double shear centrifuge according to EP 1 468 741 A1 , which has already been described in detail at the beginning and therefore need not be discussed further at this point.
  • Fig. 1 shows in section in a schematic representation of essential components of a centrifuge according to the invention in the specific example of a double-acting centrifuge, which will be referred to in its entirety by the reference numeral 1 below.
  • the Fig. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of an inventive centrifuge in the embodiment of a double-feed centrifuge without product washing.
  • double feed centrifuge 1 which could in principle also be a single-stage or multi-stage pusher centrifuge or a peeler centrifuge with an inventive feed device 1000, comprises in a conventional manner rotatable about a rotation axis 2 screen drum 3 for separating a mixture 4 in a solid cake 5 and a liquid phase 6, arranged in the screen drum 3 push floor device 8, which is arranged alternately in a first thrust direction S1 and a second thrust direction S2 along the axis of rotation 2 back and forth, so that the solid cake 5 along the axis of rotation 2 is mutually displaceable.
  • the centrifuge 1 comprises the feed device 1000 with which the mixture 4 can be introduced into a first empty space 1101 or into a second empty space 1102, which first empty space 1101 can be produced when the solid cake 5 is displaced by the push floor device 8 in the first pushing direction S1, and the second void 1102, which is in Fig. 2 or Fi6.
  • the feed device 1000 with which the mixture 4 can be introduced into a first empty space 1101 or into a second empty space 1102, which first empty space 1101 can be produced when the solid cake 5 is displaced by the push floor device 8 in the first pushing direction S1, and the second void 1102, which is in Fig. 2 or Fi6.
  • the feed device 1000 with which the mixture 4 can be introduced into a first empty space 1101 or into a second empty space 1102, which first empty space 1101 can be produced when the solid cake 5 is displaced by the push floor device 8 in the first pushing direction S1, and the second void 1102, which is in Fig. 2 or Fi6.
  • already filled with mixture 4 in displacement of the solid cake
  • the feed device 1000 comprises a feed diverter 1020 and a mixture feed 1010, so that the mixture 4 can be supplied to the first empty space 1101 or the second empty space 1102 by means of the feed diverter 1020 via the mixture feed 1010 according to a predeterminable scheme.
  • the feed device 1000 comprises an inlet pipe 1030 with inlet pipe axis EA, wherein the feed diverter 1020 comprises an inlet device 1021, 10211 provided on the inlet pipe 1030 in the form of a distribution piston 10211, with which the mixture feed 1010 can be predetermined Scheme is manipulated such that a supply of the mixture 4 in the first space 1101 or in the second space 1102 is prevented.
  • the feed diverter 1020 comprises an inlet device 1021, 10211 provided on the inlet pipe 1030 in the form of a distribution piston 10211, with which the mixture feed 1010 can be predetermined Scheme is manipulated such that a supply of the mixture 4 in the first space 1101 or in the second space 1102 is prevented.
  • the dispensing piston 10211 is controlled, for example, via the piston rod KS such that the dispensing piston 10211 releases the first supply openings 1011 when the sliding floor 8 has released the first empty space 1101 by displacement in the direction S1 and at the same time closes the second supply openings 1012.
  • the distribution piston 10211 releases the second supply openings 1012 and at the same time closes off the first supply openings 1011, so that the mixture is supplied only to the second empty space 1102.
  • an inlet disc 9, as exemplified here at the inlet pipe 1030 is provided for the controlled supply of the mixture 4 in a predetermined region of the screen drum 3 in a conventional manner.
  • the piston rod KS may be replaced for example by a chain or a cable, with which the distribution piston 10211 can be moved or that the piston rod KS replaced by a suitable pneumatic, hydraulic, electrical or other effective line may be, if the corresponding drive of the metering piston is provided directly on the piston itself or elsewhere in the reversing device 1020.
  • an allocating device (1021, 10211) ie, for example, to a dispensing bushing mounted externally around the pipe or any other type of movable dispensing device, in the simplest case for example also one with respect to the first feed opening 1011 and / or the second feed opening 1012 movable Flap or a shutter can be.
  • the person skilled in the art understands the equivalent solutions and possibilities for the flexible or controlled release of the feed openings readily.
  • FIG. 2 schematically illustrates a second embodiment of the present invention with integrated product washing, which is very important in practice.
  • the washing device W for washing the solid cake 5 by means of a washing fluid F comprises a plurality of washing nozzles WD which are arranged on an outer washing tube WR of the feed device 1000 such that the washing fluid F is applied to the solid cake 5 by the washing nozzles WD can.
  • the feed device 1000 is configured as a double-walled pipe with the outer wash pipe WR and the inlet pipe 1030 with feed diverter 1020 arranged therein.
  • the mixture 4 is thereby supplied to the inlet pipe 1030 arranged in the interior in a manner known per se, while the washing fluid F can be supplied via a preferably controllable and / or controllable feed dosing D to a space between the outer washing pipe WR and the inner inlet pipe 1030 and from there to the washing nozzles WD of the washing device W.
  • the feed dosing D is, for example, a controllable or controllable valve, so that the washing fluid F can be supplied according to a predeterminable scheme and in a predeterminable amount to the feed device and thus can be applied to the solids cake 5.
  • washing device W can also be configured in a different manner, also in a manner known per se, or else that the washing device W can also be essentially identical to the feed device 1000 or part of the feed device 1000, so that, for example, the mixture 4 or the washing fluid F or a rinsing fluid for rinsing the interior of the drum, for example can be supplied successively or alternately via the feed device.
  • Fig. 4a - 4b show a first embodiment of a dispensing piston 10211 according to Fig. 2 respectively.
  • Fig. 3 a little more detail, where Fig. 4b shows a view of the dispensing piston 10211 from direction R1 or R2.
  • the distribution piston 10211 is essentially a hollow cylinder open on both sides, through which the piston rod KS extends axially in the middle, eg at the front and rear End is attached to the outer peripheral surface UK of the metering piston 10211 with a mounting cross BK.
  • the outer peripheral surface UK covers the first supply opening 1011, no mixture 4 can enter the sieve drum 3 through it.
  • the mixture 4 can no longer enter the screen drum 3 through the metering opening 1012 but, for example, only through the metering opening 1011 into the first empty space 1101 In this way, through the distribution piston 10211, the allocation of the mixture 4 can be alternately controlled into the first empty space 1101 and the second empty space 1102. Since the dispensing piston 10211 is open at both ends apart from the attachment cross BK, it can be moved back and forth in the axial direction without substantial mechanical resistance by the inlet pipe 1030 filled completely or partially with mixture 4.
  • Fig. 5 such as Fig. 6a to 6c are further embodiments of a Zuteilkolbens 10211 shown, which is here in each case a rotatable about the piston rod KS piston with Zuteilö réelleen 1011, 1012.
  • a rotatable dispensing piston 10211 is rotatable about the piston rod KS such that the dispensing openings 1011 and 1012 provided on the dispensing piston 10211 cooperate with corresponding dispensing openings 1011 and 1012 also provided on the dispensing tube 1030 such that mixture 4 alternately flows through either through the Allocation openings 1011 or through the metering openings 1012 in the screen drum 3 can be introduced.
  • the metering piston 10211 according to Fig. 6a differs from the according to Fig.
  • the first metering opening 1011 is offset by a predeterminable angle of rotation ⁇ in the circumferential direction against the second metering opening 1012 and the fastening cross BK in FIG Fig. 6 is arranged in the middle of the metering piston 10211, while in the embodiment according to Fig. 5 is provided at the axial ends of the metering piston 10211.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge (1), insbesondere Doppelschubzentrifuge (1), oder einstufige oder mehrstufige Schubzentrifuge (1) umfassend eine um eine Drehachse (2) rotierbare Siebtrommel (3) zur Trennung eines Gemischs (4) in einen Feststoffkuchen (5) und eine Flüssigphase (6), sowie eine in der Siebtrommel (3) angeordnete Schubbodenvorrichtung (8), die abwechselnd in eine erste Schubrichtung (S1) und eine zweite Schubrichtung (S2) entlang der Drehachse (2) hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen (5) entlang der Drehachse (2) wechselseitig verschiebbar ist. Mittels einer Einspeiseeinrichtung (1000) ist das Gemisch (4) in einen ersten Leerraum (1101) oder in einen zweiten Leerraum (1102) einbringbar, welcher erste Leerraum (1101) bei Verschiebung des Feststoffkuchens (5) durch die Schubbodenvorrichtung (8) in die erste Schubrichtung (S1) herstellbar ist, und der zweite Leerraum (1102) bei Verschiebung des Feststoffkuchens (5) durch die Schubbodenvorrichtung (8) in die zur ersten Schubrichtung (S1) entgegensetzte Schubrichtung (S2) herstellbar ist. Erfindungsgemäss umfasst die Einspeiseeinrichtung (1000) eine Einspeiseumsteuerung (1020) und eine Gemischzuführung (1010), so dass das Gemisch (4) mittels der Einspeiseumsteuerung (1020) über die Gemischzuführung (1010) dem ersten Leerraum (1101) oder dem zweiten Leerraum (1102) nach einem vorgebbaren Schema zuführbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beladung einer Doppelschubzentrifuge (1) mit einem Gemisch (4) oder mit einem Waschfluid (F).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere Doppelschubzentrifuge, oder einstufige oder mehrstufige Schubzentrifuge, sowie eine Einspeiseumsteuerung für eine Zentrifuge, und ein Verfahren zur Beladung einer Zentrifuge mit einem Gemisch oder mit einem Waschfluid gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1, 14, und 15.
