EP1468741A1 - Doppelschubzentrifuge - Google Patents

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Publication number
EP1468741A1
EP1468741A1 EP04405164A EP04405164A EP1468741A1 EP 1468741 A1 EP1468741 A1 EP 1468741A1 EP 04405164 A EP04405164 A EP 04405164A EP 04405164 A EP04405164 A EP 04405164A EP 1468741 A1 EP1468741 A1 EP 1468741A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
acceleration
double
funnel
drum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04405164A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Dr. Reinach
Roy Geiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ferrum AG
Original Assignee
Ferrum AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferrum AG filed Critical Ferrum AG
Priority to EP04405164A priority Critical patent/EP1468741A1/de
Publication of EP1468741A1 publication Critical patent/EP1468741A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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

Definitions

  • the invention relates to a double push centrifuge according to the preamble of independent claim 1.
  • Centrifuges for drying moist substances or moist substance mixtures Centrifuges in a wide variety of designs are widely used used in various fields. So come for example Drying of high purity pharmaceutical products working discontinuously Centrifuges, such as peeler centrifuges, are preferred for use while in particular then when continuously separating large amounts of a solid-liquid mixture continuously operating push centrifuges are to be used advantageously become. Depending on the requirements, there are single or multi-stage Pusher centrifuges and so-called double pusher centrifuges are used.
  • a solid-liquid mixture for example a suspension or a moist salt or salt mixture
  • a mixture distributor one quickly rotating drum, which is designed as a filter screen, so that on the ground the centrifugal forces excreted the liquid phase through the filter screen a solid cake is deposited on the inside of the drum wall becomes.
  • the mixture usually passes over a standing inlet pipe and a mixture distributor in the middle of the Centrifuge drum, the mixture distributor with the centrifuge drum rotates synchronously.
  • the mixture is in Interaction with the mixture distributor, alternately the front or rear half of the drum can be fed.
  • the solid cake becomes the respective end through the moving floor the drum is transported and discharged via a gutter.
  • Typical areas of application for double-shear centrifuges are among others good drainable products, such as sea salt, where in particular the double Exploitation of the thrust movement comes into play.
  • Another typical one Areas of application are products that are difficult to filter or mixtures with low levels Enema concentrations (i.e. with a high liquid content). Here it affects in Higher liquid swallowing capacity compared to ordinary push centrifuges particularly positive. There may be smaller enema concentrations or higher Amounts of suspension can be processed without causing flooding.
  • the known push centrifuges also have various serious Disadvantages. Even if lower with the known double push centrifuges Enema concentrations can be processed as with ordinary in or multi-stage pusher centrifuges, the inlet concentration of the to be processed Mixture should not be arbitrarily small. That is, if the proportion of liquid in the mixture is too high, for example 50% or 70% or 80% or even more than 90% Is liquid phase, the mixture must be more or less expensive Processes are pre-thickened. If the liquid content is too high, one will uniform distribution of the mixture to be dried over the circumference of the Sieve drum increasingly difficult.
  • the object of the invention is therefore an improved double push centrifuge To propose, the disadvantages known from the prior art largely avoids.
  • the double-shear centrifuge comprises one about an axis of rotation rotating sieve drum for separating a mixture into a solid cake and a liquid phase and a mixture distributor arranged in the sieve drum with a moving floor device that can be moved back and forth along the axis of rotation is arranged so that the solid cake alternately with an outer Ring area is slidable.
  • the double push centrifuge also includes one Infeed device with which the mixture via the mixture distributor in a Empty space can be introduced, which is adjacent to the outer ring area at Moving the solid cake is created by the moving floor device.
  • the moving floor device has acceleration surfaces on both sides, which inclined with respect to the radial direction at a predeterminable angle of inclination are so that the mixture introduced by the feed device before Reaching the screening drum to a predeterminable peripheral speed is accelerable.
  • the acceleration itself for example, by a suitable choice of the Inclination angle of the acceleration surface is adjustable. This allows the Quality of the solid cake produced, especially for products with which For example, the particle size or the shape of the grains play a role in the end product play, be significantly increased. In very special cases it is even possible to one and the same double push centrifuge in one operation, i.e. essentially at the same time to produce products of different quality, for example the angle of inclination arranged on both sides of the moving floor device Acceleration surfaces are chosen differently.
  • the double-shear centrifuge according to the invention comprises in a manner known per se a sieve drum rotatable about an axis of rotation about a drum axis, which in is housed in a housing.
  • the drum axis stands with one Drum drive in operative connection, so that the sieve drum through the Drum drive can be set in rapid rotation about the axis of rotation.
  • the Sieve drum has sieve openings through which in a known manner faster rotation liquid phase from a mixture on an inner Circumferential surface of the screening drum was applied by the occurring Centrifugal forces can be dissipated to the outside. That on the inner peripheral surface of the Sieve drum applied mixture is so by the prevailing very strong Centrifugal forces in a solid cake, which is on the inner circumferential surface of the Sieve drum deposits, and the liquid phase separated.
  • the Screen drum designed in a manner known per se as a skeletal support drum be used to form the appropriate screen surfaces with special filter foils are lined around their circumference, i.e. the skeletal support drum can for example with one or more filter screens with different or the same large filter openings to separate the liquid phase.
  • a mixture distributor is arranged within the sieve drum, which allows it Distribute mixture on the peripheral surface of the screening drum, the Mixer distributor with an inlet device and a moving floor device Moving floor plate includes.
  • the mixture enters the Inlet device and is in a known manner due to an oscillatory Movement of the moving floor device alternately of the front or rear half of the sieve drum feedable.
  • the inlet device is in one preferred embodiment rigidly coupled and rotated with the sieve drum therefore synchronized with the sieve drum and the mixture distributor.
  • the oscillatory only the mixture distributor with its components moves, i.e. with the moving floor plate, the connecting element, the moving floor device and the outer ring area.
