WO1992019381A1

WO1992019381A1 - Stülpfilter-zentrifuge

Info

Publication number: WO1992019381A1
Application number: PCT/EP1991/000849
Authority: WO
Inventors: Hans Gerteis
Original assignee: Heinkel Industriezentrifugen Gmbh & Co.
Priority date: 1991-05-04
Filing date: 1991-05-04
Publication date: 1992-11-12
Also published as: ATE142539T1; EP0584289A1; DE59108184D1; RU2081708C1; ES2092136T3; US5421997A; EP0584289B1; JPH06506865A

Abstract

Eine Stülpfilter-Zentrifuge weist zwischen der geschlossenen Stirnwand (7) einer Schleudertrommel (6) und einem relativ zu dieser Stirnwand beweglichen Bodenstück (12) eine flexible, dehnbare Trennwand (21, 22), beispielsweise in Gestalt eines Faltenbalgs (22) oder einer Faltenmembran (21) auf. Diese Trennwand vermittelt eine Abdichtung zwischen einer das Bodenstück (12) tragenden Verschiebewelle und dem die Suspension aufnhmenden Innenraum der Schleudertrommel (6) und verhindert einen, beispielsweise eine Sterilisation beeinträchtigenden, Stoffaustausch zwischen dem Verfahrensraum der Schleudertrommel und der Maschinengestellseite der Stülpfilter-Zentrifuge.

Description

Stülpfilter-Zentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Stülpfilter-Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Stülpfilter-Zentrifugen sind beispielsweise aus der DE-27 09 894 C3 bekannt.

Bei der bekannten Stülpfilter-Zentrifuge durchdringt die Verschiebewelle beim Öffnen der Schleudertrommel deren Innenraum und kann dabei Verschmutzungen, z. B. Schmier- mittel, von dem Maschinengestell der Schleudertrommel in deren Innenraum überführen. Umgekehrt können beim Ver¬ schließen der Schleudertrommel Suspensionsreste durch die Verschiebewelle in das Maschinengehäuse eingeführt werden. Beides ist nachteilig, denn die Verschmutzungen können die für die Behandlung von sensiblen Suspensionen, beispiels¬ weise Lebensmittel oder Phar azeutika, erforderliche Ste¬ rilisation des Innenraums der Trommel beeinträchtigen, während in das Maschinengestell gelangte Suspensionsreste den Schleuderbetrieb, insbesondere das Bewegen der Ver¬ schiebewelle stören können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Mängeln abzuhelfen und eine.gattungsgemäße Stülpfilter-Zentrifuge so zu gestalten, daß der die Suspension aufnehmende Innen¬ raum der Schleudertrommel mit Bezug auf den Übergang von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen gegenüber der Maschinengestellseite isoliert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor¬ men der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1 schematisch und abgebrochen eine

Stülpfilter-Zentrifuge mit Trennwand in geschlossenem Zustand der Schleuder¬ trommel;

Figur 2 die Stülpfilter-Zentrifuge aus Figur 1 mit geöffneter Schleudertrommel;

Figur 3 eine Stülpfilter-Zentrifuge ähnlich

Figur 1 mit einer abgewandelten Trenn¬ wand und

Figur 4 die Stülpfilter-Zentrifuge aus Figur 3 mit geöffneter Schleudertrommel.

Die in Figur 1 und 2 dargestellte Stülpfilter-Zentrifuge umfaßt ein Gehäuse 1, in dem auf einem stationären Maschi¬ nengestell 2 eine Hohlwelle 3 durch ein Wälzlager 4 dreh¬ bar gelagert ist. Wenigstens ein weiteres Wälzlager befin¬ det sich auf der in Figur 1 rechts nicht mehr dargestell¬ ten Seite des Maschinengestells 2. Die Hohlwelle 3 wird mit Hilfe (ebenfalls nicht dargestellter, in Figur 2 rechts gelegener) Antriebsmittel in Rotation versetzt.

In der Hohlwelle 3 ist eine Verschiebewelle 5 gleitver- schieblich geführt, wobei, z. B. durch eine Keil-Keilnut- Verbindung, dafür Sorge getragen ist, daß die Welle 5 trotz ihrer Verschieblichkeit relativ zur Hohlwelle 3 gleichzeitig mit dieser Hohlwelle umläuft, mit letzterer also drehfest gekoppelt ist. Der Verschiebewelle 5 sind (nicht dargestellte) Antriebsmittel zugeordnet, welche diese Welle bedarfsweise axial hin- oder her bewegen.