  • Im Rahmen dieser Anmeldung wir die Erfindung vornehmlich am Beispiel der Anwendung in einer Doppelschubzentrifuge diskutiert. Es versteht sich dabei, dass die Erfindung ebenso vorteilhaft in jedem anderen Zentrifugentyp, insbesondere auch in ein- oder mehrstufigen Schubzentrifugen und in speziellen Fällen sogar in Schälzentrifugen Anwendung finden kann, die daher alle durch die vorliegende Anmeldung abgedeckt sind.
  • Zur Entfeuchtung von mit Flüssigkeiten beladenen Materialien, also von feuchten Substanzen oder feuchten Substanzgemischen, sind Zentrifugen in den verschiedensten Ausführungsformen weit verbreitet und werden auf den unterschiedlichsten Gebieten eingesetzt. So kommen beispielsweise zur Entfeuchtung 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 werden je nach Anforderung ein- oder mehrstufige Schubzentrifugen, sowie sogenannte Doppelschubzentrifugen in der Praxis vorteilhaft verwendet.
  • Bei den verschiedenen Typen der zuletzt genannten Klasse der Doppelschubzentrifugen wird ein fest-flüssig Gemisch, beispielsweise eine Suspension oder ein anderes feuchtes Substanzgemisch, wie zum Beispiel ein feuchtes Salz oder Salzgemisch, durch ein Einlaufrohr über einen Gemischverteiler einer schnell rotierenden Zentrifugentrommel umfassend einen Laufkorb, der zumindest teilweise als Filtersieb ausgestaltet sein kann, zugeführt, so dass auf Grund der wirkenden Fliehkräfte die flüssige Phase durch das Filtersieb ausgeschieden wird, während im Inneren an einer Trommelwand der Zentrifugentrommel ein Feststoffkuchen abgeschieden wird. Die Begriffe Zentrifugentrommel, Trommel und Laufkorb benutzt der Fachmann dabei häufig, wenn auch nicht durchgehend synonym, wobei natürlich auch mehrteilig aufgebaute Trommeln bekannt sind, in welchen zum Beispiel ein herausnehmbarer Filterkorb oder ein herausnehmbares Filtertuch vorgesehen sein können oder die Zentrifugentrommel selbst integral als Filterkorb ausgestaltet sein kann.
  • Dabei ist in der rotierenden Zentrifugentrommel, die im folgenden auch einfach als Trommel bezeichnet wird, ein im wesentlichen scheibenförmiger synchron mitrotierender Schubboden angeordnet, der in axialer Richtung in der Trommel mit einer gewissen Amplitude oszilliert, so dass ein Teil des entfeuchteten Feststoffkuchens an einem Ende der Trommel herausgeschoben wird. Bei der entgegengesetzten Bewegung des Schubbodens wird ein an den Schubboden angrenzender Bereich des Laufkorbs 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-Doppelschubschubzentrifugen problemlos Durchsatzmengen in einer Grössenordnung von bis zu 100 Tonnen pro Stunde oder gar mehr erreicht werden, wobei Trommeldurchmesser bis zu 1000 mm und sogar grösser 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 bzw. des Laufkorbs, die pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Gemisch oder auch der Trommeldurchmesser und damit der Durchmesser des Laufkorbs, oder auch der Typ der eingesetzten Schubzentrifuge auch von dem zu entfeuchtenden Material selbst, dem Gehalt an Flüssigkeit usw. abhängen.
  • Bei den bekannten Doppelschubzentrifugen gelangt das Gemisch üblicherweise über ein stehendes Einlaufrohr und einen Gemischverteiler in die Mitte der Zentrifugentrommel, wobei der Gemischverteiler mit der Zentrifugentrommel synchron rotiert. Durch einen in der Mitte des Laufkorbs angeordneten Schubboden, der entlang der Längsachse der Zentrifugentrommel oszilliert und mit dem Gemischverteiler wirkfest verbunden sein kann, ist das Gemisch im Zusammenspiel mit dem Gemischverteiler, abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Trommelhälfte zuführbar. Dadurch sind zwei Einlaufzonen vorhanden, so dass pro Zeiteinheit entsprechend grössere Mengen an Gemisch verarbeitet werden können. Ein vorgebbarer Teil des Feststoffkuchens wird dabei durch den Schubboden zum jeweiligen Ende der Trommel transportiert und über eine Auffangrinne ausgetragen.
  • Eine bekannte Doppelschubzentrifuge, die nach dem zuvor geschilderten Prinzip arbeitet, ist beispielsweise in der EP 0 635 309 B1 eingehend beschrieben. Die Vorteile gegenüber konventionellen ein- oder mehrstufigen Schubzentrifugen liegen auf der Hand. Unter anderem ist hier die doppelte Einlaufzone zu nennen, wodurch ein deutlich erhöhtes Flüssigkeitsschluckvermögen erreicht wird, so dass Gemische mit niedrigeren Einlaufkonzentrationen, d.h. mit höherem Flüssigkeitsgehalt verarbeitet werden können, wobei gleichzeitig höhere Gesamtzulaufmengen an Gemisch verarbeitbar sind. Darüber hinaus resultiert bei gleicher Hubzahl ein doppeltes Festoff-Fördervermögen und damit eine spezifisch geringere Transportarbeit. Dabei entspricht der Platzbedarf derjenigen normaler Schubzentrifugen gleicher Baugrösse.
  • Typische Einsatzbereiche für Doppelschubzentrifugen sind unter anderem gut entfeuchtbare Produkte, wie zum Beispiel Meersalz, wo insbesondere die doppelte Ausnützung der Schubbewegung voll zum Tragen kommt. Ein weiteres typisches Anwendungsgebiet sind schlecht filtrierbare Produkte oder Gemische mit niedrigen Einlaufkonzentrationen (also mit hohem Flüssigkeitsgehalt). Hier wirkt sich das im Vergleich zu gewöhnlichen Schubzentrifugen höhere Flüssigkeitsschluckvermögen besonders positiv aus. Es können kleinere Einlaufkonzentrationen oder höhere Suspensionsmengen verarbeitet werden, ohne dass es zum Schwemmen kommt.
  • Allerdings weisen die bekannten Schubzentrifugen auch verschiedene gravierende Nachteile auf. Auch wenn mit den bekannten Doppelschubzentrifugen niedrigere Einlaufkonzentrationen verarbeitet werden können als mit gewöhnlichen ein- oder mehrstufigen Schubzentrifugen, darf die Einlaufkonzentration des zu verarbeitenden Gemischs nicht beliebig klein sein. D.h., wenn der Anteil an Flüssigkeit im Gemisch zu hoch ist, beispielsweise 50% oder 70% oder 80% oder gar mehr als 90% Flüssigphase beträgt, muss das Gemisch in mehr oder weniger aufwendigen Verfahren voreingedickt werden. Bei zu hohem Flüssigkeitsgehalt wird nämlich eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über den Umfang der Siebtrommel zunehmend erschwert. Das kann einerseits zu sehr schädlichen Vibrationen der Siebtrommel und damit zu vorzeitigem Verschleiss von Lagern und Antrieb führen; im schlimmsten Fall sogar zu einem Sicherheitsproblem im Betrieb werden. Andererseits bewirkt ein ungleichmässig über den Umfang der Siebtrommel verteilter Feststoffkuchen Probleme beim Waschen. Daher stehen zur Vorentwässerung zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder die bestens bekannten Hydrozyklone zur Verfügung. Es liegt auf der Hand, dass der Einsatz solcher Vorentwässerungssysteme sowohl verfahrenstechnisch als auch apparativ sehr aufwendig und damit teuer ist.
  • Ein weiterer gravierender Nachteil bei der Verarbeitung von Gemischen kleiner Einlaufkonzentration besteht darin, dass praktisch die gesamte Menge an Flüssigkeit, die mit dem Gemisch zugeführt wird, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt werden muss, bevor sie durch das Filtersieb der Siebtrommel ausgeschieden wird. Das gleiche trifft auf kleinste Partikel im Gemisch zu, die ebenfalls durch das Sieb vom Feststoffkuchen abschieden werden sollen. Das ist energetisch äusserst ungünstig und beeinflusst das Betriebsverhalten der Zentrifuge deutlich negativ.
  • Aber selbst bei der Verarbeitung von Gemischen mit deutlich höherer Feststoffkonzentration zeigen die aus dem Stand der Technik bekannten Zentrifugen zum Teil deutliche 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.
  • Einen Teil der zuvor geschilderten, aber auch weitere Probleme hat die Anmelderin bereits früher erkannt und beispielsweise in der EP 1 468 741 A1 entsprechende Lösungen vorgeschlagen.