  • oscillatory relative movement between the oscillating mixture distributor and the inlet device which is immovable in the axial direction, so that the mixture can alternately be fed to the front or rear half of the screening drum.
  • the moving floor device which is effective in a special version the sliding floor plate can be connected, is preferably in the form of a Circular disc formed with an outer ring area, the ring area on a peripheral region of the moving floor device and is arranged that with the ring area that deposited in the screening drum Solid cake can be moved alternately in both directions of the axis of rotation.
  • the push floor plate is connected to a push axis in a manner known per se Coupling device coupled with reversing unit, so that the Moving floor device in the direction of the axis of rotation in an oscillatory movement can be moved with a specifiable stroke. Due to the oscillatory movement of the Moving floor device is the one deposited on the peripheral surface of the screening drum Solid cake through the outer ring area alternately in both directions The axis of rotation can be moved so that the solid cake through the outer Ring area can be transported in the axial direction to the respective end of the screening drum and is separated from the liquid phase via a discharge opening Double push centrifuge is removable.
  • the moving floor device in one predeterminable area in the form of acceleration surfaces is designed such that the mixture introduced by the feed device before reaching the Screen drum can be accelerated to a predetermined circumferential speed.
  • the mixture from the feed device is alternately one at a time Side of the moving floor device supplied. If the mixture in the Infeed device not already at a predeterminable peripheral speed can be pre-accelerated, the mixture essentially comes under the action of Gravity on a corresponding surface of the moving floor device and finally reaches the radial direction under a predeterminable Inclination angle inclined acceleration surface. The mixture overflows or along the acceleration surface and thus reaches the peripheral surface of the Screen drum.
  • the mixture gets into the through the oscillatory movement of the Moving floor device created empty space on the peripheral surface of the Sieve drum, and is based on the rotation speed of the sieve drum accelerated. Due to the enormously high centrifugal forces on the in the empty space deposited mixture act, the liquid phase contained in the mixture the screen openings are removed from the screen drum.
  • the acceleration surface is inclined against the radial direction in the area of the acceleration surface the flow velocity compared to the Velocity targeted in the free fall of the mixture towards the peripheral surface changeable so that the mixture in the area of the acceleration surfaces increasing approach to the outer ring area gradually accelerated is.
  • the mixture is in the area of the acceleration double-push centrifuge according to the invention in a particularly gentle manner and after accelerated to a predefinable peripheral speed, then at Finally, the full rotation speed of the peripheral surface is reached To reach the sieve drum.
  • the value of the angle of inclination of the acceleration surface against the radial Direction can be between 0 ° and 90 °, for example between 10 ° and 30 ° or between 30 ° and 60 °, in particular between 60 ° and 70 °, but preferably between 55 ° and 75 °.
  • the value of the angle of inclination is greater than 70 ° and even close can be at 90 °.
  • a rather not too acute angle is advantageous, whereby an optimal value of the corresponding angle of inclination, among other things, of the value of the static friction angle of the product to be dewatered.
  • the acceleration surfaces can either cover only a partial area extend the moving floor device or even over the entire radial Height of the moving floor device, the moving floor device depending on Requirement in whole or in part as a substantially hollow frame or entirely or can be partially constructed from solid material. Of course it is possible that the two acceleration surfaces are the same or different Can have inclination angle.
  • Double-thrust centrifuge is the acceleration surface as Filter screen designed to separate the liquid phase from the mixture.
  • Both acceleration surfaces are preferably designed as a filter screen.
  • only one acceleration surface can be used as a filter screen be configured, or the two acceleration surfaces can each have differently designed filter screens.
  • the two can different filter screens made of different materials, for example or the size of the filter pores can be different. This makes it possible two different ones from the same mixture in the same operation Solid cakes of different quality, i.e. with different To produce properties.
  • the acceleration surface as a filter screen on a skeletal support body be arranged to form the filter screen with special filter foils can be equipped, i.e. the skeletal support body can, for example, with one or more filter screens, which may be used for separation in different Stages can have filter openings of different sizes.
  • filter screens include slotted screens or for example screen plates in question.
  • the filter screens can be advantageous provide filter openings of different sizes in different ways become.
  • the previously mentioned screen plates can among others punched, drilled, lasered, electron beam punched or water jet cut be, whereby in principle other techniques are also possible.
  • the sieves themselves can, depending on requirements, from different, in particular corrosion-resistant materials, such as plastic, Composite materials or different steels such as 1.4462, 1.4539 or 2.4602 or be made of other suitable materials.
  • the filter screens can also wear with suitable layers be provided, for example with hard chrome layers, tungsten carbide (WC), Ceramic or otherwise hardened.
  • the thickness of the filter plates is typically 0.2 mm to 5 mm, although significantly different sheet thicknesses are also possible are.
  • an inlet funnel for pre-accelerating the mixture include.
  • the mixture is already in the Mixer distributor can be pre-accelerated to a specifiable rotation speed and therefore more gently treatable.
  • the speed of rotation is up which the mixture can already be pre-accelerated in the inlet funnel, for example by choosing the size and / or the opening angle of the inlet funnel predetermined.
  • the inlet funnel can also be independent of the mixture distributor by one separate drive shaft rotatably arranged and by means of a drive with a Predeterminable speed designed and arranged rotatable about the drive axis his.
  • This means that the pre-acceleration is independent of the geometry of the Inlet funnel freely selectable by setting the speed of the drive.
  • suitable devices for control and / or regulation can be used be provided so that, for example, the speed during operation of the drive is freely variable.
  • the quality of the Solid cake customizable or it is for example by suitable control and / or regulating the speed of the drive and thus the inlet funnel on the right and to the left of the moving floor device in one and the same Double-shear centrifuge from a mixture a different product quality produced.
  • the inlet funnel can also advantageously be used as a pre-filter screen for the pre-separation of Liquid phase can be formed from the mixture, preferably collecting agent intended for collection and discharge of the liquid phase from the pre-filter screen are. This means that even mixtures with a very high liquid content are problem-free processable.