An dem in Figur 1 und 2 links gelegenen, über das Lager 4 hinausragenden Ende der Hohlwelle 3 ist im Gehäuse 1 dreh¬ fest und freitragend eine topfförmige Schleudertrommel 6 angeflanscht, und zwar so, daß eine Stirnwand 7, welche die Schleudertrommel 6 an ihrer einen (in Fig. 1 rechten) Stirnseite verschließt, starr mit der Hohlwelle 3 verbun¬ den ist. An ihrer zylindrischen Seitenwand 8 weist die Trommel 6 radial durchgehende Filtratdurchlässe 9 auf. An ihrer der Stirnwand 7 gegenüberliegenden Stirnseite ist die Schleudertrommel 6 offen.

An dem die offene Stirnseite der Schleudertrommel 6 umge¬ benden Öffnungsrad 10 ist der eine Rand eines im wesent¬ lichen zylindrisch-schlauchförmig ausgebildeten Filter¬ tuchs 11 dicht eingespannt. Der andere Rand des Filter¬ tuchs 11 ist in entsprechender Weise dicht mit einem Bodenstück 12 verbunden, das seinerseits starr mit der Verschiebewelle 5 verbunden ist. Am Bodenstück 12 ist über Stehbolzen 13 unter Freilassung eines Abstandes starr ein Trommeldeckel 14 befestigt, der in Figur 1 den Innenraum der Trommel 6 durch Auflage an deren Öffnungsrand 10 dicht verschließt und in Figur 2 gemeinsam mit dem Bodenstück 12 durch axiales Herausschieben der Verschiebewelle 5 aus der Hohlwelle 3 von der Schleudertrommel 6 abgehoben ist.

An der in Figur 1 und 2 links gelegenen Vorderseite der Stülpfilter-Zentrifuge ist ein Füllrohr 15 starr am Gehäu¬ se 1 angeordnet, welches zum Zuführen einer in ihre Fest¬ stoff- und Flüssigkeitsbestandteile zu zerlegenden Suspen- sion in den Innenraum der Schleudertrommel 6 dient (Figur 1) und bei dem in Figur 2 dargestellten Betriebszustand der Stülpfilter-Zentrifuge in eine Bohrung 16 der ver¬ schiebbaren Welle 5 eindringt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Gehäuse 1 hin¬ ter der Schleudertrommel 6 dicht mit dem Maschinengestell 2 verbunden. Weiterhin dichtet eine vor dem Wälzlager 4 angeordnete Ringdichtung 18 das Maschinengestell 2 zur Schleudertrommel 6 hin ab. Auf diese Weise ist das mit dem Innenraum der Schleudertrommel 6 kommunizierende Gehäuse vom Maschinengestell 2 dicht abgetrennt.

Im Betrieb nimmt die Stülpfilter-Zentrifuge zunächst die in Figur 1 gezeichnete Stellung ein. Die Verschiebewelle 5 ist in die Hohlwelle 3 durch entsprechende Steuerung der ihr zugeordneten Antriebsmittel zurückgezogen, wodurch das mit der Verschiebewelle fest verbundene Bodenstück 12 in der Nähe der geschlossenen Stirnwand 7 der Schleudertrom¬ mel 6 liegt und das Filtertuch 11 derart in die Trommel 6 eingestülpt ist, daß es sich an die Innenseite der zylin¬ drischen Seitenwand der Trommel anlegt. Der Trommeldeckel 14 legt sich dabei dicht auf den Öffnungsrand der Schleu¬ dertrommel 6 auf. Bei rasch rotierender Schleudertrommel, beispielsweise mit einer Drehzahl von 2000 U/min, wird über das Füllrohr 15 kontinuierlich zu filtrierende Sus¬ pension in den Innenraum der Schleudertrommel 6 einge¬ führt. Die flüssigen Bestandteile der Suspension treten in bekannter Weise durch das Filtertuch 11 und die radialen Filtratdurchlässe 9 hindurch und werden von einer Abschir¬ mung 17 abgeleitet. Die Feststoffteilchen der Suspension werden als fest haftender Filterkuchen vom Filtertuch 11 aufgehalten. Bei langsam rotierender Schleudertrommel (beispielsweise 500 U/min) wird nach Durchführung der Filtration und Unterbrechung der Suspensionszufuhr die Verschiebewelle 5 nach links vorgeschoben (Figur 2), wodurch sich das Fil¬ tertuch 11 nach außen stülpt, so daß die an ihm als Fil¬ terkuchen haftenden Feststoffteilchen nach auswärts in das Gehäuse 1 abgeschleudert werden, von wo sie abbefördert werden. Nach beendeter Abschleuderung der Feststoffteil- chen wird die Stülpfilter-Zentrifuge durch Zurückschieben der Verschiebewelle 5 wieder in die Betriebsstellung gemäß Figur 1 gebracht.