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden die bekannte Lösung gemäss EP 1 468 741 A1 anhand der Fig. 1 kurz erläutert. Dabei sind zur Unterscheidung der vorliegenden Erfindung von der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung gemäss Fig. 1 die Bezugszeichen der Fig. 1 mit einem Hochkomma versehen, während die Bezugszeichen zu Merkmalen erfindungsgemässer Ausführungsbeispiele gemäss Fig. 2 bis Fig. 6c kein Hochkomma tragen.
  • Die Zentrifuge gemäss Fig. 1 zeigt im Schnitt in einer schematischen Darstellung wesentliche Komponenten einer bekannten Doppelschubzentrifuge. Die z.B. aus der EP 1 468 741 A1 bekannte Doppelschubzentrifuge, die im folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1' bezeichnet wird, umfasst in an sich bekannter Weise einen um eine Drehachse 2' über eine Trommelachse 31' rotierbaren Laufkorb 3', der in einem Gehäuse G' untergebracht ist. Die Trommelachse 31' steht mit einem nicht gezeigten Trommelantrieb in Wirkverbindung, so dass der Laufkorb 3' durch den Trommelantrieb in schnelle Rotation um die Drehachse 2' versetzt werden kann. Der Laufkorb 3' weist dabei Sieböffnungen 32' auf, durch die in bekannter Weise bei schneller Rotation flüssige Phase 6' aus einem Gemisch 4', das auf eine innere Umfangsfläche 20' des Laufkorbs 3' aufgebracht wird, und durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen in eine Auffangvorrichtung 18' abführbar ist. Das auf die innere Umfangsfläche 20' des Laufkorbs 3' aufgebrachte Gemisch 4' wird so durch die herrschenden sehr starken Fliehkräfte in einen Feststoffkuchen 5', der sich auf der inneren Umfangsfläche 20' des Laufkorbs 3' ablagert, und die Flüssigphase 6', die durch die Sieböffnungen 32' aus dem Laufkorb 3' abführbar ist, getrennt.
  • Innerhalb des Laufkorbs 3' ist ein Gemischverteiler 7' angeordnet, der es gestattet, Gemisch 4' auf die innere Umfangsfläche 20' des Laufkorbs 3' zu verteilen, wobei der Gemischverteiler 7' ein Einlaufrohr 10' und eine Schubbodenvorrichtung 8' mit Schubbodenplatte 81' umfasst.
  • Das Gemisch 4' gelangt im Betriebszustand über das Einlaufrohr 10' in die Einlaufeinrichtung 17' des Gemischverteilers 7' und ist dann aufgrund einer oszillatorischen Bewegung der Schubbodenvorrichtung 8' abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Hälfte des Laufkorbs 3' zuführbar. Die Einlaufeinrichtung 17' ist dabei mit dem Laufkorb 3' durch Befestigungsmittel bevorzugt starr gekoppelt und rotiert daher synchron mit dem Laufkorb 3' und dem Gemischverteiler 7'. Die oszillatorische Bewegung, die weiter unten noch eingehend beschrieben wird, vollführt jedoch nur der Gemischverteiler 7' mit seinen Komponenten, d.h. mit der Schubbodenplatte 81', dem Verbindungselement 82', der Schubbodenvorrichtung 8' und dem äusseren Ringbereich 9'. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen dem oszillierenden Gemischverteiler 7' und der in axialer Richtung unbeweglichen Einlaufeinrichtung 17' bzw. dem in axialer Richtung unbeweglichen Einlaufrohr 10', so dass das Gemisch 4' abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Hälfte des Laufkorbs 3' zuführbar ist.
  • Die Schubbodenvorrichtung 8' ist über ein Verbindungselement 82' wirkfest mit der Schubbodenplatte 81' verbunden. Die Schubbodenvorrichtung 8' ist dabei bevorzugt in Form einer Kreisscheibe mit einem äusseren Ringbereich 9' ausgebildet, wobei der Ringbereich 9' an einem peripheren Bereich der Schubbodenvorrichtung 8' so ausgebildet und angeordnet ist, dass mit dem Ringbereich 9' der im Laufkorb 3' abgelagerte Feststoffkuchen 5' abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse 2' verschiebbar ist. Die Schubbodenplatte 81' ist ebenfalls bevorzugt als Ringscheide 81' ausgebildet, kann aber auch in Form eines Speichenrades 81' oder in jeder anderen geeigneten Form ausgeführt sein. Das Verbindungselement 82', das die Schubbodenplatte 81' mit der Schubbodenvorrichtung 8' wirkfest verbindet, ist beispielsweise aus mehreren Streben 82' aufgebaut, die sich bevorzugt, aber nicht notwendig, entlang der Drehachse 2' erstrecken, oder als kompakte oder nicht kompakte Trommel 82', beispielsweise als perforierte Trommel 82' oder in jeder anderen geeigneten Form ausgestaltet sein.
  • Die Schubodenplatte 81' ist mittels einer Schubachse 16' an eine nicht gezeigte Schubvorrichtung mit Umsteuereinheit gekoppelt, so dass die Schubbodenplatte 81' mit dem Verbindungselement 82' und der Schubbodenvorrichtung 8' in Richtung der Drehachse 2' in eine oszillatorische Bewegung mit vorgebbarem Hub versetzbar ist. Durch die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung 8' ist der auf der Umfangsfläche des Laufkorbs 3' abgelagerte Feststoffkuchen 5' durch den äusseren Ringbereich 9' abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse 2' verschiebbar, so dass der Feststoffkuchen durch den äusseren Ringbereich 9' in axialer Richtung zum jeweiligen Ende des Laufkorbs 3' transportierbar ist und über eine Austragsöffnung 19' von der Flüssigphase 6' getrennt aus der Doppelschubzentrifuge 1' abführbar ist.
  • Das wesentliche dieser früheren Erfindung der Anmelderin ist dabei, dass die Schubbodenvorrichtung 8' in einem vorgebbaren Bereich in Form von Beschleunigungsflächen 12' so ausgestaltet ist, dass das vom Einlaufrohr 10' eingebrachte Gemisch 4' vor Erreichen des Laufkorbs 3' auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist.
  • Dadurch, dass bei dieser Lösung gemäss EP 1 468 741 A1 die Schubbodenvorrichtung 8' gegen die radiale Richtung geneigte Beschleunigungsflächen 12' aufweist, trifft ein durch das Einlaufrohr 10' in den Gemischverteiler 7' eingebrachtes Gemisch 4' nicht unmittelbar auf den Laufkorb 3'. Vielmehr wird das einlaufende Gemisch 4' auf die Beschleunigungsflächen 12' aufgebracht, die gegen die radiale Richtung geneigt sind. Dadurch wird eine verlangsamte Beschleunigung des neu eingebrachten Gemischs 4' auf die Umfangsgeschwindigkeit des Laufkorbs 3' erreicht, wodurch insbesondere Kornbruch und andere schädigende Einflüsse, wie sie beim abrupten Beschleunigen in den aus dem Stand der Technik bekannten Doppelschubzentrifugen auftreten, verhinderbar sind. Somit ist bei einer solchen Doppelschubzentrifuge 1' ein Zerbersten von im Gemisch enthaltenen Feststoffkörner vermeidbar, weil der Beschleunigungsvorgang über den vorgebbaren Neigungswinkel der Beschleunigungsflächen 12' kontrollierbar ist, d.h. dass die Beschleunigung selbst beispielweise durch eine geeignete Wahl des Neigungswinkels der Beschleunigungsfläche 12' einstellbar ist. Dadurch kann die Qualität des produzierten Feststoffkuchens 5', insbesondere bei Produkten bei welchen beispielsweise die Partikelgrösse oder die Form der Körner im Endprodukt eine Rolle spielen, deutlich gesteigert werden. In ganz speziellen Fällen ist es sogar möglich, in ein und derselben Doppelschubzentrifuge 1' in einem Arbeitsgang, d.h. im wesentlichen gleichzeitig, Produkte unterschiedlicher Qualität herzustellen, indem beispielsweise der Neigungswinkel der beidseitig an der Schubbodenvorrichtung 8' angeordneten Beschleunigungsflächen 12' unterschiedlich gewählt wird.
  • Obwohl sich die zuvor beschriebene Doppelschubzentrifuge gemäss EP 1 468 741 A1 nunmehr seit vielen Jahren in der Praxis ausgezeichnet bewährt hat und für viele Anwendungen nach wie vor unverändert hervorragende Dienste leistet, hat die Erfahrung dennoch gezeigt, dass weitere Verbesserungen, insbesondere bei speziellen Anforderungen notwendig sein können um die Arbeitsergebnisse weiter zu optimieren. Das betrifft insbesondere das Befüllen der Zentrifuge als solches, aber auch das Waschen des Feststoffkuchens birgt weiteres Verbesserungspotential. So hat sich in der praktischen Anwendung herausgestellt, dass z.B. eine Optimierung der Dosierung bei der Aufgabe des Produktstromes in bestimmten Fällen wünschenswert ist. Analoges gilt für den Waschvorgang, der durch eine gezieltere Dosierung der Zuführung der Waschflüssigkeit deutlich verbessert werden könnte.