  • the pre-separation of liquid phase has already in the inlet funnel furthermore the enormous advantage that this part of the liquid phase is no longer accelerated to the very high rotational speed of the screening drum, what among other things, particularly favorably on the energy consumption of the Double push centrifuge affects.
  • the mixture is thereby in the area of the acceleration surface and / or Inlet funnel can be filtered in two stages.
  • the first filter stage forms one Coarse filter, which contains particles in the mixture that are larger than that Retains filter openings of the coarse filter.
  • the fine filter holds correspondingly finer Particles return during at least part of the liquid phase, as well as very small ones Particles that also have to be removed can be removed directly.
  • the Design as a two-stage sieve has the particular advantage that the fine filter through large and / or heavy particles contained in the incoming mixture are not so mechanically stressed, so that the fine filter, for example can have very small pores for filtering very small particles and in particular also made of mechanically less resistant materials can be.
  • the double distributor centrifuge includes one Pre-acceleration funnel, which essentially widens towards Feed device extends.
  • the value of the opening angle of the inlet funnel and / or the value of the The pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel can be related on the axis of rotation, for example, between 0 ° and 45 °, specifically between 0 ° and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, are preferably between 15 ° and 35 °.
  • the value of the opening angle and / or the Pre-acceleration angle is greater than 45 °.
  • the pre-acceleration funnel can also be used in the same way as the inlet funnel Pre-acceleration screen to be designed, with the mixture distributor Collection devices for removing liquid phase can be provided.
  • the Inlet funnel and / or the pre-acceleration funnel as a skeletal Support body can be designed to form the pre-filter screen and / or Pre-acceleration screen can be equipped with special filter foils, i.e. the skeletal support bodies can, for example, with one or more filter screens, which may have different sizes for separation in different stages Can have filter openings.
  • filter screens include slotted screens or for example screen plates in question.
  • the filter screens can be advantageous provide filter openings of different sizes in different ways become.
  • the previously mentioned screen plates can among others punched, drilled, lasered, electron beam punched or water jet cut be, whereby in principle other techniques are also possible.
  • the sieves themselves can, depending on requirements, from different, in particular corrosion-resistant materials, such as plastic, Composite materials or different steels such as 1.4462, 1.4539 or 2.4602 or be made of other suitable materials.
  • the filter screens can also wear with suitable layers be provided, for example with hard chrome layers, tungsten carbide (WC), Ceramic or otherwise hardened.
  • the thickness of the filter plates is typically 0.2 mm to 5 mm, although significantly different sheet thicknesses are also possible are.
  • the pre-acceleration funnel can also be designed and be arranged that the pre-acceleration funnel by means of a rotary drive an axis of rotation can be rotated at a predeterminable speed.
  • Both the inlet funnel and the Pre-acceleration funnel preferably under a substantially constant Opening angle widening towards the moving floor device or Feed device out.
  • the value of the pre-acceleration angle of the Pre-acceleration funnel can, for example, with respect to the axis of rotation lie between 0 ° and 45 °, in particular between 0 ° and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, preferably between 15 ° and 35 °.
  • the value of the Pre-acceleration angle is greater than 45 °.
  • a rather acute angle of The advantage is being an optimal value of the corresponding pre-acceleration angle including the value of the stiction angle of the product to be dewatered is determined.
  • a pre-acceleration funnel in a predeterminable range also has one have a curved course, the opening angle of the inlet funnel and / or increase the pre-acceleration angle of the pre-acceleration funnel or downsize.
  • the inlet funnel has a curved course and the opening angle of the inlet funnel increases or decreases in the direction of the moving floor device. It is known that different products can be dewatered differently under otherwise identical operating conditions of the double-shear centrifuge, for example depending on the grain size and / or the viscosity and l or other properties or parameters such as the temperature of the mixture.
  • the inlet funnel or Pre-filter screen has a curved course, the opening angle of the Pre-filter screen enlarged towards the moving floor device. That is, the Inlet funnel or the prefilter sieve widens towards Moving floor device similar to the horn of a trumpet.
  • the pre-filter screen faster can leave, for example, with an essentially conical shape, with constant opening angle widening pre-filter screen.
  • the inventive Double-shear centrifuge includes in a manner known per se about an axis of rotation 2 a drum axis 31 rotatable sieve drum 3, which in a housing G is housed.
  • the drum axis 31 stands with one, not shown Drum drive in operative connection, so that the drum 3 through the Drum drive can be set in rapid rotation about the axis of rotation 2.
  • the Sieve drum has sieve openings 32 through which in a known manner faster rotation liquid phase 6 from a mixture 4, which on an inner Circumferential surface 20 of the drum 3 was applied by the occurring Centrifugal forces can be dissipated to the outside in a collecting device 18. That on the inner peripheral surface 20 of the mixture 3 applied mixture 4 is thus the prevailing very strong centrifugal forces in a solid cake 5, which is on the deposits inner peripheral surface 20 of the drum 3, and the liquid phase 2, the through the sieve openings 32 can be removed from the sieve drum 3, separated.
  • a mixture distributor 7 is arranged within the sieve drum 3, which allows it Distribute mixture 4 on the inner peripheral surface 20 of the screening drum 3, wherein the mixture distributor 7 has an inlet device 17 and a moving floor device 8 with sliding floor plate 81.
  • the mixture 4 arrives in the operating state via the feed device 10 Inlet device 17 and is then due to an oscillatory movement of the Moving floor device 8 alternately the front or rear half of the Sieve drum 3 can be fed.
  • the inlet device 17 is with the sieve drum 3 preferably rigidly coupled by fastening means and therefore rotates synchronously with the sieve drum 3 and the mixture distributor 7.
  • the oscillatory movement which is described in more detail below, is only carried out by Mixer distributor 7 with its components, i.e. with the sliding floor plate 81, the Connecting element 82, the moving floor device 8 and the outer Ring area 9.
  • the sliding floor device 8 is operatively connected to the connecting element 82 Sliding floor plate 81 connected.
