WO2002078852A1 - Schubzentrifuge - Google Patents

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WO2002078852A1
WO2002078852A1 PCT/EP2002/001773 EP0201773W WO02078852A1 WO 2002078852 A1 WO2002078852 A1 WO 2002078852A1 EP 0201773 W EP0201773 W EP 0201773W WO 02078852 A1 WO02078852 A1 WO 02078852A1
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WO
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drum
centrifuge
centrifuge according
filter
housing
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PCT/EP2002/001773
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English (en)
French (fr)
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Hans Gerteis
Gerd Mayer
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Heinkel Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B3/00Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
    • B04B3/02Centrifuges 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B11/00Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B04B11/043Load indication with or without control arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04BCENTRIFUGES
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    • B04B15/06Other accessories for centrifuges for cleaning bowls, filters, sieves, inserts, or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B7/02Casings; Lids
    • B04B7/06Safety devices ; Regulating

Definitions

  • Inverting filter centrifuges of conventional design comprise a centrifugal drum rotatably mounted in a drum housing, a shaft connected to a closed end face of the drum, which drives the drum in rotation, a cover which seals the open end face of the drum, a filling device for suspension to be filtered with a filling tube leading into the inside of the drum and finally a filter cloth that can be inserted into the drum, which is attached to the drum edge on the one hand against the open end face of the drum and on the other hand is connected to a drum base adjacent to the closed end wall of the filter drum.
  • the suspension to be filtered is introduced into the interior of the drum, the filtrate settling out passing through the filter cloth and the drum wall and the solids content of the suspension being deposited on the filter cloth inside the drum as a filter cake.
  • the filter cake can be easily removed mechanically from the drum by opening the lid and moving the drum base together with the filter cloth attached to it towards the open end of the drum. The drum base is pushed out of the drum to such an extent that the filter cloth is ultimately completely turned inside out and the filter cake is carried outwards and blown off by the turning movement.
  • the conventional inverting filter centrifuge finds its limits where suspensions attacking the filter cloth have to be filtered, because the filter cloth is only stable within certain limits.
  • the housing enclosing the drum must be built so large that the turning movement can be carried out completely, ie the drum base can be extended out of the drum by the axial length of the drum.
  • centrifugal machines have become known (cf. for example EP 0 454 045) in which the drum has a conically widening drum wall made of a metallic filter medium, on which the filter cake is deposited directly.
  • a pneumatic device which detaches the filter cake from the drum wall and supports it by the conicity of the drum wall in a around the edge of the open end face of the drum arranged ring channel promotes.
  • the centrifugal machine with the metallic filter medium in the drum wall and the pneumatic discharge has the advantage over the inverting filter centrifuge that it is shorter, but this advantage outweighs the previously described disadvantage in the rarest of cases.
  • a filter-free inverting filter centrifuge which comprises a centrifugal drum rotatably mounted in a drum housing with a drum wall comprising a stationary, dimensionally stable filter medium, a shaft rotating the drum, a cover which seals the open end face of the drum at the drum edge, a filling device for Suspension to be filtered with a filling line leading into the drum, and a drum base arranged inside the drum, the drum base and filter medium or drum wall being axially displaceable relative to one another in order to mechanically discharge the solid content from the drum and the drum base having a sealing element on its surface - Has catch surface, which rests in a retracted position of the drum base, adjacent to the closed end wall of the drum, sealingly against the cylindrical drum wall.
  • the invention thus relates to a new type of inverting filter centrifuge in which the use of the filter cloth is avoided.
  • Such an inverting filter centrifuge is referred to below as an inverting filter centrifuge without a filter cloth.
  • the drum base as it is known from the conventional inverting filter centrifuge, is retained and now has a new function. Instead of holding and guiding the filter cloth, the drum base is used to mechanically discharge the solids or filter cake.
  • the filter cloth-type invertible filter centrifuge according to the invention similarly to the filter cloth-covered invertible filter centrifuge with the drum base, mechanically discharges the solids portion in a kind of inverting movement, as is known per se from the classic filter cloth-dependent inverted filter centrifuge. Because no filter cloth has to be turned over and the centrifuge works without a filter cloth, the turning movement can be reduced to about half the distance, ie the travel distance for the drum base is limited to a little more than half. Accordingly, a significantly more compact, ie shorter, construction of the centrifuge can be achieved, similar to that of the centrifugal machines with pneumatic filter cake discharge discussed at the beginning. However, since mechanical discharge is still carried out, the disadvantages of such centrifugal machines are eliminated.
  • the drum wall can also be moved with respect to the drum base or both can be moved against one another in the axial direction at the same time. All of the following explanations and explanations are made using the first alternative, namely the moving drum base. But they apply equally to the other two alternatives of the relative movement of the drum base and drum wall.
  • Avoiding the filter cloth will also, i. H. in addition to the shorter travel distance for the drum base, it also achieves that aggressive suspensions can be processed in the centrifuge at high temperatures.
  • the drum base has a diameter which is only slightly smaller than the inside diameter of the drum on its closed end wall.
  • a filter medium is preferably used which is self-supporting and does not require any special support to maintain the dimensional stability.
  • the dimensional stability of the drum wall or of the drum wall, at least in large part, The filter medium is important so that there is no deformation of the drum wall, especially when the filter cake is being discharged, which would lead to undesirably high solids or filter cake residues remaining in the drum.
  • self-supporting filter media are also advantageous in that the available area of the drum wall can be maximized and, despite this, no deformation of the drum wall occurs during the centrifuging process itself.
  • Suitable filter media for the filter-free inverting filter centrifuge are metallic, ceramic, plastic or also media which are made from a mixture of these materials.
  • multi-layer metallic mesh networks with an increasing mesh size are suitable.
  • a pneumatic device can serve to support the removal of the filter cake, which serves to detach and discharge filter cake residues.
  • the previously mentioned pneumatic device for detaching and discharging filter cake residues is preferably a device which generates a gas flow or gas flows in the axial direction of the drum towards its open end face.
  • the gas streams or the gas stream can be aligned axially parallel or with a slight inclination to the drum wall, so that on the one hand there is a gas stream component detaching the filter cake residues and on the other hand the detached filter cake residues are simultaneously conveyed towards the open end face of the drum.
  • a gas flow or gas flows from the pneumatic device can act here, which strikes the drum in the radial direction. Gas flows that hit the drum in the radial direction facilitate, in particular, the detachment of filter cake residues from the filter medium or the drum wall formed by the filter media.
  • a combination of gas flows which act in the axial direction and in the radial direction, provide an excellent cleaning action for detaching and removing the filter cake residues.
  • the pneumatic device can be arranged statically with respect to the drum wall, and the effect of the pneumatic device is then preferably produced via a plurality of nozzles, starting from the closed end wall and continuing towards the open end part of the drum, so that the filter cake residues are successively beginning near the closed end wall, continuing to be transported towards the open end of the drum.
  • the pneumatic device and the drum wall can be designed to be movable relative to one another in the axial direction of the drum.
  • the relative movement of the pneumatic device and the drum wall now results in the same effect as previously described with the controllable nozzles.
  • Particularly preferred pneumatic devices are able to generate a pulsating gas flow or pulsating gas flows which have a much better detaching effect for filter cake residues on the drum wall. At the same time, the air volume used can be minimized.
  • nozzle outlets for the gas flow are provided which can be driven to rotate at a differential speed relative to the drum wall, so that a completely uniform application is achieved. tion of the drum wall or the filter medium in all of its surface elements can be realized by the gas stream or the individual gas streams emerging from the nozzles.
  • a particularly preferred pneumatic device has nozzle outlets for the gas flows in the interior of the drum, wherein these can preferably be integrated into the drum base.
  • outlets are arranged in the interior of the drum, which are used to rinse the drum wall, ie. H. serve in particular the filter medium arranged there, with a liquid cleaning medium, in particular a solvent.
  • the drum base has a sealing element on its circumferential surface, which, in a retracted position of the drum base, adjacent to the closed end wall of the drum, seals on the cylindrical drum wall is applied. This prevents suspension from getting onto the back of the drum base.
  • the lid When the filter cake is discharged from the drum of the filter-free inverting filter centrifuge according to the invention, the lid must first be removed from the free end of the drum. On the other hand, the lid lies tightly against the free end of the drum during the spinning process and must be rotated together with it.
  • a simple construction which takes these two conditions into account provides that the cover is rigidly connected to the drum base by means of spacers. This means that when the drum base is pushed forward at the start of the mechanical cleaning or the mechanical discharge of the filter cake, the lid is opened, and the mechanically discharged filter cake can fall out of the open end of the drum.
  • the lid can be removed from the free end face independently of the drum base, which has the advantage that the path of travel of the lid for opening the drum can be chosen to be less than the path of the drum base for mechanically discharging the filter cake.
  • the lid can be arranged in a fixed position as seen in the axial direction of the drum, while the drum is pulled back a short distance at the beginning of the discharge step in order to create a sufficient distance between the lid and the open end face of the drum, through which the filter cake material then emerges from the drum can get out if the drum bottom is pushed forward.
  • a preferred filter cloth centrifuge without a filter cloth has a drum housing which widens conically in the direction from the open end face of the drum to its closed end wall. As a result, liquid filtrate emerging from the drum is drained from the open end of the drum, from which the solid filter cake material is mechanically discharged in the later discharge step. This allows a spatial distance to be created between the outlet for the filtrate on the one hand and the part of the filter housing space which receives the filter cake or the material of the filter cake.
  • the drum wall in turn can also be slightly conical, although an opposite conicity is recommended here, namely one in which the drum wall widens towards the open end of the drum. This now allows very tight tolerances in relation to the drum base the closed end wall and prevents the drum base from blocking when the drum base extends out of the drum even in cases in which the filter cake bakes very easily.
  • the lid of the drum is preferably provided with an opening and the filling line is designed as a filling tube which passes through the lid and leads into the interior of the drum during the centrifuging process.
  • the filling tube can be freely guided through the opening, so that contact between the filling tube and the lid opening is avoided even during centrifuging.
  • a pressurized gas for example superheated steam
  • a pressurized gas for example superheated steam
  • the filling tube is used to change the pressure can be connected to pressure or vacuum sources in the drum and is sealed against the lid by means of a combined rotary and sliding seal.
  • the rotary seal seals the filling tube against the rotating cover and the sliding seal seals the filling tube against the axially displaceable cover.
  • the filling tube is further preferably supported on the housing in an elastic holder which, in conjunction with the rotary and sliding seal, permits wobbling movements of the filling tube.
  • the filling pipe is used simultaneously as an inlet pipe for compressed gas (steam) or for generating a negative pressure by pumping out, so that special supply lines are not required for this.
  • the combined rotary and sliding seal between the filling tube and the lid prevents the pressurized gas from escaping from the centrifugal chamber or the ingress of gas (atmospheric air) from the outside into the centrifugal chamber.
  • the elastic support of the filling tube on the housing compensates for tumbling movements of the drum due to imbalance, so that a perfect seal is guaranteed by the combined rotating and sliding seal during operation. The sliding movement of the cover relative to the filling pipe is not affected.
  • the filling tube is preferably fastened to the housing with a flange and with the interposition of an elastic element, with a thickening that tapers on both sides at the outlet end of the filling tube, which ensures particularly simple sealing with sufficient freedom of movement to follow the tumbling movements of the drum is.
  • the drum can be connected to a pressure or negative pressure source from its side facing away from the filling pipe via a line.
  • the feed of compressed gas or the application of a vacuum from the filling pipe and its function of supplying suspension are then decoupled here.
  • the filling opening of the cover can be closed tightly with respect to the filling tube by a closure element which rotates together with the drum and which is decoupled from the filling tube while avoiding frictional engagement.
  • the filling tube is rotatably mounted about its longitudinal axis and that it can be rotated around this axis together with the drum.
  • abrasion and thus the occurrence of contaminants causing rotary / sliding seal at the lid opening can be avoided.
  • the rotating / sliding seal can be moved to an area outside the housing.
  • the filling tube can be driven essentially synchronously by a drive device.
  • a closure element which can be selectively toggled between an open and a closed position is arranged to achieve the seal between the fill opening in the lid and the fill tube.
  • the drum and the cover are driven by a rotatingly driven hollow shaft and a reciprocating carrier shaft is arranged in the hollow shaft, which allows the drum base to be mechanically discharged to the filter cake to move the drum wall or the filter medium of the drum wall or the filter medium of the drum wall.
  • a screw spindle is arranged on the carrier shaft and a nut which engages with this screw spindle is provided and that either the screw spindle or the nut can be driven in rotation by a motor, so that depending on the speed of the screw spindle or .
  • the mother back and forth telescoped relative to the speed of the hollow shaft, the carrier shaft in the hollow shaft. This means that when the filter drum is turned, the lid can be opened and the drum base can be moved forward to mechanically discharge the filter cake over the free end of the drum.
  • centrifugal machines For safety reasons, it must be ensured in the centrifugal machines and accordingly also in the filter-type inverting filter centrifuge according to the invention that the drum can only be opened at relatively low speeds.
  • centrifugal regulators that ensure that the opening movement of the drum can only be initiated below a certain drum speed.
  • this type of securing device is relatively complicated and prone to failure, so that it is preferred to use a securing device which does not require the use of a centrifugal governor.
  • a screw spindle and a provide with this screw engaging nut, so that either the screw or the nut is rotatably driven by a motor, so that depending on the speed of the screw or nut relative to the speed of the hollow shaft and drum, the carrier shaft in the hollow shaft - And hard telescoped, the drum opens when the speed of the motor-driven screw or nut is greater than the speed of the hollow shaft, and closes when the speed of the screw or nut is less than the speed of the hollow shaft, and that the maximum speed of the motor is selected so that the vo n
  • the screw speed or nut given maximum speed is less than the critical speed of the drum, so that the drum only opens when it rotates at a speed less than the critical speed.
  • the screw spindle or the nut can be driven by several motors which can be switched on at different speeds, the maximum speeds in these motors being selected such that the maximum speeds given by them to the screw spindle or the nut are lower than the critical drum speed.
  • Another alternative is to arrange an adjustable manual transmission between the motor and the screw spindle.
  • the displacement shaft penetrates the interior of the centrifugal drum when the drum base is being advanced, and as a result can it leads to contamination, e.g. B. by lubricant, by transferring these materials from the machine frame into the interior of the centrifugal drum.
  • contamination e.g. B. by lubricant
  • the centrifugal drum is closed, residues of suspension, residues of filter cake material and / or filtrate can be introduced into the machine housing through the sliding shaft.
  • a device for monitoring a differential pressure on both sides of the partition wall preferably being provided here.
  • the differential pressure can be monitored and, in the event of a deviation from the target, an alarm signal is triggered so that the operating personnel can immediately react to a leak in the partition and replace it.
  • a further development of the filter cloth centrifuge without filter cloth is to provide it with a device for carrying out a weight measurement.
  • the weight measurement can be carried out inexpensively using small load cells and weighing devices, although interference forces occurring or caused by gas pressures in the centrifuge housing must be compensated for.
  • the centrifuge has a device for carrying out a weight measurement, the centrifuge being pivotably mounted in a vertical plane, a force measuring element sensing the weight-dependent pivoting movements of the centrifuge and a compensation device which by the fluctuating Balances gas pressures caused by interference in such a way that the weight measurement remains unaffected, the compensation device further comprising a sensor which senses the gas pressure in the centrifuge and which generates a correction signal for the weight display as a function of sensed changes in the gas pressure.
  • the pivot axis of the centrifuge is preferably arranged horizontally.
  • the ease of cleaning of the centrifugal machines is of particular importance, especially in the case of such sensitive products as food and pharmaceuticals, so that all parts of the centrifugal machine that come into contact with the suspension to be filtered, the filtrate and the filter cake material should be easily accessible and cleanable.
  • the housing of the centrifuge has a first housing space with an outlet for removing the filtrate and a second housing space with an outlet for removing the filter cake, the first housing space being sealed off from one the first independent housing part and the second housing space is sealed sealed by a second independent housing part, wherein the two housing parts are each separately pivotable in different directions about separate axes such that they can be pivoted individually between a closed state and an open state relative to the centrifugal drum are.
  • This design of the housing allows access to all important components when the housing parts are swung open without the centrifugal drum itself having to be dismantled.
  • the two housing parts are preferably mounted so as to be pivotable about vertical axes.
  • the first housing part is generally ring-shaped and the second housing part is approximately cup-shaped with an essentially closed end wall, the second housing part in the closed state lying tightly against the first housing part with an edge opposite the end wall.
  • the two housing parts form an approximately cylindrical jacket which is arranged approximately concentrically with the centrifugal drum.
  • the centrifugal drum is usually used with the operated at the highest possible speed, which leads to very high peripheral speeds at the drum edge. Since these centrifuges cause wobble movements of the centrifugal drum due to unavoidable unbalance, an annular gap is usually provided between the rotating centrifugal drum and the stationary housing in the region of the boundary between the filtrate and solid space, which can also contain a flexible, elastic seal.
  • the annular gap must be at least so large that the tumbling movement of the drum which occurs at maximum imbalance does not lead to the rotating centrifugal drum coming into contact with stationary housing parts. If a seal is used in the annular gap, it may only bear lightly against rotating machine parts due to the high peripheral speed of the drum and the heat that occurs when touched.
  • This annular gap which is necessary in view of the inevitable dream movements of the drum, means that an absolute seal is not possible between the filtrate space and the solid space of the housing.
  • the centrifugal drum acts like a fan when it rotates, an excess pressure is created in the filtrate housing part, in which the closed drum rotates during the filtering process, compared to the solid housing part, which basically ensures gas exchange between the filtrate and solid space of the housing.
  • the liquid escaping through the filter medium in the area of the drum shell during the centrifugation is finely distributed in the filtrate space or the filtrate housing part, ie the gas present there is enriched with liquid aerosols which can reach the solid space via the annular gap.
  • the drum base is moved into the solids space like a plunger.
  • This creates an overpressure in this housing part in relation to the filtrate space, at least as long as the drum base lies against the filter cake lying against the drum wall and shifts it towards the open end face. This prevents pressure reduction.
  • the dry solid is thrown off into the solid space and the gas present in this space is enriched with solid aerosols by dust-like portions of the solid.
  • a transfer of filtrate into the solids space and vice versa of solids into the filtrate space is highly undesirable because of the contamination involved, but is practically unavoidable with the conventional annular gap solution, even if the annular gap contains a seal.
  • the protective device is preferably designed such that it can generate two streams of a gaseous barrier medium in the annular gap, one of which is directed into the filtrate housing part or the filtrate space and the other into the solid housing part or the solid space.
  • the centrifuge has a downstream solids dryer.
  • dehumidification and drying of the solid is then carried out in the inverting filter centrifuge by centrifuging, pressurized gas presses and heat convection using a flowing dry gas on the one hand and in the solid dryer by heat convection using a flowing dry gas on the other hand.
  • the centrifuging process provides mechanical dehumidification and drying of the filter cake adhering to the drum wall or to the filter medium, and the filter cake can be flowed through with dry gas for further dehumidification, the efficiency of the dehumidification and drying naturally depend on the temperature and the velocity of the gas flowing through.
  • attempts have already been made to blow the capillaries of the filter cake with a gas under relatively high pressure before allowing the filter cake to flow through, so as to open the way for the dry gas.
  • the centrifuge is followed by thermal aggregates in the form of solid dryers, in which the solids withdrawn from the inverting filter centrifuge by thermal contact by means of heating and / or by thermal convection with the aid of a flowing Dry gas is treated to achieve further dehumidification and drying of the solid to the desired final value.
  • Deagglomeration of the solid by alternating application of vacuum and pressure may also be necessary.
  • the final drying or deagglomeration is carried out by vacuum in solids dryers, although in principle these processes can also be carried out in the inverting filter centrifuge.
  • Air or another, in particular an inert gas can be used as the dry gas. If the drying gas is contaminated with pollutants during the dehumidification and drying process both in the inverting filter centrifuge and in the solids dryer, it must either be disposed of or treated in a treatment plant so that the cleaned drying gas is reused in the circuit for dehumidification and drying in the inverting filter centrifuge and in the solid dryer and fresh gas consumption is reduced to a minimum.
  • each of these devices is dimensioned and controlled individually with regard to the result to be achieved for a specific product, the size of each device must be adjusted according to the worst-case results in the drying which are possibly to be considered, the residence time in the inverting filter centrifuge or in the solids dryer, e.g. B. can be too long due to incorrect batches to be calculated.
  • the centrifuge according to the invention is preferably combined with a downstream solids dryer to form a unit, so that the inverting filter centrifuge and the solids dryer complement each other synergistically in operation to achieve a certain degree of dehumidification (residual moisture), the use of the thermal energy of the drying gas in particular being optimized, ie minimized ,
  • the centrifuge also includes a downstream solid dryer, the dehumidification and drying of the solid taking place in the centrifugal drum by spinning, pressurized gas presses and / or heat convection using a flowing dry gas and in the solid dryer by heat convection using a flowing dry gas.
  • the inverting filter centrifuge and the solid dryer are connected to one another via a sealing device that enables the inverting filter centrifuge and solid dryer to be sealed, sensors on the inverting filter centrifuge and on the solid dryer measuring the prevailing there Degrees of dehumidification and drying as well as other operating parameters present there, such as weight of the drum content, pressure, temperature, flow rate and / or pH value of the filtrate, speed, humidity, flow rate of the supplied suspension, are arranged, whereby a common control device is provided, which can be actuated by the measured values indicated by the sensors and, depending on this, the operating data, such as, for example, the speed of the inverting filter centrifuge, a gas pressure, the flow velocity nes gas and / or the temperature of a gas and possibly the temperature of the solid-contacting surfaces, and the control device carries out the regulation of these operating data automatically, so that the operating time for dehumidification and drying in the centr
  • this is achieved in that a line for generating an overpressure or underpressure is provided in the drum and the line of action of the force generated in this line due to the overpressure or underpressure is guided such that it intersects the axis of rotation of the machine housing ,
  • the invention further relates to a method for separating a suspension into a filtrate and a solids content using a filter cloth centrifuge without filter cloth according to the invention, as described in detail above.
  • the suspension is conveyed into the interior of the drum via the filling line, the filtrate being due to the rotating drum prevailing centrifugal forces through the filter medium or is pushed through and the solids content is retained on the inner wall of the drum, ie by the filter medium.
  • the solid fraction retained by the filter medium also called filter cake, is mechanically discharged from the drum by means of the drum base.
  • the diameter of the drum base is as close as possible to the inside width of the drum at the closed end wall end, in order to leave as little solids as possible in the drum during mechanical discharge.
  • a practically complete cleaning of the solids content from the filter medium of the drum is possible with pneumatic support, i. H. by generating gas streams that are allowed to flow through the filter medium from the outside into the interior of the drum in order to loosen up the solids content and / or to detach it from the filter medium.
  • the gas streams are preferably generated by generating a negative pressure inside the drum. Alternatively, however, pressure conditions can also be applied to the circumference of the drum.
  • the gas streams are further preferably in the form of one or more pressure or. Vacuum pulses applied, whereby a comparable effect can be achieved while minimizing the gas volume flowing through.
  • a flow of the filter medium directed radially from the outside inward can preferably also be provided before the mechanical discharge of the solid fraction through the drum base, since this loosens the filter cake formed by the solid fraction and its adhesion to the filter medium can be reduced. This measure supports the most complete possible discharge of the solids content mechanically by means of the displacement movement between the drum wall and the drum base.
  • the drum base is returned to its starting position adjacent to the closed end wall of the drum and then residues of the solids remaining on the filter medium are pneumatically removed by means of radially and / or axially acting gas flows conveyed out of the drum.
  • the drum base can be in its retracted position, i.e. H. its original position, remain or be transferred back to its ejection position in order to mechanically support the pneumatic cleaning.
  • the radially acting gas flows can be generated synchronously with the drum base movement, starting at a position adjacent to the starting position of the drum base and progressing towards its ejection position.
  • an annular gas flow is generated on the circumference of the drum to the inside of the drum, just before the drum base passes over this point on the drum wall.
  • the radially acting gas streams can be generated in a stationary manner when the drum is rotating, thereby ensuring that each surface element of the drum is acted upon by the radially acting gas streams. This results in a uniform cleaning of the entire surface of the filter medium of the drum.
  • the radially acting gas streams are further preferably overlaid by axially acting gas streams, which brings about a better pneumatic conveying action for discharging the solid fraction residues.
  • the axially acting gas streams can be generated in synchronism with the transfer of the drum bottom from its initial position to its ejection position.
  • FIG. 1 shows an inverting filter centrifuge according to the invention in a centrifuging position according to a first embodiment
  • FIG. 2 the inverting filter centrifuge according to FIG. 1 in the discharge position
  • FIGS. 1A and 2A show an enlarged detail of the centrifuge according to the invention from FIGS. 1 and 2; 1B to 1F variations of the first embodiment of the inverting filter centrifuge according to the invention with different
  • FIGS. 2B to 2F supplementary pneumatic discharge devices in enlarged partial representations corresponding to FIGS. 1A and 2A;
  • FIG. 3 variant of the filter cloth centrifuge without filter cloth according to the invention of Figure 1 with a tightly closing lid.
  • FIG. 4 top view of the cover of the inverting filter centrifuge in the direction of arrow A in FIG. 3;
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the filter cloth centrifuge without filter cloth according to the invention with a tightly closing lid
  • Fig. 7 is a partial enlargement of the lid seal
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the invertible filter centrifuge without filter cloth according to the invention.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of the filter-free inverting filter centrifuge according to the invention.
  • Fig. 12 centrifuge of Figure 11 with the cover lifted.
  • FIG. 13 shows a further embodiment of the filter-free inverting filter centrifuge according to the invention.
  • FIG. 14 centrifuge of FIG. 13 with the cover removed
  • FIG. 15 shows a further embodiment of the filter-free inverting filter centrifuge according to the invention.
  • FIG. 16 shows a further embodiment of the fil- clothless inverting filter centrifuge with a two-part, swiveling housing section
  • FIG. 20 shows an embodiment of the filter cloth centrifuge without filter cloth according to the invention with a drying device combined into a unit;
  • 21 to 23 show another embodiment of the filter cloth centrifuge without filter cloth according to the invention with an interference-free weight measurement
  • the filter-cloth invertible filter centrifuge shown in FIG. 1 comprises a housing 1, which is only indicated schematically and which tightly encloses the entire machine, in which a hollow shaft 3 is rotatably mounted in bearings 4, 5 on a stationary machine frame 2.
  • the housing 1 is usually designed as a pressure-resistant housing in order to withstand the pressures occurring in procedural steps, e.g. B. in steam sterilization approx. 1 to 2 bar.
  • a pressure center cylinder 6 is flanged sealed to the end of the hollow shaft 3 located on the right in FIGS. 1 and 2 and projecting beyond the bearing 5.
  • a drive wheel 7 is rotatably connected, via which the cylinder 6 and thus the hollow shaft 3, for. B. by means of a V-belt from an electric motor (not shown) in rapid circulation.
  • the hollow shaft 3 which is rigidly continuous between the bearings 4, 5 has an axially directed keyway (not shown), in which a wedge piece 9 is axially displaceable.
  • This wedge piece 9 is rigidly connected to an inside of the hollow shaft 3.
  • slidable shaft 12 connected. The shaft 12 therefore rotates together with the hollow shaft 3, but is axially displaceable in the latter.
  • the shafts 3 and 12 run in a socket-shaped housing 13 which also serves to hold the bearings 4, 5 and which is supported on the machine frame 2.
  • a pot-shaped centrifugal drum 16 is flanged with its closed end wall 17 on the left end of the hollow shaft 3 in FIG. 1, projecting beyond the bearing 4.
  • the cylindrical drum wall is largely formed from a filter medium 18, for example a multi-layer metal mesh filter that becomes coarser in the radial direction towards the outside or a sintered ceramic filter with a similar characteristic.
  • the drum 16 is open on its end 20 opposite the closed end 17.
  • the displaceable shaft 12 which penetrates freely through the closed end wall 17 is rigidly connected to a drum base 23.
  • a centrifugal chamber cover 25 is rigidly attached to the drum base 23 by means of stud bolts 24, leaving a gap, which seals the centrifugal chamber of the drum 16 by resting on its flange-like opening edge 19 and together with the drum base 23 by axially pushing the shaft 12 out of the hollow shaft 3 can be lifted from the drum 16.
  • the drum 16 can also be axially displaceable relative to the stationary cover 25 and drum base 23 for the same purpose.
  • a filling tube 26 is arranged on the left-hand front side of the filter-free inverting filter centrifuge in FIG. 1, which feeds a suspension to be broken down into its solid and liquid components into the centrifugal chamber serves the drum 16 (FIG. 1) and in the operating state shown in FIG. 2 penetrates into a bore of the displaceable shaft 12.
  • Lines 31 and valves 32, 33 which cooperate with the pressure center cylinder 6 serve to reciprocate the displaceable shaft 12 which supports the drum 16.
  • the inverting filter centrifuge initially assumes the position shown in FIG. 1.
  • the displaceable shaft 12 is retracted into the hollow shaft 3 and the pressure cylinder 6, as a result of which the drum base 23 connected to the shaft 12 lies in the vicinity of the closed end wall 17 of the centrifugal drum 16.
  • the centrifugal chamber cover 25 has placed itself sealingly on the opening edge 19 of the drum 16.
  • suspension to be filtered is introduced via the filling tube 26.
  • the liquid constituents of the suspension pass through the filter medium 18 of the drum 16 in the direction of the arrows 35 and are passed from a baffle plate 36 into a discharge line 37.
  • the solid particles of the suspension are stopped by the filter medium 18.
  • the shaft 12 is moved (to the left), as a result of which the drum bottom 23 moves to the open end of the drum 16 and transports the filter cake formed by the solid particles out of the drum 16 and into the housing 1 flinging. From there, the solid particles can be easily removed.
  • the filling tube 26 has penetrated into the bore of the shaft 12 through openings 39, 40, which are provided in the cover 25 or in the drum base 23.
  • the filter centrifuge is brought back into the operating position corresponding to FIG. 1 by pushing the shaft 12 back. In this way, operation of the centrifuge with a continuously rotating centrifugal drum 16 is possible. As shown schematically in FIG.
  • a valve 41 is installed in the filling tube 26, which interrupts the supply of suspension and seals the filling tube 26 to a storage vessel containing the suspension.
  • a gas in particular compressed air or an inert gas, can be introduced into the filling pipe 26 and thus into the centrifugal chamber of the drum 16 by means of the pump 44 via a pipe 42 with a shut-off valve 43 opening into the filling pipe 26.
  • the resulting internal pressure in the drum 16 increases the hydraulic pressure that arises in the centrifugal force field of the rotating drum 16 and has an overall beneficial effect on the filtration result, ie the dehumidification of the filter cake.
  • a vacuum instead of an overpressure in the drum 16, for example by the pump 44 in FIG. 1 being designed as a suction pump.
  • a temporary vacuum for example, can have a favorable effect on the detachment of the filter cake from the filter medium 18.
  • FIGS. 1A and 2A show the inverting filter centrifuge according to the invention from FIGS. 1 and 2 in detail, which is why the same reference numerals are used. It can be seen in FIGS. 1A and 2A that the drum base 23 carries a sealing element 29 all around at its edge 28.
  • This sealing element 29 is in the initial position of the drum base 23, i. H. if this is arranged adjacent to the closed end wall 17, sealingly in the region of the reference numeral 27 on the inner surface of the centrifugal drum 16 (FIG. 1A). In this position, the seal 29 seals the interior of the drum, which is filled with suspension via the filling tube 26, from the interior of the drum remaining on the rear of the drum base 23 to the closed end wall 17.
  • a filtrate housing 36 ′ is formed around the drum 16 as a variant, which has an outlet opening 38 only at the lower end, adjacent to the discharge line 37.
  • FIGS. 1B and 2B A variant of the centrifuge 10 is shown in FIGS. 1B and 2B, in which, similar to FIGS. 1A and 2A, the drum 16 is surrounded by a filtrate housing 36 'which opens into the outlet 38.
  • the drum base 23 ' is equipped with a somewhat smaller diameter and has an all-round bent portion 30 at its edge 28'.
  • the drum bottom edge 28 'then again carries a seal 29, as shown in FIGS. 1A and 2A.
  • an additional pneumatic device 46 is provided which, with its nozzle outlets, reaches corresponding openings in the annular space which is formed around the drum 16 by the filtrate housing 36 '.
  • the nozzles 37 generate gas flows which lead radially from the outside into the inside of the centrifugal drum 16. If the pneumatic device 46 is activated before the mechanical discharge through the drum base 23 ′ is carried out, this loosens the solids content in the drum 16 and at least partially detaches it from the filter medium 18. A simple, possibly even more complete mechanical discharge of the filter cake can thus be achieved.
  • the pneumatic device 46 can be actuated at a point in time at which the mechanical removal of the filter cake has already taken place and the drum base 23 'has again been brought into the position shown in FIG. 1B. In this case, the pneumatic device 46 then loosens and transports any remaining solids content from the filter medium and, if necessary supported by a further displacement movement of the drum base 22 ', this solids content residue can still be discharged from the inside of the drum into the housing 1.
  • FIG. 2B shows a dash-dot representation of an alternative discharge position of the drum base 23 ', in which the pneumatic cleaning and discharge of filter cake residues can be started immediately following the mechanical discharge of the filter cake through the drum base 23'.
  • FIGS. IC and 2C A further variant is shown in FIGS. IC and 2C, in which a filter drum 16 'is used, which widens slightly conically from the closed end wall 17 to the opening edge 19 of the drum.
  • the drum base 23 again has a drum base edge 28 into which a circumferential sealing element 29 is received.
  • the centrifuge 10 here comprises an additional pneumatic device which conveys pressurized gas into the drum base 23 via a compressed gas line 50, from where distribution channels 51 lead to outlets 52 which are adjacent to the drum base edge 28 in the direction are arranged directed towards the filter medium 18 of the drum wall. These nozzles are arranged at regular intervals on the edge of the drum base 28 and direct the compressed gas with axial and radial components against the inside of the filter medium 18.
  • the cleaning action to remove residual solids from the filter medium 18, which is exerted by the pneumatic device 46, which allows gas to flow radially from the outside in through the filter medium 18, is further assisted by the pressurized gas flows which emerge from the nozzles 52 at the edge of the drum bottom ,
  • the drum base 23 rotates at a different frequency than the drum 16 'itself, so that the pressurized gas flows emerging from the nozzles 52 evenly coat and clean the inside of the drum wall or the filter medium 18.
  • FIG. IC the drum base 23
  • FIG. 2B A further variant is shown in FIGS. 1D and 2D, in which, on the one hand, the pneumatic device 46 already known from FIGS. 1B, IC and 2B, 2C is present, which pressurized gas from outside into the interior of the drum through the filtrate space 16 can pass through the filter medium 18.
  • a pneumatic device is also present here, which is effective inside the drum and has an axial component in its gas flows.