  • Auch ist die Konstruktion der EP 1 468 741 A1 mit Gemischverteiler 7', der Einlaufeinrichtung 17', und mit den Beschleunigungsflächen 12' an der Schubbodenvorrichtung 8' gemäss Fig. 1 konstruktiv relativ aufwändig, so dass es in bestimmten Fällen wünschenswert sein kann, auf eine solch aufwändige Konstruktion des Gemischverteilers 7' entweder ganz oder zumindest teilweise zu verzichten oder diesen ganz oder in Teilen beizubehalten aber gleichzeitig dessen Funktion durch zusätzlich konstruktive oder verfahrenstechnische Massnahmen weiter zu verbessern.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine verbesserte Doppelschubzentrifuge vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik sich ergebenden Nachteile weitgehend vermeidet.
  • Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 14, und 15 gekennzeichnet.
  • Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die Zentrifuge, insbesondere Doppelschubzentrifuge, oder einstufige oder mehrstufige Schubzentrifuge gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst eine um eine Drehachse rotierbare Siebtrommel zur Trennung eines Gemischs in einen Feststoffkuchen und eine Flüssigphase, sowie eine in der Siebtrommel angeordnete Schubbodenvorrichtung, die abwechselnd in eine erste Schubrichtung und eine zweite Schubrichtung entlang der Drehachse hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen entlang der Drehachse wechselseitig verschiebbar ist. Mittels einer Einspeiseeinrichtung ist das Gemisch in einen ersten Leerraum oder in einen zweiten Leerraum einbringbar, welcher erste Leerraum bei Verschiebung des Feststoffkuchens durch die Schubbodenvorrichtung in die erste Schubrichtung herstellbar ist, und der zweite Leerraum bei Verschiebung des Feststoffkuchens durch die Schubbodenvorrichtung in die zur ersten Schubrichtung entgegensetzte Schubrichtung herstellbar ist. Erfindungsgemäss umfasst die Einspeiseeinrichtung eine Einspeiseumsteuerung und eine Gemischzuführung, so dass das Gemisch mittels der Einspeiseumsteuerung über die Gemischzuführung dem ersten Leerraum oder dem zweiten Leerraum nach einem vorgebbaren Schema zuführbar ist.
  • Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Einspeiseeinrichtung, die in der Praxis ein an sich bekanntes Einlaufrohr umfassen kann, eine Einspeiseumsteuerung umfasst und mit dieser in operativer Verbindung steht, so dass zumindest das Gemisch, und / oder in speziellen Ausführungsbeispielen auch ein anderes Fluid, z.B. ein Waschfluid in das innere der Siebtrommel einbringbar und in der Siebtrommel verteilbar ist, und so z.B. das zu entfeuchtende Gemisch in den durch den Schubboden an einer inneren Umfangsfläche der Siebtrommel im Betriebszustand erzeugten ersten Leerraum oder zweiten Leerraum der Doppelschubzentrifuge gezielt und nach einem vorgebbaren Schema und in vorgebbaren Mengen zuführbar ist.
  • Damit ist es durch die vorliegende Erfindung erstmals möglich, das zu entfeuchtende Gemisch in vorgebbaren Mengen dosiert und zu vorgebbaren Zeiten oder in vorgebbaren Zeitintervallen optimal in Abhängigkeit von den jeweils relevanten Randbedingungen oder Parametern auf die innere Umfangsfläche der Siebtrommel zum Entfeuchten aufzubringen. So kann beispielsweise mit ein und der derselben Zentrifuge ein mit sehr viel Flüssigkeit beladenes Gemisch oder auch ein bereits weitgehend vorentfeuchtetes Gemisch durch eine erfindungsgemässe Doppelschubzentrifuge optimal verarbeitet werden ohne dass zuvor bauliche Anpassungen an der Zentrifuge oder an deren Zusatzaggregaten vorgenommen werden müssen. Das gleiche gilt beispielweise auch für den Waschvorgang, der erstmals mit einer bisher nicht gekannten Flexibilität an die speziellen Bedingungen jeder Anwendung oder jedes zu verarbeitenden Materials anpassbar ist. Dazu umfasst die erfindungsgemässe Zentrifuge gemäss der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung entsprechende Einrichtungen zum Beladen mit dem zu entfeuchtenden Gemisch, in der Praxis meist eine Suspension, oder auch Einrichtungen zum Waschen des Feststoffkuchens mit einer Waschflüssigkeit. Dabei können selbstverständlich auch entsprechende Aggregate zum Spülen der Zentrifuge vorgesehen sein, die der Fachmann vor Grundsatz her kennt.
  • Damit die Einspeiseeinrichtung der vorliegenden Erfindung ihre volle Flexibilität entfalten kann, können zum Messen, Steuern oder Regeln der Zuführung der zu bearbeitenden Medien, wie zu entfeuchtende Suspensionen, Wasch- oder Reinigungsfluide oder anderer zu prozessierender Medien an sich bekannte Sensoren, Fühler, optische Objektive oder andere an sich bekannte andere Sensoren oder Detektoren an einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge vorgesehen werden, mit welchen z.B. geeignete Ventile, Pumpen, Schleusen usw. so gesteuert oder geregelt werden können, dass die zu verarbeitenden Stoffe entsprechend den notwendigen Vorgaben flexibel und optimal der Siebtrommel zuführbar sind.
  • Die Einspeiseeinrichtung bzw. zumindest ein Teil ihrer Komponenten ist dabei vorteilhaft an einer Frontplatte der Zentrifuge vorgesehen und ragt besonders bevorzugt durch den Schubboden hindurch in das Innere der Siebtrommel der Zentrifuge.
  • Die Einspeiseeinrichtung kann dabei eines, mehrere oder gar eine Vielzahl von Einlaufrohren und / oder Einspeiseumsteuerungen umfassen, an oder in welchen im Betriebszustand ein oder mehrere rotierende oder teilrotierende oder pulsierende Zuteileinrichtungen in Form von Zuteilkolben, Zuteilbüchsen oder anders ausgestalteten Zuteilaggregaten vorgesehen sein können.
  • Die eine oder mehreren pulsierenden, rotierenden, teilrotierenden oder auf andere Weise dosierenden Komponenten der erfindungsgemässen Einspeiseumsteuerung dient somit vor allem, aber nicht nur zur definierten Aufgabe des Produktstromes aus zu entfeuchtenden Gemischs und / oder zum Waschen des Feststoffkuchens und / oder aber auch zum Spülen der vorderen oder hinteren der hinteren Kammern der Zentrifuge.
  • Ist die Zuteileinrichtung z.B. ein Zuteilkolben oder eine Zuteilbüchse oder eine anderes Zuteilgerät, so kann dieses beispielweise einen eckigen, ovalen oder kreisförmigen Querschnitt haben. Er kann aber auch als flacher Schieber, zylindrisch, kubisch oder kugelartig ausgestaltet sein und dient so zu gezielten Einspeisung oder Nicht-Einspeisung des in die Siebtrommel einzuspeisenden Mediums.
  • Es versteht sich dabei von selbst, dass die Einspeiseeinrichtung bzw. deren Komponenten aus jedem geeigneten Material hergestellt sein können und je nach Anforderungen gemäss an sich bekannten Herstellungsverfahren hergestellt und eventuell z.B. auch an den Oberflächen geeignet behandelt sein können, so dass notwendige Anforderungen an bestimmte Materialeigenschaften wie Härte, Festigkeit, Gefüge Änderungen Oberflächenrauhigkeit usw. optimal eingestellt werden können.
  • Der Antrieb und / oder die Steuerung und / oder Regelung der Einspeiseeinrichtung bzw. ihrer Komponenten kann durch geeignete Antriebe erfolgen, die direkt an den entsprechenden anzutreibenden Komponenten vorgesehen sind oder aber auch entfernt von den Komponenten, z.B. in entsprechenden Antriebseinheiten ausserhalb der Zentrifuge vorgesehen sein können, die dann über geeignete Verbindungen wie Druckleitungen, elektrische Verbindungen, Funkverbindungen oder jede andere geeignete Wirk- und/oder Signalverbindung mit der zu betreibenden Komponente in an sich bekannter Weise verbunden sein können.
  • Bei einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge umfasst die Einspeiseeinrichtung ein Einlaufrohr mit Einlaufrohrachse und die Einspeiseumsteuerung umfasst eine am Einlaufrohr vorgesehene Zuteileinrichtung, mit welcher die Gemischzuführung nach einem vorgebbaren Schema derart manipulierbar ist, dass eine Zuführung des Gemischs in den ersten Leerraum oder in den zweiten Leerraum unterbunden ist. Das heisst, die Zuführung des Gemischs in den ersten Leerraum oder in den zweiten Leerraum wird nicht mehr sozusagen passiv und unflexibel durch die Bewegung des Schubbodens allein gesteuert, sondern kann bei der erfindungsgemässen Schubzentrifuge aktiv und gezielt durch die Eispeiseumsteuerung nach einem vorgegeben Schema flexibel gesteuert und / oder geregelt werden.