  • the moving floor device 8 is preferred in the form of a circular disc with an outer ring region 9, the Ring area 9 on a peripheral area of the moving floor device 8 so is formed and arranged that the ring area 9 in the sieve drum 3 deposited solid cake 5 alternately in both directions of the axis of rotation 2 is movable.
  • the sliding floor plate 81 is also preferred as a ring sheath 81 trained, but can also in the form of a spoke wheel 81 or in any other suitable form.
  • the connecting element 82, the Moving floor plate 81 connects effectively with the moving floor device 8, can for example, be constructed from several struts 82, which are preferred, however not necessary to extend along the axis of rotation 2, or as compact or not compact drum 82, for example as a perforated drum 82 or in each other suitable shape.
  • the push floor plate 81 is connected to a not shown by means of a push axis 16 Push device coupled to reversing unit, so that the push floor plate 81 with the connecting element 82 and the moving floor device 8 in the direction of Axis of rotation 2 can be set into an oscillatory movement with a specifiable stroke. Due to the oscillatory movement of the moving floor device 8 is on the Circumferential surface of the sieve drum 3 deposited solid cake 5 through the outer ring area 9 alternately in both directions of the axis of rotation 2 displaceable so that the solid cake through the outer ring area 9 in Axial direction to the respective end of the drum 3 is transportable and a discharge opening 19 separated from the liquid phase 6 from the Double push centrifuge 1 can be removed.
  • the moving floor device 8 in one predeterminable area in the form of acceleration surfaces 12 is configured that the mixture 4 introduced by the feed device 10 before reaching the Sieve drum 3 can be accelerated to a predetermined circumferential speed.
  • Fig. 1a shows a schematic representation of a section of the Moving floor device 8 with acceleration surfaces 12 and the outer Ring area 9.
  • mixture 4 is made a feed device 10, not shown here, as shown on the right Side of the moving floor device 8 fed.
  • the mixture 4 reaches a corresponding surface of gravity Push floor device 8 and finally reaches the radial one Direction at an angle of inclination ⁇ inclined acceleration surface 12.
  • Das Mixture 4 flows over or along the acceleration surface 12 and thus arrives onto the peripheral surface 20 of the screening drum 3.
  • the mixture 4 reaches the created by the oscillating movement of the moving floor device 8 Empty space 11 on the peripheral surface 20 of the drum 3 and is on the Speed of rotation of the screening drum accelerates. Because of the enormously high Centrifugal forces that act on the mixture 4 deposited in the empty space 11, the in Mixture 4 contained liquid phase 6 through the sieve openings 21 from the Screen drum 3 discharged.
  • the acceleration surfaces 12 can, as shown schematically in FIG. 1 a shown, either only over a portion of the moving floor device 8 extend or over the entire radial height of the Moving floor device 8, the moving floor device 8 depending on the requirement in whole or in part as a substantially hollow frame 8 or in whole or partly made of solid material.
  • Fig. 1 b is a section of a special embodiment of a Acceleration surface 12 with an outer ring area 9 for shifting the here Festoff cake 5, not shown.
  • the outer ring area 9 has a predeterminable height a which, depending on the mixture to be processed 4 and / or Operating conditions under which the double-shear centrifuge 1 is operated, about 1% to 40% of the drum radius r, preferably about 5% to 10%, is in particular 5% to 20% of the drum radius r.
  • the acceleration surface 12 can also be designed as a multi-stage acceleration surface 12, the acceleration surface 12 for pre-acceleration of the mixture 4 having several partial surfaces inclined at different angles ⁇ 1 , ⁇ 2 , the relative the size of the partial surface and its surface angle ⁇ 1 , ⁇ 2 can depend, for example, on the mixture 4 to be processed or on the operating parameters of the double-push centrifuge 1.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of an inventive Double thrust centrifuge 1, in which the acceleration surface 12 as a filter screen 121 for separating the liquid phase 6 from the mixture 4 is formed.
  • the moving floor device 8 at least in the area of the acceleration surfaces 12 at least partially designed as a hollow body.
  • FIG. 2a shows another embodiment according to FIG. 2, the Filter screen 121 as a two-stage screen with a coarse filter 122 and a fine filter 123 is designed.
  • the mixture 4 can thereby in the area of the acceleration surface 12 can be filtered in two stages.
  • the coarse filter 122 forms the first filter stage, which contains particles in the mixture that are larger than the filter openings of the Coarse filter 122 holds back, which can be inserted directly into the empty space 11.
  • the Fine filter retains correspondingly finer particles, which also hold space 11 and thus the solid cake 5 can be fed, while at least part of the Liquid phase 6, as well as very small particles that also have to be removed, can be removed directly from the sieve drum 3 through the sieve opening 21.
  • the Designing the filter screen 121 as a two-stage screen has the particular advantage that the fine filter 123 due to large and / or heavy particles in the incoming Mixture 4 are included, is not mechanically stressed so that the Fine filter 123, for example, very small pores for filtering very small ones May have particles and in particular mechanically little resistant materials can be made.
  • the Infeed device 10 an inlet funnel 101 for pre-accelerating the Mixture 4.
  • the mixture passes through the inlet device which, as in FIG. 3 shown as an example, comprises an inlet pipe, first into an inlet funnel 101, which is rotatably connected to the inlet device 17, so that the inlet funnel 101 rotates synchronously with the moving floor device 8.
  • the inlet funnel 101 is designed and arranged that the mixture 4 depending on when leaving the inlet funnel 101 axial position of the mixture distributor 7 in one of the two drum halves over the Moving floor device can be fed.
  • the inlet funnel 101 in the direction of the mixture distributor 7 in extends substantially conically and the inlet funnel rotates synchronously the mixture 4 is already in the inlet funnel 101 to a predetermined Pre-accelerated rotation speed, so that the mixture 4 on arrival already a certain speed in on the acceleration surface 12 Has circumferential direction of the screening drum 3 and so even more gently the maximum peripheral speed of the peripheral surface 20 can be accelerated.