  • a pneumatic device 53 comprises nozzles 54 which, through openings 57 (only indicated in the figures) in the closed end wall 17, direct gas flows at an acute angle against the inner surface of the cylindrical drum wall or the inner surface of the filter medium 18.
  • An axially parallel alignment of the gas streams is also conceivable.
  • the drum base 23 could remain in an ejection position, while the pneumatic devices 46 and 53 are subsequently set in motion in order to fully clean off residual solids on the surface of the filter medium 18.
  • the cover 25 and the drum base 23 are preferably extended a little further to the left (see dash-dotted line in FIG. 2B), so that the pneumatically discharged solids can get into the housing 1 unhindered.
  • a pneumatic conveying device 53 with nozzles 54 is provided on the one hand, which pressurizes gas under pressure through openings 57 in the end wall 17 (openings only indicated) at an acute angle against the surface of the filter medium 18 inside the Align the drum, while another pneumatic device 55 with a plurality of nozzles 56 directs individually switchable gas flows against the drum 16 from the outside. Due to the individual switchability of the nozzles 56, a conveying process, starting adjacent to the closed end wall 17 and progressing to the opening edge 19 of the drum 16, can be generated, which is supported by the effect of the gas flows emerging from the nozzles 54, which are primarily in the axial direction Act.
  • the conveying devices 53 and 55 for discharging residues of solid matter from the drum 16 are operated in a state as shown in broken lines in FIG. 2B; H. the cover 23 is in the eject position.
  • the two pneumatic devices 53 and 55 can be operated in a pulsating manner, with simultaneous or alternating pulsating working of the devices 55 and 53 being possible.
  • FIGS. 1F and 2F A variant is shown in FIGS. 1F and 2F, in which a circular plate 59, supported by a shaft 58, is provided between the drum base 23 and the closed end wall 17 of the drum 16, in which channels 60 radially pressurized gas to the peripheral edge 61 of the plate 59 lead where the compressed gas exits from nozzles 62.
  • the plate 59 hereinafter referred to as the nozzle plate for short, is preferably axially displaceable on its shaft 58 regardless of the movement of the drum base 23, so that, for example, after a first mechanical discharge movement of the drum base 23, in which the majority of the solids content is brought into the housing 1 with the cooperation of the pneumatic device 46, the inner surface of the drum 16 or the inner surface of the filter medium 18, starting adjacent to the closed end wall 17, continues to the opening edge 19 of the drum 16 can be coated and thus cleaning the inside surface of the drum 16 from residual solids content is successively possible from the inside to the outside.
  • the drum base 23 is preferably in the position shown in broken lines in FIG. 2F.
  • the plate 59 is moved synchronously with the movement of the drum base 23 in the direction of the opening edge 19 of the drum and / or that the plate 59 with its outlet nozzles 62 brushes the inner surface of the drum 16 several times in order to ensure particularly thorough cleaning to achieve the inner surface of the drum 16 or the filter medium 18.
  • the nozzles 52 and 62 shown in FIGS. 1C / 2C and 1F / 2F on the circumferential edge of the drum base 23 and on the circumferential edge of the plate 59 can be used with an appropriate configuration of the supply lines to the almost cylindrical or cylindrical drum wall with the filter medium 18 to be rinsed with a liquid cleaning medium, preferably a solvent.
  • the invertible filter centrifuge 110 shown in FIG. 3 comprises a housing 111, which is only schematically indicated and encloses the entire machine tightly, in which a hollow shaft 113 is rotatably mounted in bearings 114 on a stationary machine frame 112.
  • the right-hand end (not shown) of the hollow shaft 113 projecting beyond the bearing 114 is connected to a drive motor (also not shown) via which the hollow shaft 113 can be put into rapid circulation.
  • a shaft 115 is arranged in the interior of the hollow shaft 113 in a rotationally fixed but displaceable manner. The shaft 115 rotates together with the hollow shaft 113, but is axially displaceable in the latter.
  • a pot-shaped centrifugal drum is self-supporting and non-rotatably on the end of the hollow shaft 113 which is located on the left in FIG. 3 and projects beyond the bearing 114
  • the drum 116 flanged with its closed end wall 117.
  • the drum 116 has a filter medium 118 on its cylindrical drum wall 119.
  • the drum 116 is open on its front side 120 opposite the closed end wall 117.
  • a drum base 122 is arranged in the drum interior, which is rigid with the displaceable end wall
  • a centrifugal chamber cover 124 is rigidly attached to the drum base 122 by means of stud bolts 123, leaving a gap, which tightly closes the centrifugal space of the drum 116 by resting on its opening edge 120 and together with the drum base 122 by axially pushing the shaft 115 out of the hollow shaft 113 the drum 116 can be lifted off.
  • the drum 116 can also be axially displaceable relative to the stationary cover 124 for the same purpose. >
  • a filling tube 125 is arranged on the front side of the inverting filter centrifuge 110 on the left in FIG. 3, which serves to feed a suspension into the centrifugal space of the drum 116 to be broken down into its solid and liquid components.
  • the free end of the filling tube 125 is inserted into the interior of the drum through a central insertion opening 126 of the cover 124 and, after the drum 116 has been filled, is drawn back into the position shown in FIG. 3.
  • the insertion opening 126 can be closed by a pinch valve 128 which is formed by a hose 127 and is known per se. Via a line 129 penetrating the shaft 115, the stud bolt 123 and the cover 124, the interior of the hose 127 can be operated with a hydraulic or pneumatic Pressure medium are filled, whereby the pinch valve 128 is closed pressure-tight. This state is shown in Fig. 4.
  • the filling pipe 123 in the position according to FIG. 3 can penetrate into a bore 130 of the shaft 115 through the now opened pinch valve 128 in a space-saving manner.
  • the pinch valve 128 is designed such that there is practically no friction between the hose 127 and the filling pipe 125 in its open state.
  • the pinch valve 128 described can also be replaced by a valve of a different type, for example a ball valve or a slide valve, as long as it is ensured that such a closure element, which rotates together with the drum 116, tightly closes the drum at the insertion opening 126 and, in the opened state, penetration of the Filler tube 125 allowed without friction.
  • a valve of a different type for example a ball valve or a slide valve
  • the inverting filter centrifuge initially assumes the position shown in FIG. 3.
  • the displaceable shaft 115 is retracted into the hollow shaft 113, as a result of which the drum base 122 connected to the shaft 115 lies in the vicinity of the closed end wall 117 of the centrifugal drum 116.
  • the centrifugal chamber cover 124 has placed itself tightly on the opening edge 121 of the drum 116.
  • the suspension to be filtered is introduced through the filler tube 125 which is pushed through the open pinch valve 128.
  • the pinch valve 128 is closed (FIG. 4) and the drum 116, if necessary, set in a faster rotation.
  • the liquid constituents of the suspension pass through the filter medium 118 of the drum and are discharged from a baffle plate 131.
  • the solid particles of the suspension are stopped by the filter medium 118.
  • an overpressure can be generated inside the drum 116 via a line 132 formed in the shaft 115. If necessary, the formation of negative pressure in the interior of the drum is also possible via this line 132. In other cases, the change in the internal pressure in the drum mel 116 also omitted. Nevertheless, it can be important to seal the insertion opening 126 tightly by means of the pinch valve 128 or another closure element.
  • the shaft 115 is shifted to the left, as a result of which the drum base 122 moves to the open end face 120 and the filter cake outwards into the housing 111 transported. From there, the solid particles of the filter cake can be easily removed. In this position of the drum 116, the filling tube 125 penetrates into the bore 130 of the shaft 115 without friction through the now opened pinch valve 128.
  • the inverting filter centrifuge After the dropping of the solid particles under the influence of the centrifugal force, the inverting filter centrifuge is brought back into its operating position according to FIG. 3 by pushing back the shaft 115. In this way, the centrifuge 110 can be operated with the centrifugal drum 116 rotating continuously and the pressure conditions in the drum 116 can be set as desired.
  • FIG. 5 shows a modified embodiment of an inverting filter centrifuge 110.
  • the shaft 115 is also designed as a hollow shaft.
  • a piston rod-shaped closure element 135 is displaceable into the interior of the drum 116 in such a way that it closes the insertion opening 126 tightly from the inside of the drum.
  • a line 133 is formed in the closure element 135, with the aid of which a negative or positive pressure can be generated inside the drum 116.
  • the closure element 135 can be actuated hydraulically or pneumatically in a manner known per se.
  • the end of the closure element 135 which bears against the inside of the centrifugal chamber cover 124 has a seal 136.
  • the closure element 135 is formed at its free front end as a sleeve 137, in the interior of which the end of the filling tube 125 protruding into the drum 116 can penetrate.
  • an inverting filter centrifuge 110 works in the same way as previously described with reference to the embodiment according to FIG. 3.
  • the filling tube 125 does not have to be pushed back and forth, but can be rigidly connected to the machine frame 112 in this respect.
  • the closure element 135 is withdrawn (to the right in FIG. 5) so that the opening of the filler tube 125 is exposed.
  • the closure element 137 assumes the position shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 A completely different solution to the sealing of the cover with respect to the filling tube is shown in FIG. 6 compared to the solution explained in connection with FIGS. 3 to 5.
  • the filling pipe 125 is supported in a stationary bearing block 140, which is fixedly connected to the housing 111, but is located outside this housing, with the aid of rotary bearings 141 and is rotatable about its longitudinal axis.
  • a drive motor 142 which is preferably designed as an electric motor
  • a belt 143 and a pulley 144 which is non-rotatably seated on the filling tube 125
  • the filling tube 125 can be set in rotation about its longitudinal axis, which is aligned with the axis of rotation of the drum 116.
  • Usual shaft seals 145 seal the outside of the filling tube 125 in the bearing block 140.
  • the bearing block 140 has an inlet opening 146 which can be connected to a pipeline and through which the suspension to be filtered can be introduced. The suspension passes directly from the inlet opening 146 into the filling tube 125 and from there into the drum 116.
  • a bushing 147 which rotates together with the drum, is firmly inserted into the cover 124 of the drum 116 centrally and coaxially to the axis of rotation of the drum in a filling opening 126.
  • an annular, closed, Stical membrane 148 arranged in the vicinity of the free end of the filler pipe 125.
  • a pneumatic or hydraulic pressure medium can be introduced via a line 149 running in the wall of the filling tube 125 between the membrane and the outer wall of the filling tube 125 located in the area of the membrane 148.
  • the membrane 148 Under the pressure of the medium, the membrane 148 turns radially outward and lies all around against the inner wall of the bushing 147, so that a complete pressure-tight seal is created between the filling pipe 125 and the cover 124 of the drum 116.
  • the line 149 opens into an annular recess 150 in the bearing block 140, into which the pressure medium mentioned for the membrane 148 can be introduced via a channel 151.
  • FIG. 6 shows the membrane 148 in the upturned state, in which it seals against the bushing 147.
  • FIG. 7 shows the same state of the membrane 148 at the top. In FIG. 7 below the membrane is shown in its relaxed, depressurized state, in which, owing to its elasticity, it is smoothly retracted into the above-mentioned recess at the end of the tube 125, so that between the sleeve 147 and the membrane 148 all around there remains a distance which allows the cover 124 to be freely moved over the filling tube 125.
  • the inverting filter centrifuge 160 shown in FIG. 8 comprises a schematically indicated housing 161 which tightly encloses the entire machine, in which a hollow shaft 163 is rotatably mounted in bearings 164, 165 on a stationary machine frame 162.
  • a drive wheel 166 is connected in a rotationally fixed manner to the end of the hollow shaft 163 which projects beyond the bearing 165 and via which the hollow shaft 163 is driven by an electric or other motor by means of a V-belt
  • the hollow shaft 163 which is rigidly continuous between the bearings 164, 165, has an axially running key groove, indicated by a broken line, in which a wedge piece is located
  • a pot-shaped centrifugal drum 171 is flanged to the closed end wall 170 so that it cannot rotate.
  • the drum 171 has a filter medium 172 on its cylindrical jacket.
  • the drum 171 is open on its end face 173 opposite the closed end wall 170.
  • the carrier shaft 169 which penetrates freely through the closed end wall 170 of the drum 171 carries a drum base 174 which rigidly fastens a centrifugal chamber cover 176 via stud bolts 175, leaving a space in between, which in FIG. 8 tightly closes the centrifugal chamber of the drum 171 by resting on its opening edge and together with it the drum base 174 is lifted freely from the drum 171 by axially pushing the carrier shaft 169 out of the hollow shaft 163.
  • the drive device which mediates the displacement of the carrier shaft 169 in the hollow shaft 163 and thus the opening and closing of the centrifugal drum 171 and thus the transition between the two operating states will be described in detail later.
  • a bushing 177 which has an axially extending slot 178, is flanged rigidly and non-rotatably to the end of the hollow shaft 163 supported by the bearing 165.
  • a nut 179 with a radially projecting wedge piece 180 is rigidly connected to the rear end of the support shaft 169 and engages in the keyway 178 so that the wedge piece 180 provides a rotationally fixed connection between the nut 179 and the support shaft 169 on the one hand and the bushing 177 and the hollow shaft 163 on the other hand, however, the nut 179 and thus the carrier shaft 169 are axially displaceable in the bushing 177.
  • a screw spindle 181 with a corresponding external thread engages in the internal thread of the nut 179 and is connected to a sleeve 183 in a rotationally fixed but axially displaceable manner via a conventional key connection 182.
  • the sleeve 183 is in turn rotatably supported by means of bearings 184, 185 in an end piece 186 flange-mounted on the bushing 177.
  • a washer 188 is held on the rear end of the screw spindle 181 projecting beyond the sleeve 183 by means of a nut 187.
  • a disc spring 189 Arranged between the rear end face of the sleeve 183 and the disk 188 is a disc spring 189 or the like, which prestresses the screw spindle 181 relative to the sleeve 183 (directed to the right in FIG. 9), the feather key connection 182 mentioned between screw screw 181 and sleeve 183 being a slight one Allows axial movement.
  • the plate spring 189 which prestresses the screw spindle 181 and thus also the carrier shaft 169 (to the right in FIG. 9) via the nut 179, has the purpose, in the working phase of centrifuging (FIG. 8), of the cover 176 against hydraulic pressure occurring inside the drum to keep a firm contact at the opening edge of the centrifuge drum 171.
  • the screw spindle 181 could also be rotatably mounted directly in the bearings 184 and 185, that is to say without the sleeve 183 being interposed. In this case, the pulley 190 would sit directly on the screw spindle 181 and the plate spring 189 used for the purpose mentioned would be omitted.
  • the bushing 177 is rotatably supported by means of the end piece 186 flanged to it in its own rotary bearing 192, which in turn is supported on the machine frame 162 via a stand 193, so that the drive forces exerted by the pulley 190 and the motor 191 in can be caught in the vicinity of the bearing 192.
  • the screw spindle 181 If the screw spindle 181 is rotated in one direction or the other via the pulley 190 and the motor 191 relative to the hollow shaft 163 and the bush 177 connected to it, in which the screw spindle 181 is rotatably mounted, the screw spindle 181 shifts because of the engagement into the nut 179 the carrier shaft 169 connected to it in one direction or the other, so that the cover 176 connected to the carrier shaft 169 performs the desired opening or closing movement.
  • the relative speed of these parts, in particular the carrier shaft 169, and the screw spindle 181 and, above all, whether the screw spindle 181 is driven at a lower or greater speed than the carrier shaft 169 is important.
  • the carrier shaft 169 and screw spindle 181 there is no axial displacement of the carrier shaft 169 in the hollow shaft 163.
  • the carrier shaft 169 and screw spindle 181 always rotate (except when opening and closing the drum) in the same direction.
  • the carrier shaft 169 and screw spindle 181 in the illustrated embodiment rotate simultaneously and in the same direction, and when an axial displacement of the carrier shaft 169 in the hollow shaft 163 is triggered, only the difference in speed between these parts 169 and 181 in a positive and negative sense is important, even with a relatively large one absolute speed of the screw spindle 181 causes only a relatively small axial stroke of the carrier shaft 169.
  • the screw spindle 181 behaves like a screw with a very low pitch (fine thread), which in turn means that only small forces are required for its drive, and therefore the motor 191 driving the screw spindle 181 can be designed to be relatively weak, and indeed when carrier shaft 169 and screw spindle 181 are driven in opposite directions.
  • the screw spindle locking arrangement described thus acts like a screw screw (provided with a fine thread) with self-locking, which does not require an additional radial locking.
  • FIG. 9 shows the opening state of the centrifugal drum, in which case the carrier shaft 169 is displaced completely to the left by the screw spindle 181 in FIG. 9.
  • the carrier shaft 169 has a cavity 194 in front of the nut 179 connected to it, into which the screw spindle 181 enters when the carrier shaft (to the right in FIG. 9) is withdrawn in the course of the closing movement of the centrifugal drum, the nut 179 in the rear extension of the hollow shaft 163 forming sleeve 177 correspondingly.
  • the screw spindle can be a spindle without self-locking, which can be achieved, for example, by a conventional ball screw.
  • the locking force required for the safe locking of the centrifugal drum 171 is applied by the constantly switched on motor 191, which drives the screw spindle 181 at a lower speed than the electric motor 167, the hollow shaft 163 and thus the carrier shaft 169. It is also possible to use the Motor 191 or on a corresponding section of the screw spindle 181 to act a separate, switchable brake. In particular, if the motor 191 is a frequency-controlled electric motor, this motor itself can serve as a brake.
  • the motor 191 only initiates the opening movement of the centrifugal drum 171 when it drives the screw spindle 181 at a higher speed than the centrifugal chamber drum and rotates with it the carrier shaft 169.
  • the motor 191 is driven at a constant speed during the centrifuging work phase (FIG. 8), it causes the drum to be locked firmly as long as the speed is greater than the rotational speed of the screw spindle 181. Only when the speed of the centrifugal drum 171 drops below the speed of the screw spindle 181 during the transition to the working phase of the solids discharge does the centrifugal drum open.
  • FIG. 10 shows a further modified embodiment of the invention.
  • parts that correspond to one another are designated by the same reference symbols as in FIGS. 8 and 9. While in the embodiment according to FIG. 9 the screw spindle 181 is driven in rotation via the belt pulley 190 and the motor 191 in order to shift the carrier shaft 169 in the hollow shaft 163, in the embodiment according to FIG.
  • the screw spindle 181 is connected to the carrier shaft 169 in a rotationally fixed manner, and the sleeve 183 designed as a nut has an internal thread which engages with the external thread of the screw spindle 181.
  • the sleeve 183 is axially immovable in the end piece 186 and is rotated via the pulley 190 and the motor 191, so that the screw spindle 181 and with it the carrier shaft 169 are axially pushed back and forth, whereby the centrifugal chamber cover 176 is already in the opens or closes as described.
  • the screw spindle 181 is axially slidably mounted in a part 195 via a feather key 182, which in turn is firmly connected to the carrier shaft 169.
  • the screw spindle 181 is non-rotatably connected to the carrier shaft 169, but can move axially relative to it over a limited distance.
  • the disk 197 is held by the nut 196, on which one end of the plate spring 198 is supported.
  • the other end of the plate spring 198 lies in the cavity 194 of the carrier shaft 169 on an inner shoulder 199 or the like, so that the plate spring 198, just as in the embodiment according to FIG. 9, strives to pretension the carrier shaft 169 in such a way that in the working phase of centrifuging ( Figure 8) the centrifugal chamber cover 176 is held in fixed contact with the opening edge of the centrifugal drum 171.
  • the embodiment according to FIG. 10 represents a "kinematic reversal" to a certain extent. With regard to their function and advantages, both versions correspond to one another.
  • sleeve 183 which acts as a rotatingly driven nut in FIG. 10 could also be arranged between stationary machine frame 162 (see FIG. 8) and drum 171, if there the carrier shaft 169 emerging from the hollow shaft 163 is provided with a corresponding external thread which is in engagement with the sleeve acting as a nut.
  • the sleeve would be driven by a pulley 190 and a correspondingly arranged motor 191.
  • the invertible filter centrifuge 200 shown in sections in FIGS. 11 and 12 comprises a housing 201 in which a hollow shaft 203 is rotatably supported by a roller bearing 204 on a stationary machine frame 202. At least one further roller bearing is located on the side of the machine frame 202, which is no longer shown on the right in FIG. 11.
  • the hollow shaft 203 is set in rotation with the aid of drive means (likewise not shown, located on the right in FIG. 12).
  • a sliding shaft 205 is slidably guided, wherein, for. B. by a spline-keyway connection, care is taken that the shaft 205 rotates at the same time with this hollow shaft despite its displaceability relative to the hollow shaft 203, so it is rotatably coupled to the latter.
  • the displacement shaft 205 is assigned drive means (not shown) which move this shaft axially back and forth as required.
  • a pot-shaped centrifugal drum 206 is flanged to the left in FIGS. 11 and 12, projecting beyond the bearing 204, of the hollow shaft 203 in the housing 201 in a rotationally fixed and self-supporting manner, in such a way that a closed end wall 207, which the centrifugal drum 206 has at one end Closes the end face (on the right in FIG. 11), is rigidly connected to the hollow shaft 203.
  • the drum 206 has a filter medium 209 on its cylindrical side wall 208.
  • the centrifugal drum 206 is open on its end face 210 opposite the end wall 207.
  • the displacement shaft 205 carries at its end facing the drum 206 a drum base 212 which is arranged inside the drum and which Bolt 213 is rigidly connected to a drum cover 214, leaving a distance, which in FIG. 11 tightly closes the interior of the drum 206 by resting on its opening edge 211 and in FIG. 12 together with the drum base 212 by axially pushing the displacement shaft 205 out of the hollow shaft 203 is lifted off the centrifugal drum 206.
  • a filling tube 215 is rigidly arranged on the housing 201, which serves to supply a suspension to be broken down into its solid and liquid components into the interior of the centrifugal drum 206 (FIG. 11) and in the FIG. 12 shows the operating state of the inverting filter centrifuge penetrating into a bore 216 of the displaceable shaft 205.
  • the housing 201 is tightly connected to the machine frame 202 behind the centrifugal drum 206. Furthermore, an annular seal 218 arranged in front of the roller bearing 204 seals off the machine frame 202 from the centrifugal drum 206. In this way, the housing communicating with the interior of the centrifugal drum 206 is tightly separated from the machine frame 202.
  • the inverting filter centrifuge initially assumes the position shown in FIG. 11.
  • the displacement shaft 205 is retracted into the hollow shaft 203 by appropriate control of the drive means assigned to it, as a result of which the drum base 212, which is fixedly connected to the displacement shaft, lies in the vicinity of the closed end wall 207 of the centrifugal drum 206.
  • the drum cover 214 lies tightly on the opening edge of the centrifugal drum 206.
  • suspension to be filtered continuously is introduced into the interior of the centrifugal drum 206 via the filling pipe 215.
  • the liquid components of the suspension pass through the filter medium 209 and are derived from a shield 217.
  • the solid particles of the suspension are held up by the filter medium 209 as a firmly adhering filter cake.
  • the centrifugal drum 206 rotates slowly (for example 500 rpm)
  • the Shifting shaft 205 advanced to the left (FIG. 12), as a result of which the filter cake made of solid particles is transported outward from the drum base 212 and spun off, from where it is removed.
  • the inverting filter centrifuge 200 is brought back into the operating position according to FIG. 11 by pushing back the sliding shaft 205.
  • the displacement shaft 205 penetrates into the interior of the centrifugal drum 206. If, during the filtration of sensitive products, for example food or pharmaceuticals, the interior of the centrifugal drum 206 has to be sterilized and kept germ-free, contaminants adhering to the outside of the shift shaft 205, e.g. B. lubricant, from the side of the machine frame 202 into the centrifuge interior so that it becomes contaminated. It would therefore be necessary to re-sterilize the interior of the centrifugal drum after each opening and reclosing of the centrifugal drum.
  • B. lubricant e.g. B. lubricant
  • the centrifugal drum 206 when the centrifugal drum 206 is opened, the remaining constituents of the suspension can also settle on the outside of the displacement shaft 205 and from there reach the hollow shaft 203 mounted in the machine frame 202, which leads to faults, in particular with regard to the displaceability of the shaft 205 in the Wave 203 can lead.
  • this partition is designed as a disk-shaped, essentially circular cylindrical fold membrane 221 in the normal state, which is connected with its outer edge to the outer edge of the end wall 207.
  • An inner edge of the fold membrane 221, which surrounds a central opening, is connected to the shift shaft 205 in the immediate vicinity of the drum base 212.
  • the fold membrane has an essentially flat shape, with in the plane of the Membrane concentric corrugations are present.
  • the centrifugal drum 206 is opened, that is to say when the drum base 212 is advanced by the sliding shaft 205 relative to the closed end wall 207 (FIG. 12), the pleated membrane 221 expands into a conical configuration, the corrugations of the membrane being smoothed out according to FIG.
  • the fold membrane 221 consists of a flexible, elastically stretchable and tensionable material, for example rubber.
  • the pleated membrane 221 creates a sealing partition between the sliding shaft 205 carrying the drum base 212 and the interior of the centrifugal drum receiving the suspension, so that this interior of the drum is separated from the side of the machine frame 202 such that an exchange of substances is excluded.
  • the inverting filter centrifuge shown in FIGS. 13 and 14 differs from the inverting filter centrifuge according to FIGS. 11 and 12 only in that a conventional bellows 222 is provided as a dividing wall in FIGS. 13 and 14, one side of which with the closed end wall 207 and the other side of which Drum base 212 is connected, this drum base 212 having a corresponding protuberance 223 for receiving the collapsed bellows (FIG. 13).
  • the expanded bellows 222 separates the interior of the centrifugal drum 206 from the displacement shaft 205 in the same way as the fold membrane 221 in FIGS. 11 and 12.
  • a differential pressure monitoring device which monitors the partition for leaks can be assigned to the partition formed in the form of the fold membrane 221 or the bellows 222.
  • an overpressure or underpressure Pl is generated with the aid of a pump 224 in a closed space 225.
  • the space 225 is connected via a line 226 to the side of the partition wall (folding membrane 221 or bellows 222) facing the machine frame 202 and the sliding shaft 205, so that the pressure Pl prevails.
  • the pressure P2 prevails, for example atmospheric pressure.
  • a measuring instrument 227 is used to monitor the pressure difference P2-P1.
  • the fold membrane 221 acting as a partition and the bellows 222 serving the same purpose are designed as a flexible, stretchable element.
  • An extensibility is not absolutely necessary, for example if the partition is designed as a flexible, inextensible cloth which folds or folds up when the drum is closed.
  • the corrugations or folds in the fold membrane 221 or a bellows 222 can also be omitted. These elements can therefore be made smooth if the required extensibility results solely from the elastic properties of the material from which the element is made. Instead of a fold membrane, a flat membrane that is more or less flat in the idle state can also be used.
  • the inverting filter centrifuge 230 shown in FIG. 15 for processing chemical substances of different weights comprises, in a manner known per se, a drum 234 which is rotatably mounted in a machine housing 232 by means of a shaft 233 and which can be driven by a motor 235 and closed by an axially displaceable cover 236 is.
  • a drum base 238 is rigidly connected to the cover 236 via struts 237 and thus moves together with the cover 236.
  • the cylindrical wall of the drum 234 is formed over a large area by a filter medium 239.
  • the housing 232 consists of a front part 232a and a rear part 232b.
  • a substance to be filtered namely a substance consisting of solids and liquids
  • the solid Due to the rotation of the drum and the filter medium 239, the solid accumulates on the inside of the filter medium in the form of a so-called cake, while after penetrating the filter medium 239 the liquid reaches the outside of the drum 234 and is collected by a filtrate drain 231.
  • the arrangement described including the housing 232, drum 234 and drive motor 235 is rigid in itself and is mounted so as to be pivotable about a horizontal axis 243, ie in a vertical plane.
  • the axis 243 is in turn arranged on an elastic buffer element 244, which in turn rests on a fixed base 246 connected to the ground 245.
  • the elastic buffer element 244 can, for example, be a conventional rubber-metal element and serves to absorb and damp vibrations which can arise from the rotation of the drum 234.
  • the axis 243 can also be omitted if the buffer element 244 itself simultaneously allows the arrangement to be pivoted in a vertical plane.
  • a force measuring element 248 known per se which is subjected to tension or pressure, for example a load cell, is arranged.
  • the entire arrangement thus acts as a kind of beam balance: the substance introduced into the drum 234 via the filling tube 240 loads the side of the centrifuge 230 located on the left of the horizontal axis 243 above the buffer element 244, as a result of which the force measurement located on the right of the axis 243 is loaded - Element 248 is influenced accordingly.
  • the weight measured in this way can be displayed on a scale (not shown).
  • the container 242 receiving the cake and firmly connected to the ground 245 must be connected to the housing 232 via a slightly flexible, gas-tight coupling device 249, for example in the form of a bellows, so that the left side of the Arrangement can pivot as freely as possible about the horizontal axis 243.
  • the processing of the introduced chemical substance i.e. its filtration, is carried out under a certain pressure (positive or negative pressure).
  • a. B. inert gas but possibly also air can be introduced into the front part 232a of the housing 232, which is separated in a gas-tight manner by a partition 250 from the rear part 232b of the housing 232.
  • the gas pressure prevailing in the machine in the front part 232a of the housing 232 creates an interference force Pi which is directed upwards in the case of excess pressure and downwards in the case of negative pressure and falsifies the weighing process , since it counteracts the downward weight of the substance filled into the drum or apparently increases this weight. It is therefore necessary to compensate for the interference force x in order to achieve an accurate weight measurement.
  • a pressure sensor 251 is provided on the housing 232 of the centrifuge 230, which senses the gas pressure inside the machine (housing part 232a).
  • the dynamometer 248 of the arrangement is connected via an electrical line 252 to a weight display 253, which includes a pointer 255 playing over a scale 254.
  • the pressure sensor 251 is also connected to the weight display 253 via a line 256.
  • the weight display 253 contains an electrical device known per se, by means of which the position of the pointer 255 as a function of the gas pressure prevailing in the centrifuge 230 corresponds. Corrected accordingly, so that the pointer 255 each indicates the true weight of the chemical substance fed into the machine or the degree of dehumidification of a filter cake. 15, fluctuating gas pressures in the centrifuge 230 can also be quickly compensated for at any time.
  • a further line 257 connects the weight display 253 in a conventional manner to a valve 258 controlling the filling tube 240, so that when a certain filling weight is reached the valve 258 is closed and the flow of further substance into the drum 234 can thus be prevented.
  • the inverting filter centrifuge 260 shown in FIGS. 16 and 17 comprises a schematically indicated machine housing 261 which encloses the drive part of the centrifuge (which is not visible on the right in the figures), in which a hollow shaft 263 is rotatably supported in bearings 264, 265 on a stationary machine frame 262 is.
  • the hollow shaft 263 can be rapidly rotated by a motor (not shown).
  • the hollow shaft 263 extends beyond a partition wall 266 which closes off the machine housing 261 on its front side and has an axially running keyway (likewise not shown) in which a wedge piece 269 is axially displaceable.
  • This wedge piece is rigidly connected to a shaft 270 which is displaceable inside the hollow shaft 263.
  • the shaft 270 therefore rotates together with the hollow shaft 263, but is axially displaceable in the latter.
  • a cup-shaped centrifugal drum 271 with its closed end wall 272 is flanged in a rotationally fixed manner.
  • the centrifugal drum 271 has a large-area filter medium 273 on its circular cylindrical side wall.
  • the centrifugal drum 271 is open on its end face opposite the end wall 272.
  • the shaft 270 At its end facing the drum 271, which freely penetrates the partition wall 266 and the closed end wall of the drum 271, the shaft 270 carries a drum base 274 inside the drum 271, which rigidly supports a centrifugal chamber cover 276 via stud bolts 275, leaving a space free, which in 16 tightly closes the interior of the centrifugal drum 271 by resting on the opening edge 277 thereof.
  • the machine housing 261 is adjoined in the region of the centrifugal drum 271 by two housing spaces 278 and 279, which are separated from one another by an annular wall 280 near the opening edge 277 of the centrifugal drum 271.
  • the first housing space 278 serves to discharge a filtrate which has penetrated the filter medium 273 of the centrifugal drum 271 and has an outlet opening 267 for this purpose.
  • a filter cake deposited on the filter medium can be discharged via an outlet opening 268 in the second housing space 279.
  • the inverting filter centrifuge 260 assumes the position shown in FIG. 16.
  • the displaceable shaft 270 is retracted into the hollow shaft 263, as a result of which the drum base 274 connected to the shaft 270 lies in the vicinity of the end wall 272 of the centrifugal drum 271.
  • the centrifuge chamber cover 276 has placed tightly on the opening edge 277 of the centrifugal drum 271.
  • suspension to be filtered is introduced continuously via the filling pipe 281.
  • the liquid constituents of the suspension enter the first housing space 278 as a filtrate through the filter medium 273 and are passed there by a baffle plate 282 into a discharge line 283 connected to the outlet opening 267.
  • the solid particles the suspension are retained in the form of a filter cake by the filter medium 273.
  • the housing space 278 is enclosed by an independent, rigid, annular, preferably approximately circular housing part 284 ("filtrate housing part"), one opening edge of which, with the interposition of a seal (not shown), bears against the partition wall 266 of the machine housing 261, while that of the End wall 280 formed, other opening edge also with the interposition of a seal (not shown) adjacent to the outside of the opening edge 277 of the centrifugal drum 271.
  • the outlet opening 267 is formed, which in turn is connected to the discharge line 283 in a sealed manner with the interposition of seals (not shown).
  • the housing part 284 can be pivoted about a vertical axis 285, so that it can be transferred from an closed state, in which it encloses the centrifugal drum 271, to an open state.
  • FIG. 17 shows the partially open state of the centrifuge 260.
  • the housing part 284 can be pivoted further away from the centrifugal drum 271 so that it is accessible, for example for cleaning purposes, completely unhindered by the housing part 284.
  • the housing part 278 itself.
  • the axis of rotation 285 is received in a hinge-like manner by projections 286, 287, which are rigidly arranged on the housing part 284 or on the machine housing 261 (partition wall 266).
  • the second housing space 279 adjoining it is enclosed by a rigid, pot-shaped, essentially cylindrical housing part 288 (“solid housing part”).
  • the housing part 288 has a closed end wall 289 with a passage opening for the filler pipe 281 and an opening edge opposite the end wall, which lies sealingly against the first housing part 284.
  • the second housing part 288 is also pivotable about a vertical axis 290 (FIG. 17) which runs through projections 291, 292 on the housing part 288 or on the machine housing 261 (partition wall 266).
  • the housing part 288 can also be pivoted further beyond the opening position shown in FIG.
  • the housing part 288 has on its underside the outlet opening 268, which (in a manner not shown) is connected to the discharge line 293 in a sealed manner.
  • the outlet openings 267, 268 are sealed on the housing parts 284, 288 in such a way that the pivoting of the housing parts 284, 288 is not hindered, for example by sliding seals.
  • the transfer of the housing parts 284, 288 from the closed to the open state is preferably carried out when the centrifuge chamber cover 276 is closed, which is only lifted off the centrifugal drum 271 when the housing parts 284, 288 have been pivoted far enough.