  • Im Speziellen kann die Zuteileinrichtung ein zumindest teilweise im Einlaufrohr angeordneter Zuteilkolben sein oder kann alternativ oder zusätzlich eine zumindest teilweise aussen am Einlaufrohr angeordnete Zuteilbüchse sein.
  • Zur Einstellung und Beeinflussung des Fluidstroms kann die Zuteileinrichtung entlang der Einlaufrohrachse verschiebbarer oder um die Einlaufachse rotierbar angeordnet sein oder in jeder anderen geeigneten Art und Weise ausgestaltet sein, die die gezielte Steuerung und / oder Regelung des Fluidtroms, also des zu entfeuchtenden bzw. zu trennenden Gemischs, der Waschflüssigkeit, der Reinigungsflüssigkeit oder eines anderen zu prozessierenden Stoffes wie gewünscht gestattet.
  • Dabei kann die Gemischzuführung ein integraler Bestandteil des Einlaufrohrs sein und bevorzugt eine in Bezug auf die Einlaufachse nicht bewegbare erste Zufuhröffnung zur Zuführung des Gemischs oder eines anderen zu prozessierenden Fluids in den ersten Leerraum, und eine in Bezug auf die Einlaufachse nicht bewegbare zweite Zufuhröffnung zur Zuführung des Gemischs oder eines anderen zu prozessierenden Fluids in den zweiten Leerraum umfassen.
  • In einem anderen speziellen Ausführungsbeispiel kann die Gemischzuführung alternativ oder gleichzeitig ein integraler Bestandteil der Zuteileinrichtung sein und bevorzugt eine in Bezug auf die Einlaufachse mit der Zuteileinrichtung bewegbare erste Zufuhröffnung zur Zuführung des Gemischs oder eines anderen zu prozessierenden Fluids in den ersten Leerraum und eine in Bezug auf die Einlaufachse mit der Zuteileinrichtung bewegbare zweite Zufuhröffnung zur Zuführung des Gemischs oder eines anderen zu prozessierenden Fluids in den zweiten Leerraum umfassen.
  • Wie bereits erwähnt, kann auch eine Mehrzahl von Gemischzuführungen oder eine Mehrzahl von Zuteileinrichtung vorteilhaft vorgesehen sein, wobei wobei die Einspeiseeinrichtung bevorzugt eine Mehrzahl von Einlaufrohren mit Einspeiseumsteuerung und Gemischzuführung umfassen kann, so dass das Gemisch oder eines anderen zu prozessierenden Fluids dem ersten Leerraum oder dem zweiten Leerraum nach einem vorgebbaren Schema zuführbar ist. Wobei in einem speziellen Ausführungsbeispiel zumindest einem Teil der Einlaufrohre oder einer Gruppe von Einlaufrohren das Gemisch oder eines anderen zu prozessierenden Fluids durch die Einspeiseumsteuerung separat zuführbar ist.
  • Wie weiter oben bereits etwas allgemeiner ausgeführt, kann die Einspeiseumsteuerung insbesondere mittels eines mechanischen, oder eines elektrischen, oder eines hydraulischen, oder eines pneumatischen Antriebs manipulierbar sein und bevorzugt mittels einer Ansteuereinheit nach einem vorgebbaren Schema, im Speziellen mittels einer programmierbaren Datenverarbeitungsanlage steuerbar oder regelbar sein.
  • Dabei ist es selbstverständlich möglich, dass bei einer erfindungsgemässe Zentrifuge auch eine Wascheinrichtung zum Waschen des Feststoffkuchens mittels eines Waschfluids vorgesehen ist, wobei die Wascheinrichtung bevorzugt identisch zur Einspeiseeinrichtung oder Teil der Einspeiseeinrichtung sein kann, wobei zur kontrollierten Zuführung des Gemischs oder des Waschfluids oder eines anderen zu prozessierenden Fluids eine innerhalb oder ausserhalb der Zentrifuge vorgesehene Einspeisedosierung eingesetzt werden kann, die im einfachsten fall zum Beispiel ein Absperr- oder Dosierventil ist, so dass eine vorgebbare Menge des Gemischs oder eine vorgebbare Menge des Waschfluids oder eines anderen zu prozessierenden Fluids der Einspeiseeinrichtung zuführbar ist.
  • In der Praxis ist dabei zum besseren Kanalisierung des in die Siebtrommel einzubringenden Mediums bzw. zur kontrollierten Zuführung des Gemischs in einen vorgebbaren Bereich der Siebtrommel eine an sich bekannte Einlaufscheibe, bevorzugt am Einlaufrohr vorgesehen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einspeiseumsteuerung bzw. ein Verfahren zur Beladung einer Zentrifuge, insbesondere Doppelschubzentrifuge, oder einstufige oder mehrstufige Schubzentrifuge gemäss der vorliegenden Beschreibung.
  • Auch wenn es einer der wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung ist, dass auf viele relativ aufwendige Bauteile, wie sie bei bekannten Zentrifugen aus verschiedenen Gründen notwendig sind, bei einer erfindungsgemässen Zentrifuge in den allermeisten Anwendungsgebieten verzichtet werden kann, weil durch die Einspeiseumsteuerung der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme verhindert werden, hat es sich bei speziellen Anwendungen dgezeigt, dass es dennoch von Vorteil sein kann, die erfindungsgemässe Einspeiseumsteuerung insbesondere in Kombination mit den Beschleunigungsflächen gemäss EP 1 468 741 A1 zu verwenden, wodurch eine noch optimalere, vor allem schonendere Bearbeitung des zu entfeuchtenden Gemischs möglich ist.
  • Analog zur EP 1 468 741 A1 gemäss Fig. 1 kann auch die Schubbodenvorrichtung einer erfindungsgemässen Zentrifuge eine gegen die radiale Richtung geneigte Beschleunigungsfläche aufweisen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Zeichnungen zu den erfindungsgemässen Beispielen gemäss Fig. 2 bis Fig. 6c nicht explizit gezeigt sind, aber aus Fig. 1 für den Fachmann ohne Mühe auf eine erfindungsgemässe Zentrifuge übertragbar sind.
  • Durch Vorsehen der geneigten Beschleunigungsflächen trifft ein durch die Einspeiseeinrichtung eingebrachtes Gemisch nicht unmittelbar auf die Siebtrommel. Vielmehr wird das einlaufende Gemisch auf die Beschleunigungsflächen aufgebracht, die gegen die radiale Richtung geneigt sind. Dadurch wird eine verlangsamte Beschleunigung des neu eingebrachten Gemischs auf die Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel erreicht, wodurch insbesondere Kornbruch und andere schädigende Einflüsse, wie sie beim abrupten Beschleunigen in anderen aus dem Stand der Technik bekannten Zentrifugen auftreten, verhinderbar sind. Somit ist durch die erfindungsgemässe Zentrifuge ein Zerbersten von im Gemisch enthaltenen Feststoffkörner vermeidbar, weil der Beschleunigungsvorgang über den vorgebbaren Neigungswinkel der Beschleunigungsflächen kontrollierbar ist, d.h. dass die Beschleunigung selbst beispielweise durch eine geeignete Wahl des Neigungswinkels der Beschleunigungsfläche einstellbar ist. Dadurch kann die Qualität des produzierten Feststoffkuchens, insbesondere bei Produkten bei welchen beispielsweise die Partikelgrösse oder die Form der Körner im Endprodukt eine Rolle spielen, deutlich gesteigert werden. In ganz speziellen Fällen ist es sogar möglich, in ein und derselben Zentrifuge, insbesondere bei Verwendung einer Doppelschubzentrifuge in einem Arbeitsgang, d.h. im wesentlichen gleichzeitig, Produkte unterschiedlicher Qualität herzustellen, indem beispielsweise der Neigungswinkel der beidseitig an der Schubbodenvorrichtung angeordneten Beschleunigungsflächen unterschiedlich gewählt wird.
  • Bei einer erfindungsgemässen Zentrifuge, insbesondere Doppelschubzentrifuge kann die Siebtrommel 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 kann optional auch Gemischverteiler angeordnet sein, der es gestattet Gemisch auf die Umfangsfläche der Siebtrommel zu verteilen, wobei der Gemischverteiler bevorzugt eine Einlaufeinrichtung und eine Schubbodenvorrichtung mit Schubbodenplatte umfasst.
  • Die Einlaufeinrichtung ist dabei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der Siebtrommel starr gekoppelt und rotiert daher synchron mit der Siebtrommel und dem Gemischverteiler. Die oszillatorische Bewegung vollführt jedoch nur der Gemischverteiler mit seinen Komponenten, d.h. mit der Schubbodenplatte, dem Verbindungselement, der Schubbodenvorrichtung und dem äusseren Ringbereich. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen dem oszillierenden Gemischverteiler und der in axialer Richtung unbeweglichen Einlaufeinrichtung, so dass das Gemisch abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Hälfte der Siebtrommel zuführbar ist.