Beim Übergang der Stülpfilter-Zentrifuge von dem Betriebs¬ zustand gemäß Figur 1 in denjenigen gemäß Figur 2 dringt, wie aus Figur 2 ersichtlich, die Verschiebewelle 5 in den Innenraum der Schleudertrommel 6 ein. Wenn bei der Filtra¬ tion sensibler Produkte, beispielsweise Lebensmittel oder Pharmazeutika, der Innenraum der Schleudertrommel 6 steri¬ lisiert und keimfrei gehalten werden muß, können beim Öff¬ nen der Schleudertrommel an der Außenseite der Verschiebe¬ welle 5 haftende Schmutzstoffe, z. B. Schmiermittel, von der Seite des Maschinengestells 2 her in den Schleuderin¬ nenraum gelangen, so daß dieser kontaminiert wird. Es wäre daher nach jedem Öffnen und Wiederschließen der Schleuder¬ trommel eine erneute Sterilisation des Innenraums der Schleudertrommel erforderlich. Umgekehrt können sich auch restliche Bestandteile der Suspension beim Öffnen der Schleudertrommel 6 auf der Außenseite der Verschiebewelle 5 absetzen und von da in die im Maschinengestell 2 gela¬ gerte Hohlwelle 3 gelangen, was zu Störungen, insbesondere mit Bezug auf die Verschieblichkeit der Welle 5 in der Welle 3 führen kann. Um zu verhindern, daß zwischen dem der Durchführung des Filterverfahrens dienenden Innenraum der Schleudertrommel 6 und dem Maschinengestell 2 ein unerwünschter Stoffüber¬ gang in fester, flüssiger oder gasförmiger Form stattfin¬ det, sind diese beiden Räume durch eine Trennwand vonei¬ nander getrennt. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 und 2 ist diese Trennwand als eine im Normalzustand scheiben¬ förmige, im wesentlichen kreiszylindrische Faltenmembran 21 ausgebildet, die mit ihrem äußeren Rand mit dem Außen¬ rand der Stirnwand 7 verbunden ist. Ein innerer, eine zen¬ trale Öffnung umschließender Rand der Faltenmembran 21 ist in unmittelbarer Nähe des Bodenstücks 12 mit der Verschie¬ bewelle 5 verbunden. Die Faltenmembran weist im (entspann¬ ten) Normalzustand gemäß Figur 1, also bei geschlossener Schleudertrommel 6, eine im wesentlichen ebene Form auf, wobei in der Ebene der Membran konzentrisch zueinander verlaufende Wellungen vorliegen. Beim Öffnen der Schleu¬ dertrommel 6, also beim Vorschieben des Bodenstücks 12 durch die Verschiebewelle 5 relativ zur geschlossenen Stirnwand 7 (Fig. 2) dehnt sich die Faltenmembran 21 in eine konische Konfiguration, wobei die Wellungen der Mem¬ bran gemäß Figur 1 geglättet werden. Die Faltenmembran 21 besteht aus einem flexiblen, elastisch dehn- und spannba¬ ren Material, beispielsweise Gummi.

Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, stellt die Faltenmembran 21 eine abdichtende Trennwand zwischen der das Bodenstück 12 tragenden Verschiebewelle 5 und dem die Suspension aufnehmenden Innenraum der Schleudertrommel her, so daß dieser Innenraum der Trommel von der Seite des Maschinengestells 2 so abgetrennt ist, daß ein Stoffaus- tausch ausgeschlossen ist. Die in Figur 3 und 4 dargestellte Stülpfilter-Zentrifuge unterscheidet sich von der Stülpfilter-Zentrifuge gemäß Figur 1 und 2 nur dadurch, daß als Trennwand in Figur 3 und 4 ein üblicher Faltenbalg 22 vorgesehen ist, dessen eine Seite mit der geschlossenen Stirnwand 7 und dessen andere Seite mit dem Bodenstück 12 verbunden ist, wobei dieses Bodenstück 12 eine entsprechende Ausstülpung 23 zur Aufnahme des zusammengeschobenen Faltenbalgs aufweist (Figur 3). Im geöffneten Zustand der Schleudertrommel 6 (Figur 4) trennt der gedehnte Faltenbalg 22 den Innenraum der Schleudertrommel 6 von der Verschiebewelle 5 in der gleichen Weise wie die Faltenmembran 21 in Figur 1 und 2.