  • the housing parts 284, 288 can also be dimensioned such that they can be transferred from the closed to the open state even when the centrifugal chamber cover 276 is lifted off.
  • first the second housing part 288 and then the first housing part 284 are transferred from the closed to the open state.
  • the first is reversed Housing part 284 brought into tight contact with the machine housing 261, whereupon the second housing part 288 is connected to the first housing part 284 in a sealed manner by pivoting (FIG. 16).
  • the filling tube 281 which is designed to be removable for this purpose, is removed.
  • the filling tube 281 can also be firmly connected to the second housing part 288, in such a way that when the housing part 288 is opened it detaches from its inlet opening on the centrifugal chamber cover 276 and is pivoted away together with the housing part 288.
  • a suspension feed line connected to the fill tube 276 outside the housing part 288 must be removed from the fill tube, or this feed line must be flexible.
  • the filtrate housing 284 and the solid housing 288 are connected to one another by a “gas suspension line” 294 running outside the housing, which contains a shut-off valve 295 in the case shown.
  • this shut-off valve 295 is missing, so that during normal operation with the centrifuge, when pressure differences of the type mentioned above occur, pressure equalization between the filtrate housing part 284 and the solid housing part 288 can take place, in both directions. Foreign particles can of course get from one housing to the other because of the missing shut-off valve 295.
  • the shut-off valve 295 is provided in the gas suspension line 294 and is kept closed during the generation of this overpressure.
  • FIGS. 18 and 19 show the annular gap 296 between the annular wall 280 and the edge of the sluice corresponding to the circular area X in FIG. 16.
  • a gas flow directed in the direction of arrow I into the filtrate space 278 is generated, air, for example, being able to serve as a barrier medium.
  • a flow of gaseous barrier medium is caused through the annular gap 296 in the direction of arrow II.
  • the problems described above can be avoided if a flow of a barrier medium is established in the annular gap 296.
  • the flow of the gaseous barrier medium in the annular gap 296 in the desired direction can be generated either by positive pressure or by negative pressure in one of the spaces forming the filtrate housing or the solid housing. Combinations of overpressure and underpressure in these rooms are also possible.
  • the gaseous barrier medium can also be fed directly into the annular gap 296 and from there directly diverted into the relevant housing space. It is particularly advantageous if the gas supplied is introduced both into the filtrate housing 278 and into the solid housing 279, as shown in FIG. 18A, and in this way achieves a double sealing effect against foreign material particles which are transferred.
  • 18A shows schematically two gas supply lines 298, 299 in the partition 280 for this purpose. In practice, numerous such lines 298, 299 go radially inside the partition 280, for example. B. from a common ring line and open into the annular gap 296, where they generate the desired sealing gas flows in the directions I and II.
  • the ring line is connected to a gas source (pump) (not shown).
  • a gas source pump
  • a single line 300 is provided in the partition 280, which in turn, for. B. can be thought of as a radial branch of a centrifugal drum enclosing the centrifugal drum 271 connected to a pump.
  • the two flows of the barrier medium in directions I and II each start from a single opening in opposite directions.
  • the annular gap 296 in FIG. 19A in turn contains two ring-shaped sealing strips 297 which surround the drum 271 and are fastened in the partition wall 280.
  • the blocking medium is introduced via line 300 between the sealing strips 297. It is also possible not to direct the introduction of the gaseous blocking medium into the annular gap 296 according to FIGS. 18A and 19A in both directions I and II, but depending on the working state of the inverting filter centrifuge either only in direction I or only in direction II.
  • the gas flows shown in FIGS. 18A and 19A and flowing in directions I and II can be generated either by overpressure in lines 298, 299, 300 or by underpressure in the respective flow-receiving spaces, namely either the filtrate space 278 or the solid space 279.
  • the inverting filter centrifuge 301 shown in FIG. 20 comprises a rotatably mounted hollow shaft 303 in a machine housing 302, which can be set in rapid circulation by means of a motor (not shown).
  • the hollow shaft 303 extends beyond a partition 304 which closes off the machine housing 302 on its front side and has an axially running keyway (also not shown) in which a wedge piece 305 is axially displaceable.
  • This wedge piece 305 is rigidly displaceable in the interior of the hollow shaft 303.
  • Bare shaft 306 connected, which thus rotates together with the hollow shaft 303, but is axially displaceable in this.
  • a pot-shaped centrifugal drum 307 is flanged in a rotationally fixed manner.
  • the centrifugal drum 307 has radially extending passage openings on its circular cylindrical side wall.
  • the drum 307 is closed on one side by an end wall 308 and is open on its end side opposite the end wall 308.
  • a drum base 311 is rigidly connected to the displaceable shaft 306, which freely penetrates the end wall 308.
  • a centrifugal chamber cover 313 is rigidly fastened to the drum base 311 via stud bolts 312, leaving a space free, which tightly closes the interior of the centrifugal drum 307 in FIG. 20 and together with the drum base 311 by axially pushing the shaft 306 out of the hollow shaft 303 free of the centrifugal drum 307 is lifted off.
  • the cylindrical wall of the drum 307 is largely formed by a filter medium 309.
  • the closed centrifugal drum 307 rotates in a certain section of the machine housing 302.
  • Liquid (filtrate) which is pressed out of the centrifugal drum 307, enters a discharge line 314, which is flexibly connected to the machine housing 302 via a bellows 315.
  • the discharge line 314 can be closed by a shut-off valve 316.
  • This section of the machine housing 302 is flexibly connected to a solids dryer 310 via a bellows 317.
  • the solids dryer 310 can be sealed against the machine housing 302 by a shut-off valve 318.
  • the actual solids dryer 310 which receives the centrifuged and optionally comminuted solid 320 comprises a container 321 which is separated by a z. B. electric heater 322 can be heated. The heat is transferred to the solid 320 by thermal contact, as a result of which the solid 320 is subjected to drying.
  • the container 321 can be closed on its underside by a pivotable flap 323 which is provided with continuous perforations 324.
  • the flap 323 When the flap 323 is open, the dried solid 320 passes into a further container 325, the outlet of which can optionally be tightly closed by a shut-off valve 326.
  • a product receptacle can be connected to the outlet of the container 325, into which the fully dried solid 320 is filled when the shut-off valve 326 is open.
  • the container 325 has an inlet connection 327 for dry gas, which flows through the perforations 324 of the flap 323, the solid 320 in the container 321 and flows out via a line 328.
  • the inverting filter centrifuge 301 is further provided with a filling tube 329, which serves to supply a suspension to be broken down into its solid and liquid components into the interior of the centrifugal drum 307 (FIG. 20) and in the operating state in which the lid 313 is lifted off and the drum base 311 is extended, penetrates into a bore 331 of the displaceable shaft 306, the displacement of the shaft 306 and thus the opening and closing of the centrifugal drum 307 via drive motors (not shown, on the drawing on the right), e.g. B. hydraulic.
  • the inverting filter centrifuge 301 assumes the position shown in FIG. 20.
  • the displaceable shaft 306 is retracted into the hollow shaft 303.
  • the centrifuge chamber cover 313 closes the open end face of the centrifugal drum 307.
  • suspension to be filtered is introduced via the filling pipe 329.
  • the liquid constituents of the suspension enter the machine housing 302 as filtrate through the filter medium 309 in the drum jacket and are passed there into the discharge line 314.
  • the solid particles of the suspension are retained in the form of a filter cake by the filter medium 309.
  • the inverting filter centrifuge 301 is brought back into the operating position according to FIG. 20 by pushing back the shaft 306. In this way, operation of the inverting filter centrifuge 301 with a continuously rotating centrifugal drum 307 is possible.
  • the arrangement described including machine housing 302 and centrifugal drum 307, is rigid in itself and is pivotally mounted about a horizontal axis of rotation 332.
  • the axis 332 is in turn arranged on an elastic buffer element 333, which in turn on a stationary, for. B. base 334 connected to the ground.
  • a force measuring element 335 is arranged between the machine housing 302 and the base 334 at a distance from the axis of rotation 332.
  • the whole arrangement acts as a kind Bar scale:
  • the substance introduced into the centrifugal drum 307 via the filling tube 329 places a load on the side of the inverting filter centrifuge 301 to the left of the axis of rotation 332, which has a corresponding effect on the force measuring element 335 on the right of the axis of rotation 332, which can be subjected to tension, for example becomes.
  • the weight measured in this way can be used for checking the filling quantity of the centrifugal drum 307.
  • the force measuring element 335 can also be used as a sensor for the present degree of dehumidification of the solid, since the spun off liquid leads to a reduction in weight.
  • bellows 315, 317 on the filtrate discharge line 314 and solid dryer 310 prevent a disturbance in the weight measurement because they decouple the "beam balance" from the stationary parts 314 and 310.
  • a decoupling device - not visible in the drawing - is of course also provided on the filling pipe 329, for example in the form of a bellows-like hose which is located outside the machine housing 301 and forms part of the filling pipe 329.
  • the filling pipe 329 is connected to a line 341, via which a gas can be introduced into the interior of the centrifugal drum 307.
  • a gas can be introduced into the centrifugal drum 307 in a gastight manner via a rotatable seal 342.
  • a gas under relatively high pressure can be introduced into the interior of the centrifugal drum 307, which serves to blow through the capillaries, which are still filled with moisture, of the solid (filter cake) adhering to the filter medium 309.
  • a drying gas preheated to a certain temperature can also be introduced into the closed centrifugal drum 307 via line 341 and flows through the filter cake and dries the solid.
  • the exhaust gas which has penetrated the solid is discharged via an outlet connection 343 and a line 344.
  • the purely mechanical spin drying can be combined with drying by convection can be combined with the help of a flowing gas. It is also possible to pressurize the filter cake with compressed gas to blow free its capillaries.
  • the line 341 which contains a shut-off valve 345, is connected at its end opposite the filling pipe 329 to a device 346 for supplying the gases serving the stated purposes.
  • the device 346 contains (in a manner known per se and not shown), in addition to a gas source, in particular a compressor and heating devices in order to bring the gas supplied via the filling pipe 329 to the desired pressure and the desired temperature.
  • the device 346 also serves to reprocess the exhaust gas supplied via the line 344.
  • the device 346 contains, in a manner known per se, in particular dehumidification devices (condensers), filter devices, gas washing devices, adsorption devices and the like.
  • the processed gas is recirculated to the inverting filter centrifuge 301 via line 341.
  • drying gas can be introduced from the device 346 into the solids dryer 310, where it penetrates the solids 320, dries and is discharged via the line 328.
  • the line 328 transports the exhaust gas laden with moisture back to the device 346 in the manner shown in the drawing, where it is reprocessed and returned to the solids dryer 310 via the line 347 in a circuit.
  • the line 328 contains a filter 351 in the flow path behind the solids dryer 310 for separating pollutants.
  • the filter 351 can be backwashed via a line 352 with a valve 353 branched off from the line 341.
  • a valve 354 provided in line 328 is closed during backwashing.
  • a line 356 with valve 357 branches off, which contains a vacuum pump 358 (suction pump) and returns to device 346, so that gas drawn off from vacuum pump 358 also branches off can be reprocessed there.
  • valves 353, 355 and open valves 354, 357 With closed valves 353, 355 and open valves 354, 357, a vacuum (negative pressure) can thus be generated in the container 321 of the solids dryer 310, which promotes the dehumidification of the solid 320 in the container 321.
  • valve 348 in line 347 is normally closed.
  • the solid 320 in the container 321 can also be subjected to a pressure swing via the line 328, which leads to a deagglomeration or comminution of the solid 320.
  • the reason for this is the vapor pressure generated in the agglomerated solid 320.
  • the valve 354 in line 328 and the valve 348 in line 347 are alternately opened and closed under the vacuum conditions described above.
  • valves 354 and 348 are connected to corresponding control devices 361 and 362, respectively.
  • the system shown in the drawing contains, in addition to the sensor already mentioned, designed as a force measuring element 335 and used, for example, to determine the degree of dehumidification, further sensors:
  • a sensor 363 is arranged on the line 347, which is used to measure the pressure and / or temperature of the Dry gas supplied via this line 347 is used.
  • a sensor 365 on the liquid discharge line 314 is used to determine the flow rate and / or the pH of the filtrate.
  • a sensor 366 on the shaft 303 of the inverting filter centrifuge 301 is used to measure the rotational speed of the centrifugal drum 307.
  • the temperature of the exhaust gas and the amount of moisture contained in it can be determined via a sensor 367 in the exhaust line 344.
  • a sensor 368 in line 341 is used to determine the pressure and the humidity of the gas supplied to the centrifugal drum 307 via the filling pipe 329.
  • a sensor 369 for sensing the inflow quantity and / or the temperature of the supplied suspension is arranged on the filling pipe 329.
  • All of these sensors, to which further sensors can be connected if necessary, are connected via lines, which are not shown in the drawing for the sake of clarity, to a control device 371 which is connected to the device 346 for supplying and reprocessing the required gases .
  • This control device 371 is programmable in a manner known per se, so that the operating sequence of the arrangement described can be automatically controlled in a controlled, self-regulating manner, in particular the duration and intensity of the drying processes taking place in detail, that is to say for example the duration of the spinning process or the Duration of supply of dry gas is adjusted accordingly via line 347. Details of these control processes are explained below.
  • drying in a fluidized bed or fly layer can also be carried out in addition to the drying processes in the solids dryer 310, which is caused by drying gas which is at a correspondingly high pressure is supplied via line 347, is generated in the container 321 of the solids dryer 310. Because of the separation of the two systems by the shut-off valve 318, the processes in the solid-state dryer 310 also do not influence, for example, gravimetric or radiometric (g-rays) filling control of the centrifugal drum 307 and possibly a gas stream introduced into the machine housing 301 for the purpose of sealing ,
  • the gases supplied via lines 341 and 347 are returned via lines 344 and 328 and reused after processing in device 346, there is a particularly favorable option for the gases concerned to be useful and energy-saving, i.e. economical to divide between the two systems of the inverting filter centrifuge 301 and the solids dryer 310.
  • the steps of filling, intermediate spinning, washing and final spinning, optionally spinning under pressure are carried out in a first section. This section will cover everyone Steps, except spin under pressure, no gas and only a small amount of gas required for pressure spin.
  • gas flows through the solids (filter cake) in the inverting filter centrifuge 301 for the purpose of convective drying.
  • the drying result depends on the condition of the gas (humidity, temperature) as well as the amount of gas and the flow rate. A relatively large amount of gas is required in this section.
  • the optimal splitting into the individual drying sections both in the inverting filter centrifuge 301 and in the solids dryer 310 is achieved by a self-controlling process in the sense of a control loop, as described above, whereby, as also already stated, several sensors and the control device 371, the with the device 346 supplying the dry gas is used.
  • the smallest possible total time for the total separation of liquid and solid, including dehumidification and drying of the solid can be achieved, namely if the dehumidification and drying processes in the inverting filter centrifuge 301 and in the solids dryer 310 by the sensors, which are based on temperature, humidity, weight, flow rate, pressure, etc. address, be continuously monitored.
  • the measured values are then constantly compared with the target values for dehumidification and drying to be achieved both in the inverting filter centrifuge 301 and in the solids dryer 310.
  • the target values for their part are based on known or ascertained data which are decisive for economical dehumidification and drying.
  • the drying process in the solids dryer 310 is ended and at the same time the drying process in the inverting filter centrifuge 301 is interrupted.
  • the solids dryer 310 is emptied by opening the flap 323, and new, pre-dried solids are transferred from the inverting filter centrifuge 301 into the solids dryer 310.
  • the drying result in the inverting filter centrifuge 301 can e.g. B. improved by an increase in gas throughput in the centrifugal drum 307, an increase in temperature of the drying gas, etc. become.
  • the speed of the centrifuge can also be increased to improve mechanical drying (dewatering). This allows the solid dryer to be supplied with a more pre-dried product, which can then be dried in the solid dryer in a shorter time. As a result, the operating times of the inverting filter centrifuge and the solids dryer are harmoniously coordinated.
  • the operating parameters of the solids dryer 310 can be changed accordingly. It is also possible to change the operating parameters of both the inverting filter centrifuge 301 and the solids dryer 310 in order to achieve a harmonious or synergetic interaction between these two devices.
  • the systems formed by the inverting filter centrifuge 301 and the solids dryer 310 optimize themselves with the objective of e.g. B. a minimum total operating time, the proportions of the dehumidification achieved mechanically by centrifugation and the dehumidification carried out thermally by dry gas from batch to batch can vary considerably from one another in terms of time and results.
  • the operating sequence of the system consisting of the inverting filter centrifuge 301 and the solids dryer 310 can in principle also be controlled in such a way that fixed, e.g. B. specifies times determined for the respective product by tests, and interrupts the dehumidification and drying processes in the inverting filter centrifuge 301 and in the solids dryer 310 after the respective expiry of these times. It is possible, for. B. a division of the dehumidification and drying times in invertible filter centrifuge 301 and solid dryer 310 in a ratio of 1: 1 or in other ratios, depending on the existing operating conditions and target values to be achieved while observing the most economical and rational way of working.
  • FIGS. 21 to 23 show further variants of inverting filter centrifuges with optimal weight measurement.
  • the inverting filter centrifuge 401 shown schematically in FIG. 21, which is used to process suspensions of different weights, comprises in a known manner a drum 404 rotatably mounted in a machine housing 402 on a shaft 403, which can be driven in rotation by a motor 405 and closed by an axially displaceable cover 406 is.
  • a drum base 408 is rigidly connected to the cover 406 via struts 407 and moves together with the cover 406.
  • the housing 402 consists of a front part 402a and a rear part 402b, which are separated from one another in a gas-tight manner by a partition wall 422.
  • a substance to be filtered namely a suspension consisting of solid and liquid
  • a filling pipe 411 Due to the rotation of the drum 404, the solid accumulates on the inside of a filter medium 409, which largely forms the cylinder wall of the drum 404, in the form of a so-called "cake", while the liquid after penetrating the filter medium 409 on the outside of the drum arrives and is collected by a filtrate drain 412.
  • the axis of rotation 414 is in turn arranged on elastic buffer elements 415, which rest on a fixed base 417 connected to the ground 416.
  • the buffer elements 415 can, for example, be conventional rubber-metal elements and serve to absorb and dampen vibrations which can arise from the rotation of the drum 404.
  • the axis of rotation 414 can be omitted materially if the buffer elements 415 themselves simultaneously allow the arrangement to be pivoted in a vertical plane.
  • a force measuring element 419 known per se which can be subjected to tension or pressure, for example a load cell.
  • the entire arrangement thus acts like a kind of beam balance: the suspension introduced into the drum 404 via the filling tube 411 loads the side of the centrifuge 401 located to the left of the horizontal axis of rotation 414, which has a corresponding effect on the force measuring element 419 located on the right of the axis of rotation 414 ,
  • the force measuring element 419 is connected via an electrical line 434 to a e.g. measured value display 435, which is calibrated in units of weight or level, which comprises a pointer 437 playing over a scale 436.
  • the machine housing 402 is connected to the container 413 via a flexible, gas-tight coupling device 421, for example a bellows, so that the left-hand side of the arrangement can freely rotate can pivot the axis of rotation 414.
  • a line 410 connected to the filling pipe 411 for feeding the suspension is also provided in a corresponding manner with a flexible line piece 430 in order to also allow a trouble-free pivoting of the arrangement about the axis of rotation 414.
  • the force P 2 acts as an interference force falsifying the weight measurement.
  • the force P 2 follows from the formula above
  • the disturbing force P 2 is, of course, a direct function of the force Pi, which is directly dependent on the positive or negative pressure introduced, and the aim is to eliminate the influence of this disturbing force P 2 .
  • the filling pipe 411 is rigidly connected at its point of introduction into the machine housing 402 to an elbow 441, which in turn is connected to the flexible pipe section 430 of the pipe 410.
  • the angle of curvature of the elbow 441 is chosen so that when an overpressure or underpressure is introduced, the line of action 450 indicated by dash-dotted lines in FIG. 22 of the resultant force Pi, indicated by the double arrow 440, intersects the axis of rotation 414.
  • the torque arm a shown in FIG. 21 thus becomes zero and, according to the above formula (2), the interference force P 2 also disappears, so that an unobstructed weight measurement can take place.
  • FIG. 23 shows an embodiment modified in comparison with FIG. 22, in that the filling pipe 411 is extended and bent twice at right angles over the machine housing 402, on which it is supported by a stand 442.
  • the vertically upward-curved end of the filling tube 411 which in turn is connected to the line 410 via the flexible line piece 430, is such that its axis, as indicated by dash-dotted lines, intersects the axis of rotation 414.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Es wird eine Stülpfilterzentrifuge neuen Typs vorgeschlagen, bei der eine kompaktere Bauweise erreicht wird und bei der der Austrag des Feststoffanteils im Westentlichen unabhängig von dessen Feuchtegehalt gelingt. Die erfindungsgemässe Stülpfilterzentrifuge neuen Typs ist filtertuchlos und umfasst eine in einem Trommelgehäuse (1) drehbar gelagerte Schleudertrommel (16) mit einer ein stationäres, formstabiles Filtermedium umfassenden Trommelwand (18), eine die Trommel drehend antreibende Welle (3), einen die offene Stirnseite der Trommel am Trommelrand dichtend verschliessenden Deckel (25), eine Einfüllvorrichtung für zu filternde Suspension mit einer ins Innere der Trommel führenden Fülleitung (23) und einem im Innern der Trommel angeordneten Trommelboden (23), wobei Trommelboden und Filtermedium bzw. Trommelwand relativ gegeneinander axial verschieblich sind, um den Feststoffanteil mechanisch aus der Trommel auszutragen.

Description

SCHUB ZENTRIFUGE
BESCHREIBUNG
Stülpfilterzentrifugen herkömmlicher Bauart, wie sie beispielsweise aus der DE 27 10 624 bekannt sind, umfassen eine in einem Trommelgehäuse drehbar gelagerte Schleudertrommel, eine mit einer geschlossenen Stirnseite der Trommel verbundene, die Trommel drehend antreibende Welle, einen die offene Stirnseite der Trommel dichtend verschließenden Deckel, eine Einfüllvorrichtung für zu filternde Suspension mit einem ins Innere der Trommel führenden Füllrohr und schließlich ein in die Trommel einlegbaren Filtertuch, welches einerseits an der offenen Stirnseite der Trommel am Trommelrand anliegend befestigt und andererseits benachbart der geschlossenen Stirnwand der Filtertrommel mit einem Trommelboden verbunden ist. Beim Schleudervorgang wird zu filternde Suspension in das Innere der Trommel eingeführt, wobei das sich absetzende Filtrat durch das Filtertuch und die Trommelwand hindurchtritt und im Inneren der Trommel auf dem Filtertuch sich der Feststoffanteil der Suspension als ein Filterkuchen ablagert. Der Filterkuchen lässt sich einfach mechanisch aus der Trommel austragen, indem der Deckel geöffnet und der Trommelboden mitsamt dem daran befestigten Filtertuch in Richtung zur offenen Stirnseite der Trommel beweg wird. Der Trommelboden wird soweit aus der Trommel herausgeschoben, dass letztendlich das Filtertuch insgesamt vollständig umgestülpt wird und durch die Umstülpbewegung der Filterkuchen nach außen getragen und abgesprengt wird.
Die herkömmliche Stülpfilterzentrifuge findet ihre Grenzen da, wo das Filtertuch angreifende Suspensionen zu filtern sind, weil das Filtertuch nur in bestimmten Grenzen beständig ist. Außerdem muss das die Trommel umschließende Gehäuse so groß gebaut werden, dass die Stülpbewegung vollständig ausgeführt werden kann, d. h. der Trommelboden um die axiale Länge der Trommel aus der Trommel ausgefahren werden kann. Alternativ zu der zuvor beschriebenen Stülpfilterzentrifuge sind Schleudermaschinen bekannt geworden (vgl. zum Beispiel EP 0 454 045) bei der die Trommel eine konisch sich erweiternde Trommelwand aus einem metallischen Filtermedium aufweist, auf dem sich der Filterkuchen direkt ablagert. Da hier das Filtertuch fehlt, um den Filterkuchen von der Trommelwand abzulösen und nach außen zu tragen, wurde hier eine pneumatische Vorrichtung vorgesehen, die den Filterkuchen von der Trommelwand ablöst und untersützt durch die Konizität der Trommelwand in einen um den Rand der offenen Stirnseite der Trommel angeordneten Ringkanal fördert.
Problematisch bei dieser Schleudermaschine ist, dass diese eine zufriedenstellende Absprengung des Filterkuchens nur dann gewährleistet, wenn zuvor ein relativ hoher Trocknungsgrad des Filterkuchens erreicht wird. Häufig begegnet man jedoch Situationen, in denen eine Trocknung des Filterkuchens bis zu einem Grad, der eine einfache pneumatische Austragung erlaubt, langwierig und energieauf- wändig ist oder auf Grund von Materialeigenschaften überhaupt nicht gelingt, so dass in diesen Fällen die mit einem Filtertuch arbeitende Stülpfilterzentrifuge erhebliche Vorteile bietet.
Die Schleudermaschine mit dem metallischen Filtermedium in der Trommelwand und der pneumatischen Austragung andererseits weist gegenüber der Stülpfilterzentrifuge den Vorteil auf, dass sie kürzer baut, doch dieser Vorteil wiegt den zuvor geschilderten Nachteil in den seltensten Fällen auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einer Stülpfilterzentrifuge diese so weiterzubilden, dass zum einen eine kompaktere Bauweise erreicht wird, und zum anderen aber der Austrag des Feststoffanteils im Wesentlichen unabhängig von dessen Feuchtegehalt gelingt. Diese Aufgabe wird durch eine filtertuchlose Stülpfilterzentrifuge gelöst, welche eine in einem Trommelgehäuse drehbar gelagerte Schleudertrommel mit einer ein stationäres, formstabiles Filtermedium umfassenden Trommelwand umfaßt, eine die Trommel drehend antreibende Welle, einen die offene Stirnseite der Trommel am Trommelrand dichtend verschließenden Deckel, eine Einfüllvorrichtung für zu filternde Suspension mit einer ins Innere der Trommel führenden Füllleitung, und einen im Innern der Trommel angeordneten Trommelboden, wobei Trommelboden und Filtermedium bzw. Trommelwand relativ gegeneinander axial verschieblich sind um den Feststoffanteil mechanisch aus der Trommel auszutragen und wobei der Trommelboden ein Dichtungselement an seiner Um- fangsfläche aufweist, welches in einer zurückgezogenen Position des Trommelbodens, benachbart zur geschlossenen Stirnwand der Trommel, dichtend an der zylindirischen Trommelwand anliegt.
Die Erfindung betrifft damit eine Stülpfilterzentrifuge neuen Typs, bei der die Verwendung des Filtertuchs vermieden wird. Eine solche Stülpfilterzentrifuge wird im Folgenden als filtertuchlose Stülpfilterzentrifuge bezeichnet. Der Trommelboden, wie er von der herkömmllichen Stülpfilterzentrifuge bekannt ist, bleibt erhalten und bekommt jetzt eine neue Funktion. Statt das Filtertuch zu halten und zu führen, wird der Trommelboden zum mechanischen Austragen des Feststoffanteils bzw. Filterkuchens benutzt.
Die erfindungsgemäße filtertuchlose Stülpfilterzentrifuge führt, ähnlich der filter- tuchbehafteten Stülpfilterzentrifuge mit dem Trommelboden beim mechanischen Austragen des Feststoffanteils eine Art Stülpbewegung durch, wie sie an sich von der klassischen, filtertuchbehafteten Stülpfilterzentrifuge bekannt ist. Dadurch, dass kein Filtertuch mehr umgestülpt werden muss und die Zentrifuge filtertuchlos arbeitet, lässt sich der Stülpbewegung auf ca. die halbe Strecke reduzieren, d. h. der Verfahrweg für den Trommelboden wird auf wenig mehr als die Hälfte begrenzt. Entsprechend lässt sich eine deutlich kompaktere, d. h. kürzere Bauweise der Zentrifuge erreichen, ähnlich der der eingangs besprochenen Schleudermaschinen mit pneumatischem Filterkuchenaustrag. Da aber nach wie vor mechanisch ausgetragen wird, entfallen die Nachteile solcher Schleudermaschinen.
Alternativ zum Verfahren des Trommelbodens gegenüber der ortsfesten Trommelwand kann auch die Trommelwand gegenüber dem Trommelboden bewegt oder aber beide gleichzeitig gegeneinander in Axialrichtung bewegt werden. Alle folgenden Ausführungen und Erläuterungen werden anhand der ersten Alternative, nämlich dem bewegten Trommelboden, gemacht. Sie gelten aber genauso für die anderen beiden Alternativen der Relativbewegung von Trommelboden und Trommelwand.
Durch das Vermeiden des Filtertuchs wird darüber hinaus, d. h. neben dem kürzeren Verfahrweg für den Trommelboden, noch erreicht, dass auch aggressive Suspensionen mit hoher Temperatur in der Zentrifuge verarbeitet werden können.
Um einen möglichst restefreien Austrag des Filterkuchens zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Trommelboden einen Durchmesser aufweist, welcher nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Trommel an ihrer geschlossenen Stirnwand.
Beim Ausfahren des Trommelbodens zum Austragen des Feststoffanteils bleiben dann allenfalls geringfügige Reste an der Trommelwand haften. Im Falle, dass der Feststoffanteil sehr trocken ist, gelingt auch ein nahezu vollständiger Austrag desselben aufgrund der mechanischen Stülpbewegung des Trommelbodens.
Bevorzugt wird ein Filtermedium verwendet, welches selbsttragend ist und keine gesonderte Stützung zur Erhaltung der Formstabilität benötigt. Die Formstabilität der Trommelwand bzw. des die Trommelwand mindestens zu großen Teilen bil- denden Filtermediums ist wichtig, damit insbesondere beim Austragen des Filterkuchens keine Deformierung der Trommelwand auftritt, was zu einem Verbleib von unerwünscht hohen Feststoff- oder Filterkuchenresten in der Trommel führen würde.
Darüber hinaus sind selbsttragende Filtermedien auch von Vorteil, indem die zur Verfügung stehende Fläche der Trommelwandung maximiert werden kann und trotzdem auch beim Schleudervorgang selbst keine Verformung der Trommelwand auftritt.
Geeignete Filtermedien für die filtertuchlose Stülpfilterzentrifuge sind metallische, keramische, Kunststoff oder auch Medien, welche aus einer Mischung dieser Materialien hergestellt sind. Beispielsweise eignen sich mehrlagige metallische Maschennetze mit nach außen größer werdender Maschenweite.
Unterstützend kann bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge beim Austrag des Filterkuchens eine pneumatische Vorrichtung wirken, welche dem Ablösen und Austragen von Filterkuchenresten dient.
Bei der zuvor angesprochenen pneumatischen Vorrichtung zum Ablösen und Austragen von Filterkuchenresten handelt es sich bevorzugt um eine Vorrichtung, welche einen Gasstrom oder Gasströme in Axialrichtung der Trommel zu deren offener Stirnseite hin erzeugt.
Die Gasströme oder der Gasstrom können achsparallel oder auch mit leichter Neigung zu der Trommelwand ausgerichtet werden, so dass zum einen eine die Filterkuchenreste ablösende Gasstromkomponente vorhanden ist und zum anderen die abgelösten Filterkuchenreste gleichzeitig in Richtung zur offenen Stirnseite der Trommel befördert werden. Alternativ oder ergänzend kann hier ein Gasstrom oder Gasströme der pneumatischen Vorrichtung wirken, welche(r) in Radialrichtung auf die Trommel trifft bzw. treffen. Gasströme, die in Radialrichtung auf die Trommel treffen, erleichtern insbesondere das Ablösen von Filterkuchenresten von dem Filtermedium bzw. der durch die Filtermedien gebildeten Trommelwand. Insbesondere eine Kombination von Gasströmen, die in Axialrichtung und in Radialrichtung wirken, stellen eine ausgezeichnete Reinigungswirkung zum Ablösen und Austragen der Filterkuchenreste zur Verfügung.
Die pneumatische Vorrichtung kann statisch bezüglich der Trommelwand angeordnet sein, und bevorzugt wird dann über eine Vielzahl von Düsen die Wirkung der pneumatischen Vorrichtung, von der geschlossenen Stirnwand beginnend, in Richtung zum offenen Stirnseitenteil der Trommel sich fortsetzend, erzeugt, so dass die Filterkuchenreste sukzessive, beginnend banachbart zur geschlossenen Stirnwand, sich in Richtung zur offenen Stirnseite der Trommel fortsetzend transportiert werden.
Alternativ hierzu können die pneumatische Vorrichtung und die Trommelwand relativ zueinander in Axialrichtung der Trommel verfahrbar ausgestaltet sein. Durch die Relativbewegung von pneumatischer Vorrichtung und Trommelwand ergibt sich nunmehr derselbe Effekt wie zuvor mit den steuerbaren Düsen beschrieben.
Besonders bevorzugte pneumatische Vorrichtungen sind in der Lage, einen pulsierenden Gasstrom bzw. pulsierende Gasströme zu erzeugen, die eine wesentlich bessere Ablösewirkung für Filterkuchenreste an der Trommelwand aufweisen. Gleichzeitig kann das dabei eingesetzte Luftvolumen minimiert werden.
Bei einer weiter bevorzugten pneumatischen Vorrichtung sind Düsenauslässe für den Gasstrom vorgesehen, welche mit einer Differenzdrehzahl zu der Trommelwand drehend antreibbar sind, so dass sich eine völlig gleichmäßige Beaufschla- gung der Trommelwand bzw. dem Filtermedium in all ihren Flächenelementen durch den Gasstrom bzw. die Einzelgasströme, die aus den Düsen austreten, realisieren lässt.
Eine besonders bevorzugte pneumatische Vorrichtung weist Düsenauslässe für die Gasströme im Inneren der Trommel auf, wobei bevorzugt diese in den Trommelboden integriert sein können.
Um eine sehr einfache Reinigung der filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass im Inneren der Trommel Auslässe angeordnet sind, welche zum Bespülen der Trommelwand, d. h. insbesondere dem dort angeordneten Filtermedium, mit einem flüssigen Reinigungsmedium, insbesondere einem Lösemittel, dienen.
Um die an Stülpfilterzentrifugen für pharmazeutische Anwendungen geforderte Abschottung gegenüber der Umgebung, insbesondere auch der Maschinenumgebung, sicherzustellen, weist der Trommelboden ein Dichtungselement an seiner Umfangsfläche auf, welches in einer zurückgezogenen Position des Trommelbodens, benachbart zur geschlossenen Stirnwand der Trommel, dichtend an der zylindrischen Trommelwand anliegt. Damit wird vermieden, dass Suspension auf die Rückseite des Trommelbodens gelangen kann.
Beim Austragen des Filterkuchens aus der Trommel der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge muss zunächst der Deckel von dem freien Stirnseitenende der Trommel entfernt werden. Andererseits liegt der Deckel während dem Schleudervorgang dichtend an der freien Stirnseite der Trommel an und muss mit dieser zusammen gedreht werden.