  • Die Schubbodenvorrichtung, die in einer speziellen Ausführungsvariante wirkfest mit der Schubbodenplatte verbunden sein kann, ist dabei bevorzugt in Form einer Kreisscheibe mit einem äusseren Ringbereich ausgebildet, wobei der Ringbereich an einem peripheren Bereich der Schubbodenvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, dass mit dem Ringbereich der in der Siebtrommel abgelagerte Feststoffkuchen abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse verschiebbar ist.
  • Die Schubodenplatte kann im Falle einer Doppelschubzentrifuge in an sich bekannter Weise mittels einer Schubachse an eine Schubvorrichtung mit Umsteuereinheit gekoppelt sein, so dass die Schubbodenvorrichtung in Richtung der Drehachse in eine oszillatorische Bewegung mit vorgebbarem Hub versetzbar ist. Durch die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung ist der auf der Umfangsfläche der Siebtrommel abgelagerte Feststoffkuchen durch den äusseren Ringbereich abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse verschiebbar, so dass der Feststoffkuchen durch den äusseren Ringbereich in axialer Richtung zum jeweiligen Ende der Siebtrommel transportierbar ist und über eine Austragsöffnung von der Flüssigphase getrennt aus der Doppelschubzentrifuge abführbar ist.
  • Wesentlich bei dem entsprechenden speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dabei, dass die Schubbodenvorrichtung in einem vorgebbaren Bereich in Form von Beschleunigungsflächen so ausgestaltet ist, dass das von der Einspeiseeinrichtung eingebrachte Gemisch vor Erreichen der Siebtrommel auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist.
  • Dazu wird bei einer Doppelschubzentrifuge das Gemisch aus der Einspeiseeinrichtung abwechselnd jeweils einer Seite der Schubbodenvorrichtung zugeführt. Wenn das Gemisch in der Einspeiseeinrichtung nicht bereits auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar ist, gelangt das Gemisch im wesentlichen unter der Wirkung der Schwerkraft auf eine entsprechende Oberfläche der Schubbodenvorrichtung und erreicht schliesslich die bezüglich der radialen Richtung unter einem vorgebbaren Neigungswinkel geneigte Beschleunigungsfläche. Das Gemisch fliesst über bzw. entlang der Beschleunigungsfläche und gelangt so auf die Umfangsfläche der Siebtrommel. Hier gelangt das Gemisch in den durch die Oszillationsbewegung der Schubbodenvorichtung geschaffenen Leerraum an der Umfangsfläche der Siebtrommel, und wird auf die Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt. Durch die enorm hohen Fliehkräfte, die auf das im Leerraum abgelagerte Gemisch einwirken, wird die im Gemisch enthaltene Flüssigphase durch die Sieböffnungen aus der Siebtrommel abgeführt.
  • Dadurch, dass die Beschleunigungsfläche gegen die radiale Richtung geneigt ist, ist im Bereich der Beschleunigungsfläche die Fliessgeschwindigkeit im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall des Gemisches in Richtung zur Umfangsfläche gezielt veränderbar, so dass das Gemisch im Bereich der Beschleunigungsflächen mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch wird im Bereich der Beschleunigungsflächen der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel zu erreichen.
  • Der Wert des Neigungswinkels der Beschleunigungsfläche gegen die radiale Richtung kann dabei beispielsweise zwischen 0° und 90° liegen, im einzelnen zwischen 10° und 30° oder zwischen 30° und 60°, insbesondere zwischen 60° und 70°, bevorzugt jedoch zwischen 55° und 75°. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Neigungswinkels grösser als 70° ist und sogar nahe bei 90° liegen kann. Ganz generell kann festgestellt werden, dass in der Regel in Bezug auf die radiale Richtung ein eher nicht zu spitzer Winkel von Vorteil ist, wobei ein optimaler Wert des entsprechenden Neigungswinkels unter anderem vom Wert des Haftreibwinkels des zu entwässernden Produkts bestimmt ist. Dabei können sich die Beschleunigungsflächen entweder nur über einen Teilbereich der Schubbodenvorrichtung erstrecken oder aber auch über die gesamte radiale Höhe der Schubbodenvorrichtung, wobei die Schubbodenvorrichtung je nach Erfordernis ganz oder teilweise als im wesentlichen hohles Rahmengestell oder ganz oder teilweise aus Vollmaterial aufgebaut sein kann. Selbstverständlich ist es möglich, dass die beiden Beschleunigungsflächen gleiche oder unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen können.
  • In einem für die Praxis besonders relevanten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Zentrifuge ist die Beschleunigungsfläche als Filtersieb zur Abscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet. Dabei sind bevorzugt beide Beschleunigungsflächen als Filtersieb ausgestaltet. Selbstverständlich kann auch nur eine Beschleunigungsfläche als Filtersieb ausgestaltet sein, oder aber die beiden Beschleunigungsflächen können jeweils unterschiedlich ausgestaltete Filtersiebe aufweisen. Dabei können die beiden unterschiedlichen Filtersiebe zum Beispiel aus verschiedenen Materialien aufgebaut sein, oder die Grösse der Filterporen kann verschieden sein. Dadurch ist es möglich, in ein und demselben Arbeitsgang aus dem gleichen Gemisch zwei verschiedene Feststoffkuchen von unterschiedlicher Qualität, d.h. mit unterschiedlichen Eigenschaften zu produzieren. Insbesondere kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel die Beschleunigungsfläche als Filtersieb auf einem skelettartigen Stützkörper angeordnet sein, der zur Bildung des Filtersiebs 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.
  • Insbesondere zur Verarbeitung von besonders empfindlichen Gemischen kann die Einspeiseeinrichtung einen Einlauftrichter zur Vorbeschleunigung des Gemischs umfassen. Dadurch ist das Gemisch bereits vor dem Einbringen in den Gemischverteiler auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar und somit noch schonender behandelbar. Dabei ist die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch bereits im Einlauftrichter vorbeschleunigbar ist, beispielsweise durch Wahl der Grösse und / oder des Öffnungswinkels des Einlauftrichters vorgebbar.
  • Dabei kann der Einlauftrichter auch unabhängig von dem Gemischverteiler um eine separate Antriebsachse drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse rotierbar ausgestaltet und angeordnet sein. Dadurch ist die Vorbeschleunigung unabhängig von der Geometrie des Einlauftrichters durch die Einstellung der Drehzahl des Antriebs frei wählbar. Insbesondere können geeignete Einrichtungen zur Steuerung und / oder Regelung vorgesehen sein, so dass zum Beispiel auch während des Betriebes die Drehzahl des Antriebs frei variierbar ist. So ist beispielsweise im Betrieb die Qualität des Feststoffkuchens anpassbar, oder es ist beispielsweise durch geeignete Steuerung und / oder Regelung der Drehzahl des Antriebs und damit des Einlauftrichters rechts und links von der Schubbodenvorrichtung jeweils in ein und derselben Doppelschubzentrifuge aus einem Gemisch eine unterschiedliche Produktqualität herstellbar.
  • Vorteilhaft kann der Einlauftrichter auch als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet sein, wobei vorzugsweise Auffangmittel zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase aus dem Vorfiltersieb vorgesehen sind. Dadurch sind selbst Gemische mit sehr hohem Flüssigkeitsanteil problemlos verarbeitbar. Die Vorabscheidung von Flüssigphase bereits im Einlauftrichter hat darüber hinaus den enormen Vorteil, dass dieser Teil der Flüssigphase nicht mehr auf die sehr hohe Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt wird, was sich unter anderem besonders günstig auf den Energieverbrauch der Doppelschubzentrifuge auswirkt.
  • Dabei kann sowohl das Filtersieb der Beschleunigungsflächen als auch das Vorfiltersieb als Zweistufensieb mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet sein. Das Gemisch ist dadurch im Bereich der Beschleunigungsfläche und / oder im Einlauftrichter in zwei Stufen filterbar. Die erste Filterstufe bildet dabei einen Grobfilter, welcher im Gemisch enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobfilters zurückhält. Der Feinfilter hält entsprechend feinere Partikel zurück, während zumindest ein Teil der Flüssigphase, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, direkt abführbar sind. Die Ausgestaltung als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass der Feinfilter durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch enthalten sind, mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass der Feinfilter beispielsweise sehr kleine Poren zur Filterung von sehr kleinen Partikeln aufweisen kann und insbesondere auch aus mechanisch weniger widerstandsfähigen Materialien gefertigt sein kann.
  • Bei einer anderen Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Zentrifuge umfasst der Gemischverteiler einen Vorbeschleunigungstrichter, der sich im wesentlichen erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt.
  • 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° liegen. 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.
  • Dabei kann auch der Vorbeschleunigungstrichter analog zum Einlauftrichter als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet sein, wobei am Gemischverteiler Auffangeinrichtungen zum Abführen von Flüssigphase vorgesehen sein können.
  • In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel kann 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.
  • Insbesondere kann auch der Vorbeschleunigungstrichter so ausgestaltet und angeordnet sein, dass der Vorbeschleunigungstrichter mittels eines Drehantriebs um eine Rotationsachse mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist.
  • Dabei erstrecken sich sowohl der Einlauftrichter als auch der Vorbeschleunigungstrichter bevorzugt unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung bzw. zur Einspeiseeinrichtung hin. 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 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 Vorbeschleunigungswinkels unter anderem vom Wert des Haftreibwinkels des zu entwässernden Produkts bestimmt ist.