  • the acceleration surface 12 is preferred, but not necessary, as shown in FIG. 3, designed as a filter screen 121.
  • Rotation speed to which the mixture can be accelerated in the inlet funnel 101 is to control specifically.
  • the inlet funnel 101 is mechanically in from the inlet device 17 essentially decoupled.
  • To control and / or regulate the Rotational speed of the inlet funnel 101 is this with a separate one Drive axis 131 connected in a rotationally fixed manner and via the drive axis 131 by means of a Drive 13 independently of the screening drum 3 with a predeterminable Rotation frequency drivable.
  • Suitable means can be used be provided to drive 13, for example, depending on suitable To control and / or regulate the operating parameters of the double-push centrifuge 1.
  • the double-push centrifuge according to the invention can also be used here sensors, not shown, for measuring relevant operating parameters include.
  • FIG. 5 shows a further particularly advantageous embodiment variant according to FIG. 4.
  • the inlet funnel 101 is used as a prefilter sieve 102 Pre-separation of liquid phase 6 from mixture 4 is formed.
  • the Inlet funnel 101 configured in such a way and in relation to one in the sieve drum 3 provided collecting means 14 that already during the pre-acceleration of the mixture 4 in the inlet funnel 101 through the pre-filter screen 102 at least a part the liquid phase 6 separable from the mixture 4 into the collecting means 14 and from the sieve drum 3 can be removed. This makes it possible to mix even with enormous high liquid content with the double-shear centrifuge according to the invention to process.
  • the inlet funnel 101 or the prefilter sieve 102 points in relation to the Axis of rotation 2 has an opening angle ⁇ which, in relation to the axis of rotation 2 can for example be between 0 ° and 45 °, in particular between 0 ° and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, preferred can be between 15 ° and 35 °.
  • the value of the opening angle ⁇ is greater than 45 °.
  • Pre-acceleration funnel 71 shows a variant of a double-shear centrifuge according to the invention Pre-acceleration funnel 71.
  • the pre-acceleration funnel 71 is in this Variant arranged on the inlet device 17 and rotatably connected to this.
  • the inlet funnel 101 rotates synchronously with the moving floor device 8 the pre-acceleration funnel 71 extends in a substantially axial direction to the feed device 10 so that the feed device 10 supplied mixture 4 goes directly into the pre-acceleration funnel 71.
  • It is the pre-acceleration funnel 71 is designed and arranged such that the Mixture 4 when leaving the pre-acceleration funnel 71 depending on the axial Position of the mixture distributor 7 in one of the two drum halves over the Moving floor device can be fed.
  • FIG. 7 Another exemplary embodiment according to FIG. 6 that is important in practice is shown in FIG. 7 shown schematically.
  • the Pre-acceleration funnel 71 as pre-acceleration screen 72 for pre-separation of liquid phase 6 formed from the mixture 4.
  • the Pre-acceleration funnel 71 configured and in this way with respect to one in the Screening drum 3 provided collecting device 73 arranged that already at the Pre-acceleration of the mixture 4 in the pre-acceleration funnel 71 by the Pre-acceleration screen 72 at least part of the liquid phase 6 from the mixture 4 can be separated into the collecting device 73 and can be removed from the screening drum 3.
  • the pre-acceleration funnel 71 or the pre-acceleration screen 72 has with respect to the axis of rotation 2 on a pre-acceleration angle ⁇ , which in relation on the axis of rotation 2 can be between 0 ° and 45 °, for example between 0 and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, can preferably be between 15 ° and 35 °.
  • ⁇ which in relation on the axis of rotation 2 can be between 0 ° and 45 °, for example between 0 and 10 ° or between 10 ° and 45 °, in particular between 25 ° and 45 °, can preferably be between 15 ° and 35 °.
  • the value of the pre-acceleration angle ⁇ is greater than 45 °.
  • the flow velocity of the mixture is in the pre-acceleration screen 72 4 compared to the speed in free fall towards the screening drum 3 selectively changeable so that the mixture 4 in the area of Pre-acceleration funnel 71 or the pre-acceleration screen 72 gradually is accelerable. That is, the mixture 4 is in the range of Pre-acceleration screen 72 gradually in a particularly gentle manner a predeterminable peripheral speed can be accelerated, then when reached the peripheral surface 20 of the drum 3, finally the full To achieve the speed of rotation of the screening drum 3.
  • the inlet funnel 101 is designed as a pre-filter screen 102 for pre-separating liquid phase 6, it can be of particular advantage if the inlet funnel 101 or the prefilter sieve 102 has a curved shape and the opening angle ⁇ of the inlet funnel 101 as shown schematically in FIGS. 7a and 7b, towards Moving floor device 8 enlarged or reduced.
  • Double-shear centrifuge 1 for example depending on the grain size and / or the viscosity and / or other properties or parameters, such as Example of the temperature of the mixture 4, can be dewatered differently.
  • the inlet funnel 101 or the pre-filter screen 102 has a curved course, the Opening angle ⁇ of the prefilter sieve 102 in the direction of the moving floor device 8 increased.
  • Such a special embodiment of an inlet funnel 101 is shown schematically in Fig. 7a. That is, the inlet funnel 101 or the Pre-filter screen 102 widens in the direction of moving floor device 8 similarly the horn of a trumpet.
  • the same can be done in exactly the same way as the one predicted Pre-acceleration funnel 71 and the pre-acceleration screen 72 one have a curved course, the pre-acceleration angle ⁇ of the Pre-acceleration funnel 71 in the direction of the feed device 10 enlarged or reduced.
  • the pre-acceleration funnel 71 is designed and arranged such that the Pre-acceleration funnel 71 by means of a rotary drive 15 about an axis of rotation 151 is rotatable at a predeterminable speed.
  • the axis of rotation 151 as exemplified in Fig. 8, arranged within the axis of rotation 2 and are driven independently of this by the rotary drive 15.