Eine einfache Konstruktion, die diesen beiden Bedingungen Rechnung trägt, sieht vor, dass der Deckel mit dem Trommelboden über Abstandshalter starr verbunden ist. Damit wird beim Vorschieben des Trommelbodens zum Beginn der me- chanischen Reinigung bzw. dem mechanischen Austrag des Filterkuchens der Deckel mit geöffnet, und der mechanisch ausgetragene Filterkuchen kann aus dem offenen Stirnseitenende der Trommel herausfallen.
Bei einer aufwändigeren Konstruktion kann der Deckel unabhängig von dem Trommelboden von der freien Stirnseite entfernt werden, was den Vorteil mit sich bringt, dass der Verfahrweg des Deckels zum Öffnen der Trommel geringer gewählt werden kann als der Verfahrweg des Trommelbodens zum mechanischen Austragen des Filterkuchens. Hier ist dann eine noch kompaktere Bauweise der Schleudermaschine möglich.
Beispielsweise kann der Deckel in Axialrichtung der Trommel gesehen ortsfest angeordnet werden, während die Trommel zu Beginn des Austragschritts eine kurze Strecke zurückgezogen wird, um zwischen dem Deckel und der offenen Stirnseite der Trommel einen ausreichenden Abstand zu schaffen, durch den dann das Filterkuchenmaterial aus der Trommel herausgelangen kann, wenn nachfolgend der Trommelboden vorgeschoben wird.
Eine bevorzugte filtertuchlose Stülpfilterzentrifuge weist ein Trommelgehäuse auf, welches sich in Richtung von der offenen Stirnseite der Trommel zu deren geschlossener Stirnwand hin konisch erweitert. Dadurch wird aus der Trommel austretendes flüssiges Filtrat von der offenen Stirnseite der Trommel abgeleitet, aus der im späteren Austragschritt mechanisch das feste Filterkuchenmaterial ausgetragen wird. Damit lässt sich räumlich ein Abstand zwischen dem Auslass für das Filtrat einerseits und dem Teil des Filtergehäuseraums schaffen, der den Filterkuchen bzw. das Material des Filterkuchens aufnimmt.
Die Trommelwand wiederum kann ebenfalls geringfügig konisch ausgebildet sein, wobei sich hier allerdings eine gegenläufige Konizität empfiehlt, nämlich eine solche, bei der sich die Trommelwand zur offenen Stirnseite der Trommel hin erweitert. Dies erlaubt nun sehr enge Toleranzen des Trommelbodens gegenüber der geschlossenen Stirnwand und vermeidet ein Blockieren des Trommelbodens beim Ausfahren des Trommelbodens aus der Trommel heraus auch in Fällen, in denen der Filterkuchen sehr leicht verbackt.
Für das Eintragen der zu filternden Suspension in das Innere der geschlossenen Trommel bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. In der EP 0 454 045 wird vorgeschlagen, durch die Antriebswelle die Suspension in die Trommel hineinzuleiten. Bevorzugt wird man allerdings gemäß der vorliegenden Erfindung den Deckel der Trommel mit einer Öffnung versehen und die Füllleitung als Füllrohr ausbilden, welches den Deckel durchsetzt und während des Zentrifugiervorgan- ges in das Trommelinnere führt. Das Füllrohr kann dabei frei durch die Öffnung geführt werden, so dass ein Kontakt zwischen Füllrohr und Deckelöffnung auch beim Zentrifugierbetrieb vermieden wird.
Bei Filterzentrifugen ist es manchmal erwünscht, die Trommel mit einem unter Überdruck stehenden Gas (beispielsweise Heißdampf) zu beaufschlagen, um den im Fliehkraftfeld entstehenden, hydraulischen Druck zu erhöhen oder um den Filterkuchen zum Zwecke seiner Trocknung durchzublasen oder um ihn einer Dampfwäsche zu unterziehen. Ferner kann es alternativ auch erwünscht sein, die Trommel unter Unterdruck zu setzen.
Um diese Möglichkeit zu besitzen, den Schleuderraum, der von der Trommel umschlossen wird, mit Überdruck oder Unterdruck zu beaufschlagen, um den Filtrationsvorgang oder auch den Trocknungsvorgang des Filterkuchens zu unterstützen, ist bei einer bevorzugten filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge vorgesehen, dass das Füllrohr zur Veränderung des Druckes in der Trommel mit Druck- oder Unterdruckquellen verbindbar und mittels einer kombinierten Dreh- und Gleitdichtung gegenüber dem Deckel abgedichtet ist. Dabei dichtet die Drehdichtung das Füllrohr gegen den sich drehenden und die Gleitdichtung das Füllrohr gegen den axial verschieblichen Deckel ab. Weiter bevorzugt wird das Füllrohr am Gehäuse in einer elastischen Halterung abgestützt sein, die in Verbindung mit der Dreh- und Gleitdichtung Taumelbewegungen des Füllrohres zulässt. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass sich während des Zentrifugiervorganges mehr oder weniger häufig Un- wuchten einstellen, die zu einem exzentrischen Bewegen der Trommel und damit auch einer exzentrischen Bewegung des Deckels mit seinem Einlass für das Füllrohr führen. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung der filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge ist dann Vorsorge getroffen, dass diese Bewegung nicht zu einer Beschädigung des Füllrohrs und zu einer vorzeitigen Abnutzung desselben führt.
Durch diese Ausgestaltung wird dreierlei erreicht: Das Füllrohr wird gleichzeitig als Einleitrohr für Druckgas (Dampf) oder zur Erzeugung eines Unterdruckes durch Abpumpen ausgenutzt, so dass hierfür besondere Zuleitungen entfallen. Die kombinierte Dreh- und Gleitdichtung zwischen Füllrohr und Deckel verhindert ein Austreten des unter Druck stehenden Gases aus dem Schleuderraum oder ein Eindringen von Gas (atmosphärische Luft) von der Außenseite in den Schleuderraum. Die elastische Abstützung des Füllrohrs am Gehäuse gleicht auf Unwucht beruhende Taumelbewegungen der Trommel aus, so dass im Betrieb eine vollkommene Abdichtung durch die kombinierte Dreh- und Gleitdichtung gewährleistet ist. Dabei ist die Gleitverschiebung des Deckels relativ zum Füllrohr nicht beeinträchtigt.
Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang das Füllrohr mit einem Flansch und unter Zwischenschaltung eines elastischen Elements am Gehäuse befestigt sein, wobei gegebenenfalls am Auslassende des Füllrohrs eine beidseits konisch auslaufende Verdickung vorgesehen ist, die eine besonders einfache Abdichtung bei ausreichendem Bewegungsspielraum zum Folgen der Taumelbewegungen der Trommel gewährleistet ist.
Durch eine spezielle Ausbildung des Dreh- und Gleitlagers einerseits und durch das Vorsehen einer beidseits konischen Verdickung am Auslassende des Füllrohrs andererseits wird nicht nur ein möglichst verschleißfreier Zentrifugierbetrieb sichergestellt, sondern auch dafür gesorgt, dass beim Verschieben des Deckels in der Phase des Austrags des Filterkuchens das dichtende Zusammenwirken der Verdickung und der Dreh- und Gleitdichtung aufgehoben wird, so dass die Dek- kelöffnung in der Austragphase das Füllrohr nunmehr mit allseitigem Abstand umschließt und so während dieser Phase eine Beanspruchung der Dreh- und Gleitdichtung überhaupt vermieden wird.
Alternativ zu der Möglichkeit, das von der Trommel eingeschlossene Volumen über das Füllrohr mit Druck bzw. Unterdruckbedingungen zu betreiben, kann vorgesehen sein, dass die Trommel von ihrer dem Füllrohr abgekehrten Seite über eine Leitung mit einer Druck- oder Unterdruckquelle verbindbar ist. Hier wird dann die Einspeisung von Druckgas bzw. das Anlegen eines Vakuums vom Füllrohr und seiner Funktion, Suspension zuzuleiten, abgekoppelt.
In diesem Zusammenhang kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Einfüllöffnung des Deckels durch ein zusammen mit der Trommel umlaufendes Verschlusselement dicht gegenüber dem Füllrohr verschliessbar ist, das unter Vermeidung eines Reibschlusses vom Füllrohr entkoppelt ist.
Hier bietet sich ebenfalls an, die Trommel auf einer Hohlwelle anzuordnen und ein Verschlusselement in der Hohlwelle derart verschieblich zu lagern, dass es die Einfüllöffnung von der Innenseite der Trommel her dicht veschließen kann.
Weiter bevorzugt wird bei einer durch den Deckel reichenden Füllrohranordnung vorgesehen, dass das Füllrohr um seine Längsachse drehbar gelagert ist und zusammen mit der Trommel um diese Achse in Umlauf versetzt werden kann. Hier kann dann eine Abrieb und damit das Auftreten von Verunreinigungen verursachende Dreh-/Gleitdichtung an der Deckelöffnung vermieden werden. Die Dreh-/Gleitdichtung lässt sich in einen Bereich außerhalb des Gehäuses verlagern.
Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, dass das Füllrohr durch eine Antriebseinrichtung im Wesentlichen synchron antreibbar ist.
Bevorzugt wird hier auch vorgesehen, dass zur Erzielung der Abdichtung zwischen Einfüllöffnung im Deckel und dem Füllrohr ein wahlweise zwischen einer Offen- und einer Schließstellung hin- und hersteuerbares Verschlusselement angeordnet wird.
Bei einer weiteren Variante der filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge gemäß vorliegender Erfindung wird vorgesehen, dass die Trommel und der Deckel mittels einer drehend angetriebenen Hohlwelle angetrieben werden und in der Hohlwelle eine hin- und herbewegbare Trägerwelle angeordnet wird, die erlaubt, den Trommelboden zum mechanischen Austrag des Filterkuchens gegenüber der Trommelwand bzw. dem Filtermedium der Trommelwand bzw. dem Filtermedium der Trommelwand zu verschieben.
Im einzelnen wird hier bevorzugt, dass an der Trägerwelle eine Schraubspindel angeordnet ist und eine mit dieser Schraubspindel in Eingriff stehende Mutter vorgesehen ist und dass entweder die Schraubspindel oder die Mutter von einem Motor drehend antreibbar ist, so dass in Abhängigkeit von der Drehzahl der Schraubspindel bzw. der Mutter relativ zur Drehzahl der Hohlwelle die Trägerwelle in der Hohlwelle hin- und herteleskopiert. Damit lässt sich beim Drehen der Filtertrommel der Deckel öffnen und der Trommelboden nach vorne zum mechanischen Austrag des Filterkuchens über das freie Stirnseitenende der Trommel hin verschieben.
Dadurch lässt sich für die Austrag-/Stülpbewegung des Trommelbodens die Verwendung hydraulischer Aggregate vermeiden, bei denen prinzipiell Leckagen nicht ausgeschlossen werden können. Dies ist aber insbesondere bei der Filterung hochsensibler Produkte, wie z. B. Pharmazeutika, oder bei unter sterilen Bedingungen ablaufenden Prozessen außerordentlich unerwünscht.
Aus Sicherheitsgründen muss bei den Schleudermaschinen und entsprechend auch bei der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge sichergestellt sein, dass die Trommel nur bei verhältnismäßig geringen Drehzahlen geöffnet werden kann. Hier bieten sich zum einen Fliehkraftregler an, die dafür sorgen, dass die Öffnungsbewegung der Trommel nur unterhalb einer bestimmten Trommeldrehzahl eingeleitet werden kann. Diese Art der Sicherungseinrichtung ist allerdings relativ kompliziert und störanfällig, so dass man bevorzugt eine Sicherungseinrichtung verwendet, welche ohne die Verwendung eines Fliehkraftreglers auskommt.
Hier bietet sich insbesondere an, bei der bereits zuvor vorgestellten Lösung, bei der ein Hydraulik-Aggregat zur Bewerkstelligung der Öffnung und Austragsbewe- gung des Deckels bzw. des Trommelbodens unter Vermeidung von Hydraulik- Aggregaten vorgeschlagen wurde, an der Trägerwelle eine Schraubspindel anzuordnen und eine mit dieser Schraubspindel in Eingriff stehende Mutter vorzusehen, so dass entweder die Schraubspindel oder die Mutter von einem Motor drehbar antreibbar ist, so dass in Abhängigkeit von der Drehzahl der Schraubspindel bzw. der Mutter relativ zur Drehzahl von Hohlwelle und Trommel die Trägerwelle in der Hohlwelle hin- und herteleskopiert, wobei sich die Trommel öffnet, wenn die Drehzahl der vom Motor angetriebenen Schraubspindel bzw. Mutter größer als die Drehzahl der Hohlwelle ist, und schließt, wenn die Drehzahl der Schraubspindel bzw. der Mutter kleiner als die Drehzahl der Hohlwelle ist, und dass die maximale Drehzahl des Motors so gewählt ist, dass die von ihm der Schraubspindel bzw. Mutter erteilte maximale Drehzahl kleiner als die kritische Drehzahl der Trommel ist, so dass sich die Trommel nur dann öffnet, wenn sie mit einer Drehzahl kleiner als die kritische Drehzahl rotiert. Diese Ausführungsform kommt deshalb mit einer blossen Drehzahlüberwachung der Antriebsmotoren aus, die sehr einfach störungsfrei zu bewältigen ist.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Schraubspindel bzw. die Mutter durch mehrere, wahlweise einschaltbare Motoren mit unterschiedlicher Drehzahl antreibbar ist, wobei die maximalen Drehzahlen in diesen Motoren so gewählt sind, dass die von ihnen der Schraubspindel bzw. der Mutter erteilten maximalen Drehzahlen kleiner als die kritische Drehzahl der Trommel sind.
Eine weitere Alternative besteht darin, zwischen Motor und Schraubspindel ein regulierbares Schaltgetriebe anzuordnen.
Bei den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge, bei denen das Öffnen bzw. das Vorschieben des Trommelbodens gegenüber der Schleudertrommel durch eine in einer Hohlwelle angeordneten Welle, auch Verschiebewelle genannt, geschieht, durchdringt die Verschiebewelle beim Vorschieben des Trommelbodens den Innenraum der Schleudertrommel, und dadurch kann es zu Verschmutzungen, z. B. durch Schmiermittel, kommen, indem diese Materialien vom Maschinengestell in den Innenraum der Schleudertrommel überführt werden. Umgekehrt können beim Verschließen der Schleudertrommel Suspensionsreste, Reste an Filterkuchenmaterial und/oder Filtrat durch die Verschiebewelle in das Maschinengehäuse eingeführt werden. Beides ist nachteilig, denn die Verschmutzungen können die für die Behandlung von sensiblen Suspensionen, beispielsweise Lebensmittel oder Pharmazeutika, erforderlichen Sterilbedingungen des Innenraums der Trommel beeinträchtigen, während in das Maschinengestell gelangte Suspensionsreste den Schleuderbetrieb, insbesondere das Bewegen der Verschiebewelle, beeinträchtigen können.
Abhilfe kann hier geschaffen werden, indem zwischen der geschlossenen Stirnwand der Schleudertrommel einerseits und dem relativ zu dieser beweglichen Trommelboden andererseits eine flexible und/oder dehnbare Trennwand ange- ordnet wird, die eine Abdichtung zwischen der den Trommelboden tragenden Verschiebewelle und dem die Suspension aufnehmenden Innenraum der Schleudertrommel vermittelt.
Vorteilhafterweise wird überprüft, ob die Trennwand unversehrt ist und so ihre Funktion vollständig erfüllen kann, wobei hier vorzugsweise eine Einrichtung zur Überwachung eines Differenzdruckes beidseits der Trennwand herrschenden Drücke vorgesehen wird.
Der Differenzdruck kann überwacht werden und im Falle der Sollabweichung ein Alarmsignal ausgelöst werden, so dass das Bedienpersonal sofort auf ein Undichtwerden der Trennwand hin reagieren und diese austauschen kann.
Eine weitere Fortbildung der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge liegt darin, diese mit einer Vorrichtung zur Durchführung einer Gewichtsmessung zu versehen. Die Gewichtsmessung kann preiswert mit Kleinlastzellen und Auswägeeinrichtungen geschehen, wobei allerdings durch Gasdrücke in dem Zentrifugengehäuse auftretende bzw. verursachte Störkräfte kompensiert werden müssen. Eine einfache Art, dieses Problem zu lösen, liegt darin, dass die Zentrifuge eine Vorrichtung zur Durchführung einer Gewichtsmessung aufweist, wobei die Zentrifuge in einer vertikalen Ebene schwenkbar gelagert wird, wobei ein Kraftmesselement die gewichtsabhängigen Schwenkbewegungen der Zentrifuge abfühlt und eine Kompensationseinrichtung die durch die schwankenden Gasdrücke verursachten Störkräfte derart ausgleicht, dass die Gewichtsmessung hierdurch unbeeinflusst bleibt, wobei die Kompensationseinrichtung ferner einen den Gasdruck in der Zentrifuge abfühlenden Sensor umfasst, der in Abhängigkeit von abgefühlten Änderungen des Gasdrucks ein Korrektursignal für die Gewichtsanzeige erzeugt.
Die Schwenkachse der Zentrifuge wird dabei vorzugsweise horizontal angeordnet. Die Reinigungsfreundlichkeit der Schleudermaschinen ist von besonderer Bedeutung, insbesondere bei so sensitiven Produkten wie Lebensmittel und Pharmazeutika, so dass alle mit der zu filternden Suspension, dem Filtrat und dem Filterkuchenmaterial in Berührung kommenden Teile der Schleudermaschine gut zugänglich und reinigbar sein sollten. Um dies zu erleichtern, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass das Gehäuse der Zentrifuge einen ersten Gehäuseraum mit einem Auslass zum Abführen des Filtrats und einen zweiten Gehäuseraum mit einem Auslass zum Abführen des Filterkuchens aufweist, wobei der erste Gehäuseraum abgedichtet von einem ersten selbstständigen Gehäuseteil und der zweite Gehäuseraum abgedichtet von einem zweiten selbstständigen Gehäuseteil umschlossen ist, wobei ferner die beiden Gehäuseteile jeweils für sich in verschiedene Richtungen um separate Achsen derart schwenkbar gelagert sind, dass sie einzeln zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand relativ zur Schleudertrommel verschwenkbar sind. Diese Ausbildung des Gehäuses erlaubt bei aufgeschwenkten Gehäuseteilen den Zutritt zu allen wichtigen Bestandteilen, ohne dass die Schleudertrommel selbst demontiert werden müsste.
Bevorzugt werden die beiden Gehäuseteile um vertikale Achsen verschwenkbar gelagert.
Weiter bevorzugt wird das erste Gehäuseteil allgemein ringförmig und das zweite Gehäuseteil etwa topfförmig mit einer im Wesentlichen geschlossenen Stirnwand ausgebildet, wobei das zweite Gehäuseteil in geschlossenem Zustand mit einem der Stirnwand gegenüberliegenden Rand am ersten Gehäuseteil dicht anliegt. Die beiden Gehäuseteile bilden dabei einen ungefähr zylindrischen Mantel, der in etwa konzentrisch mit der Schleudertrommel angeordnet ist.
Um beim Arbeiten mit den erfindungsgemäßen Zentrifugen einen möglichst großen Trenneffekt zu erreichen, wird die Schleudertrommel meistens mit der höchstmöglichen Drehzahl betrieben, was zu sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten am Trommelrand führt. Da bei diesen Zentrifugen aufgrund unvermeidlicher Unwuchten Taumelbewegungen der Schleudertrommel auftreten, wird in der Regel zwischen der sich drehenden Schleudertrommel und dem stationären Gehäuse im Bereich der Grenze von Filtrat- und Feststoffraum ein Ringspalt vorgesehen, der auch eine flexible, elastische Dichtung enthalten kann.
Wenn nun die Schleudertrommel innerhalb eines solchen Ringspalts in rasche Umdrehung versetzt wird, muss der Ringspalt mindestens so groß sein, dass die bei maximaler Unwucht entstehende Taumelbewegung der Trommel nicht zu einer Berührung der rotierenden Schleudertrommel mit stationären Gehäuseteilen führt. Bei Verwendung einer Dichtung im Ringspalt darf diese in Folge der großen Umfangsgeschwindigkeit der Trommel und der bei Berührung auftretenden Wärmeentwicklungen nur leicht an rotierenden Maschinenteilen anliegen.
Dieser im Hinblick auf die unvermeidlichen Traumelbewegungen der Trommel erforderliche Ringspalt hat zur Folge, dass zwischen dem Filtratraum und dem Feststoffraum des Gehäuses keine absolute Abdichtung möglich ist.
Da die Schleudertrommel bei ihrer Rotation wie ein Ventilator wirkt, entsteht im Filtratgehäuseteil, in welchem die geschlossene Trommel während des Filtriervorgangs umläuft, gegenüber dem Feststoffgehäuseteil ein Überdruck, der grundsätzlich für einen Gasaustausch zwischen Filtrat- und Feststoffraum des Gehäuses sorgt. Die beim Zentrifugieren durch das Filtermedium im Bereich des Trommelmantels hindurch austretende Flüssigkeit wird im Filtratraum bzw. Filtratgehäuseteil fein verteilt, d. h. das dort vorhandene Gas wird mit Flüssigkeitsaerosolen angereichert, die über den Ringspalt in den Feststoffraum gelangen können. Obwohl häufig zwischen dem Filtratraum und dem Feststoffraum eine externe, sogenannte Gaspendelleitung vorgesehen ist, die für einen Druckausgleich zwischen den beiden Räumen sorgt, kann es dennoch in Folge der im Filtratraum herrschenden Turbulenzen über den Ringspalt zu einem uner- wünschten Flüssigkeitsübertritt in den Feststoffraum kommen. Des weiteren können an sich natürlich auch über die Gaspendelleitung Flüssigkeitsaerosole in den Feststoffraum gelangen, sowie mit filtrierter Flüssigkeit gesättigtes Gas, das dann in unerwünschter Weise in den Feststoffraum zur Auskondensation gelangen kann.
Andererseits wird bei der Austragbewegung des Trommelbodens und der anschließend erfolgenden Feststoffentfernung der Trommelboden wie ein Plunger- kolben in den Feststoffraum hineinbewegt. Dadurch entsteht in diesem Gehäuseteil gegenüber dem Filtratraum ein Überdruck, zumindest solange der Trommelboden an dem an der Trommelwand anliegenden Filterkuchen anliegt und diesen zur offenen Stirnseite hin verschiebt. Dies verhindert einen Druckabbau. Durch den Austrag mittels der Trommelbodenbewegung wird der trockene Feststoff in den Feststoffraum abgeworfen, und das in diesem Raum vorhandene Gas wird durch staubförmige Anteile des Feststoffes mit Feststoffaerosolen angereichert.
Selbst wenn, wie bereits erwähnt, eine für den Druckausgleich sorgende Gaspendelleitung vorhanden ist, kann aufgrund der im Feststoffraum während des ebenfalls bei rotierender Schleudertrommel ausgeführten Feststoffabwurfes herrschenden Turbulenzen ein unerwünschter Feststoff übertritt durch den Ringspalt in den Filtratraum stattfinden. Des weiteren können auch wiederum Feststoffaerosole über die Gaspendelleitung in den Filtratraum gelangen.
Ein Übertritt von Filtrat in den Feststoffraum und umgekehrt von Feststoffen in den Filtratraum ist wegen der damit verbundenen Kontamination höchst unerwünscht, ist jedoch bei der herkömmlichen Ringspaltlösung praktisch unvermeidlich, selbst wenn der Ringspalt eine Dichtung enthält.
Eine Lösung dieses Problems wird darin gesehen, dass zwischen dem Gehäuse und der Schleudertrommel am Rand der Schleudertrommel im Bereich des Fil- tratgehäuseteils und des Feststoffgehäuseteils ein Ringspalt in einer Schutzeinrichtung vorgesehen wird, mit deren Hilfe in dem den Trommelrand umgebenden Ringspalt ein Strom eines gasförmigen Sperrmediums erzeugbar ist, der einen unerwünschten Übertritt von gasförmigen, flüssigen und/oder festen Stoffen zwischen Filtrat- und Feststoffgehäuseteilen bzw. Filtrat- und Feststoffraum verhindert.
Bevorzugt wird die Schutzeinrichtung so ausgelegt, dass sie im Ringspalt zwei Ströme eines gasförmigen Sperrmediums erzeugen kann, von denen der eine in das Filtratgehäuseteil bzw. den Filtratraum und der andere in das Feststoffgehäu- seteil bzw. den Feststoffraum gerichtet ist.
Nach wie vor kann es sich empfehlen, auch hier eine sogenannte Gaspendelleitung vorzusehen. Diese wird aber dann bevorzugt mit einem Absperrventil ausgestattet, so dass sich bei wirkender Schutzeinrichtung die Gaspendelleitung sperren und so ein Übertritt von Filtratflüssigkeit bzw. Feststoffaerosol in der einen bzw. anderen Richtung über die Gaspendelleitung vermeiden lässt.
Zur Endtrocknung des bei der Filtration mit der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge erhaltenen Feststoffanteils ist es günstig, wenn die Zentrifuge einen nachgeschalteten Feststofftrockner aufweist. In Kombination mit der Zentrifuge wird dann in der Stülpfilterzentrifuge durch Schleudern, Druckgaspressen und Wärmekonvektion mit Hilfe eines strömenden Trockengases einerseits und im Feststofftrockner durch Wärmekonvektion mit Hilfe eines strömenden Trockengases andererseits eine Entfeuchtung und Trocknung des Feststoffes durchgeführt.
Der Schleudervorgang sorgt für eine mechanische Entfeuchtung und Trocknung des an der Trommelwand bzw. an dem Filtermedium haftenden Filterkuchens, und der Filterkuchen kann zur weiteren Entfeuchtung mit Trockengas durchströmt werden, wobei die Effizienz der Entfeuchtung und Trocknung naturgemäß von der Temperatur und der Geschwindigkeit des durchströmenden Gases abhängen. Hierzu wurde schon versucht, vor dem Durchströmenlassen des Filterkuchens mit Trockengas die Kapillaren des Filterkuchens mit einem unter relativ hohem Druck stehenden Gas freizublasen, um so dem Trockengas den Weg zu öffnen.
In den Fällen, in denen die Entfeuchtung und Trocknung in der Stülpfilterzentrifuge nicht ausreicht, werden der Zentrifuge thermische Aggregate in Gestalt von Feststofftrocknern nachgeschaltet, in welchem der von der Stülpfilterzentrifuge abgezogene Feststoff durch Wärmekontakt im Wege einer Beheizung und/ oder durch Wärmekonvektion mit Hilfe eines strömenden Trockengases behandelt wird, um eine weitere Entfeuchtung und Trocknung des Feststoffes bis zum gewünschten Endwert zu erreichen. Vielfach ist es auch erforderlich, den verlangten Endtrocknungsgrad (Restfeuchte) mit einer Endtrocknung im Vakuum zu erreichen. Auch eine Desagglomerierung des Feststoffes durch abwechselndes Anlegen von Vakuum und Druck kann nötig sein. In der Regel geschieht die Endtrocknung oder Desagglomerierung durch Vakuum in Feststofftrocknern, obwohl grundsätzlich diese Vorgänge auch in der Stülpfilterzentrifuge ausgeführt werden können.
Als Trockengas kommt Luft oder ein anderes, insbesondere ein Inertgas, in Frage. Wird das Trockengas beim Entfeuchtungs- und Trocknungsvorgang sowohl in der Stülpfilterzentrifuge als auch im Feststofftrockner mit Schadstoffen kontaminiert, muss es entweder entsorgt oder in einer Aufbereitungsanlage behandelt werden, so dass das gereinigte Trockengas im Kreislauf zur Entfeuchtung und Trocknung in der Stülpfilterzentrifuge und im Feststofftrockner wieder verwendet werden kann und der Frischgasverbrauch auf ein Minimum reduziert wird.
Bei der Überführung des in der Stülpfilterzentrifuge vorgetrockneten Feststoffes in den Feststofftrockner machen sich häufig größere Feststoffagglomerate störend bemerkbar, die durch zu hohe Verdichtung und/oder zu hohe Kapillarbin- dungskräfte entstehen können. In diesem Fall muss vor dem Eintritt des Feststoffes in den Feststofftrockner eine Desagglomerierung, d. h. Zerkleinerung, durchgeführt werden.
Bei einem entkoppelten Betrieb von Stülpfilterzentrifuge und Feststofftrockner, d. h. jeder dieser Apparate wird im Hinblick auf das bei einem bestimmten Produkt zu erzielende Ergebnis für sich dimensioniert und gesteuert, muss die Größe jedes Apparates nach den in Betracht zu ziehenden, möglicherweise auftretenden schlechtesten Ergebnissen in der Trocknung ausgerichtet werden, wobei die Verweilzeit in der Stülpfilterzentrifuge oder im Feststofftrockner, z. B. bedingt durch einzukalkulierende Fehlchargen, zu lang werden kann.
Da bei den bekannten Anlagen, die die Zentrifuge und den Feststofftrockner getrennt betreiben, weder die Entfeuchtung und Trocknung in der Stülpfilterzentrifuge noch die Entfeuchtung und Trocknung im Feststofftrockner in ihren Ergebnissen aufeinander abgestimmt werden können, arbeiten die aus Zentrifuge und Feststofftrockner bestehenden Aggregate in Folge von Warte- oder Stillstandszeiten häufig unwirtschaftlich. Auch werden solche Aggregate im Hinblick auf die Erfüllung bestimmter Produktionserwartungen häufig mit zu hoher Sicherheit ausgelegt, was unmittelbar die Gestehungskosten der Aggregate und deren Betriebskosten negativ beeinflusst.
Auch kann der in der Stülpfilterzentrifuge durch mechanisches Schleudern erreichbare Entfeuchtungsgrad begrenzt sein, so dass z. B. durch ein thixotropes Verhalten des abgetrennten Feststoffes dieser an unerwünschten Stellen ankleben oder anbacken kann und einen Weitertransport des Produktes in den Feststofftrockner erschwert. Auch hierdurch können unerwünschte Stillstandszeiten entstehen. Außerdem können zusätzliche Ausrüstungen erforderlich werden, welche die notwendigen Investitionen ebenfalls in die Höhe treiben. Deshalb wird vorzugsweise die erfindungsgemäße Zentrifuge mit einem nachgeschalteten Feststofftrockner zu einer Einheit kombiniert, so dass sich Stülpfilterzentrifuge und Feststofftrockner im Betrieb zur Erzielung eines bestimmten Entfeuchtungsgrades (Restfeuchte) gegenseitig synergetisch ergänzen, wobei insbesondere der Einsatz der thermischen Energie des Trockengases optimiert, d. h. minimiert werden soll.
Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Zentrifuge einen nachgeschalteten Feststofftrockner mit umfasst, wobei in der Schleudertrommel durch Schleudern, Druckgaspressen und/oder Wärmekonvektion mit Hilfe eines strömenden Trockengases und im Feststofftrockner durch Wärmekonvektion mit Hilfe eines strömenden Trockengases eine Entfeuchtung und Trocknung des Feststoffes stattfindet.
Bei der Kombination der Funktionsbestandteile Zentrifuge und Feststofftrockner lässt sich dann erreichen, dass die Stülpfilterzentrifuge und der Feststofftrockner über eine dichte Trennung von Stülpfilterzentrifuge und Feststofftrockner ermöglichende Verschlusseinrichtung miteinander zu einer Einheit verbunden sind, wobei an der Stülpfilterzentrifuge und am Feststofftrockner Sensoren zur Messung des dort jeweils herrschenden Entfeuchtungs- und Trocknungsgrades sowie dort vorliegender weiterer Betriebsparameter, wie beispielsweise Gewicht des Trommelinhalts, Druck, Temperatur, Durchflussmenge und/oder pH-Wert des Filtrats, Drehzahl, Feuchtigkeit, Zuflussmenge der zugeführten Suspension, angeordnet sind, wobei eine gemeinsame Steuervorrichtung vorgesehen ist, welche durch die von den Sensoren angegebenen Messwerte betätigbar ist, und in Abhängigkeit hiervon die Betriebsdaten, wie beispielsweise Drehzahl der Stülpfilterzentrifuge, einen Gasdruck, die Strömungsgeschwindigkeit eines Gases und/oder die Temperatur eines Gases sowie gegebenenfalls die Temperatur von den Feststoff kontaktierenden Flächen, regelt und wobei die Steuervorrichtung die Regelung dieser Betriebsdaten selbsttätig durchführt, so dass die Betriebszeit für die Entfeuchtung und Trocknung in der Zentrifuge und im Feststofftrockner aufeinander abgestimmt sind und gleichzeitig die Aufteilung der mechanischen Schleuderenergie einerseits und der thermischen Energien in Stülpfilterzentrifuge und Fest- stofftrockner andererseits wirtschaftlich optimal erfolgt.
Der Betrieb einer solchen Anlage wird also von dem Gedanken beherrscht, Produkt- und ergebnisabhängig die Trocknungsarbeit optimal auf die Stülpfilterzentrifuge und den Feststofftrockner aufzuteilen, wobei bedarfsweise Entfeuchtungsund Trocknungsvorgänge nicht in der Stülpfilterzentrifuge, sondern im Feststofftrockner und umgekehrt vorgenommen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird sichergestellt, dass auch bei Einleitung eines Über- oder Unterdrucks in die Trommel keine Störung der gewichtsabhängigen Messungen an der Zentrifuge eintreten.
Dies wird bei einer ersten Variante dadurch erreicht, dass eine Leitung zur Erzeugung eines Über- oder Unterdrucks in der Trommel vorgesehen ist und die Wirkungslinie der in dieser Leitung aufgrund des Über- oder Unterdrucks erzeugten Kraft so geführt ist, dass sie die Drehachse des Maschinengehäuses schneidet.
Bei einer zweiten Variante ist vorgesehen, dass wiederum eine Leitung zur Erzeugung eines Über- oder Unterdrucks in der Trommel vorhanden ist und ein den Druck in der Trommel abfühlender Sensor die Messwertanzeige druckabhängig korrigiert.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Trennen einer Suspension in ein Filtrat und einen Feststoffanteil unter Verwendung einer erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge, wie sie im vorstehenden im einzelnen beschrieben wurde.
Bei diesem Verfahren wird die Suspension über die Füllleitung in den Innenraum der Trommel gefördert, wobei das Filtrat auf Grund der bei drehender Trommel herrschenden Zentrifugalkräfte durch das Filtermedium hindurchtritt bzw. hindurchgedrückt wird und der Feststoffanteil auf der Innenwand der Trommel, d. h. durch das Filtermedium, zurückgehalten wird. Nach Beendigung des Zentrifugier- schrittes wird der vom Filtermedium zurückgehaltene Feststoffanteil, auch Filterkuchen genannt, mittels dem Trommelboden mechanisch aus der Trommel ausgetragen.