  • 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 vergrössern oder verkleinern kann.
  • 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 Doppelschubzentrifuge, 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.
  • Es versteht sich von selbst, dass die Merkmale der zuvor exemplarisch beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsvarianten erfindungsgemässer Zentrifuge, je nach Anforderung, auch beliebig in vorteilhafter Weise kombinierbar sind.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    im Schnitt eine aus dem Stand der Technik bekannte Doppelschubzentrifuge mit Beschleunigungsflächen;
    Fig. 2
    ein erstes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel ohne Produktwaschung;
    Fig. 3
    ein zweites erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel mit Produktwaschung;
    Fig. 4a - 4b
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zuteilkolbens;
    Fig. 5
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zuteilkolbens;
    Fig. 6a - 6c
    ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zuteilkolbens.
  • Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Doppelschubzentrifuge gemäss EP 1 468 741 A1 , die eingangs bereits ausführlich beschrieben wurde und daher an dieser stelle nicht mehr weiter diskutiert werden muss.
  • Fig. 1 zeigt im Schnitt in einer schematischen Darstellung wesentliche Komponenten einer erfindungsgemässen Zentrifuge am speziellen Beispiel einer Doppelschubzentrifuge, die im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird.
  • Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Zentrifuge in Ausgestaltung einer Doppelschubzentrifuge ohne Produktwaschung. Die in Fig. 2 dargestellte Doppelschubzentrifuge 1, die prinzipiell auch eine einstufige oder mehrstufige Schubzentrifuge oder gar eine Schälzentrifuge mit einer erfindungsgemässen Einspeiseeinrichtung 1000 sein könnte, umfasst in an sich bekannter Weise eine um eine Drehachse 2 rotierbare Siebtrommel 3 zur Trennung eines Gemischs 4 in einen Feststoffkuchen 5 und eine Flüssigphase 6, eine in der Siebtrommel 3 angeordnete Schubbodenvorrichtung 8, die abwechselnd in eine erste Schubrichtung S1 und eine zweite Schubrichtung S2 entlang der Drehachse 2 hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen 5 entlang der Drehachse 2 wechselseitig verschiebbar ist. Ausserdem umfasst die Zentrifuge 1 die Einspeiseeinrichtung 1000, mit welcher das Gemisch 4 in einen ersten Leerraum 1101 oder in einen zweiten Leerraum 1102 einbringbar ist, welcher erste Leerraum 1101 bei Verschiebung des Feststoffkuchens 5 durch die Schubbodenvorrichtung 8 in die erste Schubrichtung S1 herstellbar ist, und der zweite Leerraum 1102, der in Fig. 2 bzw. Fi6. Bereits mit Gemisch 4 befüllt ist, bei Verschiebung des Feststoffkuchens 5 durch die Schubbodenvorrichtung 8 in die zur ersten Schubrichtung S1 entgegensetzte Schubrichtung S2 herstellbar ist. Gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst die Einspeiseeinrichtung 1000 eine Einspeiseumsteuerung 1020 und eine Gemischzuführung 1010, so dass das Gemisch 4 mittels der Einspeiseumsteuerung 1020 über die Gemischzuführung 1010 dem ersten Leerraum 1101 oder dem zweiten Leerraum 1102 nach einem vorgebbaren Schema zuführbar ist.
  • Die Einspeiseeinrichtung 1000 umfasst ein Einlaufrohr 1030 mit Einlaufrohrachse EA umfasst, wobei die Einspeiseumsteuerung 1020 eine am Einlaufrohr 1030 vorgesehene Zuteileinrichtung 1021, 10211 in Ausgestaltung eines Zuteilkolbens 10211 umfasst, mit welcher die Gemischzuführung 1010 nach einem vorgebbaren Schema derart manipulierbar ist, dass eine Zuführung des Gemischs 4 in den ersten Leerraum 1101 oder in den zweiten Leerraum 1102 unterbunden ist.
  • Das wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dadurch bewerkstelligt, dass der Zuteilkolben 10211 entlang der Einlaufrohrachse EA in axialer Richtung verschiebbar ist und die Gemischzuführung 1010 gleichzeitig ein integraler Bestandteil des Einlaufrohrs 1030 in Form von in Bezug auf die Einlaufachse EA nicht bewegbaren, z.B. in Form von Bohrungsöffnungen am Einlaufrohr 1030 vorgesehenen ersten Zufuhröffnungen 1011 zur Zuführung des Gemischs 4 in den ersten Leerraum 1101 und von in Bezug auf die Einlaufachse EA nicht bewegbaren zweiten Zufuhröffnungen 1012 zur Zuführung des Gemischs 4 in den zweiten Leerraum 1102 ist. Im Betriebszustand wird der Zuteilkolben 10211 beispielweise über die Kolbenstange KS so gesteuert, dass der Zuteilkolben 10211 die ersten Zuführöffnungen 1011 dann freigibt, wenn der Schubboden 8 den ersten Leerraum 1101 durch Verschiebung in Richtung S1 freigegeben hat und dabei gleichzeitig die zweiten Zufuhröffnungen 1012 verschliesst. Im anschliessenden umgekehrten Hub des Schubboden 8 in Richtung S2 gibt der Zuteilkolben 10211 die zweiten Zuführöffnungen 1012 freigibt und verschliesst gleichzeitig die ersten Zufuhröffnungen 1011, so dass das Gemisch nur dem zweiten Leerraum 1102 zugeführt wird. Dabei ist zur kontrollierten Zuführung des Gemischs 4 in einen vorgebbaren Bereich der Siebtrommel 3 in an sich bekannter Weise eine Einlaufscheibe 9, wie hier beispielhaft dargestellt am Einlaufrohr 1030 vorgesehen.
  • Es versteht sich von selbst, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel die Kolbenstange KS z.B. durch eine Kette oder einen Seilzug ersetzt sein kann, mit welchem der Zuteilkolben 10211 bewegt werden kann oder dass die Kolbenstange KS durch eine geeignete pneumatische, hydraulische, elektrische oder andere Wirkleitung ersetzt sein kann, wenn der entsprechende Antrieb des Zuteilkolbens direkt am Kolben selbst oder an anderer Stelle der Umsteuereinrichtung 1020 vorgesehen ist. Das zuvor Gesagte findet selbstverständlich analog Anwendung auf jegliche Ausführungsform einer Zuteileinrichtung (1021, 10211), also auch z.B. auf eine aussen um das Rohr angebrachte Zuteilbüchse oder jede andere Art von beweglicher Zuteileinrichtung, die im einfachsten Fall z.B. auch eine in Bezug auf die erste Zufuhröffnung 1011 und / oder die zweite Zuführöffnung 1012 bewegbare Klappe oder ein Shutter sein kann. Der Fachmann versteht die äquivalenten Lösungen und Möglichkeiten zur flexiblen bzw. gesteuerten Freigabe der Zufuhröffnungen ohne weiteres.
  • Anhand der Fig. 3 ist ein zweites, für die Praxis sehr bedeutendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit integrierter Produktwaschung schematisch dargestellt. Die Wascheinrichtung W zum Waschen des Feststoffkuchens 5 mittels eines Waschfluids F umfasst hier eine Mehrzahl von Waschdüsen WD, die an einem äusseren Waschrohr WR der Einspeiseeinrichtung 1000 derart angeordnet sind, dass das Waschfluid F durch die Waschdüsen WD zum Waschen des Feststoffkuchens 5 auf diesen aufgebracht werden kann. Die Einspeiseeinrichtung 1000 ist als doppelwandiges Rohr mit dem äusseren Waschrohr WR und dem darin angeordneten Einlaufrohr 1030 mit Einspeiseumsteuerung 1020 ausgestaltet. Das Gemisch 4 wird dabei dem im Inneren angeordneten Einlaufrohr 1030 in an sich bekannter Weise zugeführt, während das Waschfluid F über eine bevorzugt steuer- und / oder regelbare Einspeisedosierung D einem Zwischenraum zwischen äusseren Waschrohr WR und innerem Einlaufrohr 1030 zuführbar ist und von dort den Waschdüsen WD der Wascheinrichtung W. Die Einspeisedosierung D ist zum Beispiel ein steuer- oder regelbares Ventil, so dass das Waschfluid F nach einem vorgebbaren Schema und in vorgebbarer Menge der Einspeiseeinrichtung zuführbar und damit auf den Feststoffkuchen 5 aufbringbar ist.
  • Es versteht sich dabei von selbst, dass die Wascheinrichtung W auch in einer anderen, auch in einer an sich bekannten Art und Weise ausgestaltet sein kann, oder aber dass die Wascheinrichtung W auch im wesentlichen identisch zur Einspeiseeinrichtung 1000 oder Teil der Einspeiseeinrichtung 1000 sein kann, so dass zum Beispiel das Gemisch 4 oder das Waschfluid F oder auch ein Spülfluid zur Spülung des Inneren der Siebtrommel z.B. nacheinander oder abwechselnd über die Einspeiseeinrichtung zugeführt werden kann.