  • suitable means for controlling and / or regulation of the rotational speed of the rotary drive 15 can suitable means, not shown here, can be provided for the rotary drive 15 for example depending on suitable operating parameters of the To control and / or regulate the double-thrust centrifuge 1.
  • this can introduced mixture through the two sides of the moving floor device arranged acceleration surfaces to a predetermined circumferential speed be pre-accelerated so that the mixture when it hits the sieve drum not in the shortest possible time from a peripheral speed close to zero to full
  • the peripheral speed of the screening drum is accelerated. This is under other grain breakage avoidable, so that in particular also substances that particularly sensitive to abrupt changes in centrifugal acceleration react, are processed in compliance with the highest quality standards.
  • extremely low inlet concentrations can also be processed, which correspond to 50% or 70% or 80% or even more than 90% of the liquid phase.
  • the filter screen and / or the pre-filter screen and 1 or the pre-acceleration screen it is possible to process mixtures with almost any liquid content without the mixture having to be pre-thickened in complex processes. In this way, even with a high liquid content, it is always ensured that the mixture to be dried is evenly distributed over the inner peripheral surface of the sieve drum. On the one hand, this prevents very damaging vibrations of the sieve drum and thus premature wear of the bearings and drive, and effectively prevents safety problems in operation.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Doppelschubzentrifuge (1) umfassend, eine um eine Drehachse (2) rotierbare Siebtrommel (3) zur Trennung eines Gemischs (4) in einen Feststoffkuchen (5) und eine Flüssigphase (6), sowie einen in der Siebtrommel (3) angeordneten Gemischverteiler (7) mit einer Schubbodenvorrichtung (8), die entlang der Drehachse (2) hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen (5) wechselseitig mit einem äusseren Ringbereich (9) verschiebbar ist. Weiter umfasst die Doppelschubzentrifuge (1) eine Einspeiseeinrichtung (10), mit welcher das Gemisch (4) über den Gemischverteiler (7) in einen Leerraum (11) einbringbar ist, der angrenzend an den äusseren Ringbereich (9) beim Verschieben des Feststoffkuchens (5) durch die Schubbodenvorrichtung (8) entsteht. Dabei weist die Schubbodenvorrichtung (8) beidseitig Beschleunigungsflächen (12) auf, die bezüglich der radialen Richtung unter einem vorgebbaren Neigungswinkel (y) geneigt sind, so dass das durch die Einspeiseeinrichtung (10) eingebrachte Gemisch (4) vor Erreichen der Siebtrommel (3) auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelschubzentrifuge gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Zur Trocknung feuchter Substanzen oder feuchter Substanzgemische sind Zentrifugen in den verschiedensten Ausführungsformen weit verbreitet und werden auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt. So kommen beispielsweise zur Trocknung hochreiner pharmazeutischer Produkte diskontinuierlich arbeitende Zentrifugen, wie Schälzentrifugen bevorzugt zum Einsatz, während insbesondere dann, wenn kontinuierlich grosse Mengen eines fest-flüssig Gemischs getrennt werden sollen, kontinuierlich arbeitende Schubzentrifugen vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei kommen je nach Anforderung Ein- oder Mehrstufige Schubzentrifugen, sowie sogenannte Doppelschubzentrifugen zum Einsatz.
Bei den verschiedenen Typen der zuletzt genannten Klasse von Schubzentrifugen wird ein fest-flüssig Gemisch, beispielsweise eine Suspension oder ein feuchtes Salz oder Salzgemisch, durch ein Einlaufrohr über einen Gemischverteiler einer schnell rotierenden Trommel, die als Filtersieb ausgestaltet ist, zugeführt, so dass auf Grund der wirkenden Fliehkräfte die flüssige Phase durch das Filtersieb ausgeschieden wird, während im Inneren an der Trommelwand ein Feststoffkuchen abgeschieden wird. Dabei ist in der rotierenden Trommel ein im wesentlichen scheibenförmiger, synchron mitrotierender Schubboden angeordneten, der in axialer Richtung in der Trommel mit einer gewissen Amplitude oszilliert, so dass ein Teil des getrockneten Feststoffkuchens an einem Ende der Trommel herausgeschoben wird. Bei der entgegengesetzten Bewegung des Schubbodens wird ein an den Schubboden angrenzender Bereich der Trommel freigegeben, der dann durch das Einlaufrohr und über den Gemischverteiler wieder mit neuem Gemisch beschickt werden kann. Dabei können je nach eingesetztem Typ mit modernen Hochleistungs-Schubzentrifugen problemlos Durchsatzmengen in einer Grössenordnung von 100 Tonnen pro Stunde erreicht werden, wobei Trommeldurchmesser bis zu 1000 mm und mehr durchaus üblich sind und typische Rotationsfrequenzen der Trommel, abhängig vom Trommeldurchmesser von bis zu 2000 Umdrehungen pro Minute und mehr erreicht werden können. Dabei bedingt in der Regel ein grösserer Trommeldurchmesser wegen der auftretenden starken Fliehkräfte eine kleinere maximale Rotationsfrequenz der Trommel. Selbstverständlich können die Betriebsparameter, wie z.B. die Rotationsfrequenz der Trommel, die pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Gemisch oder auch der Trommeldurchmesser oder der Typ der eingesetzten Schubzentrifuge auch von dem zu trocknenden Material selbst, dem Gehalt an Flüssigkeit usw. abhängen.
Bei den bekannten Doppelschubzentrifugen gelangt das Gemisch üblicherweise über ein stehendes Einlaufrohr und einen Gemischverteiler in die Mitte der Zentrifugentrommel, wobei der Gemischverteiler mit der Zentrifugentrommel synchron rotiert. Durch einen in der Mitte der Zentrifugentrommel angeordneten Schubboden, der entlang der Längsachse der Zentrifugentrommel oszilliert und mit dem Gemischverteiler wirkfest verbunden sein kann, ist das Gemisch im Zusammenspiel mit dem Gemischverteiler, abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Tommelhälfte zuführbar. Dadurch sind zwei Einlaufzonen vorhanden, so dass pro Zeiteinheit entsprechend grössere Mengen an Gemisch verarbeitet werden können. Der Feststoffkuchen wird dabei durch den Schubboden zum jeweiligen Ende der Trommel transportiert und über eine Auffangrinne ausgetragen.