Zuvor wurde bereits angesprochen, dass der Durchmesser des Trommelbodens möglichst nahe der lichten Weite der Trommel an dem geschlossenen Stirnwandende ist, um beim mechanischen Austragen möglichst wenig Feststoffanteil in der Trommel zurückzulassen.
Eine praktisch vollständige Abreinigung des Feststoffanteils von dem Filtermedium der Trommel gelingt mit pneumatischer Unterstützung, d. h. durch das Erzeugen von Gasströmen, die über das Filtermedium von außen ins Innere der Trommel strömen gelassen werden, um den Feststoffanteil aufzulockern und/oder von dem Filtermedium zu lösen.
Bevorzugt werden die Gasströme durch Erzeugung eines Unterdrucks im Trommelinneren erzeugt. Alternativ kann allerdings auch das Anlegen von Druckbedingungen am Umfang der Trommel vorgesehen sein.
Weiter bevorzugt werden die Gasströme in Form eines oder mehrerer Druckbzw. Unterdruckpulse angewandt, wodurch sich ein vergleichbarer Effekt erzielen lässt bei gleichzeitiger Minimierung des durchströmenden Gasvolumens.
Bevorzugt kann auch ein radial von außen nach innen gerichtetes Durchströmen des Filtermediums bereits vor dem mechanischen Austragen des Feststoffanteils durch den Trommelboden vorgesehen werden, da damit der von dem Feststoffanteil gebildete Filterkuchen aufgelockert und dessen Haftung am Filtermedium vermindert werden kann. Diese Maßnahme unterstützt ein möglichst vollständiges Austragen des Feststoffanteils auf mechanischem Wege durch die Verschiebebewegung zwischen Trommelwand und Trommelboden.
Bei einem besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird, nachdem der mechanische Austrag der Feststoffanteile mittels Trommelboden erfolgt ist, der Trommelboden in seine Ausgangslage benachbart zur geschlossenen Stirnwand der Trommel rücküberführt und danach mittels radial und/oder axial wirkender Gasströme auf dem Filtermedium verbliebene Reste des Feststoffanteils pneumatisch aus der Trommel herausgefördert.
Der Trommelboden kann dabei in seiner zurückgezogenen Stellung, d. h. seiner Ausgangslage, verbleiben oder aber erneut in seine Auswerflage überführt werden, um die pneumatische Abreinigung mechanisch noch zu unterstützen.
Die radial wirkenden Gasströme können dabei synchron mit der Trommelbodenbewegung, beginnend bei einer Position benachbart der Ausgangslage des Trommelbodens und fortschreitend in Richtung zu dessen Auswerflage hin, erzeugt werden. Idealerweise wird ein ringförmiger Gasstrom am Umfang der Trommel zu deren Trommelinnerem erzeugt, kurz bevor der Trommelboden diese Stelle der Trommelwand überstreicht.
Die radial wirkenden Gasströme können bei drehender Trommel stationär erzeugt werden, wobei dadurch sichergestellt ist, dass jedes Flächenelement der Trommel von den radial wirkenden Gasströmen beaufschlagt wird. Damit kommt man zu einer gleichmäßigen Abreinigung der gesamten Oberfläche des Filtermediums der Trommel. Weiter bevorzugt werden die radial wirkenden Gasströme von axial wirkenden Gasströmen überlagert, was eine bessere pneumatische Förderwirkung zum Austragen der Feststoffanteilsreste bewirkt.
Ähnlich wie die radial wirkenden Gasströme synchron zur Trommelbodenbewegung einwirken gelassen werden können, können die axial wirkenden Gasströme synchron mit der Überführung des Trommelbodens aus seiner Ausgangslage in seine Auswerflage mitwandernd erzeugt werden.
Diese und weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zentrifuge werden im Folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Stülpfilterzentrifuge gemäß einer ersten Ausführungsform in Zentrifugierstellung;
Fig. 2 die Stülpfilterzentrifuge gemäß Fig. 1 in Austragstellung;
Fig. 1A und 2A ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Zentrifuge der Fig. 1 und 2; Fig. 1B bis 1F Variationen der ersten Ausführungsform der er- und findungsgemäßen Stülpfilterzentrifuge mit verschiedenen
Fig. 2B bis 2F ergänzenden pneumatischen Austragvorrichtungen in vergrößerten Teil-Darstellungen entsprechend den Fig. 1A und 2A;
Fig. 3 Variante der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge der Fig. 1 mit dichtschließendem Deckel;
Fig. 4 Draufsicht auf den Deckel der Stülpfilterzentrifuge in Blickrichtung des Pfeils A der Fig. 3; Fig. 5 Variante der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge der Fig. 3;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge mit dicht schließendem Deckel;
Fig. 7 eine ausschnittsweise Vergrößerung der Deckeldichtung
(Einzelheit A der Fig. 6);
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge;
Fig. 9 und 10 detaillierte Darstellung möglicher Kostruktionsvarianten der
Antriebswellen der Zentrifuge der Fig. 8;
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge;
Fig. 12 Zentrifuge der Fig. 11 bei abgehobenem Deckel;
Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge;
Fig. 14 Zentrifuge der Fig. 13 bei abgehobenem Deckel;
Fig. 15 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge;
Fig. 16 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen fil- tertuchlosen Stülpfilterzentrifuge mit einem zweigeteilten, wegschwenkbaren Gehäuseabschnitt;
Fig. 17 Zentrifuge der Fig. 16 mit weggeschwenkten Gehäuseteilen;
Fig. 18, 19, vergrößerte Darstellung der Einzelheit X der Fig. 16;
18A, 19A
Fig. 20 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge mit einer zu einer Einheit kombinierten Trockenvorrichtung;
Fig. 21 bis 23 weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge mit einer störkraftfreien Gewichtsmessung;
Die in Fig. 1 dargestellte filtertuchlose Stülpfilterzentrifuge umfasst ein lediglich schematisch angedeutetes, die gesamte Maschine dicht umschließendes Gehäuse 1, in dem auf einem stationären Maschinengestell 2 eine Hohlwelle 3 in Lagern 4, 5 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 1 ist in der Regel als druckfestes Gehäuse ausgelegt, um den bei verfahrenstechnisch notwendigen Schritten auftretenden Drücken, z. B. bei der Dampfsterilisation ca. 1 bis 2 bar, zu genügen. Auf das in den Fig. 1 und 2 rechts gelegene, über das Lager 5 hinausragende Ende der Hohlwelle 3 ist ein Druckmitteizylinder 6 abgedichtet angeflanscht. Mit dem Zylinder 6 ist ein Antriebsrad 7 drehfest verbunden, über welches der Zylinder 6 und damit die Hohlwelle 3, z. B. mittels eines Keilriemens von einem Elektromotor (nicht dargestellt) in raschen Umlauf versetzbar ist.
Die zwischen den Lagern 4, 5 starr durchgehende Hohlwelle 3 weist eine (nicht dargestellte) axial gerichtete Keilnut auf, in welcher ein Keilstück 9 axial ver- schieblich ist. Dieses Keilstück 9 ist starr mit einer im Innern der Hohlwelle 3 ver- schiebbaren Welle 12 verbunden. Die Welle 12 läuft daher gemeinsam mit der Hohlwelle 3 um, ist jedoch in dieser axial verschieblich.
Die Wellen 3 und 12 verlaufen in einem auch der Halterung der Lager 4, 5 dienenden, buchsenförmigen Gehäuse 13, das auf das Maschinengestell 2 abgestützt ist.
An dem in Fig. 1 links gelegenen, über das Lager 4 hinausragenden Ende der Hohlwelle 3 ist freitragend und drehfest eine topfförmige Schleudertrommel 16 mit ihrer geschlossenen Stirnwand 17 angeflanscht. Die zylindrische Trommelwand wird zu großen Teilen aus einem Filtermedium 18 gebildet, beispielsweise einem mehrlagigen, in radialer Richtung nach außen grobporiger werdenden Metallnetzfilter oder auch einem gesinterten Keramikfilter mit ähnlicher Charakteristik. An ihrer der geschlossenen Stirnseite 17 gegenüberliegenden Stirnseite 20 ist die Trommel 16 offen.
Die die geschlossene Stirnwand 17 frei durchdringende, verschiebbare Welle 12 ist mit einem Trommelboden 23 starr verbunden.
An dem Trommelboden 23 ist über Stehbolzen 24 unter Freilassung eines Zwischenraums starr ein Schleuderraumdeckel 25 befestigt, der den Schleuderraum der Trommel 16 durch Auflage an deren flanschartigem Öffnungsrand 19 dichtend verschließt und gemeinsam mit dem Trommelboden 23 durch axiales Herausschieben der Welle 12 aus der Hohlwelle 3 frei von der Trommel 16 abgehoben werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann zu dem gleichen Zweck auch die Trommel 16 relativ zum stationären Deckel 25 und Trommelboden 23 axial verschieblich sein.
An der in Fig. 1 links gelegenen Vorderseite der filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge ist ein Füllrohr 26 angeordnet, welches zum Zuführen einer in ihre Feststoff- und Flüssigkeitsbestandteile zu zerlegenden Suspension in den Schleuderraum der Trommel 16 dient (Fig. 1) und in dem in der Fig. 2 dargestellten Betriebszustand in eine Bohrung der verschiebbaren Welle 12 eindringt.
Mit dem Druckmitteizylinder 6 zusammenwirkende Leitungen 31 und Ventile 32, 33 dienen der Hin- und Herbewegung der verschiebbaren, die Trommel 16 tragenden Welle 12.
Im Betrieb nimmt die Stülpfilterzentrifuge zunächst die in Fig. 1 dargestellte Stellung ein. Die verschiebbare Welle 12 ist in die Hohlwelle 3 und den Druckmitteizylinder 6 zurückgezogen, wodurch der mit der Welle 12 verbundene Trommelboden 23 in der Nähe der geschlossenen Stirnwand 17 der Schleudertrommel 16 liegt. Der Schleuderraumdeckel 25 hat sich dabei dichtend auf den Öffnungsrand 19 der Trommel 16 aufgelegt. Bei rotierender Trommel 16 wird über das Füllrohr 26 zu filtrierende Suspension eingeführt. Die flüssigen Bestandteile der Suspension treten in Richtung der Pfeile 35 durch das Filtermedium 18 der Trommel 16 hindurch und werden von einem Prallblech 36 in eine Abführleitung 37 geleitet. Die Feststoffteilchen der Suspension werden vom Filtermedium 18 aufgehalten.
Bei weiter rotierender Schleudertrommel 16 wird nun entsprechend Fig. 2 die Welle 12 (nach links) verschoben, wodurch sich der Trommelboden 23 zur offenen Stirnseite der Trommel 16 bewegt und den von den Feststoffteilchen gebildeten Filterkuchen aus der Trommel 16 heraus transportiert und in das Gehäuse 1 abschleudert. Von da aus lassen sich die Feststoffteilchen leicht abfördern. In der Stellung der Fig. 2 ist das Füllrohr 26 durch Öffnungen 39, 40, welche im Deckel 25 bzw. im Trommelboden 23 vorgesehen sind, in die Bohrung der Welle 12 eingedrungen. Nach beendetem Austrag des Filterkuchens wird die Filterzentrifuge durch Zurückschieben der Welle 12 wieder in die Betriebsstellung entsprechend der Fig. 1 gebracht. Auf diese Weise ist ein Betrieb der Zentrifuge mit ständig rotierender Schleudertrommel 16 möglich. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist in das Füllrohr 26 ein Ventil 41 eingebaut, welches die Zuführung von Suspension unterbricht und eine Abdichtung des Füllrohres 26 zu einem die Suspension enthaltenden Vorratsgefäß vermittelt. Über eine in das Füllrohr 26 einmündende Rohrleitung 42 mit Absperrventil 43 kann mit Hilfe der Pumpe 44 ein Gas, insbesondere Druckluft oder ein Inertgas, in das Füllrohr 26 und damit in den Schleuderraum der Trommel 16 eingeleitet werden. Der hierdurch in der Trommel 16 hervorgerufene Innendruck erhöht den im Fliehkraftfeld der rotierenden Trommel 16 entstehenden hydraulischen Druck und wirkt sich hierdurch insgesamt auf das Filtrationsergebnis, sprich die Entfeuchtung des Filterkuchens, günstig aus.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich über die Leitung 42 heißen, unter Druck stehenden Wasserdampf oder Lösemitteldampf einzuleiten und hierdurch den aufgebauten Filterkuchen einer Dampfwäsche zu unterziehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, statt eines Überdrucks in der Trommel 16 einen Unterdruck zu erzeugen, beispielsweise dadurch, dass die Pumpe 44 in Fig. 1 als Saugpumpe ausgebildet wird. Ein derartiger, zeitweise angewandter Unterdruck kann sich beispielsweise günstig auf die Ablösung des Filterkuchens vom Filtermedium 18 auswirken.
Wenn in der Trommel 16 ein Über- oder Unterdruck herrscht, muss zwischen dem stationären Füllrohr 26 und dem umlaufenden Deckel 25 der Trommel 16 eine druckdichte Abdichtung 45 hergestellt werden. Eine bewährte Lösung hierfür ist aus der DE 37 40 411 AI bekannt.
Bei der von dem Trommelboden 23 ausgeführten und aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Stülpbewegung wird der Filterkuchen aus dem Inneren der Trommel 16 weitgehend ausgetragen. Da jedoch, um einen Verschleiß des Filtermediums zu vermeiden, der Durchmesser des Trommelbodens 23 stets mindestens geringfügig kleiner sein muss als der lichte Durchmesser der Trommel 16 an der geschlossenen Stirnwand 17, verbleibt ein Filterkuchenrest in der Schleudertrommel 16. Wenn ein im Wesentlichen rückstandfreier Austrag des Filterkuchens gewünscht wird, empfiehlt es sich, wie in einer ausschnittsweisen Vergrößerung der Figuren 1B bis 1F bzw. 2B bis 2F ersichtlich, eine pneumatische Vorrichtung zum Ablösen und Austragen von Filterkuchenresten vorzusehen. Die bevorzugten alternativen Lösungen bei der erfindungsgemäßen filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge wird im folgenden näher erläutert.
Fig. 1A bzw. 2A zeigen die erfindungsgemäße Stülpfilterzentrifuge der Fig. 1 und 2 im Ausschnitt, weshalb dieselben Bezugszeichen Verwendung finden. In den Figuren 1A und 2A ist ersichtlich, dass der Trommelboden 23 an seinem Rand 28 umlaufend ein Dichtungselement 29 trägt.
Dieses Dichtungselement 29 liegt in der Ausgangslage des Trommelbodens 23, d. h. wenn dieser benachbart zur geschlossenen Stirnwand 17 angeordnet ist, dichtend im Bereich des Bezugszeichens 27 an der inneren Oberfläche der Schleudertrommel 16 an (Fig. 1A). In dieser Stellung dichtet die Dichtung 29 den Innenraum der Trommel, der mit Suspension über das Füllrohr 26 befüllt wird, von dem auf der Rückseite des Trommelbodens 23 verbleibenden Innenraum der Trommel zur geschlossenen Stirnwand 17 hin ab.
Statt dem Prallblech 36 ist hier als Ausführungsvariante ein rings um die Trommel 16 führendes Filtratgehäuse 36' ausgebildet, welches lediglich am unteren Ende, benachbart zur Abführleitung 37, eine Auslassöffnung 38 aufweist.
In den Figuren 1B und 2B ist eine Variante der Zentrifuge 10 gezeigt, bei der, ähnlich wie in den Figuren 1A und 2A, die Trommel 16 von einem Filtratgehäuse 36' umgeben ist, welches in den Auslass 38 mündet. Der Trommelboden 23' ist bei dieser Ausführungsform mit einem etwas kleineren Durchmesser ausgestattet und weist an seinem Rand 28' eine ringsum laufende Abkröpfung 30 auf. Der Trommelbodenrand 28' trägt dann wieder, wie in den Figuren 1A und 2A gezeigt, eine Dichtung 29.
Bei dieser Variante ist neben der mechanischen Ausförderung der Feststoffanteile (Filterkuchen) eine zusätzliche pneumatische Vorrichtung 46 vorgesehen, welche mit ihren Düsenauslässen an entsprechende Öffnungen des Ringraums heranreicht, der von dem Filtratgehäuse 36' rings um die Trommel 16 gebildet wird. Die Düsen 37 erzeugen Gasströme, die von außen radial ins Innere der Schleudertrommel 16 führen. Wird die pneumatische Vorrichtung 46 aktiviert, bevor der mechanische Austrag durch den Trommelboden 23' vorgenommen wird, lockert dies den Feststoffanteil in der Trommel 16 auf und löst diesen mindestens partiell von dem Filtermedium 18 ab. Damit lässt sich ein einfacher, gegebenenfalls auch schon vollständigerer mechanischer Austrag des Filterkuchens erreichen.
Ergänzend oder alternativ kann die pneumatische Vorrichtung 46 betätigt werden, zu einem Zeitpunkt, zu dem das mechanische Austragen des Filterkuchens bereits stattgefunden hat und der Trommelboden 23' erneut in seine in Figur 1B gezeigte Lage überführt wurde. In diesem Fall lockert und transportiert dann die pneumatische Vorrichtung 46 eventuell noch verbliebene Reste an Feststoffanteil vom Filtermedium und, gegebenenfalls unterstützt durch eine weitere Verschiebebewegung des Trommelbodens 22', kann dieser Feststoffanteilsrest noch aus dem Trommelinneren in das Gehäuse 1 ausgetragen werden.
Figur 2B zeigt in strichpunktierter Darstellung eine alternative Austragstellung des Trommelbodens 23', in der unmittelbar nachfolgend zu dem mechanischen Austragen des Filterkuchens durch den Trommelboden 23' mit dem pneumatischen Abreinigen und Austragen von Filterkuchenresten begonnen werden kann.
Sind Trommelboden 23' und Deckel 25 starr miteinander verbunden, muss das Gehäuse 1 gegebenenfalls größer dimensioniert werden. Eine weitere Variante ist in den Figuren IC und 2C gezeigt, bei der eine Filtertrommel 16' zum Einsatz kommt, welche leicht konisch sich von der geschlossenen Stirnwand 17 aus zu dem Öffnungsrand 19 der Trommel weitet.
Der Trommelboden 23 weist wieder einen Trommelbodenrand 28 auf, in den ein umlaufendes Dichtungselement 29 aufgenommen ist. Gegenüber der Ausführungsform der Figuren 1A und 2A umfasst hier die Zentrifuge 10 eine zusätzliche pneumatische Vorrichtung, die über eine Druckgasleitung 50 unter Druck stehendes Gas in den Trommelboden 23 fördert, von wo aus Verteilungskanäle 51 zu Auslässen 52 führen, welche benachbart zum Trommelbodenrand 28 in Richtung zum Filtermedium 18 der Trommelwand gerichtet angeordnet sind. Diese Düsen sind in regelmäßigen Abständen am Trommelbodenrand 28 angeordnet und richten das Druckgas mit axialer und radialer Komponente gegen die Innenseite des Filtermediums 18.
Die Reinigungswirkung zur Entfernung von Feststoffanteilsresten von dem Filtermedium 18, welche durch die pneumatische Vorrichtung 46 ausgeübt wird, die Gas radial von außen nach innen durch das Filtermedium 18 strömen lässt, wird durch die Druckgasströme, die aus den Düsen 52 am Trommelbodenrand austreten, weiter unterstützt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich im Inneren der Trommel der Trommelboden 23 mit einer anderen Frequenz dreht als die Trommel 16' selber, so dass die aus den Düsen 52 austretenden Druckgasströme die Innenseite der Trommelwand bzw. das Filtermedium 18 gleichmäßig bestreichen und abreinigen.
Auch hier empfiehlt es sich, für den Abreinigungsvorgang zum Austragen der Feststoffanteilsreste den Trommelboden 23 wieder aus seiner Ausgangslage, wie in Fig. IC gezeigt, in seine Auswerflage, wie in Figur 2C gezeigt, zu überführen. Um umittelbar nach dem mechanischen Austragen des Filterkuchens durch den Trommelboden 23 mit dem pneumatischen Abreinigen und Austragen von Filterkuchenresten beginnen zu können, kann auch (bei gegebenenfalls entsprechend größer dimensioniertem Gehäuse) der Trommelboden 23 in eine Auswerflage verfahren werden, wie sie in strichpunktierter Darstellung in Fig. 2B gezeigt ist. Eine weitere Variante ist in den Fig. 1D und 2D dargestellt, bei denen zum einen die schon aus den Fig. 1B, IC bzw. 2B, 2C bekannte pneumatische Vorrichtung 46 vorhanden ist, die durch den Filtratraum hindurch Druckgas von außen ins Innere der Trommel 16 durch das Filtermedium 18 hindurchtreten lässt.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform der Figur 1C/2C ist auch hier eine pneumatische Vorrichtung vorhanden, welche im Inneren der Trommel wirksam ist und eine Axialkomponente in ihren Gasströmen aufweist. Eine solche pneumatische Vorrichtung 53 umfasst Düsen 54, die durch Öffnungen 57 (in den Figuren nur angedeutet) in der geschlossenen Stirnwand 17 hindurch Gasströme mit spitzem Winkel gegen die Innenoberfläche der zylindrischen Trommelwand bzw. die innere Oberfläche des Filtermediums 18 richten. Auch eine achsparallele Ausrichtung der Gasströme ist denkbar.
In Kombination mit den von außen nach innen gerichteten Gasströmen, die durch die pneumatische Vorrichtung 46 erzeugt werden, lässt sich so ein vollständiges pneumatisches Reinigen und Austragen von Feststoffanteilresten aus der Trommel 16 bewirken. Hier könnte im Prinzip der Trommelboden 23 in einer Auswerfstellung verbleiben, während nachfolgend die pneumatischen Vorrichtungen 46 und 53 in Gang gesetzt werden, um Feststoffanteilreste an der Oberfläche des Filtermediums 18 voll abzureinigen. Vorzugsweise wird bei einer solchen Ausgestaltung dann der Deckel 25 und der Trommelboden 23 noch etwas weiter nach links ausgefahren (vgl. strichpunktierte Darstellung in Fig. 2B), so dass die pneumatisch ausgeförderten Feststoffanteile ungehindert in das Gehäuse 1 gelangen können. Bei der Variante gemäß den Figuren 1E und 2E wird zum einen eine pneumatische Fördervorrichtung 53 mit Düsen 54 vorgesehen, die durch Öffnungen 57 in der Stirnwand 17 (Öffnungen nur angedeutet) unter Druck stehendes Gas in spitzem Winkel gegen die Oberfläche des Filtermediums 18 im Inneren der Trommel richten, während eine weitere pneumatische Vorrichtung 55 mit einer Mehrzahl an Düsen 56 einzeln schaltbare Gasströme gegen die Trommel 16 von außen richtet. Auf Grund der einzelnen Schaltbarkeit der Düsen 56 kann ein Fördervorgang, beginnend benachbart zur geschlossenen Stirnwand 17 und fortschreitend zum Öffnungsrand 19 der Trommel 16, erzeugt werden, der unterstützt wird durch die Wirkung der aus den Düsen 54 austretenden Gasströme, die vor allem in axialer Richtung wirken.
Auch hier kann vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtungen 53 und 55 zum Austragen von Feststoffanteilsresten aus der Trommel 16 in einem Zustand betrieben werden, wie er in der Figur 2B strichpunktiert dargestellt ist, d. h. der Deckel 23 ist in der Auswerfposition. Die beiden pneumatischen Vorrichtungen 53 und 55 können pulsierend betrieben werden, wobei gleichzeitiges oder auch alternierendes pulsierendes Arbeiten der Vorrichtungen 55 und 53 möglich ist.
In der Figur 1F bzw. 2F ist eine weitere Variante dargestellt, bei der zwischen dem Trommelboden 23 und der geschlossenen Stirnwand 17 der Trommel 16 eine von einer Welle 58 getragene kreisrunde Platte 59 vorgesehen ist, in welcher Kanäle 60 radial Druckgas zum Umfangsrand 61 der Platte 59 führen, wo das Druckgas aus Düsen 62 austritt. Die Platte 59, im Folgenden kurz Düsenplatte genannt, ist auf ihrer Welle 58 vorzugsweise unabhängig von der Verfahrbewegung des Trommelbodens 23 in Axialrichtung verschieblich, so dass beispielsweise nach einer ersten mechanischen Austragbewegung des Trommelbodens 23, bei dem der Großteil der Feststoffanteile in das Gehäuse 1 verbracht wird, unter Mitwirkung der pneumatischen Vorrichtung 46 die Innenoberfläche der Trommel 16 bzw. der inneren Oberfläche des Filtermediums 18, beginnend benachbart zur geschlossenen Stirnwand 17, sich fortsetzend zum Öffnungsrand 19 der Trommel 16 bestrichen werden kann und so eine Abreinigung der Innenoberfläche der Trommel 16 von Feststoffanteilresten sukzessive von innen nach außen möglich wird. Der Trommelboden 23 steht dabei bevorzugt in der in Fig. 2F strichpunktiert dargestellten Position.
Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass die Platte 59 synchron mit der Bewegung des Trommelbodens 23 in Richtung zum Öffnungsrand 19 der Trommel bewegt wird und/oder dass die Platte 59 mit ihren Auslassdüsen 62 die Innenoberfläche der Trommel 16 mehrfach bestreicht, um eine besonders gründliche Abreinigung der Innenoberfläche der Trommel 16 bzw. des Filtermediums 18 zu erzielen.
Die in den Fig. 1C/2C und 1F/2F dargestellten Düsen 52 bzw. 62 am Umfangsrand des Trommelbodens 23 bzw. am Umfangsrand der Platte 59 können bei entsprechender Ausgestaltung der Zufuhrleitungen dazu verwendet werden, die nahezu zylindrische bzw. zylindrische Trommelwand mit dem Filtermedium 18 mit einem flüssigen Reinigungsmedium, vorzugsweise einem Lösemittel, zu bespülen.
Selbstverständlich können für diesen Vorgang auch gesonderte Düsen und Zuführleitungen vorgesehen sein, so dass pneumatische Vorrichtung und Spülvorrichtung getrennt bleiben.
Die in Fig. 3 ausschnittsweise dargestellte Stülpfilterzentrifuge 110 umfasst ein lediglich schematisch angedeutetes, die gesamte Maschine dicht umschließendes Gehäuse 111, in dem auf einem stationären Maschinengestell 112 eine Hohlwelle 113 in Lager 114 drehbar gelagert ist. Das rechts gelegene (nicht dargestellte), über das Lager 114 hinausragende Ende der Hohlwelle 113 ist mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) Antriebsmotor verbunden, über welchen die Hohlwelle 113 in raschen Umlauf versetzbar ist. Im Innern der Hohlwelle 113 ist drehfest, jedoch verschiebbar eine Welle 115 angeordnet. Die Welle 115 läuft gemeinsam mit der Hohlwelle 113 um, ist jedoch in dieser axial verschieblich.
An dem in Fig. 3 links gelegenen, über das Lager 114 hinausragenden Ende der Hohlwelle 113 ist freitragend und drehfest eine topfförmige Schleudertrommel
116 mit ihrer geschlossenen Stirnwand 117 angeflanscht. An ihrer kreiszylindrischen Trommelwand 119 weist die Trommel 116 ein Filtermedium 118 auf. An ihrer der geschlossenen Stirnwand 117 gegenüber liegenden Stirnseite 120 ist die Trommel 116 offen.
Parallel zur geschlossenen Stirnwand 117 ist im Trommelinnenraum ein Trommelboden 122 angeordnet, welches starr mit der verschiebbaren, die Stirnwand
117 durchdringenden Welle 115 verbunden ist. An dem Trommelboden 122 ist über Stehbolzen 123 unter Freilassung eines Zwischenraums starr ein Schleuderraumdeckel 124 befestigt, der den Schleuderraum der Trommel 116 durch Auflage an deren Öffnungsrand 120 dicht verschließt und gemeinsam mit dem Trommelboden 122 durch axiales Herausschieben der Welle 115 aus der Hohlwelle 113 frei von der Trommel 116 abgehoben werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann zu dem gleichen Zweck auch die Trommel 116 relativ zum stationären Deckel 124 axial verschieblich sein. >
An der in Fig. 3 links gelegenen Vorderseite der Stülpfilterzentrifuge 110 ist ein Füllrohr 125 angeordnet, welches zum Zuführen einer in ihre Feststoff- und Flüssigkeitsbestandteile zu zerlegenden Suspension in den Schleuderraum der Trommel 116 dient. Das freie Ende des Füllrohrs 125 wird hierzu durch eine zentrale Einführöffnung 126 des Deckels 124 in das Trommelinnere eingeführt und nach der Befüllung der Trommel 116 wieder in die in Fig. 3 dargestellte Position zurückgezogen.
Die Einführöffnung 126 ist durch ein von einem Schlauch 127 ge- bildetes, an sich bekanntes Quetschventil 128 verschließbar. Über eine die Welle 115, den einen Stehbolzen 123 und den Deckel 124 durchdringende Leitung 129 kann der Innenraum des Schlauches 127 mit einem hydraulischen oder pneumatischen Druckmittel gefüllt werden, wodurch das Quetschventil 128 druckdicht geschlossen ist. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt.
Beim Öffnen der Trommel 116, also beim Abheben des Deckels 124 vom Trommelrand 121 durch Verschieben der Welle 115, kann das in der Position gemäß Fig. 3 befindliche Füllrohr 123 durch das nunmehr geöffnete Quetschventil 128 hindurch platzsparend in eine Bohrung 130 der Welle 115 eindringen. Das Quetschventil 128 ist so ausgebildet, dass in seinem Öffnungszustand praktisch keine Reibung zwischen dem Schlauch 127 und dem Füllrohr 125 vorliegt.
Das beschriebene Quetschventil 128 kann auch durch ein Ventil anderer Art ersetzt werden, beispielsweise ein Kugelventil oder ein Schieberventil, solange gewährleistet ist, dass ein solches, gemeinsam mit der Trommel 116 umlaufendes Verschlusselement die Trommel an der Einführöffnung 126 dicht verschließt und im Öffnungszustand ein Eindringen des Füllrohres 125 ohne Reibschluss gestattet.
Im Betrieb nimmt die Stülpfilterzentrifuge zunächst die in Fig. 3 gezeichnete Stellung ein. Die verschiebbare Welle 115 ist in die Hohlwelle 113 zurückgezogen, wodurch der mit der Welle 115 verbundene Trommelboden 122 in der Nähe der geschlossenen Stirnwand 117 der Schleudertrommel 116 liegt. Der Schleuderraumdeckel 124 hat sich dabei dicht auf den Öffnungsrand 121 der Trommel 116 aufgelegt. Bei rotierender Trommel 116 und geöffnetem Quetschventil 128 wird über das durch das geöffnete Quetschventil 128 hindurchgeschobene Einfüllrohr 125 zu filtrierende Suspension eingeführt. Nach Zurückziehung des Füllrohrs 125 wird das Quetschventil 128 geschlossen (Fig. 4) und die Trommel 116 gegebenenfalls in raschere Rotation versetzt. Die flüssigen Bestandteile der Suspension treten durch das Filtermedium 118 der Trommel hindurch und werden von einem Prallblech 131 abgeleitet. Die Feststoffteilchen der Suspension werden vom Filtermedium 118 aufgehalten.
Während dieses Vorganges kann über eine in der Welle 115 ausgebildete Leitung 132 ein Überdruck im Innern der Trommel 116 erzeugt werden. Bedarfsweise ist auch die Ausbildung von Unterdruck im Trommelinnem über diese Leitung 132 möglich. In anderen Fällen kann die Veränderung des Innendrucks in der Trom- mel 116 auch unterbleiben. Dennoch kann es wichtig sein, die Einführöffnung 126 durch das Quetschventil 128 oder ein anderes Verschlusselement dicht zu verschließen.
Nach Beendigung des Filtriervorganges wird bei weiterhin rotierender Schleudertrommel 116 und nunmehr geöffnetem Quetschventil 128 (sowie gegebenenfalls abgeschalteter Druck- oder Unterdruckquelle) die Welle 115 nach links verschoben, wodurch sich der Trommelboden 122 zur offenen Stirnseite 120 bewegt und den Filterkuchen nach auswärts in das Gehäuse 111 transportiert. Von da aus können die Feststoffteilchen des Filterkuchens leicht abgefördert werden. In dieser Stellung der Trommel 116 dringt das Füllrohr 125 durch das jetzt geöffnete Quetschventil 128 reibungsfrei in die Bohrung 130 der Welle 115 ein.
Nach beendetem Abwurf der Feststoffteilchen unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft wird die Stülpfilterzentrifuge durch Zurückschieben der Welle 115 wieder in ihre Betriebsstellung entsprechend Fig. 3 gebracht. Auf diese Weise ist ein Betrieb der Zentrifuge 110 mit ständig rotierender Schleudertrommel 116 möglich und die Druckverhältnisse in der Trommel 116 können beliebig eingestellt werden.
Die Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Stülpfilterzentrifuge 110. In Fig. 5 sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 bezeichnet. Im Unterschied zu Fig. 3 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 5 die Welle 115 ebenfalls als Hohlwelle ausgebildet. In einer Innenbohrung 134 dieser Hohlwelle 115 ist ein kolbenstangenförmiges Verschlusselement 135 in das Innere der Trommel 116 hinein derart verschieblich, dass es die Einführöffnung 126 von der Innenseite der Trommel her dicht verschließt. Im Verschlusselement 135 ist eine Leitung 133 ausgebildet, mit deren Hilfe im Innern der Trommel 116 ein Unter- oder Überdruck erzeugt werden kann. Das Verschlusselement 135 kann hydraulisch oder pneumatisch in an sich bekannter Weise betätigt werden. Zur Herstellung eines druckdichten Verschlusses weist das an der Innenseite des Schleuderraumdeckels 124 anliegende Ende des Verschlusselements 135 eine Dichtung 136 auf. Wie dargestellt, ist das Verschlusselement 135 an seinem freien Vorderende als Hülse 137 ausgebildet, in deren Innenraum das in die Trommel 116 hinein vorstehende Ende des Füllrohrs 125 eindringen kann.
Die Ausführungsform einer Stülpfilterzentrifuge 110 nach Fig. 5 arbeitet in der gleichen Weise wie zuvor anhand der Ausführungsform gemäß Fig. 3 beschrieben. Im Gegensatz zu Fig. 3 braucht bei der Ausführungsform nach Fig. 5 jedoch das Füllrohr 125 nicht hin- und herverschoben zu werden, sondern kann insoweit starr mit dem Maschinengestell 112 verbunden sein. Beim Befüllen der Trommel mit Suspension ist das Verschlusselement 135 (in Fig. 5 nach rechts) zurückgezogen, so dass die Öffnung des Einfüllrohres 125 freiliegt. Während der Druckbeaufschlagung des Trommelinneren über die Leitung 133 nimmt das Verschlusselement 137 die in Fig. 5 dargestellte Stellung ein.