  • Die Fig. 4a - 4b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zuteilkolbens 10211 gemäss Fig. 2 bzw. Fig. 3 etwas genauer im Detail, wobei Fig. 4b einen Blick auf den Zuteilkolben 10211 aus Richtung R1 oder R2 zeigt. Wie deutlich zu sehen ist, ist der Zuteilkolben 10211 im Wesentlichen ein beidseitig offener Hohlzylinder, durch den axial in der Mitte die Kolbenstange KS verläuft, die z.B. am vorderen und hinteren Ende an der äusseren Umfangsfläche UK des Zuteilkolbens 10211 mit einem Befestigungskreuz BK befestigt ist. Wenn die äussere Umfangsfläche UK z.B. die ersten Zufuhröffnung 1011 abdeckt, so kann durch diese kein Gemisch 4 in die Siebtrommel 3 gelangen. Umgekehrt, wenn der Zuteilkolben 10211 entlang der axialen Richtung S1 verschoben wird, bis die Zuteilöffnung 1012 abgedeckt ist, kann das Gemisch 4 nicht mehr durch die Zuteilöffnung 1012 in die Siebtrommel 3 gelangen, sondern z.B. nur noch durch die Zuteilöffnung 1011 in den ersten Leerraum 1101. Auf diese Weise kann durch den Zuteilkolben 10211 die Zuteilung des Gemischs 4 abwechseln in den ersten Leerraum 1101 und in den zweiten Leerraum 1102 gesteuert werden. Da der Zuteilkolben 10211 abgesehen vom Befestigungskreuz BK an beiden Enden offen ist, kann er ohne wesentlichen mechanischen Widerstand durch das ganz oder teilweise mit Gemisch 4 gefüllte Einlaufrohr 1030 in axialer Richtung hin und her bewegt werden.
  • Anhand der Fig. 5 sowie Fig. 6a bis 6c sind weitere Ausführungsbeispiele eines Zuteilkolbens 10211 dargestellt, der hier jeweils ein um die Kolbenstange KS rotierbarer Kolben mit Zuteilöffnungen 1011, 1012 ist. Ein solcher rotierbarer Zuteilkolben 10211 ist derart um die Kolbenstange KS rotierbar, dass die am Zuteilkolben 10211 vorgesehenen Zuteilöffnungen 1011 bzw. 1012 mit am Einlaufrohr 1030 ebenfalls vorgesehenen korrespondierende Zuteilöffnungen 1011 bzw. 1012 derart zusammenwirken, dass abhängig vom Rotationswinkel α abwechselnd Gemisch 4 entweder durch die Zuteilöffnungen 1011 oder durch die Zuteilöffnungen 1012 in die Siebtrommel 3 einbringbar ist. Der Zuteilkolben 10211 gemäss Fig 6a unterscheidet sich dabei von dem gemäss Fig. 5 im wesentlichen dadurch, dass die erste Zuteilöffnung 1011 um einen vorgebbaren Rotationswinkel α in Umfangsrichtung gegen die zweite Zuteilöffnung 1012 versetzt ist und das Befestigungskreuz BK in Fig. 6 in der Mitte des Zuteilkolbens 10211 angeordnet ist, während es bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 an den axialen Enden des Zuteilkolbens 10211 vorgesehen ist.
  • 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.

Claims (15)

  1. Zentrifuge, insbesondere Doppelschubzentrifuge, oder einstufige oder mehrstufige Schubzentrifuge umfassend, eine um eine Drehachse (2) rotierbare Siebtrommel (3) zur Trennung eines Gemischs (4) in einen Feststoffkuchen (5) und eine Flüssigphase (6), eine in der Siebtrommel (3) angeordnete Schubbodenvorrichtung (8), die abwechselnd in eine erste Schubrichtung (S1) und eine zweite Schubrichtung (S2) entlang der Drehachse (2) hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen (5) entlang der Drehachse (2) wechselseitig verschiebbar ist, sowie eine Einspeiseeinrichtung (1000), mit welcher das Gemisch (4) in einen ersten Leerraum (1101) oder in einen zweiten Leerraum (1102) einbringbar ist, welcher erste Leerraum (1101) bei Verschiebung des Feststoffkuchens (5) durch die Schubbodenvorrichtung (8) in die erste Schubrichtung (S1) herstellbar ist, und der zweite Leerraum (1102) bei Verschiebung des Feststoffkuchens (5) durch die Schubbodenvorrichtung (8) in die zur ersten Schubrichtung (S1) entgegensetzte Schubrichtung (S2) herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseeinrichtung (1000) eine Einspeiseumsteuerung (1020) und eine Gemischzuführung (1010) umfasst, so dass das Gemisch (4) mittels der Einspeiseumsteuerung (1020) über die Gemischzuführung (1010) dem ersten Leerraum (1101) oder dem zweiten Leerraum (1102) nach einem vorgebbaren Schema zuführbar ist.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei die Einspeiseeinrichtung (1000) ein Einlaufrohr (1030) mit Einlaufrohrachse (EA) umfasst, und die Einspeiseumsteuerung (1020) eine am Einlaufrohr (1030) vorgesehene Zuteileinrichtung (1021, 10211) umfasst, mit welcher die Gemischzuführung (1010) nach einem vorgebbaren Schema derart manipulierbar ist, dass eine Zuführung des Gemischs (4) in den ersten Leerraum (1101) oder in den zweiten Leerraum (1102) unterbunden ist.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 2, wobei die Zuteileinrichtung (1021, 10211) ein zumindest teilweise im Einlaufrohr (1030) angeordneter Zuteilkolben (10211) ist.
  4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Zuteileinrichtung (1021, 10211) eine zumindest teilweise aussen am Einlaufrohr (1030) angeordnete Zuteilbüchse ist.
  5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Zuteileinrichtung (1021, 10211) entlang der Einlaufrohrachse (EA) verschiebbarer oder um die Einlaufachse (EA) rotierbar angeordnet ist.
  6. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gemischzuführung (1010) ein integraler Bestandteil des Einlaufrohrs (1030) ist und bevorzugt eine in Bezug auf die Einlaufachse (EA) nicht bewegbare erste Zufuhröffnung (1011) zur Zuführung des Gemischs (4) in den ersten Leerraum (1101) und eine in Bezug auf die Einlaufachse (EA) nicht bewegbare zweite Zufuhröffnung (1012) zur Zuführung des Gemischs (4) in den zweiten Leerraum (1102) umfasst.
  7. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gemischzuführung (1010) ein integraler Bestandteil der Zuteileinrichtung (1021, 10211) ist und bevorzugt eine in Bezug auf die Einlaufachse (EA) mit der Zuteileinrichtung (1021, 10211) bewegbare erste Zufuhröffnung (1011) zur Zuführung des Gemischs (4) in den ersten Leerraum (1101) und eine in Bezug auf die Einlaufachse (EA) mit der Zuteileinrichtung (1021, 10211) bewegbare zweite Zufuhröffnung (1012) zur Zuführung des Gemischs (4) in den zweiten Leerraum (1102) umfasst.
  8. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Gemischzuführungen (1010) oder eine Mehrzahl von Zuteileinrichtung (1021, 10211) vorgesehen ist.
  9. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einspeiseeinrichtung (1000) eine Mehrzahl von Einlaufrohren (1030) mit Einspeiseumsteuerung (1020) und Gemischzuführung (1010) umfasst, so dass das Gemisch (4) dem ersten Leerraum (1101) oder dem zweiten Leerraum (1102) nach einem vorgebbaren Schema zuführbar ist.
  10. Zentrifuge nach Anspruch 9, wobei zumindest einem Teil der Einlaufrohre (1030) oder einer Gruppe von Einlaufrohren (1030) das Gemisch (4) durch die Einspeiseumsteuerung (1020) separat zuführbar ist.
  11. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einspeiseumsteuerung (1020) mittels eines mechanischen, oder eines elektrischen, oder eines hydraulischen, oder eines pneumatischen Antriebs manipulierbar ist und bevorzugt mittels einer Ansteuereinheit nach einem vorgebbaren Schema steuerbar oder regelbar ist.
  12. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Wascheinrichtung (W) zum Waschen des Feststoffkuchens (5) mittels eines Waschfluids (F) vorgesehen ist, wobei die Wascheinrichtung (W) bevorzugt identisch zur Einspeiseeinrichtung (1000) oder Teil der Einspeiseeinrichtung (1000) ist.
  13. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur kontrollierten Zuführung des Gemischs (4) oder des Waschfluids (F) eine Einspeisedosierung (D) vorgesehen ist, so dass eine vorgebbare Menge des Gemischs (4) oder eine vorgebbare Menge des Waschfluids (F) der Einspeiseeinrichtung (1000) zuführbar ist, und / oder wobei zur kontrollierten Zuführung des Gemischs (4) in einen vorgebbaren Bereich der Siebtrommel (3) eine Einlaufscheibe (9), bevorzugt am Einlaufrohr (1030) vorgesehen ist.
  14. Einspeiseumsteuerung für eine Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  15. Verfahren zur Beladung einer Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Gemisch (4) oder mit einem Waschfluid (F).
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