Eine bekannte Doppelschubzentrifuge, die nach dem zuvor geschilderten Prinzip arbeitet, ist beispielsweise in der EP 0 635 309 B1 eingehend beschrieben. Die Vorteile gegenüber konventionellen ein- oder mehrstufigen Schubzentrifugen liegen auf der Hand. Unter anderem ist hier die doppelte Einlaufzone zu nennen, wodurch ein deutlich erhöhtes Flüssigkeitsschluckvermögen erreicht wird, so dass Gemische mit niedrigeren Einlaufkonzentrationen, d.h. mit höherem Flüssigkeitsgehalt verarbeitet werden können, wobei gleichzeitig höhere Gesamtzulaufmengen an Gemisch verarbeitbar sind. Darüber hinaus resultiert bei gleicher Hubzahl ein doppeltes Festoff-Fördervermögen und damit eine spezifisch geringere Transportarbeit. Dabei entspricht der Platzbedarf derjenigen normaler Schubzentrifugen gleicher Baugrösse.
Typische Einsatzbereiche für Doppelschubzentrifugen sind unter anderem gut entwässerbare Produkte, wie zum Beispiel Meersalz, wo insbesondere die doppelte Ausnützung der Schubbewegung voll zum Tragen kommt. Ein weiteres typisches Anwendungsgebiet sind schlecht filtrierbare Produkte oder Gemische mit niedrigen Einlaufkonzentrationen (also mit hohem Flüssigkeitsgehalt). Hier wirkt sich das im Vergleich zu gewöhnlichen Schubzentrifugen höhere Flüssigkeitsschluckvermögen besonders positiv aus. Es können kleinere Einlaufkonzentrationen oder höhere Suspensionsmengen verarbeitet werden, ohne dass es zum Schwemmen kommt.
Allerdings weisen die bekannten Schubzentrifugen auch verschiedene gravierende Nachteile auf. Auch wenn mit den bekannten Doppelschubzentrifugen niedrigere Einlaufkonzentrationen verarbeitet werden können als mit gewöhnlichen ein- oder mehrstufigen Schubzentrifugen, darf die Einlaufkonzentration des zu verarbeitenden Gemischs nicht beliebig klein sein. D.h., wenn der Anteil an Flüssigkeit im Gemisch zu hoch ist, beispielsweise 50% oder 70% oder 80% oder gar mehr als 90% Flüssigphase beträgt, muss das Gemisch in mehr oder weniger aufwendigen Verfahren voreingedickt werden. Bei zu hohem Flüssigkeitsgehalt wird nämlich eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über den Umfang der Siebtrommel zunehmend erschwert. Das kann einerseits zu sehr schädlichen Vibrationen der Siebtrommel und damit zu vorzeitigem Verschleiss von Lagern und Antrieb führen; im schlimmsten Fall sogar zu einem Sicherheitsproblem im Betrieb werden. Andererseits bewirkt ein ungleichmässig über den Umfang der Siebtrommel verteilter Feststoffkuchen Probleme beim Waschen. Daher stehen zur Vorentwässerung zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder die bestens bekannten Hydrozyklone zur Verfügung. Es liegt auf der Hand, dass der Einsatz solcher Vorentwässerungssysteme sowohl verfahrenstechnisch als auch apparativ sehr aufwendig und damit teuer ist.
Ein weiterer gravierender Nachteil bei der Verarbeitung von Gemischen kleiner Einlaufkonzentration besteht darin, dass praktisch die gesamte Menge an Flüssigkeit, die mit dem Gemisch zugeführt wird, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt werden muss, bevor sie durch das Filtersieb der Siebtrommel ausgeschieden wird. Das gleiche trifft auf kleinste Partikel im Gemisch zu, die ebenfalls durch das Sieb vom Feststoffkuchen abschieden werden sollen. Das ist energetisch äusserst ungünstig und beeinflusst das Betriebsverhalten der Zentrifuge deutlich negativ.
Aber selbst bei der Verarbeitung von Gemischen mit deutlich höherer Feststoffkonzentration zeigen die aus dem Stand der Technik bekannten Zentrifugen zum Teil massive Nachteile. So wird das durch das Einlaufrohr in den Gemischverteiler eingebrachte Gemisch beim Auftreffen auf die Siebtrommel in kürzester Zeit auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Trommel beschleunigt. Insbesondere bei empfindlichen Substanzen kann das unter anderem zu Kornbruch führen. Das heisst, dass beispielsweise Feststoffkörner, die in einer der Zentrifuge zugeführten Suspension verteilt sind, bei dem abrupten Beschleunigungsvorgang in unkontrollierter Weise in kleinere Stücke zerbersten, was negative Einflüsse auf die Qualität des produzierten Feststoffkuchens haben kann, wenn beispielsweise die Partikelgrösse der Körner im Endprodukt eine Rolle spielt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Doppelschubzentrifuge vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile weitgehend vermeidet.
Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die erfindungsgemässe Doppelschubzentrifuge umfasst eine um eine Drehachse rotierbare Siebtrommel zur Trennung eines Gemischs in einen Feststoffkuchen und eine Flüssigphase, sowie einen in der Siebtrommel angeordneten Gemischverteiler mit einer Schubbodenvorrichtung, die entlang der Drehachse hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen wechselseitig mit einem äusseren Ringbereich verschiebbar ist. Weiter umfasst die Doppelschubzentrifuge eine Einspeiseeinrichtung, mit welcher das Gemisch über den Gemischverteiler in einen Leerraum einbringbar ist, der angrenzend an den äusseren Ringbereich beim Verschieben des Feststoffkuchens durch die Schubbodenvorrichtung entsteht. Dabei weist die Schubbodenvorrichtung beidseitig Beschleunigungsflächen auf, die bezüglich der radialen Richtung unter einem vorgebbaren Neigungswinkel geneigt sind, so dass das durch die Einspeiseeinrichtung eingebrachte Gemisch vor Erreichen der Siebtrommel auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist.