Eine gegenüber der im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 erläuterten Lösung völlig abweichende Lösung der Abdichtung des Deckels gegenüber dem Füllrohr ist in Figur 6 dargestellt. Dort ist das Füllrohr 125 in einem stationären, fest mit dem Gehäuse 111 verbundenen, jedoch außerhalb dieses Gehäuses gelegenen Lagerblock 140 mit Hilfe von Drehlagern 141 freitragend und um seine Längsachse drehbar gelagert. Über einen vorzugsweise als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor 142, einen Riemen 143 und eine drehfest auf dem Füllrohr 125 sitzende Riemenscheibe 144 kann das Füllrohr 125 um seine Längsachse, die mit der Drehachse der Trommel 116 fluchtet, in Rotation versetzt werden.
Übliche Wellendichtungen 145 dichten die Außenseite des Füllrohrs 125 im Lagerblock 140 ab. Der Lagerblock 140 weist eine mit einer Rohrleitung verbindbare Einlassöffnung 146 auf, über welche zu filtrierende Suspension eingeleitet werden kann. Aus der Einlassöffnung 146 gelangt die Suspension unmittelbar in das Füllrohr 125 und von da in die Trommel 116.
Wie am besten aus der vergrößerten Darstellung der Figur 7 ersichtlich, ist in den Deckel 124 der Trommel 116 zentral und koaxial zur Drehachse der Trommel in eine Einfüllöffnung 126 eine Buchse 147 fest eingesetzt, die zusammen mit der Trommel umläuft. In der Nähe des freien Endes des Einfüllrohres 125 ist innerhalb einer flachen Aussparung des Rohrendes eine ringförmig geschlossene, ela- stische Membran 148 angeordnet. Über eine in der Wand des Füllrohres 125 verlaufende Leitung 149 kann zwischen die Membran und die im Bereich der Membran 148 gelegene Außenwand des Füllrohres 125 ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmedium eingeführt werden. Unter dem Druck des Mediums stülpt sich die Membran 148 radial nach außen und legt sich ringsum an die Innenwand der Buchse 147 an, so dass zwischen Füllrohr 125 und Deckel 124 der Trommel 116 eine vollkommene druckfeste Abdichtung entsteht. Wie aus Figur 6 ersichtlich, mündet die Leitung 149 in eine ringförmige Ausnehmung 150 des Lagerblocks 140, in die über einen Kanal 151 das erwähnte Druckmedium für die Membran 148 eingeleitet werden kann.
In Figur 6 ist die Membran 148 im ausgestülpten Zustand dargestellt, in welchem sie gegen die Buchse 147 abdichtet. Die Figur 7 zeigt oben den gleichen Zustand der Membran 148. In Figur 7 unten ist die Membran in ihrem entspannten drucklosen Zustand gezeigt, in welchem sie aufgrund ihrer Elastizität glatt in die erwähnte Aussparung am Ende des Rohres 125 zurückgezogen ist, so dass zwischen der Hülse 147 und der Membran 148 ringsum ein Abstand verbleibt, der es gestattet, den Deckel 124 frei über das Füllrohr 125 zu verschieben.
Die in Fig. 8 dargestellte Stülpfilterzentrifuge 160 umfasst ein schematisch angedeutetes, die gesamte Maschine dicht umschließendes Gehäuse 161, in dem auf einem stationären Maschinengestell 162 eine Hohlwelle 163 in Lagern 164, 165 drehbar gelagert ist. Mit dem über das Lager 165 hinausragenden Ende der Hohlwelle 163 ist ein Antriebsrad 166 drehfest verbunden, über welches die Hohlwelle 163 mittels eines Keilriemens von einem Elektro- oder anderen Motor
167 in raschen Umlauf versetzbar ist.
Die zwischen den Lagern 164, 165 starr durchgehende Hohlwelle 163 weist eine gestrichtelt angedeutete, axial verlaufende Keilnut auf, in welcher ein Keilstück
168 axial verschieblich ist. Dieses Keilstück 168 ist starr mit einer im Inneren der Hohlwelle 163 verschiebbaren Trägerwelle 169 verbunden. Die Trägerwelle 169 läuft daher gemeinsam mit der Hohlwelle 163 um, ist jedoch in dieser axial verschieblich. Auf dem in Figur 8 links gelegenen, über das Lager 164 hinausragenden Ende der Hohlwelle 163 ist drehfest an der geschlossene Stirnwand 170 einer topfförmigen Schleudertrommel 171 angeflanscht. An ihrem zylindrischen Mantel weist die Trommel 171 ein Filtermedium 172 auf. An ihrer der geschlossenen Stirnwand 170 gegenüber liegenden Stirnseite 173 ist die Trommel 171 offen.
Die die geschlossene Stirnwand 170 der Trommel 171 frei durchdringende Trägerwelle 169 trägt einen Trommelboden 174, welcher über Stehbolzen 175 unter Freilassung eines Zwischenraumes starr ein Schleuderraumdeckel 176 befestigt, der in Figur 8 den Schleuderraum der Trommel 171 durch Auflage an deren Öffnungsrand dicht verschließt und gemeinsam mit dem Trommelboden 174 durch axiales Herausschieben der Trägerwelle 169 aus der Hohlwelle 163 frei von der Trommel 171 abgehoben ist.
Die Antriebseinrichtung, welche die Verschiebung der Trägerwelle 169 in der Hohlwelle 163 und damit das Öffnen und Schließen der Schleudertrommel 171 und damit den Übergang zwischen den beiden Betriebszuständen vermittelt, wird im Einzelnen später beschrieben.
Die Abläufe im Betrieb der Zentrifuge 160 sind analog den im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen.
Wie insbesondere aus Figur 9 hervorgeht, ist an das vom Lager 165 abgestützte Ende der Hohlwelle 163 starr und drehfest eine Buchse 177 nach rückwärts abstehend angeflanscht, die einen axial verlaufenden Schlitz 178 aufweist. Mit dem hinteren Ende der Trägerwelle 169 ist starr eine Mutter 179 mit radial abstehendem Keilstück 180 verbunden, welches in die Keilnut 178 eingreift, so dass das Keilstück 180 eine drehfeste Verbindung zwischen Mutter 179 und Trägerwelle 169 einerseits und Buchse 177 und Hohlwelle 163 andererseits vermittelt, wobei jedoch die Mutter 179 und damit die Trägerwelle 169 in der Buchse 177 axial verschieblich sind. In das Innengewinde der Mutter 179 greift eine mit entsprechendem Außengewinde versehene Schraubspindel 181 ein, die über eine herkömmliche Passfederverbindung 182 drehfest, jedoch axial geringfügig verschieblich mit einer Hülse 183 verbunden ist. Die Hülse 183 ist ihrerseits mit Hilfe von Lagern 184, 185 drehbar in einem an die Buchse 177 fest angeflanschten Endstück 186 gelagert. Auf dem rückwärtigen, über die Hülse 183 vorstehenden Ende der Schraubspindel 181 ist mittels einer Mutter 187 eine Scheibe 188 gehalten. Zwischen der hinteren Stirnseite der Hülse 183 und der Scheibe 188 ist eine Tellerfeder 189 oder dergleichen angeordnet, welche die Schraubspindel 181 relativ zur Hülse 183 (in Figur 9 nach rechts gerichtet) vorspannt, wobei die erwähnte Passfederverbindung 182 zwischen Schraubspindel 181 und Hülse 183 eine geringfügige Axialbewegung ermöglicht.
Auf der Hülse 183 sitzt drehfest eine Riemenscheibe 190, die über Keilriemen mit einem weiteren Elektro- oder anderen Motor 191 (Fig. 8) verbunden ist, der somit die Hülse 183 und damit die mit ihr über die Passfeder 182 drehfest verbundene Schraubspindel 181 drehend antreibt.
Die Tellerfeder 189, welche die Schraubspindel 181 und damit über die Mutter 179 auch die Trägerwelle 169 (in Figur 9 nach rechts) vorspannt, hat den Zweck, bei der Arbeitsphase des Zentrifugierens (Figur 8) den Deckel 176 gegen im Trommelinneren auftretenden hydraulischen Druck in fester Anlage am Öffnungsrand der SchleuderTrommel 171 zu halten. Bei einfacheren Ausführungsformen der Erfindung könnte die Schraubspindel 181 auch unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung der Hülse 183, in den Lagern 184 und 185 drehend gelagert sein. In diesem Falle würde die Riemenscheibe 190 direkt auf der Schraubspindel 181 sitzen und die zu dem genannten Zweck eingesetzte Tellerfeder 189 würde entfallen. Wie weiterhin dargestellt, ist die Buchse 177 mit Hilfe des an sie angeflanschten Endstückes 186 in einem eigenen Drehlager 192 drehend gelagert, welches seinerseits über einen Ständer 193 am Maschinengestell 162 abgestützt ist, so daß die von der Riemenscheibe 190 und dem Motor 191 ausgeübten Antriebskräfte in der Nähe des Lagers 192 aufgefangen werden können.
Wenn die Schraubspindel 181 über die Riemenscheibe 190 und den Motor 191 relativ zur Hohlwelle 163 und der mit ihr verbundenen Buchse 177, in welcher die Schraubspindel 181 drehend gelagert ist, in der einen oder anderen Richtung verdreht wird, verschiebt sich wegen des Eingriffes der Schraubspindel 181 in die Mutter 179 die mit dieser verbundene Trägerwelle 169 in der einen oder anderen Richtung, so dass der mit der Trägerwelle 169 verbundene Deckel 176 die gewünschte Öffnungs- oder Schließbewegung ausführt.
Im Betrieb der Stülpfilterzentrifuge rotieren jedoch die Hohlwelle 163, welche die Schleudertrommel 171 trägt, und die mit ihr starr verbundene Buchse 177 sowie die in der Hohlwelle 163 axial teleskopierende, mit dem Deckel 176 verbundene Trägerwelle 169 ständig in einem bestimmten Drehsinn. Es kommt also beim Öffnen und Schließen des Deckels 176 auf die Relativgeschwindigkeit dieser Teile, also insbesondere der Trägerwelle 169, und der Schraubspindel 181 und vor allem darauf an, ob die Schraubspindel 181 mit kleinerer oder größerer Drehzahl als die Trägerwelle 169 angetrieben wird. Bei gleicher Drehzahl von Trägerwelle 169 und Schraubspindel 181 erfolgt keine Axialverschiebung der Trägerwelle 169 in der Hohlwelle 163. Erst wenn die Drehzahl der Schraubspindel 181 größer als die Drehzahl der Trägerwelle 169 ist, verschiebt diese sich in der Hohlwelle 163 im Sinne einer Öffnung des Deckels 176. Ist hingegen die Drehzahl der Schraubspindel 181 kleiner als die Drehzahl der Trägerwelle 169 oder wird die Schraubspindel 181 gegenläufig zur Trägerwelle 169 angetrieben, so verschiebt sich die Trägerwelle und mit ihr der Deckel 176 im entgegengesetzten Sinne, so dass der Deckel 176 die Schleudertrommel 171 verschließt. Bei der bevorzugten Ausfüh- rungsform der Erfindung rotieren Trägerwelle 169 und Schraubspindel 181 stets (mit Ausnahme beim Öffnen und Schließen der Trommel) in gleichem Drehsinn.
Somit ist also der bisher für das Öffnen und Schließen der Schleudertrommel erforderliche hydraulische Antrieb durch einen einfachen mechanischen Antrieb ersetzt, welcher die auf Leckage beruhenden Nachteile des hydraulischen Antriebs nicht mehr hat. Dies ist aber nicht der einzige Vorteil des beschriebenen mechanischen Schraubspindelantriebs. Im Gegensatz zum hydraulischen Antrieb, bei welchem die Trägerwelle 169 über einen am rückwärtigen Ende der Hohlwelle 163 angeflanschten Hydraulikzylinder verschoben wird, verlaufen die beim Öffnen und Schließen sowie beim Zuhalten der Trommel benötigten Kräfte nicht über die Hauptdrehlager 164, 165, sondern werden intern vom Schraubspindelantrieb aufgefangen.
Da sich Trägerwelle 169 und Schraubspindel 181 bei der dargestellten Ausführungsform gleichzeitig und gleichsinnig drehen und es bei Auslösen einer Axialverschiebung der Trägerwelle 169 in der Hohlwelle 163 lediglich auf die Differenzdrehzahl zwischen diesen Teilen 169 und 181 im positiven und negativen Sinne ankommt, wird auch bei relativ großer absoluter Drehzahl der Schraubspindel 181 nur ein relativ kleiner Axialhub der Trägerwelle 169 bewirkt. Die Schraubspindel 181 verhält sich also insoweit wie eine Schraube mit sehr geringer Steigung (Feingewinde), was wiederum bedeutet, dass für ihren Antrieb nur geringe Kräfte erforderlich sind, und also der die Schraubspindel 181 antreibende Motor 191 verhältnismäßig schwach ausgebildet werden kann, und zwar auch dann, wenn Trägerwelle 169 und Schraubspindel 181 gegenläufig angetrieben werden.
Am Ende der jeweiligen Hubbewegung "Öffnen" oder "Schließen" der Schleudertrommel, oder auch bei Schwergängigkeit der Hubbewegung verändert sich die Differenzdrehzahl zwischen Hohlwelle 163 und Trägerwelle 169 einerseits und Schraubspindel 181 andererseits gegen Null, so daß schließlich eine synchrone Drehung dieser Teile stattfindet. Dabei tritt automatisch eine Krafterhöhung auf, die insbesondere nach Erreichen des Schließzustandes der Schleudertrommel bewirkt, dass der Schleuderraumdeckel 176 fest gegen den Öffnungsrand der Schleudertrommel 171 gepresst wird, auch wenn der die Schraubspindel 181 antreibende Motor 191 verhältnismäßig schwach ist.
Sobald die Schleudertrommel 171 und mit ihr die Trägerwelle 169 rascher als die Schraubspindel 181 zu rotieren versuchen, findet eine selbsttätige Zuhaltung des Schleuderraumdeckels 176 auf der Schleudertrommel 171 statt, und zwar auch bei größeren, im Schleuderraum wirksamen Hydraulikkräften. Die beschriebene Schraubspindel-Verschlussanordnung wirkt also wie eine (mit Feingewinde versehene) Schraubspindel mit Selbsthemmung, die eine zusätzliche Radialverriegelung nicht erfordert. Insbesondere ist im Gegensatz zu einer hydraulischen Verschlussanordnung bei der beschriebenen Schraubspindel- Verschlussanordnung keine zusätzliche Sicherheitseinrichtung, wie beispielsweise ein Fliehkraftregler oder dergleichen, erforderlich, der dafür sorgt, dass ein Öffnen der Schleudertrommel nur unterhalb einer bestimmten Drehzahl der Trommel möglich ist, denn erfindungsgemäß wird der Schleuderraumdeckel 176 von dem beschriebenen Schraubspindelantrieb immer automatisch und fest auf den Öffnungsrand der Schleudertrommel 171 gepresst, solange die Schraubspindel 181 langsamer als die Trägerwelle 169 und die mit ihr verbundenen Teile oder gegenläufig hierzu rotiert.
In Figur 9 ist der Öffnungszustand der Schleudertrommel dargestellt, bei dem also die Trägerwelle 169 von der Schraubspindel 181 in Figur 9 ganz nach links verschoben ist. Wie dargestellt, weist die Trägerwelle 169 vor der mit ihr verbundenen Mutter 179 einen Hohlraum 194 auf, in den die Schraubspindel 181 eintritt, wenn die Trägerwelle (in Figur 9 nach rechts) im Verlauf der Schließbewegung der Schleudertrommel zurückgeholt wird, wobei sich die Mutter 179 in der eine rückwärtige Verlängerung der Hohlwelle 163 bildenden Buchse 177 entsprechend verschiebt. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Schraubspindel eine Spindel ohne Selbsthemmung sein, was beispielsweise durch eine herkömmliche Kugelumlaufspindel realisiert werden kann. In diesem Fall wird die für das sichere Zuhalten der Schleudertrommel 171 erforderliche Zuhaltekraft durch den ständig eingeschalteten Motor 191 aufgebracht, der die Schraubspindel 181 mit kleinerer Drehzahl antreibt als der Elektromotor 167 die Hohlwelle 163 und damit die Trägerwelle 169. Es ist auch möglich, auf den Motor 191 oder auf einen entsprechenden Abschnitt der Schraubspindel 181 eine separate, zuschaltbare Bremse einwirken zu lassen. So kann insbesondere dann, wenn der Motor 191 ein frequenzgeregelter Elektromotor ist, dieser Motor selbst als Bremse dienen.
Normalerweise leitet der Motor 191 die Öffnungsbewegung der Schleudertrommel 171 erst dann ein, wenn er die Schraubspindel 181 mit größerer Drehzahl antreibt als die Schleuderraumtrommel und mit ihr die Trägerwelle 169 umlaufen. Wenn also während der Arbeitsphase des Zentrifugierens (Figur 8) der Motor 191 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird, bewirkt er so lange eine feste Zuhaltung der Trommel, als deren Geschwindigkeit größer als die Umlaufgeschwindigkeit der Schraubspindel 181 ist. Erst wenn beim Übergang in die Arbeitsphase des Feststoffabwurfs die Drehzahl der Schleudertrommel 171 unter die Drehzahl der Schraubspindel 181 sinkt, findet die Öffnungsbewegung der Schleudertrommel statt.
Es ist ferner auch möglich, den die Schraubspindel 181 antreibenden Motor 191 nach Erreichen des Schließ- oder Öffnungszustandes der Trommel jeweils ganz abzuschalten. Wegen der Selbsthemmung der Schraubspindel 181 in der Mutter 179 wird die Schraubspindel 181 und mit ihr der Motor 191 dann von der durch den Motor 167 angetriebenen Hohlwelle 163 im Leerlauf mitgenommen. Die Figur 10 zeigt eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform der Erfindung. In Figur 10 sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 8 und 9 bezeichnet. Während bei der Ausführungsform nach Figur 9 die Schraubspindel 181 über die Riemenscheibe 190 und den Motor 191 rotierend angetrieben wird, um die Trägerwelle 169 in der Hohlwelle 163 zu verschieben, ist bei der Ausführungsform nach Figur 10 die Schraubspindel 181 drehfest mit der Trägerwelle 169 verbunden, und die als Mutter ausgebildete Hülse 183 weist ein Innengewinde auf, das mit dem Außengewinde der Schraubspindel 181 in Eingriff ist. Die Hülse 183 ist axial unverschieblich im Endstück 186 gelagert und wird über die Riemenscheibe 190 und den Motor 191 in Umlauf versetzt, so dass die Schraubspindel 181 und mit ihr die Trägerwelle 169 axial hin- und herverschoben werden, wodurch sich der Schleuderraumdeckel 176 in der bereits beschriebenen Weise öffnet oder schließt.
Wie in Figur 10 dargestellt, ist die Schraubspindel 181 über eine Passfeder 182 axial gleitverschieblich in einem Teil 195 gelagert, das seinerseits fest mit der Trägerwelle 169 verbunden ist. Auf diese Weise ist die Schraubspindel 181 drehfest mit der Trägerwelle 169 verbunden, kann sich jedoch relativ zu dieser über ein begrenztes Wegstück hinweg axial verschieben. Im Inneren der Trägerwelle 169 ist durch die Mutter 196 die Scheibe 197 gehalten, an der sich das eine Ende der Tellerfeder 198 abstützt. Das andere Ende der Tellerfeder 198 liegt im Hohlraum 194 der Trägerwelle 169 an einer Innenschulter 199 oder dergleichen an, so dass die Tellerfeder 198 ebenso wie bei der Ausführungsform nach Figur 9 bestrebt ist, die Trägerwelle 169 derart vorzuspannen, dass in der Arbeitsphase des Zentrifugierens (Figur 8) der Schleuderraumdeckel 176 in fester Anlage am Öffnungsrand der Schleudertrommel 171 gehalten ist.
Die Ausführungsform gemäß Figur 10 stellt gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 9 gewissermaßen eine "kinematische Umkehr" dar. Im Hinblick auf ihre Funktion und Vorteile entsprechen beide Ausführungen einander. Bei einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform des erfindungsgemäßen "Schraubverschlusses" von Trommel 171 und Deckel 176 könnte die in Figur 10 als rotierend angetriebene Mutter wirkende Hülse 183 auch zwischen dem stationären Maschinengestell 162 (vgl. Figur 8) und der Trommel 171 angeordnet sein, falls dort die aus der Hohlwelle 163 austretende Trägerwelle 169 mit einem entsprechenden Außengewinde versehen ist, das in Eingriff mit der als Mutter wirkenden Hülse steht. Auch in diesem Falle würde die Hülse über eine Riemenscheibe 190 und einen entsprechend angeordneten Motor 191 angetrieben.
Die in den Figur 11 und 12 ausschnittsweise dargestellte Stülpfilterzentrifuge 200 umfasst ein Gehäuse 201, in dem auf einem stationären Maschinengestell 202 eine Hohlwelle 203 durch ein Wälzlager 204 drehbar gelagert ist. Wenigstens ein weiteres Wälzlager befindet sich auf der in Figur 11 rechts nicht mehr dargestellten Seite des Maschinengestells 202. Die Hohlwelle 203 wird mit Hilfe (ebenfalls nicht dargestellter, in Figur 12 rechts gelegener) Antriebsmittel in Rotation versetzt.
In der Hohlwelle 203 ist eine Verschiebewelle 205 gleitverschieblich geführt, wobei, z. B. durch eine Keil-Keilnut-Verbindung, dafür Sorge getragen ist, dass die Welle 205 trotz ihrer Verschieblichkeit relativ zur Hohlwelle 203 gleichzeitig mit dieser Hohlwelle umläuft, mit letzterer also drehfest gekoppelt ist. Der Verschiebewelle 205 sind (nicht dargestellte) Antriebsmittel zugeordnet, welche diese Welle bedarfsweise axial hin- oder herbewegen.
An dem in den Figuren 11 und 12 links gelegenen, über das Lager 204 hinausragenden Ende der Hohlwelle 203 ist im Gehäuse 201 drehfest und freitragend eine topfförmige Schleudertrommel 206 angeflanscht, und zwar so, dass eine geschlossene Stirnwand 207, welche die Schleudertrommel 206 an ihrer einen (in Fig. 11 rechten) Stirnseite verschließt, starr mit der Hohlwelle 203 verbunden ist. An ihrer zylindrischen Seitenwand 208 weist die Trommel 206 ein Filtermedium 209 auf. An ihrer der Stirnwand 207 gegenüberliegenden Stirnseite 210 ist die Schleudertrommel 206 offen.
Die Verschiebewelle 205 trägt an ihrem zur Trommel 206 weisenden Ende einen im Inneren der Trommel angeordneten Trommelboden 212, welcher über Steh- bolzen 213 unter Freilassung eines Abstandes starr mit einem Trommeldeckel 214 verbunden ist, der in Figur 11 den Innenraum der Trommel 206 durch Auflage an deren Öffnungsrand 211 dicht verschließt und in Figur 12 gemeinsam mit dem Trommelboden 212 durch axiales Herausschieben der Verschiebewelle 205 aus der Hohlwelle 203 von der Schleudertrommel 206 abgehoben ist.
An der in Figur 11 und 12 links gelegenen Vorderseite der Stülpfilterzentrifuge ist ein Füllrohr 215 starr am Gehäuse 201 angeordnet, welches zum Zuführen einer in ihre Feststoff- und Flüssigkeitsbestandteile zu zerlegenden Suspension in den Innenraum der Schleudertrommel 206 dient (Figur 11) und bei dem in Figur 12 dargestellten Betriebszustand der Stülpfilterzentrifuge in eine Bohrung 216 der verschiebbaren Welle 205 eindringt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Gehäuse 201 hinter der Schleudertrommel 206 dicht mit dem Maschinengestell 202 verbunden. Weiterhin dichtet eine vor dem Wälzlager 204 angeordnete Ringdichtung 218 das Maschinengestell 202 zur Schleudertrommel 206 hin ab. Auf diese Weise ist das mit dem Innenraum der Schleudertrommel 206 kommunizierende Gehäuse vom Maschinengestell 202 dicht abgetrennt.
Im Betrieb nimmt die Stülpfilterzentrifuge zunächst die in Figur 11 gezeichnete Stellung ein. Die Verschiebewelle 205 ist in die Hohlwelle 203 durch entsprechende Steuerung der ihr zugeordneten Antriebsmittel zurückgezogen, wodurch der mit der Verschiebewelle fest verbundene Trommelboden 212 in der Nähe der geschlossenen Stirnwand 207 der Schleudertrommel 206 liegt. Der Trommeldeckel 214 legt sich dabei dicht auf den Öffnungsrand der Schleudertrommel 206 auf. Bei rasch rotierender Schleudertrommel, beispielsweise mit einer Drehzahl von 2000 U/min, wird über das Füllrohr 215 kontinuierlich zu filtrierende Suspension in den Innenraum der Schleudertrommel 206 eingeführt. Die flüssigen Bestandteile der Suspension treten durch das Filtermedium 209 hindurch und werden von einer Abschirmung 217 abgeleitet. Die Feststoffteilchen der Suspension werden als fest haftender Filterkuchen vom Filtermedium 209 aufgehalten.
Bei langsam rotierender Schleudertrommel 206 (beispielsweise 500 U/min) wird nach Durchführung der Filtration und Unterbrechung der Suspensionszufuhr die Verschiebewelle 205 nach links vorgeschoben (Figur 12), wodurch vom Trommelboden 212 der Filterkuchen aus Feststoffteilchen nach auswärts in das Gehäuse 201 transportiert und abgeschleudert wird, von wo er abbefördert wird. Nach beendeter Abschleuderung der Feststoffteilchen wird die Stülpfilterzentrifuge 200 durch Zurückschieben der Verschiebewelle 205 wieder in die Betriebsstellung gemäß Figur 11 gebracht.
Beim Übergang der Stülpfilterzentrifuge von dem Betriebszustand gemäß Figur 11 in denjenigen gemäß Figur 12 dringt, wie aus Figur 12 ersichtlich, die Verschiebewelle 205 in den Innenraum der Schleudertrommel 206 ein. Wenn bei der Filtration sensibler Produkte, beispielsweise Lebensmittel oder Pharmazeutika, der Innenraum der Schleudertrommel 206 sterilisiert und keimfrei gehalten werden muss, können beim Öffnen der Schleudertrommel an der Außenseite der Verschiebewelle 205 haftende Schmutzstoffe, z. B. Schmiermittel, von der Seite des Maschinengestells 202 her in den Schleuderinnenraum gelangen, so dass dieser kontaminiert wird. Es wäre daher nach jedem Öffnen und Wiederschließen der Schleudertrommel eine erneute Sterilisation des Innenraums der Schleudertrommel erforderlich. Umgekehrt können sich auch restliche Bestandteile der Suspension beim Öffnen der Schleudertrommel 206 auf der Außenseite der Verschiebewelle 205 absetzen und von da in die im Maschinengestell 202 gelagerte Hohlwelle 203 gelangen, was zu Störungen, insbesondere mit Bezug auf die Ver- schieblichkeit der Welle 205 in der Welle 203 führen kann.
Um zu verhindern, dass zwischen dem der Durchführung des Filterverfahrens dienenden Innenraum der Schleudertrommel 206 und dem Maschinengestell 202 ein unerwünschter Stoffübergang in fester, flüssiger oder gasförmiger Form stattfindet, sind diese beiden Räume durch eine Trennwand voneinander getrennt. Bei der Ausführungsform nach Figuren 11 und 12 ist diese Trennwand als eine im Normalzustand scheibenförmige, im wesentlichen kreiszylindrische Faltenmembran 221 ausgebildet, die mit ihrem äußeren Rand mit dem Außenrand der Stirnwand 207 verbunden ist. Ein innerer, eine zentrale Öffnung umschließender Rand der Faltenmembran 221 ist in unmittelbarer Nähe des Trommelbodens 212 mit der Verschiebewelle 205 verbunden. Die Faltenmembran weist im (entspannten) Normalzustand gemäß Figur 11, also bei geschlossener Schleudertrommel 206, eine im Wesentlichen ebene Form auf, wobei in der Ebene der Membran konzentrisch zueinander verlaufende Wellungen vorliegen. Beim Öffnen der Schleudertrommel 206, also beim Vorschieben des Trommelbodens 212 durch die Verschiebewelle 205 relativ zur geschlossenen Stirnwand 207 (Fig. 12) dehnt sich die Faltenmembran 221 in eine konische Konfiguration, wobei die Wellungen der Membran gemäß Figur 11 geglättet werden. Die Faltenmembran 221 besteht aus einem flexiblen, elastisch dehn- und spannbaren Material, beispielsweise Gummi.
Wie insbesondere aus Figur 12 ersichtlich ist, stellt die Faltenmembran 221 eine abdichtende Trennwand zwischen der den Trommelboden 212 tragenden Verschiebewelle 205 und dem die Suspension aufnehmenden Innenraum der Schleudertrommel her, so dass dieser Innenraum der Trommel von der Seite des Maschinengestells 202 so abgetrennt ist, dass ein Stoffaustausch ausgeschlossen ist.
Die in Figur 13 und 14 dargestellte Stülpfilterzentrifuge unterscheidet sich von der Stülpfilterzentrifuge gemäß Figur 11 und 12 nur dadurch, dass als Trennwand in Figur 13 und 14 ein üblicher Faltenbalg 222 vorgesehen ist, dessen eine Seite mit der geschlossenen Stirnwand 207 und dessen andere Seite mit dem Trommelboden 212 verbunden ist, wobei dieser Trommelboden 212 eine entsprechende Ausstülpung 223 zur Aufnahme des zusammengeschobenen Faltenbalgs aufweist (Figur 13). Im geöffneten Zustand der Schleudertrommel 206 (Figur 14) trennt der gedehnte Faltenbalg 222 den Innenraum der Schleudertrommel 206 von der Verschiebewelle 205 in der gleichen Weise wie die Faltenmembran 221 in Figur 11 und 12.
Der in Form der Faltenmembran 221 oder des Faltenbalgs 222 ausgebildeten Trennwand kann eine Differenzdrucküberwachungseinrichtung zugeordnet werden, welche die Trennwand auf Undichtigkeiten überwacht. Wie auf der Zeichnung dargestellt, wird mit Hilfe einer Pumpe 224 in einem geschlossenen Raum 225 ein Über- oder Unterdruck Pl erzeugt. Der Raum 225 ist, wie insbesondere die Figuren 12 und 14 zeigen, über eine Leitung 226 mit der dem Maschinengestell 202 und der Verschiebewelle 205 zugekehrten Seite der Trennwand (Faltenmembran 221 bzw. Faltenbalg 222) verbunden, so dass in diesem Raum ebenfalls der Druck Pl herrscht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Trenn- wand, die dem Innenraum der Schleudertrommel 206 zugekehrt ist, herrscht der Druck P2, beispielsweise Atmosphärendruck. Ein Messinstrument 227 dient der Überwachung der Druckdifferenz P2-P1. Sobald der Messwert von einem vorgegebenen Wert abweicht, wird ein Signal ausgelöst und/oder der Betrieb der Stülpfilterzentrifuge eingestellt, weil diese Abweichung des Differenzdrucks auf eine Undichtigkeit der Trennwand (Faltenmembran 221, Faltenbalg 222) schließen lässt.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist die als Trennwand wirkende Faltenmembran 221 und der dem gleichen Zweck dienende Faltenbalg 222 als flexibles, dehnbares Element ausgebildet. Eine Dehnbarkeit ist nicht unbedingt erforderlich, beispielsweise dann, wenn die Trennwand als flexibles, undehnbares Tuch ausgebildet ist, welches sich im geschlossenen Zustand der Trommel zusammenlegt oder zusammenfaltet.
Die Wellungen oder Faltungen in der Faltenmembran 221 oder einem Faltenbalg 222 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 Flachmembran verwendet werden.
Die in Fig. 15 dargestellte Stülpfilterzentrifuge 230 zur Verarbeitung chemischer Substanzen unterschiedlichen Gewichts umfasst in an sich bekannter Weise eine in einem Maschinengehäuse 232 mittels einer Welle 233 drehbar gelagerte Trommel 234, die von einem Motor 235 antreibbar und durch einen axial ver- schieblichen Deckel 236 verschließbar ist. Mit dem Deckel 236 ist über Streben 237 ein Trommelboden 238 starr verbunden, der sich also zusammen mit dem Deckel 236 verschiebt. Die zylindrische Wand der Trommel 234 wird großflächig von einem Filtermedium 239 gebildet. Das Gehäuse 232 besteht aus einem vorderen Teil 232a und einem hinteren Teil 232b.
In der dargestellten Betriebsstellung der Zentrifuge 230 wird über ein Füllrohr 240 zu filtrierende Substanz, nämlich eine aus Feststoffen und Flüssigkeiten be- stehende Suspension in die Trommel 234 eingefüllt. Aufgrund der Rotation der Trommel und des Filtermediums 239 sammelt sich der Feststoff auf der Innenseite des Filtermediums in Form eines sogenannten Kuchens an, während die Flüssigkeit nach Durchdringung des Filtermediums 239 auf die Außenseite der Trommel 234 gelangt und durch einen Filtratablauf 231 aufgesammelt wird. Um nach abgeschlossener Filtrierung den Kuchen vom Filtermedium 239 abzulösen, wird der Deckel 236 und mit ihm der Trommelboden 238 in der Figur 15 nach links verschoben, wodurch der Kuchen in den vorderen Teil 232a des Gehäuses 232 gelangt und abgeschleudert wird und in einen abnehmbar angeordneten Behälter 242 fällt. Nach dem Abschleudern des Kuchens wird der Deckel 236 wieder geschlossen, so dass die anfängliche Betriebsstellung wieder erreicht ist und über das Füllrohr 240 erneut zu filtrierende Suspension in die Trommel 234 eingebracht werden kann.
Die beschriebene Anordnung einschließlich Gehäuse 232, Trommel 234 und Antriebsmotor 235 ist in sich starr und um eine horizontale Achse 243, d. h. in einer vertikalen Ebene schwenkbar gelagert. Die Achse 243 ist ihrerseits auf einem elastischen Pufferelement 244 angeordnet, das seinerseits auf einem orts-festen, mit dem Erdboden 245 verbundenen Sockel 246 aufruht. Das elastische Pufferelement 244 kann beispielsweise ein übliches Gummi-Metallelement sein und dient der Absorption und Dämpfung von Schwingungen, welche durch die Rotation der Trommel 234 entstehen können. Die Achse 243 kann auch entfallen, wenn das Pufferelement 244 selbst gleichzeitig eine Verschwenkung der Anordnung in einer vertikalen Ebene zulässt. Zwischen dem Gehäuse 232 und einem weiteren ortsfesten Sockel 247 ist ein auf Zug oder Druck beanspruchtes, an sich bekanntes Kraftmess-Element 248, beispielsweise eine Kraftmessdose angeordnet. Somit wirkt die ganze Anordnung als eine Art Balkenwaage: Durch die in die Trommel 234 über das Füllrohr 240 eingeführte Substanz wird die links von der horizontalen Achse 243 über dem Pufferelement 244 gelegene Seite der Zentrifuge 230 belastet, wodurch das rechts von der Achse 243 gelegene Kraftmess- Element 248 entsprechend beeinflusst wird. Das so gemessene Gewicht kann auf einer nicht dargestellten Skale zur Anzeige gebracht werden.