Der in Form der Faltenmembran 21 oder des Faltenbalgs 22 ausgebildeten Trennwand kann eine Differenzdrucküber- wachungseinrichtung zugeordnet werden, welche die Trenn¬ wand auf Undichtigkeiten überwacht. Wie auf der Zeichnung dargestellt, wird mit Hilfe einer Pumpe 24 in einem ge¬ schlossenen Raum 25 ein Über- oder Unterdruck Pl erzeugt. Der Raum 25 ist, wie insbesondere die Figuren 2 und 4 zeigen, über eine Leitung 26 mit der dem Maschinengestell 2 und der Verschiebewelle 5 zugekehrten Seite der Trenn¬ wand (Faltenmembran 21 bzw. Faltenbalg 22) verbunden, so daß in diesem Raum ebenfalls der Druck Pl herrscht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Trennwand, die dem Innen¬ raum der Schleudertrommel 6 zugekehrt ist, herrscht der Druck P2, beispielsweise Atmosphärendruck. Ein Meßinstru¬ ment 27 dient der Überwachung der Druckdifferenz P2-P1. Sobald der Meßwert von einem vorgegebenen Wert abweicht, wird ein Signal ausgelöst und/oder der Betrieb der Stülp¬ filter-Zentrifuge eingestellt, weil diese Abweichung des Differenzdrucks auf eine Undichtigkeit der Trennwand (Fal¬ tenmembran 21, Faltenbalg 22) schließen läßt. Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist die als Trenn¬ wand wirkende Faltenmembran 21 und der dem gleichen Zweck dienende Faltenbalg 22 als flexibles, dehnbares Element ausgebildet. Eine Dehnbarkeit ist nicht unbedingt erfor¬ derlich, beispielsweise dann, wenn die Trennwand als flexibles, undehnbares Tuch ausgebildet ist, welches sich im geschlossenen Zustand der Trommel zusammenlegt oder zu¬ sammenfaltet.

Die Wellungen oder Faltungen in der Faltenmembran 21 oder einem Faltenbalg 22 können auch weggelassen werden. Diese Elemente können also glatt ausgebildet werden, wenn sich die erforderliche Dehnbarkeit allein aus den elastischen Eigenschaften des Materials ergibt, aus dem das Element besteht. Statt einer Faltenmembran kann also insbesondere auch eine im Ruhezustand mehr oder weniger ebene Flachmem¬ bran verwendet werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Stülpfilter-Zentrifuge mit einer in einem Masσhinen- gestell (2) freitragend um eine Achse drehbar gela¬ gerten, radiale Filtratdurchlässe aufweisenden Schleudertrommel (6), die einseitig durch eine mit ihr fest verbundene Stirnwand (7) geschlossen ist und in ihrem Inneren eine zu trennende Suspension auf¬ nimmt, mit einem die gegenüberliegende offene Stirn¬ seite der Schleudertrommel verschließenden Trommel¬ deckel (14), wobei Schleudertrommel und Trommeldeckel relativ zueinander axial verschiebbar sind, mit einem eine Einfüllöffnung des Trommeldeckels durchdringen¬ den Füllrohr (15) zum Einfüllen von Suspensionen in den Innenraum der Schleudertrommel, mit einem unter Freilassung eines Abstandes starr mit dem Trommel- deckel verbundenen Bodenstück (12), mit einem einer¬ seits am Rand der offenen Trommelstirnseite und ande¬ rerseits am Bodenstück befestigten, schlauchförmigen Filtertuch (11), mit einer koaxial zur Schleudertrom¬ mel gleitend geführten, an ihrem einen Ende den Trom¬ meldeckel und das Bodenstück tragenden Verschiebewel¬ le (5) zum Öffnen und Schließen der Schleudertrommel und zum damit einhergehenden Umstülpen des Filter¬ tuchs, wobei die Verschiebewelle in einer fest mit der geschlossenen Stirnseite der Schleudertrommel verbundenen Hohlwelle (3) gleitend geführt ist, und mit Antriebsmitteln zum drehenden Antrieb der Schleu¬ dertrommel und zum Verschieben der Verschiebewelle relativ zur Hohlwelle, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der geschlossenen Stirnwand (7) der Schleudertrommel (6) und dem relativ zu dieser beweg¬ lichen Bodenstück (12) eine flexible und/oder dehn¬ bare Trennwand (21, 22) angeordnet ist, die eine Ab¬ dichtung zwischen der das Bodenstück tragenden Ver¬ schiebewelle (5) und dem die Suspension aufnehmenden Innenraum der Schleudertrommel vermittelt.

2. Stülpfilter-Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Trennwand als Faltenbalg (22) ausgebildet ist, der die Verschiebewelle (5) rings umgebend einerseits an der geschlossenen Stirnwand (7) und andererseits am Bodenstück (12) befestigt ist.

3. Stülpfilter-Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Trennwand als Faltenmembran (21) oder Flachmembran ausgebildet ist, die einer¬ seits mit der geschlossenen Stirnwand (7) und ande¬ rerseits mit dem Bodenstück (12) verbunden und von einer im wesentlichen ebenen in eine konische Kon¬ figuration dehnbar ist.

4. Stülpfilter-Zentrifuge nach Anspruch 1, 2 oder 3, ge¬ kennzeichnet durch eine Einrichtung (27) zur Über¬ wachung des Differenzdruckes der beidseits der Trenn¬ wand (21, 22) herrschenden Drücke.