Um die Gewichtsmessung nicht zu stören, muss der den Kuchen aufnehmende, fest mit dem Erdboden 245 verbundene Behälter 242 über eine leicht biegsame, gasdichte Kopplungseinrichtung 249, beispielsweise in Gestalt eines Faltenbalges, mit dem Gehäuse 232 verbunden sein, so dass sich die linke Seite der Anordnung möglichst frei um die horizontale Achse 243 verschwenken kann.
Die Verarbeitung der eingebrachten chemischen Substanz, also deren Filtrierung, wird unter einem bestimmten Druck (Über- oder Unterdruck) vorgenommen. Zur Erzeugung eines Überdrucks kann ein, z. B. inertes Gas, gegebenenfalls aber auch Luft in den vorderen Teil 232a des Gehäuses 232 eingebracht werden, der durch eine Trennwand 250 vom hinteren Teil 232b des Gehäuses 232 gasdicht abgetrennt ist. Wegen der flexiblen Kopplungseinrichtung 249 zwischen dem beweglichen Gehäuse 232 und dem ortsfesten Behälter 242 entsteht durch den in der Maschine herrschenden Gasdruck im vorderen Teil 232a des Gehäuses 232 eine Störkraft Pi, welche bei Überdruck nach oben, bei Unterdruck nach unten gerichtet ist und den Wägevorgang verfälscht, da sie dem nach unten gerichteten Gewicht der in die Trommel eingefüllten Substanz entgegenwirkt bzw. dieses Gewicht scheinbar verstärkt. Es ist also zur Erzielung einer genauen Gewichtsmessung erforderlich, die Störkraft x zu kompensieren.
Hierzu ist am Gehäuse 232 der Zentrifuge 230 ein Drucksensor 251 vorgesehen, der den Gasdruck im Inneren der Maschine (Gehäuseteil 232a) abfühlt. Der Kraftmesser 248 der Anordnung ist über eine elektrische Leitung 252 mit einer Gewichtsanzeige 253 verbunden, die einen über eine Skale 254 spielenden Zeiger 255 umfasst. Der Drucksensor 251 ist über eine Leitung 256 ebenfalls mit der Gewichtsanzeige 253 verbunden. Die Gewichtsanzeige 253 enthält eine an sich bekannte elektrische Einrichtung, über welche die Stellung des Zeigers 255 in Abhängigkeit von dem in der Zentrifuge 230 herrschenden Gasdruck entspre- chend korrigiert wird, so dass der Zeiger 255 jeweils das wahre Gewicht der in die Maschine eingegebenen, chemischen Substanz oder den Entfeuchtungsgrad eines Filterkuchens anzeigt. Auch mit der Anordnung nach Fig. 15 können schwankende Gasdrücke in der Zentrifuge 230 jederzeit rasch kompensiert werden.
Eine weitere Leitung 257 verbindet in herkömmlicher Weise die Gewichtsanzeige 253 mit einem das Füllrohr 240 steuernden Ventil 258, so dass bei Erreichen eines bestimmten Füllgewichtes das Ventil 258 geschlossen und somit der Zustrom weiterer Substanz in die Trommel 234 verhindert werden kann.
Die in den Figuren 16 und 17 dargestellte Stülpfilterzentrifuge 260 umfasst ein schematisch angedeutetes, den (in den Figuren jeweils rechts gelegenen nicht sichtbaren) Antriebsteil der Zentrifuge umschließendes Maschinengehäuse 261, in dem auf einem stationären Maschinengestell 262 eine Hohlwelle 263 in Lagern 264, 265 drehbar abgestützt ist. Die Hohlwelle 263 kann über einen (nicht dargestellten) Motor in raschen Umlauf versetzt werden. Die Hohlwelle 263 erstreckt sich über eine das Maschinengehäuse 261 an dessen Vorderseite abschließende Trennwand 266 hinaus und weist eine (ebenfalls nicht dargestellte) axial verlaufende Keilnut auf, in welcher ein Keilstück 269 axial verschieblich ist. Dieses Keilstück ist starr mit einer im Innern der Hohlwelle 263 verschiebbaren Welle 270 verbunden. Die Welle 270 läuft daher gemeinsam mit der Hohlwelle 263 um, ist jedoch in dieser axial verschieblich.
An dem über die Trennwand 266 hinausragenden Ende der Hohlwelle 263 ist eine topfförmige Schleudertrommel 271 mit ihrer geschlossenen Stirnwand 272 drehfest angeflanscht. An ihrer kreiszylindrischen Seitenwand weist die Schleudertrommel 271 ein großflächiges Filtermedium 273 auf. An ihrer der Stirnwand 272 gegenüberliegenden Stirnseite ist die Schleudertrommel 271 offen. Die Welle 270 trägt an ihrem zur Trommel 271 weisenden Ende, welches die Trennwand 266 und die geschlossene Stirnwand der Trommel 271 frei durchsetzt im Inneren der Trommel 271 einen Trommelboden 274, welcher über Stehbolzen 275 unter Freilassung eines Zwischenraums starr ein Schleuderraumdeckel 276 trägt, der in Fig. 16 den Innenraum der Schleudertrommel 271 durch Auflage an deren Öffnungsrand 277 dicht verschließt.
An das Maschinengehäuse 261 schließen im Bereich der Schleudertrommel 271 zwei Gehäuseräume 278 und 279 an, die in der Nähe des Öffnungsrandes 277 der Schleudertrommel 271 durch eine Ringwand 280 voneinander abgetrennt sind. Der erste Gehäuseraum 278 dient der Abführung eines Filtrats, welches das Filtermedium 273 der Schleudertrommel 271 durchdrungen hat, und weist zu diesem Zwecke eine Auslassöffnung 267 auf. Über eine Auslassöffnung 268 des zweiten Gehäuseraums 279 kann nach dem Ausfahren des Trommelbodens 274 ein auf dem Filtermedium abgelagerter Filterkuchen abgeführt werden.
An der (auf der Zeichnung links gelegenen) Vorderseite der Stülpfilterzentrifuge ist ein starres, gegebenenfalls abnehmbares Füllrohr 281 angeordnet, welches zum Zuführen einer in ihre Feststoff- und Flüssigkeitsbestandteile zu zerlegenden Suspension in den Innenraum der Schleudertrommel 271 dient (Fig. 16).
Im Schleuderbetrieb nimmt die Stülpfilterzentrifuge 260 die in Fig. 16 gezeichnete Stellung ein. Die verschiebbare Welle 270 ist in die Hohlwelle 263 zurückgezogen, wodurch der mit der Welle 270 verbundene Trommelboden 274 in der Nähe der Stirnwand 272 der Schleudertrommel 271 liegt. Der Schleuderraumdeckel 276 hat sich dabei dicht auf den Öffnungsrand 277 der Schleudertrommel 271 aufgelegt. Bei rotierender Schleudertrommel 271 wird über das Füllrohr 281 kontinuierlich zu filtrierende Suspension eingeführt. Die flüssigen Bestandteile der Suspension treten als Filtrat durch das Filtermedium 273 hindurch in den ersten Gehäuseraum 278 ein und werden dort von einem Prallblech 282 in eine mit der Auslassöffnung 267 verbundene Abführleitung 283 geleitet. Die Feststoffteilchen der Suspension werden in Form eines Filterkuchens vom Filtermedium 273 zurückgehalten.
Der Gehäuseraum 278 ist von einem selbständigen, in sich starren, ringförmigen, vorzugsweise etwa kreisförmigen Gehäuseteil 284 ("Filtratgehäuseteil") umschlossen, dessen einer Öffnungsrand unter Zwischenschaltung einer (nicht dargestellten) Dichtung an der Trennwand 266 des Maschinengehäuses 261 anliegt, während der von der Stirnwand 280 gebildete, andere Öffnungsrand ebenfalls unter Zwischenschaltung einer (nicht dargestellten) Dichtung an die Außenseite der Öffnungsrandes 277 der Schleudertrommel 271 angrenzt. An der Unterseite des ersten Gehäuseteils 284 ist die Auslassöffnung 267 ausgebildet, die wiederum unter Zwischenschaltung von (nicht dargestellten) Dichtungen abgedichtet mit der Abführleitung 283 in Verbindung steht. Wie aus Fig. 17 ersichtlich, ist das Gehäuseteil 284 um eine vertikale Achse 285 schwenkbar, so dass es aus einem geschlossenen Zustand, in welchem es die Schleudertrommel 271 umschließt, in einen geöffneten Zustand überführt werden kann.
Fig. 17 zeigt den teilweise geöffneten Zustand der Zentrifuge 260. Das Gehäuseteil 284 kann noch weiter von der Schleudertrommel 271 weggeschwenkt werden, so dass diese - von dem Gehäuseteil 284 völlig unbehindert - beispielsweise zum Zwecke einer Reinigung zugänglich ist. Dasselbe gilt natürlich auch für das Gehäuseteil 278 selbst. Wie in Fig. 17 dargestellt, wird die Drehachse 285 von Vorsprüngen 286, 287 scharnierähnlich aufgenommen, die am Gehäuseteil 284 bzw. am Maschinengehäuse 261 (Trennwand 266) starr angeordnet sind.
Ebenso wie der erste Gehäuseraum 278 ist auch der sich an ihn anschließende zweite Gehäuseraum 279 von einem in sich starren, topfförmigen, im wesentlichen zylindrischen Gehäuseteil 288 ("Feststoffgehäuseteil") umschlossen. Das Gehäuseteil 288 weist eine geschlossene Stirnwand 289 mit Durchtrittsöffnung für das Füllrohr 281 auf sowie einen der Stirnwand gegenüberliegenden Öffnungsrand, der abgedichtet am ersten Gehäuseteil 284 anliegt. Ebenso wie das erste Gehäuseteil 284 ist auch das zweite Gehäuseteil 288 um eine vertikale Achse 290 (Fig. 17) schwenkbar, die durch Vorsprünge 291, 292 am Gehäuseteil 288 bzw. am Maschinengehäuse 261 (Trennwand 266) verläuft. Auch das Gehäuseteil 288 kann über die in Fig. 17 dargestellte Öffnungsstellung hinaus weiter- verschwenkt werden, so dass ein völlig unbehinderter Zugang zu Schleudertrommel 271 und Gehäuseteil 288 ermöglicht ist. Das Gehäuseteil 288 weist an seiner Unterseite die Auslassöffnung 268 auf, die (in nicht dargestellter Weise) abgedichtet mit der Abführleitung 293 verbunden ist.
Es ist auch möglich, lediglich das zweite Gehäuseteil 288 in den geöffneten Zustand zu verbringen, das erste Gehäuseteil 284 aber im geschlossenen Zustand zu belassen. In diesem Fall ist beispielsweise eine Reinigung des Gehäuseteils 288 (von Feststoff) möglich oder es können das Filtermedium 273 und/oder die Dichtungen an der Schleudertrommel 271 oder am Trommelboden 274 gewechselt werden.
Die Abdichtung der Auslassöffnungen 267, 268 an den Gehäuseteilen 284, 288 erfolgt so, dass die Verschwenkung der Gehäuseteile 284, 288 nicht behindert wird, beispielsweise durch gleitfähige Dichtungen.
Die Überführung der Gehäuseteile 284, 288 aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand (Fig. 17) erfolgt vorzugsweise bei geschlossenem Schleuderraumdeckel 276, der erst dann von der Schleudertrommel 271 abgehoben wird, wenn die Gehäuseteile 284, 288 entsprechend weit abgeschwenkt sind. Grundsätzlich können die Gehäuseteile 284, 288 jedoch auch so bemessen werden, dass ihre Überführung aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand auch bei abgehobenem Schleuderraumdeckel 276 möglich ist.
Bei der dargestellten Ausbildung der Gehäuseteile 284, 288 wird zuerst das zweite Gehäuseteil 288 und danach das erste Gehäuseteil 284 aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand überführt. Umgekehrt wird zunächst das erste Gehäuseteil 284 in dichte Anlage an das Maschinengehäuse 261 gebracht, worauf das zweite Gehäuseteil 288 durch Verschwenken abgedichtet mit dem ersten Gehäuseteil 284 verbunden wird (Fig. 16). Vor einer Verschwenkung des zweiten Gehäuseteils 288 in Öffnungsstellung wird das zu diesem Zweck abnehmbar ausgebildete Füllrohr 281 entfernt.
Das Füllrohr 281 kann auch fest mit dem zweiten Gehäuseteil 288 verbunden sein, und zwar derart, dass es sich beim Öffnen des Gehäuseteils 288 aus seiner Eintrittsöffnung am Schleuderraumdeckel 276 ablöst und zusammen mit dem Gehäuseteil 288 wegverschwenkt wird. In diesem Fall muss eine mit dem Füllrohr 276 außerhalb des Gehäuseteils 288 verbundene Suspensions-Zuführleitung vom Füllrohr abgenommen werden, oder diese Zuführleitung muß flexibel ausgebildet sein.
Wie die Fig. 16 zeigt, sind das Filtratgehäuse 284 und das Feststoffgehäuse 288 durch eine außerhalb der Gehäuse verlaufende "Gaspendelleitung" 294 miteinander verbunden, die im dargestellten Falle ein Absperrventil 295 enthält. Bei bekannten Stülpfilterzentrifugen fehlt dieses Absperrventil 295, so dass beim normalen Arbeiten mit der Zentrifuge bei Auftreten von Druckunterschieden der oben erwähnten Art ein Druckausgleich zwischen Filtratgehäuseteil 284 und Feststoffgehäuseteil 288, und zwar nach beiden Richtungen hin, erfolgen kann. Dabei können wegen des fehlenden Absperrventils 295 natürlich Fremdteilchen von dem einen Gehäuse in das andere Gehäuse gelangen. Deshalb wird bei dem oben beschriebenen Erzeugen eines Überdrucks in einem der Gehäuse 284 oder 288 zwecks Vermeidung eines unerwünschten Fremdstoffübertritts das Absperrventil 295 in der Gaspendelleitung 294 vorgesehen und während der Erzeugung dieses Überdrucks geschlossen gehalten.
Zur Verdeutlichung sind die Verhältnisse in Fig. 18 und 19 noch einmal schematisch und übersichtlich dargestellt. Fig. 18 zeigt entsprechend dem Kreisbereich X in Fig. 16 den Ringspalt 296 zwischen Ringwand 280 und dem Rand der Schleu- dertrommel 271. Bei den Arbeitsbedingungen gemäß Fig. 16, also bei geschlossener Schleudertrommel 271 wird ein in Richtung des Pfeiles I in den Filtratraum 278 hinein gerichteter Gasstrom erzeugt, wobei als Sperrmedium beispielsweise Luft dienen kann. Wenn umgekehrt der Feststoff von dem vorfahrenden Trommelboden 274 abgeworfen wird, wird eine Strömung gasförmigen Sperrmediums durch den Ringspalt 296 in Richtung des Pfeiles II hervorgerufen. Entsprechendes gilt für einen Ringspalt 296 mit zwei ringförmig die Schleudertrommel 271 umschließenden Dichtstreifen 297, wie in Fig. 19 dargestellt.
Die vorbeschriebenen Probleme lassen sich vermeiden, wenn man im Ringspalt 296 eine Strömung eines Sperrmediums aufbaut. Dabei kann die Strömung des gasförmigen Sperrmediums im Ringspalt 296 in der gewünschten Richtung entweder durch Überdruck oder durch Unterdruck in einem der das Filtratgehäuse bzw. das Feststoffgehäuse bildenden Räume erzeugt werden. Auch Kombinationen von Über- und Unterdruck in diesen Räumen kommen in Frage.
Anstatt das gasförmige Sperrmedium unter Ausbildung eines entsprechenden Druckgefälles entweder in das Filtratgehäuse 278 oder das Feststoffgehäuse 279 einzuleiten, kann es auch direkt dem Ringspalt 296 zugeführt und von da unmittelbar in den betreffenden Gehäuseraum umgelenkt werden. Besonders günstig ist es, wenn man entsprechend Fig. 18A das zugeführte Gas sowohl in das Filtratgehäuse 278 als auch in das Feststoffgehäuse 279 einleitet und hierdurch eine doppelte Abdichtwirkung gegen übertretende Fremd Stoffteilchen erzielt. Die Fig. 18A zeigt hierzu schematisch zwei Gaszuführungs-Leitungen 298, 299 in der Trennwand 280. In der Praxis gehen zahlreiche solche Leitungen 298, 299 radial innerhalb der Trennwand 280 z. B. von einer gemeinsamen Ringleitung aus und münden im Ringspalt 296, wo sie die gewünschten Sperrgasströmungen in den Richtungen I bzw. II erzeugen. Die Ringleitung ist mit einer Gasquelle (Pumpe) (nicht dargestellt) verbunden. Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 19A ist statt der beiden Leitungen 298, 299 lediglich eine einzige Leitung 300 in der Trennwand 280 vorgesehen, die wiederum z. B. als radialer Abzweig von einer die Schleudertrommel 271 umschließenden, mit einer Pumpe verbundenen Ringleitung gedacht werden kann. In diesem Falle gehen die beiden Strömungen des Sperrmediums in den Richtungen I und II jeweils von einer einzigen Öffnung nach entgegengesetzten Richtungen hin aus.
Der Ringspalt 296 in Fig. 19A enthält wiederum zwei ringförmige, die Trommel 271 umschließende Dichtstreifen 297, die in der Trennwand 280 befestigt sind. Die Einleitung des Sperrmediums über die Leitung 300 erfolgt zwischen die Dichtstreifen 297. Es ist auch möglich, die Einleitung des gasförmigen Sperrmediums in den Ringspalt 296 entsprechend Fig. 18A und 19A nicht nach beiden Richtungen I und II hinzulenken, sondern je nach dem Arbeitszustand der Stülpfilterzentrifuge entweder nur nach der Richtung I oder nur nach der Richtung II hin.
Man kann die in den Fig. 18A und 19A dargestellten, in die Richtungen I und II fließenden Gasströme entweder durch Überdruck in den Leitungen 298, 299, 300 erzeugen oder auch durch Unterdruck in den jeweiligen, die Strömungen aufnehmenden Räumen, nämlich entweder dem Filtratraum 278 oder dem Feststoffraum 279.
Die in der Fig. 20 dargestellte Stülpfilterzentrifuge 301 umfasst in einem Maschinengehäuse 302 eine drehbar gelagerte Hohlwelle 303, die über einen (nicht dargestellten) Motor in raschen Umlauf versetzt werden kann. Die Hohlwelle 303 erstreckt sich über eine das Maschinengehäuse 302 an dessen Vorderseite abschließende Trennwand 304 hinaus und weist eine (ebenfalls nicht dargestellte) axial verlaufende Keilnut auf, in welcher ein Keilstück 305 axial verschieblich ist. Dieses Keilstück 305 ist starr mit einer im Innern der Hohlwelle 303 verschieb- baren Welle 306 verbunden, die somit gemeinsam mit der Hohlwelle 303 umläuft, jedoch in dieser axial verschieblich ist.
An dem über die Trennwand 304 hinausragenden Ende der Hohlwelle 303 ist eine topfförmige Schleudertrommel 307 drehfest angeflanscht. An ihrer kreiszylindrischen Seitenwand weist die Schleudertrommel 307 radial verlaufende Durchlassöffnungen auf. Die Trommel 307 ist einseitig durch eine Stirnwand 308 verschlossen und an ihrer der Stirnwand 308 gegenüberliegenden Stirnseite offen. Im Innern der Trommel 307 ist ein Trommelboden 311 starr mit der verschiebbaren, die Stirnwand 308 frei durchdringenden Welle 306 verbunden.
An dem Trommelboden 311 ist über Stehbolzen 312 unter Freilassung eines Zwischenraums starr ein Schleuderraumdeckel 313 befestigt, der in Fig. 20 den Innenraum der Schleudertrommel 307 dicht verschließt und gemeinsam mit dem Trommelboden 311 durch axiales Herausschieben der Welle 306 aus der Hohlwelle 303 frei von der Schleudertrommel 307 abgehoben ist. Die zylindrische Wand der Trommel 307 wird zu großen Teilen von einem Filtermedium 309 gebildet.
Die geschlossene Schleudertrommel 307 (Fig. 20) läuft in einem bestimmten Abschnitt des Maschinengehäuses 302 um. Flüssigkeit (Filtrat), welches aus der Schleudertrommel 307 herausgepresst wird, gelangt in eine Abführleitung 314, die über einen Faltenbalg 315 flexibel an das Maschinengehäuse 302 angeschlossen ist. Die Abführleitung 314 ist durch ein Absperrventil 316 verschließbar. In einem weiteren Abschnitt des Maschinengehäuses 302, der den ausgefahrenen Schleuderraumdeckel 313 aufnimmt, erfolgt das Austragen und Abschleudern des von der Flüssigkeit abgetrennten Feststoffes. Dieser Abschnitt des Maschinengehäuses 302 ist über einen Faltenbalg 317 flexibel mit einem Feststofftrockner 310 verbunden. Der Feststofftrockner 310 ist durch ein Absperrventil 318 gegenüber dem Maschinengehäuse 302 dicht verschließbar. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zwischen Maschinengehäuse 302 und Feststofftrockner 310 (ober- halb des Absperrventils 318) noch ein Desagglomerierer 319 angeordnet, welcher der vorherigen Zerkleinerung des in den Feststofftrockner gelangenden Feststoffes 320 dient. Dieser Desagglomerierer ist nicht unbedingt erforderlich.
Der den abgeschleuderten und gegebenenfalls zerkleinerten Feststoff 320 aufnehmende eigentliche Feststofftrockner 310 umfasst einen Behälter 321, der durch eine z. B. elektrische Heizvorrichtung 322 aufheizbar ist. Die Wärme wird dabei durch Wärmekontakt auf den Feststoff 320 übertragen, wodurch der Feststoff 320 einer Trocknung unterworfen wird.
Der Behälter 321 ist an seiner Unterseite durch eine schwenkbare Klappe 323, welche mit durchgehenden Perforationen 324 versehen ist, verschließbar. Bei geöffneter Klappe 323 gelangt der getrocknete Feststoff 320 in einen weiteren Behälter 325, dessen Auslass durch ein Absperrventil 326 wahlweise dicht verschließbar ist. Mit dem Auslass des Behälters 325 kann ein Produktaufnahmegefäß verbunden werden, in welches bei geöffnetem Absperrventil 326 der fertig getrocknete Feststoff 320 eingefüllt wird. Der Behälter 325 weist einen Einlassstutzen 327 für Trockengas auf, welches durch die Perforationen 324 der Klappe 323 den Feststoff 320 im Behälter 321 durchströmt und über eine Leitung 328 abfließt.
Die Stülpfilterzentrifuge 301 ist weiterhin mit einem Füllrohr 329 versehen, welches zum Zuführen einer in ihre Feststoff- und Flüssigkeitsbestandteile zu zerlegenden Suspension in den Innenraum der Schleudertrommel 307 dient (Fig. 20) und in dem Betriebszustand, in dem der Deckel 313 abgehoben und der Trommelboden 311 ausgefahren ist, in eine Bohrung 331 der verschiebbaren Welle 306 eindringt, wobei die Verschiebung der Welle 306 und damit das Öffnen und Schließen der Schleudertrommel 307 über (nicht dargestellte, auf der Zeichnung rechts gelegene) Antriebsmotoren, z. B. hydraulisch, erfolgt. Im Schleuderbetrieb nimmt die Stülpfilterzentrifuge 301 die in Fig. 20 gezeichnete Stellung ein. Die verschiebbare Welle 306 ist in die Hohlwelle 303 zurückgezogen. Der Schleuderraumdeckel 313 verschließt dabei die offene Stirnseite der Schleudertrommel 307. Bei rasch rotierender Schleudertrommel 307 wird über das Füllrohr 329 kontinuierlich zu filtrierende Suspension eingeführt. Die flüssigen Bestandteile der Suspension treten als Filtrat durch das Filtermedium 309 im Trommelmantel hindurch in das Maschinengehäuse 302 ein und werden dort in die Abführleitung 314 geleitet. Die Feststoffteilchen der Suspension werden in Form eines Filterkuchens vom Filtermedium 309 zurückgehalten.
Bei weiterhin - gewöhnlich langsamer - rotierender Schleudertrommel 307 und nach Abschaltung der Suspensionszufuhr am Füllrohr 329 mit einem Ventil 330 wird nun die Welle 306 (nach links) verschoben, wodurch der Filterkuchen nach auswärts transportiert und abgeschleudert wird. Die Feststoffteilchen gelangen - gegebenenfalls nach Durchtritt durch den Desagglomerierer 319 - bei geöffnetem Absperrventil 318 in den Behälter 321 des Feststofftrockners 310, wo der Feststoff 320 in der bereits oben angedeuteten Weise weiter entfeuchtet und getrocknet wird.
Nach beendetem Abwurf des Feststoffes 320 wird die Stülpfilterzentrifuge 301 durch Zurückschieben der Welle 306 wieder in die Betriebsstellung gemäß Fig. 20 gebracht. Auf diese Weise ist ein Betrieb der Stülpfilterzentrifuge 301 mit ständig rotierender Schleudertrommel 307 möglich.
Die beschriebene Anordnung einschließlich Maschinengehäuse 302 und Schleudertrommel 307 ist in sich starr ausgebildet und um eine horizontale Drehachse 332 schwenkbar gelagert. Die Achse 332 ist ihrerseits auf einem elastischen Pufferelement 333 angeordnet, das seinerseits auf einem ortsfesten, z. B. mit dem Erdboden verbundenen Sockel 334 aufruht. Zwischen dem Maschinengehäuse 302 und dem Sockel 334 ist im Abstand von der Drehachse 332 ein Kraft- mess-Element 335 angeordnet. Somit wirkt die ganze Anordnung als eine Art Balkenwaage: Durch die in die Schleudertrommel 307 über das Füllrohr 329 eingeführte Substanz wird die links von der Drehachse 332 gelegene Seite der Stülpfilterzentrifuge 301 belastet, wodurch das rechts von der Drehachse 332 gelegene Kraftmess-Element 335, das beispielsweise durch Zug beanspruchbar ist, entsprechend beeinflusst wird. Das auf diese Weise gemessene Gewicht kann für die Kontrolle der Füllmenge der Schleudertrommel 307 ausgenutzt werden. Auch kann das Kraftmess-Element 335 als Sensor für den vorliegenden Entfeuchtungsgrad des Feststoffes ausgenutzt werden, da die abgeschleuderte Flüssigkeit zu einer Gewichtsverringerung führt.
Die oben erwähnten Faltenbalge 315, 317 an Filtratabführleitung 314 und Feststofftrockner 310 verhindern eine Störung der Gewichtsmessung, weil sie die "Balkenwaage" insoweit von den ortsfesten Teilen 314 und 310 entkoppeln. Eine solche Entkopplungseinrichtung - auf der Zeichnung nicht sichtbar - ist natürlich auch am Füllrohr 329 vorgesehen, beispielsweise in Form eines ebenfalls falten- balgartigen Schlauches, der außerhalb des Maschinengehäuses 301 liegt und einen Teil des Füllrohrs 329 bildet.
Wie dargestellt, ist das Füllrohr 329 mit einer Leitung 341 verbunden, über welche ein Gas in den Innenraum der Schleudertrommel 307 eingeführt werden kann. Das freie Ende des Füllrohrs 329 ist zu diesem Zweck über eine drehbare Dichtung 342 gasdicht in die Schleudertrommel 307 eingeführt. Auf diese Weise kann ein unter relativ hohem Druck stehendes Gas in den Innenraum der Schleudertrommel 307 eingeleitet werden, welches zum Durchblasen der noch mit Feuchtigkeit gefüllten Kapillaren des am Filtermedium 309 haftenden Feststoffes (Filterkuchen) dient. Weiterhin kann über die Leitung 341 auch ein auf eine bestimmte Temperatur vorgeheiztes Trockengas in die geschlossene Schleudertrommel 307 eingeführt werden, welches den Filterkuchen durchströmt und den Feststoff trocknet. Das Abgas, welches den Feststoff durchdrungen hat, wird über einen Auslassstutzen 343 und eine Leitung 344 abgeführt. Auf diese Weise kann die rein mechanische Schleudertrocknung mit einer Trocknung durch War- mekonvektion mit Hilfe eines strömenden Gases kombiniert werden. Außerdem ist ein Druckgaspressen des Filterkuchens zum Freiblasen von dessen Kapillaren möglich.
Die Leitung 341, welche ein Absperrventil 345 enthält, ist an ihrem dem Füllrohr 329 gegenüberliegenden Ende mit einer Vorrichtung 346 zur Lieferung der den angegebenen Zwecken dienenden Gase verbunden. Die Vorrichtung 346 enthält (in an sich bekannter und nicht dargestellter Weise) außer einer Gasquelle insbesondere einen Kompressor und Heizeinrichtungen, um das über das Füllrohr 329 zugeführte Gas auf den gewünschten Druck und die gewünschte Temperatur zu bringen. Die Vorrichtung 346 dient gleichzeitig auch der Wiederaufbereitung des über die Leitung 344 zugeführten Abgases. Zu diesem Zweck enthält die Vorrichtung 346 in an sich bekannter Weise insbesondere Entfeuchtungseinrichtungen (Kondensatoren), Filtereinrichtungen, Gaswasch-einrichtungen, Adsorptionseinrichtungen u. dgl. Das aufbereitete Gas wird zirkulierend über die Leitung 341 wieder der Stülpfilterzentrifuge 301 zugeführt.
Über eine mit dem Einlassstutzen 327 am Behälter 325 verbundene Leitung 347, die ein Ventil 348 enthält, kann aus der Vorrichtung 346 Trockengas in den Feststofftrockner 310 eingeleitet werden, wo es den Feststoff 320 durchdringt, trocknet und über die Leitung 328 abgeführt wird. Die Leitung 328 transportiert das mit Feuchtigkeit befrachtete Abgas in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise zur Vorrichtung 346 zurück, wo es wieder aufbereitet und über die Leitung 347 im Kreisgang wieder dem Feststofftrockner 310 zugeführt wird.
Die Leitung 328 enthält im Strömungsweg hinter dem Feststofftrockner 310 ein Filter 351 zur Abscheidung von Schadstoffen. Über eine von der Leitung 341 abgezweigte Leitung 352 mit Ventil 353 kann das Filter 351 rückgespült werden. Während der Rückspülung wird ein in der Leitung 328 vorgesehenes Ventil 354 geschlossen. Von der Leitung 328, die in der Nähe der Vorrichtung 346 ein weiteres Ventil 355 enthält, zweigt eine Leitung 356 mit Ventil 357 ab, die eine Vakuumpumpe 358 (Saugpumpe) enthält und zur Vorrichtung 346 zurückführt, so dass auch von der Vakuumpumpe 358 abgezogenes Gas dort wiederaufbereitet werden kann. Bei geschlossenen Ventilen 353, 355 und geöffneten Ventilen 354, 357 kann somit im Behälter 321 des Feststofftrockners 310 ein Vakuum (Unterdruck) erzeugt werden, der die Entfeuchtung des Feststoffes 320 im Behälter 321 begünstigt. Normalerweise ist in diesem Falle das Ventil 348 in der Leitung 347 geschlossen. Es kann jedoch günstig sein, das Ventil 348 geringfügig zu öffnen, so dass über die Leitung 347 eine geringe Trockengasmenge eintritt und den Feststoff 320 als sogenanntes "Schleichgas" durchströmt. Dieses Schleichgas dient der besseren Mitnahme und Abführung des im Vakuum entstehenden Dampfes über die Leitung 328.
Mit Hilfe der Vakuumpumpe 358 kann über die Leitung 328 der Feststoff 320 im Behälter 321 auch einer Druckwechselbeanspruchung unterzogen werden, was zu einer Desagglomerierung oder Zerkleinerung des Feststoffes 320 führt. Ursächlich hierfür ist der im agglomerierten Feststoff 320 entstehende Dampfdruck. Für die Durchführung dieser Desagglomerierung durch Druckwechsel werden unter den oben beschriebenen Vakuumbedingungen das Ventil 354 in der Leitung 328 und das Ventil 348 in der Leitung 347 abwechselnd geöffnet und geschlossen. Die Ventile 354 und 348 sind zu diesem Zwecke mit entsprechenden Steuereinrichtungen 361 bzw. 362 verbunden.
Die auf der Zeichnung dargestellte Anlage enthält außer dem bereits erwähnten, als Kraftmess-Element 335 ausgebildeten und beispielsweise der Feststellung des Entfeuchtungsgrades dienenden Sensor noch weitere Sensoren: An der Leitung 347 ist ein Sensor 363 angeordnet, der der Messung von Druck und/oder Temperatur des über diese Leitung 347 zugeführten Trockengases dient. Weitere Sensoren 364, die am Feststofftrockner 310 angeordnet sind, dienen der Bestimmung der Temperatur und/oder der Restfeuchte des Feststoffes 320 bzw. der Temperatur und/oder des Feuchtigkeitsgehaltes des Abgases im Trockner 310. Ein Sensor 365 an der Flüssigkeits-Abführleitung 314 wird dazu verwendet, die Durchflussmenge und/ oder den pH-Wert des Filtrats zu bestimmen. Ein Sensor 366 an der Welle 303 der Stülpfilterzentrifuge 301 dient der Messung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schleudertrommel 307. Über einen Sensor 367 in der Abgasleitung 344 kann die Temperatur des Abgases und die in ihm enthaltene Feuchtigkeitsmenge festgestellt werden. Ein Sensor 368 in der Leitung 341 dient der Bestimmung des Druckes und der Feuchtigkeit des über das Füllrohr 329 der Schleudertrommel 307 zugeführten Gases. Am Füllrohr 329 schließlich ist ein Sensor 369 zum Abfühlen der Zuflussmenge und/oder der Temperatur der zugeführten Suspension angeordnet. Alle diese Sensoren, zu denen im Bedarfsfall noch weitere Sensoren treten können, sind über Leitungen, die der Übersichtlichkeit halber auf der Zeichnung nicht eigens dargestellt sind, mit einer Steuereinrichtung 371 verbunden, die an die Vorrichtung 346 zur Lieferung und Wiederaufbereitung der benötigten Gase angeschlossen ist. Diese Steuereinrichtung 371 ist in an sich bekannter Weise programmierbar, so dass der Betriebsablauf der beschriebenen Anordnung in kontrollierter, sich selbst regelnder Weise automatisch gesteuert werden kann, wobei insbesondere die Dauer und Intensität der im einzelnen ablaufenden Trocknungsvorgänge, also beispielsweise die Dauer des Schleudervorgangs oder die Dauer der Zuführung von Trockengas über die Leitung 347 entsprechend abgestimmt wird. Einzelheiten über diese Steuervorgänge werden nachstehend noch erläutert.
Wichtig für die Funktionsweise der beschriebenen Anordnung zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoff und anschließendem Entfeuchten und Trocknen des Feststoffes ist die mechanische dichte Trennung der Stülpfilterzentrifuge 301 vom Feststofftrockner 310 durch das vom Absperrventil 318 gebildete Verschlusselement. Stülpfilterzentrifuge 301 und Feststofftrockner 310 bilden zwar eine Einheit oder ein Gesamtsystem, jedoch ist sowohl die Stülpfilterzentrifuge 301 wie auch der Feststofftrockner 310 ein eigenes, in sich geschlossenes System. Sämtliche Maßnahmen, die zur Trocknung des Feststoffes im Feststofftrockner 310 führen, beeinträchtigen die gleichzeitig in der Stülpfilterzentrifuge 301 ablaufenden Vorgänge nicht. Zu den Trocknungsvorgängen im Feststofftrockner 310 kann außer der bereits erwähnten Kontakttrocknung (Heizeinrichtung 322), Konvektivtrocknung (Trockengaszuführung über die Leitung 347) und Vakuumtrocknung (Vakuumpumpe 358) auch noch eine Trocknung in einer Wirbeloder Flugschicht kommen, die durch Trockengas, das unter entsprechend hohem Druck über die Leitung 347 zugeführt wird, im Behälter 321 des Feststofftrockners 310 erzeugt wird. Wegen der Trennung der beiden Systeme durch das Absperrventil 318 wird im übrigen auch von den Vorgängen im Feststofftrockner 310 eine z.B. gravimetrisch oder radiometrisch (g-Strahlen) vorgenommene Füllsteuerung der Schleudertrommel 307 sowie gegebenenfalls ein zum Zwecke einer Abdichtung in das Maschinengehäuse 301 eingeleiteter Gasstrom nicht beeinflusst.
Wenn, wie dargestellt und beschrieben, die über die Leitungen 341 und 347 zugeführten Gase über die Leitungen 344 bzw. 328 zurückgeführt und nach Aufbereitung in der Vorrichtung 346 wiederverwendet werden, ergibt sich eine besonders günstige Möglichkeit, die betreffenden Gase zweckmäßig und energiesparend, also ökonomisch auf die beiden Systeme der Stülpfilterzentrifuge 301 bzw. des Feststofftrockners 310 aufzuteilen.
Nachstehend wird ein Beispiel für eine solche Aufteilung des Gasstromes angegeben, wobei die Aufteilung sowohl in der Stülpfilterzentrifuge 301 als auch im Feststofftrockner 310 in jeweils zwei Abschnitten oder Prozessschritten vorgenommen wird.
In der Stülpfilterzentrifuge 301 werden in einem ersten Abschnitt die Schritte des Füllens, Zwischenschleuderns, Waschens und Endschleuderns, gegebenenfalls Schleuderns unter Druck, durchgeführt. In diesem Abschnitt wird bei allen Schritten, ausgenommen Schleudern unter Druck, kein Gas und beim Druckschleudern nur eine geringfügige Menge an Gas benötigt.
Im zweiten Abschnitt wird der Feststoff (Filterkuchen) in der Stülpfilterzentrifuge 301 zum Zwecke einer konvektiven Trocknung mit Gas durchströmt. Das Trocknungsergebnis ist hierbei sowohl vom Zustand des Gases (Feuchtigkeit, Temperatur) als auch von der Gasmenge und der Durchflußgeschwindigkeit abhängig. In diesem Abschnitt wird eine relativ große Menge an Gas benötigt.
Im Feststofftrockner 310 liegen die Verhältnisse mit Bezug auf die oben beschriebenen Vorgänge in der Stülpfilterzentrifuge 301 gerade umgekehrt. In einem ersten Abschnitt wird der Feststoff 320 im Behälter 321 von einer großen Menge an Gas durchströmt, selbst wenn man eine zusätzliche Kontakttrocknung über die Heizeinrichtung 322 anwendet. Wenn anschließend in einem zweiten Abschnitt im Feststofftrockner 310 eine Endtrocknung unter Vakuum vorgenommen wird, wird theoretisch keine Gasdurchströmung benötigt. Es hat sich allerdings, wie bereits erwähnt, als vorteilhaft erwiesen, den Feststoff 320 mit einer geringen Menge an Gas, einem sogenannten "Schleichgas" zu durchströmen, weil hierdurch der Transport der letzten, unter Einfluss des Vakuums verdampfenden Flüssigkeit erleichtert wird. In diesem zweiten Abschnitt wird jedoch praktisch kein oder nur eine äußerst geringe Menge an Gas benötigt.
Eine energetisch günstige Aufteilung des gesamten Entfeuchtungs- und Trocknungsvorganges wie auch die Unterteilung in die oben erwähnten Abschnitte kann durch Versuche ermittelt werden, wobei verfahrenstechnische Gesichtspunkte und Kosten -Parameter berücksichtigt werden können. Die so ermittelte Aufteilung gilt jedoch häufig nur für einen bestimmten Moment des Gesamtverfahrens. Viele Produkte liegen in einer Suspension nicht homogen verteilt vor oder haben z. B. aufgrund von Aufbaukristallisation oder Kornbruch sich verändernde Korngrößen. Außerdem erfolgt in Anlagen der beschriebenen Art ein häufiger Produktwechsel, wobei jeweils die optimalen Einstellparameter z. B. neu bestimmt werden müssen.
Die optimale Aufsplittung in die einzelnen Trocknungsabschnitte sowohl in der Stülpfilterzentrifuge 301 wie auch im Feststofftrockner 310 wird durch einen sich selbst steuernden Prozess im Sinne eines Regelkreises, wie zuvor beschrieben, erreicht, wobei, wie ebenfalls bereits angegeben, mehrere Sensoren und die Steuereinrichtung 371, die mit der das Trockengas liefernden Vorrichtung 346 verbunden ist, eingesetzt werden. Hierdurch kann die kleinstmögliche Gesamtzeit der Gesamtabtrennung von Flüssigkeit und Feststoff einschließlich Entfeuchtung und Trocknung des Feststoffes erzielt werden, wenn nämlich die Entfeuchtungsund Trocknungsvorgänge in der Stülpfilterzentrifuge 301 und im Feststofftrockner 310 durch die Sensoren, die auf Temperatur, Feuchtigkeit, Gewicht, Durchflussmenge, Druck etc. ansprechen, fortlaufend überwacht werden. Die gemessenen Werte werden dann ständig mit den zu erreichenden Zielwerten für die Entfeuchtung und Trocknung sowohl in der Stülpfilterzentrifuge 301 als auch im Feststofftrockner 310 verglichen. Die Zielwerte ihrerseits basieren dabei auf bekannten oder ermittelten Daten, die für eine wirtschaftliche Entfeuchtung und Trocknung maßgeblich sind.
Werden die vorgegebenen Zielwerte erreicht, wird der Trock-nungsvorgang im Feststofftrockner 310 beendet und gleichzeitig der Trocknungsvorgang in der Stülpfilterzentrifuge 301 unterbrochen. Der Feststofftrockner 310 wird durch Öffnen der Klappe 323 entleert, und aus der Stülpfilterzentrifuge 301 wird neuer, vorgetrockneter Feststoff in den Feststofftrockner 310 überführt.
Gestaltet sich der Trocknungsvorgang im Feststofftrockner 310 so, dass die Zielwerte noch nicht erreicht sind, auch wenn die Stülpfilterzentrifuge 301 ihren Zielwert bereits erreicht hat, so kann das Trocknungsergebnis in der Stülpfilterzentrifuge 301 z. B. durch eine Erhöhung des Gasdurchsatzes in der Schleudertrommel 307, eine Temperaturerhöhung des Trocknungsgases etc. verbessert werden. Ebenfalls kann gegebenenfalls die Drehzahl der Zentrifuge erhöht werden, um die mechanische Trocknung (Entwässerung) zu verbessern. Hierdurch kann dem Feststofftrockner ein stärker vorgetrocknetes Produkt zugeführt werden, das dann im kürzerer Zeit im Feststofftrockner getrocknet werden kann. Die Betriebszeiten von Stülpfilterzentrifuge und Feststofftrockner stimmen sich hierdurch harmonisch aufeinander ab. Umgekehrt können, falls das Erreichen der Zielwerte im Feststofftrockner 310 festgestellt wird, bevor die Stülpfilterzentrifuge 301 ihre Zielwerte erreicht, die Betriebsparameter des Feststofftrockners 310 entsprechend umgestellt werden. Auch eine Umstellung der Betriebsparameter sowohl der Stülpfilterzentrifuge 301 als auch des Feststofftrockners 310 ist möglich, um so ein harmonisches oder synergetisches Zusammenspiel dieser beiden Apparate zu erreichen.
Gemäß dem hier vorgeschlagenen Vorgehen optimieren sich die von der Stülpfilterzentrifuge 301 und dem Feststofftrockner 310 gebildeten Systeme selbst mit der Zielsetzung z. B. einer minimalen Gesamtbetriebszeit, wobei die Anteile der mechanisch durch Schleudern erzielten Entfeuchtung und der thermisch durch Trockengas durchgeführten Entfeuchtung von Charge zu Charge zeitlich und ergebnismäßig erheblich voneinander abweichen können.
Der Betriebsablauf der aus der Stülpfilterzentrifuge 301 und dem Feststofftrockner 310 bestehenden Anlage kann grundsätzlich auch so gesteuert werden, dass man feste, z. B. für das jeweilige Produkt durch Versuche ermittelte Zeiten vorgibt, und nach dem jeweiligen Ablauf dieser Zeiten die Entfeuchtungs- und Trocknungsvorgänge in der Stülpfilterzentrifuge 301 und im Feststofftrockner 310 unterbricht. Möglich ist z. B. eine Aufteilung der Entfeuchtungs- und Trocknungszeiten in Stülpfilterzentrifuge 301 und Feststofftrockner 310 im Verhältnis 1: 1 oder auch in anderen Verhältnissen, je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen und zu erreichenden Zielwerten unter Einhaltung einer möglichst wirtschaftlichen und rationellen Arbeitsweise. Die Figuren 21 bis 23 zeigen schließlich weitere Varianten von Stülpfilterzentrifugen mit optimaler Gewichtsmessung.
Die in Figur 21 schematisch dargestellte Stülpfilterzentrifuge 401, welche der Verarbeitung von Suspensionen unterschiedlichen Gewichts dient, umfaßt in bekannter Weise eine in einem Maschinengehäuse 402 auf einer Welle 403 drehbar gelagerte Trommel 404, die von einem Motor 405 rotierend antreibbar und durch einen axialverschieblichen Deckel 406 verschließbar ist. Mit dem Deckel 406 ist über Streben 407 ein Trommelboden 408 starr verbunden, der sich zusammen mit dem Deckel 406 verschiebt.
Das Gehäuse 402 besteht aus einem vorderen Teil 402a und einem hinteren Teil 402b, die durch eine Trennwand 422 gasdicht voneinander getrennt sind.
In der dargestellten Betriebsstellung der Zentrifuge 401 wird über ein Füllrohr 411 zu filtrierende Substanz, nämlich eine aus Feststoff und Flüssigkeit bestehende Suspension in die Trommel 404 eingefüllt. Aufgrund der Rotation der Trommel 404 sammelt sich der Feststoff auf der Innenseite eines Filtermediums 409, das zu großen Teilen die Zylinderwand der Trommel 404 bildet, in Form eines sogenannten "Kuchens" an, während die Flüssigkeit nach Durchdringung des Filtermediums 409 auf die Außenseite der Trommel gelangt und durch einen Fil- tratablauf 412 aufgesammelt wird. Um nach abgeschlossener Filtrierung den "Kuchen" auszutragen, wird nach Abschaltung der Suspensionszuführung der Deckel 406 und mit ihm der Trommelboden 408 in Figur 21 nach links verschoben, so dass der "Kuchen" von diesem aus der Trommel 404 herausgedrückt wird. Durch Weiterrotieren der Trommel 404 wird der Kuchen in den vorderen Teil 402a des Gehäuses abgeschleudert und fällt in einen abnehmbar angeordneten Behälter 413. Nach dem Abschleudern des Kuchens wird der Deckel 406 wieder geschlossen, so daß die anfängliche Betriebsstellung wieder erreicht ist und über das Füllrohr 411 erneut zu filtrierende Suspension in die Trommel 404 eingebracht werden kann. Die beschriebene Anordnung einschließlich Gehäuse 402, Trommel 404, Antriebsmotor 405 und Füllrohr 411 ist in sich starr ausgebildet und um eine horizontale Drehachse 414, d.h. in einer vertikalen Ebene, schwenkbar gelagert ist. Die Drehachse 414 ist ihrerseits auf elastischen Pufferelementen 415 angeordnet, welche auf einem ortsfesten, mit dem Erdboden 416 verbundenen Sockel 417 aufruhen. Die Pufferelemente 415 können beispielsweise übliche Gummi-Metall- Elemente sein und dienen der Absorption und Dämpfung von Schwingungen, welche durch die Rotation der Trommel 404 entstehen können. Die Drehachse 414 kann materiell entfallen, wenn die Pufferelemente 415 selbst gleichzeitig eine Verschwenkung der Anordnung in einer vertikalen Ebene zulassen.
Zwischen dem Gehäuse 402 und einem weiteren ortsfesten Sockel 418 ist ein auf Zug oder Druck beanspruchbares, an sich bekanntes Kraftmeßelement 419, beispielsweise eine Kraftmeßdose, angeordnet. Somit wirkt die ganze Anordnung wie eine Art Balkenwaage: Durch die in die Trommel 404 über das Füllrohr 411 eingeführte Suspension wird die links von der horizontalen Drehachse 414 gelegene Seite der Zentrifuge 401 belastet, wodurch das rechts von der Drehachse 414 gelegene Kraftmeßelement 419 entsprechend beeinflußt wird. Das Kraftmeßelement 419 ist über eine elektrische Leitung 434 mit einer z.B. in Gewichtsoder Füllstandseinheiten geeichten Meßwertanzeige 435 verbunden, die einen über eine Skale 436 spielenden Zeiger 437 umfaßt.
Um die wie eine Balkenwaage funktionierende Zentrifuge 401 zur Vermeidung von Meßfehlern gegenüber der Umgebung zu entkoppeln, ist das Maschinengehäuse 402 mit dem Behälter 413 über eine flexible, gasdichte Kopplungseinrichtung 421, beispielsweise einen Faltenbalg, verbunden, so daß sich die linke Seite der Anordnung frei um die Drehachse 414 verschwenken kann. Auch eine mit dem Füllrohr 411 verbundene Leitung 410 zur Einspeisung der Suspension ist in entsprechender Weise mit einem flexiblen Leitungsstück 430 versehen, um ebenfalls eine störungsfreie Verschwenkung der Anordnung um die Drehachse 414 zu gestatten.
In bestimmten Anwendungsfällen ist es erwünscht, den Filtrierungsvorgang in der Trommel 404 unter Überdruck oder Unterdruck auszuführen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein solcher Druck über die Leitung 410 und das Füllrohr 411 in dem vom Filtermedium 409 umschlossenen Innenraum der Trommel 404 erzeugt. Durch diesen Druck entsteht naturgemäß eine vom Querschnitt des Füllrohrs 411 abhängige Kraft Pl7 die wegen der horizontalen Druckeinleitung in Figur 21 ebenfalls horizontal in Richtung des Doppelpfeils 440 wirkt und wegen des Abstandes a des Füllrohrs 411 von der Drehachse 414 ein entsprechendes Drehmoment Pi x a erzeugt, welches je nachdem, ob Über- oder Unterdruck vorliegt, im nach rechts oder nach links gerichteten Drehsinn wirkt. Durch die Kraft Pi wird auf der gegenüberliegenden Seite der Drehachse 414 als Reaktion am Kraftmesselement 419 ein Drehmoment P2 x b erzeugt, wobei die Beziehung gilt
Figure imgf000079_0001
In dieser Formel wirkt sich die Kraft P2 als eine die Gewichtsmessung verfälschende Störkraft aus. Für diese Störkraft P2 folgt aus obenstehender Formel
Figure imgf000079_0002
Die Störkraft P2 ist also naturgemäß eine unmittelbare Funktion der direkt vom eingeleiteten Über- oder Unterdruck abhängigen Kraft Pi, und es geht darum, den Einfluß dieser Störkraft P2 zu beseitigen.
Bei der in Figur 22 dargestellten Ausführungsform ist das Füllrohr 411 an seiner Einleitungsstelle in das Maschinengehäuse 402 mit einem Krümmer 441 starr verbunden, der seinerseits an das flexible Leitungsstück 430 der Leitung 410 angeschlossen ist. Der Krümmungswinkel des Krümmers 441 ist so gewählt, daß bei Einleitung eines Über- oder Unterdrucks die in Figur 22 strichpunktiert angegebene Wirkungslinie 450 der hierdurch entstehenden, durch den Doppelpfeil 440 angedeuteten Kraft Pi die Drehachse 414 schneidet. Somit wird der in Figur 21 eingezeichnete Momentenarm a zu Null, und entsprechend obiger Formel (2) verschwindet damit auch die Störkraft P2, so daß eine unbehinderte Gewichtsmessung erfolgen kann.
Die Figur 23 zeigt eine gegenüber Figur 22 insoweit abgewandelte Ausführungsform, als das Füllrohr 411 verlängert und zweimal rechtwinklig abgeknickt über das Maschinengehäuse 402 geführt ist, auf dem es durch einen Ständer 442 abgestützt ist. Das senkrecht nach oben gekrümmte Ende des Füllrohrs 411, das wiederum über das flexible Leitungsstück 430 mit der Leitung 410 verbunden ist, liegt so, daß seine Achse, wie strichpunktiert angedeutet, die Drehachse 414 schneidet. Entsteht somit bei Einleitung von Über- oder Unterdruck an dem mit dem Leitungsstück 430 verbundenen Ende des Füllrohrs 411 eine in Richtung des Doppelpfeils 440 nach oben oder unten gerichtete Kraft Pi, so verläuft deren Wirkungslinie 450 wiederum durch die Drehachse 414, und es entsteht aus den im Zusammenhang mit Figur 22 genannten Gründen keine Störkraft P2.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E
1. Filtertuchlose Stülpfilterzentrifuge, umfassend eine in einem Trommelgehäuse drehbar gelagerte Schleudertrommel mit einer ein stationäres, formstabiles Filtermedium umfassenden Trommelwand; eine die Trommel drehend antreibende Welle; einen die offene Stirnseite der Trommel am Trommelrand dichtend verschließenden Deckel; einem Einfüllvorrichtung für zu filternde Suspension mit einer ins Innere der Trommel führenden Füllleitung; und einen im Innern der Trommel angeordneten Trommelboden, wobei Trommelboden und Filtermedium relativ gegeneinander axial verschieblich sind um den von dem Filtermedium zurückgehaltenen Feststoffanteil mechanisch aus der Trommel auszutragen, und wobei der Trommelboden ein Dichtungselement an seiner Umfangsfläche aufweist, welches in einer zurückgezogenen Position des Trommelbodens, benachbart zur geschlossenen Stirnwand der Trommel, dichtend an der zylindrischen Trommelwand anliegt.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelboden einen Durchmesser aufweist, welcher nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Trommel an ihrer geschlossenen Stirnwand.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge eine pneumatische Vorrichtung zum Ablösen und Austragen von Feststoffanteilresten umfaßt.
4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium selbsttragend ist.
5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium aus Metall, Keramik, Kunststoff oder einer Mischung dieser Materialien hergestellt ist.
6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Vorrichtung einen Gasstrom in Axialrichtung der Trommel erzeugt.
7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Vorrichtung einen Gasstrom in Radialrichtung der Trommel erzeugt.
8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Vorrichtung synchronisierbar mit der Relativbewegung von Trommelboden und Trommelwand betätigbar ist.
9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Vorrichtung und Trommelwand relativ zueinander in Axialrichtung der Trommel verfahrbar sind.
10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Vorrichtung einen pulsierenden Gasstrom erzeugt.
11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Vorrichtung Düsenauslässe für den Gasstrom umfasst, welche mit einer Differenzdrehzahl zu der Trommelwand drehend antreibbar sind.
12. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Vorrichtung Düsenauslässe im Innern der Trommel aufweist.
13. Zentrifuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im Innern der Trommel angeordneten Düsenauslässe der pneumatischen Vorrichtung mindestens teilweise in dem Trommelboden angeordnet sind.
14. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der Trommel Auslässe zum Bespülen der Trommelwand mit einem flüssigen Reinigungsmedium, insbesondere einem Lösemittel vorhanden sind.
15. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel mit dem Trommelboden über Abstandshalter starr verbunden ist.
16. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Trommelgehäuse sich in Richtung von der offenen Stirnseite der Trommel zu deren geschlossener Stirnwand hin konisch erweitert.
17. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommelwand geringfügig konisch ausgebildet ist und sich zur offenen Stirnseite hin erweitert.
18. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel eine Öffnung für ein den Deckel durchsetzende Füllrohr der Einfüllvorrichtung für die zu filtrierende Suspension aufweist, dessen Auslassende sich während des Zentrifugiervorganges innerhalb der Trommel befindet.
19. Zentrifuge nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr zur Veränderung des Druckes in der Trommel mit Druck- oder Unterdruckquelle verbindbar und mittels einer kombinierten Dreh- und Gleitdichtung gegenüber dem Deckel abgedichtet ist, wobei die Drehdichtung das Füllrohr gegen den sich drehenden und die Gleitdichtung das Füllrohr gegen den axial verschieblichen Deckel abdichtet.
20. Zentrifuge nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr am Gehäuse in einer elastischen Halterung abgestützt ist, die in Verbindung mit der Dreh- und Gleitdichtung Taumelbewegungen des Füllrohrs zulässt.
21. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh- und Gleitdichtung eine mit den Dichtringen und/oder Abstreifringen ausgestattete Hülse umfasst, die drehbar in einer fest mit dem Deckel verbundenen Buchse gelagert ist.
22. Zentrifuge nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr am Auslassende eine beidseits konisch auslaufende Verdickung aufweist.
23. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllöffnung des Deckels durch ein zusammen mit der Trommel umlaufendes Verschlusselement dicht verschließbar ist, das unter Vermeidung eines Reibschlusses vom Füllrohr entkoppelt ist.
24. Zentrifuge nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel von ihrer dem Füllrohr abgekehrten Seite her über eine Leitung mit einer Druck- oder Unterdruckquelle verbindbar ist.
25. Zentrifunge nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel auf einer Hohlwelle angeordnet ist und das Verschlusselement in der Hohlwelle derart verschieblich gelagert ist, dass es die Einfüllöffnung von der Innenseite der Trommel her dicht verschließt.
26. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr um seine Längsachse drehbar gelagert und zusammen mit der Trommel um diese Achse in Umlauf versetzbar ist.
27. Zentrifuge nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr durch eine Antriebseinrichtung im Wesentlichen synchron zu der Trommel drehend antreibbar ist.
28. Zentrifuge nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Abdichtung zwischen Einfüllöffnung im Deckel und Füllrohr ein wahlweise zwischen einer Offen- und Schließstellung hin- und hersteuerbares Verschlusselement angeordnet ist.
29. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel und der Deckel mittels einer drehend angetriebenen Hohlwelle und darin hin- und herbewegbaren Trägerwelle relativ zueinander axial verschieblich sind, um den Tommelboden zum mechanischen Austrag des Filterkuchens zu verschieben.
30. Zentrifuge nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trägerwelle eine Schraubspindel angeordnet ist, und eine mit dieser Schraubspindel in Eingriff stehende Mutter vorgesehen ist, und dass entweder die Schraubspindel oder die Mutter von einem Motor drehend antreibbar ist, sodass in Abhängigkeit von der Drehzahl der Schraubspindel beziehungsweise der Mutter relativ zur Drehzahl der Hohlwelle die Trägerwelle in der Hohlwelle hin- und herteleskopiert.
31. Zentrifunge nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge eine Sicherheitseinrichtung aufweist, die ein Öffnen der Trommel durch Ablösen des Deckels von ihr so lange verhindert, wie die Trommel mit einer Drehzahl größer als eine kritische Drehzahl rotiert, oberhalb welcher ein Öffnen der Trommel mit Gefahr verbunden wäre, wobei Trommel und Deckel mittels einer drehend angetriebenen Hohlwelle oder einer darin hin- und herteleskopierenden Trägerwelle relativ zueinander axial verschieblich sind, um über den Trommelboden den Filterkuchen auszutragen.
32. Zentrifuge nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trägerwelle eine Schraubspindel angeordnet und eine mit dieser Schraubspindel in Eingriff stehende Mutter vorgesehen sind, dass entweder die Schraubspindel oder die Mutter von einem Motor drehbar abtreibbar ist, so- dass in Abhängigkeit von der Drehzahl der Schraubspindel beziehungsweise der Mutter relativ zur Drehzahl von Hohlwelle und Trommel, die Trägerwelle in der Hohlwelle hin- und herteleskopiert, wobei sich die Trommel öffnet, wenn die Drehzahl der vom Motor angetriebenen Schraubspindel beziehungsweise Mutter größer als die Drehzahl der Hohlwelle ist, und schließt, wenn die Drehzahl der Schraubspindel beziehungsweise der Mutter kleiner als die Drehzahl der Hohlwelle ist und dass die maximale Drehzahl des Motors so gewählt ist, dass die von ihm der Schraubspindel beziehungsweise Mutter erteilte maximale Drehzahl kleiner als die kritische Drehzahl der Trommel ist, sodass sich die Trommel nur dann öffnet, wenn sie mit einer Drehzahl kleiner als die kritische Drehzahl rotiert.
33. Zentrifuge nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubspindel beziehungsweise Mutter durch mehrere, wahlweise einschaltbare Motoren mit unterschiedlicher Drehzahl antreibbar ist, und die maximalen Drehzahlen dieser Motoren so gewählt sind, dass die von ihnen der Schraubspindel beziehungsweise Mutter erteilten maximalen Drehzahlen kleiner als die kritische Drehzahl der Trommel sind.
34. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der geschlossenen Stirnwand der Schleudertrommel und dem relativ zu dieser beweglichen Trommelboden eine flexible und/oder dehnbare Trennwand angeordnet ist, die eine Abdichtung zwischen der den Trommelboden tragenden Verschiebewelle und dem die Suspension aufnehmenden Innenraum der Schleudertrommel vermittelt.
35. Zentrifuge nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand als Faltenbalg ausgebildet ist, der die Verschiebewelle rings umgebend einerseits an der geschlossenen Stirnwand und andererseits am Trommelboden befestigt ist.
36. Zentrifuge nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Überwachung des Differenzdruckes der beidseits der Trennwand herrschenden Drücke vorhanden ist.
37. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge eine Vorrichtung zur Durchführung einer Gewichtsmessung aufweist, wobei die Zentrifuge in einer vertikalen Ebene schwenkbar gelagert ist, wobei ein Kraftmesselement die gewichtsabhängigen Schwenkbewegungen der Zentrifuge abfühlt und eine Kompensationseinrichtung die durch die schwankenden Gasdrücke verursachten Störkräfte derart ausgleicht, dass die Gewichtsmessung hierdurch unbeein- flusst bleibt, und wobei ferner die Kompensationseinrichtung einen den Gasdruck in der Zentrifuge abfühlenden Sensor umfasst, der in Abhängigkeit von abgefühlten Änderungen des Gasdrucks ein Korrektursignal für die Gewichtsanzeige erzeugt.
38. Zentrifuge nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge um eine horizontale Drehachse schwenkbar ist.
39. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Zentrifuge einen ersten Gehäuseraum mit einem Auslass zum Abführen eines Filtrats und einen zweiten Gehäuseraum mit einem Auslass zum Abführen des Filterkuchens aufweist, wobei der erste Gehäuseraum abgedichtet von einem ersten selbstständigen Gehäuseteil und der zweite Gehäuseraum abgedichtet von einem zweiten selbstständigen Gehäuseteil umschlossen ist, wobei ferner die beiden Gehäuseteile jeweils für sich in verschiedene Richtungen um separate Achsen derart schwenkbar gelagert sind, dass sie einzeln zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand relativ zur Schleudertrommel verschwenkbar sind.
40. Zentrifuge nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile um vertikale Achsen verschwenkbar sind.
41. Zentrifuge nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil allgemein ringförmig und das zweite Gehäuseteil etwa topfförmig mit einer im Wesentlichen geschlossenen Stirnwand ausgebildet sind und dass das zweite Gehäuseteil in geschlossenem Zustand mit einem der Stirnwand gegenüberliegenden Rand am ersten Gehäuseteil dicht anliegt.
42. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse und der Schleudertrommel am Rand der Schleudertrommel im Bereich eines Filtratgehäuseteils und eines Feststoffgehäuseteils ein Ringspalt vorhanden ist, wobei Schutzeinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe in dem den Trommelrand umgebenden Ringspalt ein Strom eines gasförmigen Sperrmediums erzeugbar ist, der einen unerwünschten Übertritt von gasförmigen, flüssigen und/oder festen Stoffen zwischen Filtrat- und Feststoffgehäuseteile verhindert.
43. Zentrifuge nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringspalt zwei Ströme eines gasförmigen Sperrmediums erzeugbar sind, von denen der eine in das Filtratgehäuseteil und der andere in das Feststoffgehäuseteil gerichtet ist.
44. Zentrifuge nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Filtratgehäuseteil und Feststoffgehäuseteil eine Gaspendelleitung mit Absperrventil vorgesehen ist.
45. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge einen nachgeschalteten Feststofftrockner umfasst, wobei in der Schleudertrommel durch Schleudern, Druckgaspressen und Wärmekonvektion mit Hilfe eines strömenden Trockengases und im Feststofftrockner durch Wärmekonvektion mit Hilfe eines strömenden Tro-ckengases eine Entfeuchtung und Trocknung des Feststoffes stattfindet.
46. Zentrifuge nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Stülpfilterzentrifuge und der Feststofftrockner über eine dichte Trennung von Stülpfilterzentrifuge und Feststofftrockner ermöglichende Verschlusseinrichtung miteinander zu einer Einheit verbunden sind, wobei an der Stülpfilterzentrifuge und am Feststofftrockner Sensoren zur Messung des dort jeweils herrschenden Entfeuchtungs- und Trocknungsgrades sowie dort vorliegender weiterer Betriebsparameter, wie beispielsweise Gewicht des Trommelinhaltes, Druck, Temperatur, Durchflussmenge und/oder pH-Wert des Filtrats, Drehzahl, Feuchtigkeit, Zuflussmenge der zugeführten Suspension, angeordnet sind, wobei eine gemeinsame Steuervorrichtung vorgesehen ist, welche durch die von den Sensoren angegebenen Messwerte betätigbar ist, und in Abhängigkeit hiervon die Betriebsdaten, wie beispielsweise Drehzahl der Stülpfilterzentrifuge, einen Gasdruck, die Strömungsgeschwindigkeit eines Gases und/oder die Temperatur eines Gases sowie gegebenenfalls die Temperatur von den Festsoff kontaktierenden Flächen regelt, und wobei die Steuervorrichtung die Regelung dieser Betriebsdaten selbsttätig durchführt, sodass die Betriebszeiten für die Entfeuchtung und Trocknung in der Zentrifuge und im Feststofftrockner aufeinander abgestimmt sind und gleichzeitig die Aufteilung der mechanischen Schleuderenergie einerseits und der thermischen Energien in Stülpfilterzentrifuge und Feststofftrockner andererseits wirtschaftlich optimal erfolgt.
47. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge eine Vorrichtung zur Durchführung einer Gewichtsmessung aufweist, wobei das Gehäuse der Zentrifuge um eine Drehachse schwenkbar gelagert ist und ein Kraftmesselement gewichtsabhängige, auf einen unterschiedlichen Füllungsgrad der Trommel mit Suspension oder auf eine unterschiedliche Entfeuchtung der festen Suspensionsbestandteile zurückgehende, um die Drehachse erfolgende Auslenkungen des Zentrifugengehäuses abfühlt, die auf einer Messwertanzeige zur Anzeige gelangen, wobei eine Leitung zur Erzeugung eines Über- oder Unterdrucks in der Trommel vorgesehen ist und die Wirkungslinie der in dieser Leitung auf Grund eines Über- oder Unterdrucks erzeugten Kraft so geführt ist, dass sie die Drehachse des Maschinengehäuses schneidet.
48. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge ein um eine Drehachse schwenkbares Gehäuse umfasst und ein Kraftmesselement gewichtsabhängige, auf einen unterschiedlichen Füllungsgrad der Trommel mit Suspension oder auf eine unterschiedliche Entfeuchtung der festen Suspensionsbestandteile zurückgehende, um die Drehachse erfolgende Auslenkungen des Gehäuses abfühlt, die auf einer Messwertanzeige zur Anzeige gelangen, wobei eine Leitung zur Erzeugung eines Über- oder Unterdrucks in der Trommel vorgesehen ist, und ein den Druck in der Trommel abfühlender Sensor ein Korrektursig-nal erzeugt, mit dem die Messwertanzeige druckabhängig korrigierbar ist.
49. Verfahren zum Trennen einer Suspension in ein Filtrat und einen Feststoffanteil unter Verwendung einer filtertuchlosen Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 48, wobei die Suspension über die Füllleitung in den Innenraum der Trommel gefördert wird, wobei das Filtrat aufgrund der bei drehender Trommel herrschenden Zentrifugalkräfte durch das Filtermedium hindurchtritt und der Feststoffanteil auf der Innenwand der Trommel von dem Filtermedium zurückgehalten wird, und wobei der vom Filtermedium zurückgehaltene Feststoffanteil mittels dem Trommelboden mechanisch aus der Trommel ausgetragen wird.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem mechanischen Austragen des Feststoffanteils über das Filtermedium Gasströme von außen ins Innere der Trommel strömen gelassen werden, um den Feststoffanteil aufzulockern.
51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströme durch Erzeugen eines Unterdrucks im Trommelinneren erzeugt werden.
52. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströme in Form eines oder mehrerer Druck- bzw. Unterdruckpulse angewandt werden.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem der mechanische Austrag des Feststoffanteils durch den Trommelboden erfolgt ist mit-tels radial und/oder axial wirkender Gasströme auf dem Filtermedium verbliebene Reste des Feststoffanteils pneumatisch aus der Trommel herausgefordert werden.
54. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass radial wirkende Gasströme erzeugt werden, während der Trommelboden erneut aus seiner Ausgangslage in die Auswerflage benachbart zur offenen Stirnseite der Trommel überführt wird.
55. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die radial wirkenden Gasströme synchron mit der Trommelbodenbewegung fortschreitend von einer Position benachbart der Ausgangslage des Trommelbodens in Richtung zu dessen Auswerflage erzeugt werden.
56. Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass die radial wirkenden Gasströme bei drehender Trommel stationär erzeugt werden.
57. Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass die radial wirkenden Gasströme von axial wirkenden Gasströmen überlagert werden.
58. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die axial wirkenden Gasströme synchron zur Überführung des Trommelbodens aus seiner Ausgangslage in seine Auswerflage mitwandernd erzeugt werden.
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