Dadurch, dass die Schubbodenvorrichtung gegen die radiale Richtung geneigte Beschleunigungsflächen aufweist, trifft ein durch die Einspeiseeinrichtung in den Gemischverteiler eingebrachtes Gemisch nicht unmittelbar auf die Siebtrommel. Vielmehr wird das einlaufende Gemisch auf die Beschleunigungsflächen aufgebracht, die gegen die radiale Richtung geneigt sind. Dadurch wird eine verlangsamte Beschleunigung des neu eingebrachten Gemischs auf die Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel erreicht, wodurch insbesondere Kornbruch und andere schädigende Einflüsse, wie sie beim abrupten Beschleunigen in den aus dem Stand der Technik bekannten Doppelschubzentrifugen auftreten, verhinderbar sind. Somit ist durch die erfindungsgemässe Doppelschubzentrifuge ein Zerbersten von im Gemisch enthaltenen Feststoffkörner vermeidbar, weil der Beschleunigungsvorgang über den vorgebbaren Neigungswinkel der Beschleunigungsflächen kontrollierbar ist, d.h. dass die Beschleunigung selbst beispielweise durch eine geeignete Wahl des Neigungswinkels der Beschleunigungsfläche einstellbar ist. Dadurch kann die Qualität des produzierten Feststoffkuchens, insbesondere bei Produkten bei welchen beispielsweise die Partikelgrösse oder die Form der Körner im Endprodukt eine Rolle spielen, deutlich gesteigert werden. In ganz speziellen Fällen ist es sogar möglich, in ein und derselben Doppelschubzentrifuge in einem Arbeitsgang, d.h. im wesentlichen gleichzeitig, Produkte unterschiedlicher Qualität herzustellen, indem beispielsweise der Neigungswinkel der beidseitig an der Schubbodenvorrichtung angeordneten Beschleunigungsflächen unterschiedlich gewählt wird.
Die wesentlichen Komponenten sowie die grundlegende Funktionsweise einer Doppelschubzentrifuge sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass im folgenden vorrangig auf die erfindungswesentlichen Merkmale Bezug genommen werden kann.
Die erfindungsgemässe Doppelschubzentrifuge umfasst in an sich bekannter Weise eine um eine Drehachse über eine Trommelachse rotierbare Siebtrommel, die in einem Gehäuse untergebracht ist. Die Trommelachse steht mit einem Trommelantrieb in Wirkverbindung, so dass die Siebtrommel durch den Trommelantrieb in schnelle Rotation um die Drehachse versetzbar ist. Die Siebtrommel weist dabei Sieböffnungen auf, durch die in bekannter Weise bei schneller Rotation Flüssigphase aus einem Gemisch, das auf eine innere Umfangsfläche der Siebtrommel aufgebracht wurde, durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen abführbar ist. Das auf die innere Umfangsfläche der Siebtrommel aufgebrachte Gemisch wird so durch die herrschenden sehr starken Fliehkräfte in einen Feststoffkuchen, der sich auf der inneren Umfangsfläche der Siebtrommel ablagert, und die Flüssigphase getrennt.
Insbesondere kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Beispiel die Siebtrommel in an sich bekannter Weise als skelettartige Stütztrommel ausgestaltet sein, die zur Bildung der entsprechenden Siebflächen mit speziellen Filterfolien an ihrem Umfang ausgekleidet sind, d.h. die skelettartige Stütztrommel kann beispielsweise mit einem oder mehreren Filtersieben mit unterschiedlich oder gleich grossen Filteröffnungen zur Abscheidung der Flüssigphase ausgestaltet sein.
Innerhalb der Siebtrommel ist ein Gemischverteiler angeordnet, der es gestattet Gemisch auf die Umfangsfläche der Siebtrommel zu verteilen, wobei der Gemischverteiler eine Einlaufeinrichtung und eine Schubbodenvorrichtung mit Schubbodenplatte umfasst.
Das Gemisch gelangt im Betriebszustand über die Einspeiseinrichtung in die Einlaufeinrichtung und ist in bekannter Weise aufgrund einer oszillatorischen Bewegung der Schubbodenvorrichtung abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Hälfte der Siebtrommel zuführbar. Die Einlaufeinrichtung ist dabei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der Siebtrommel starr gekoppelt und rotiert daher synchron mit der Siebtrommel und dem Gemischverteiler. Die oszillatorische Bewegung vollführt jedoch nur der Gemischverteiler mit seinen Komponenten, d.h. mit der Schubbodenplatte, dem Verbindungselement, der Schubbodenvorrichtung und dem äusseren Ringbereich. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen dem oszillierenden Gemischverteiler und der in axialer Richtung unbeweglichen Einlaufeinrichtung, so dass das Gemisch abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Hälfte der Siebtrommel zuführbar ist.
Die Schubbodenvorrichtung, die in einer speziellen Ausführungsvariante wirkfest mit der Schubbodenplatte verbunden sein kann, ist dabei bevorzugt in Form einer Kreisscheibe mit einem äusseren Ringbereich ausgebildet, wobei der Ringbereich an einem peripheren Bereich der Schubbodenvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, dass mit dem Ringbereich der in der Siebtrommel abgelagerte Feststoffkuchen abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse verschiebbar ist.
Die Schubodenplatte ist in an sich bekannter Weise mittels einer Schubachse an eine Schubvorrichtung mit Umsteuereinheit gekoppelt, so dass die Schubbodenvorrichtung in Richtung der Drehachse in eine oszillatorische Bewegung mit vorgebbarem Hub versetzbar ist. Durch die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung ist der auf der Umfangsfläche der Siebtrommel abgelagerte Feststoffkuchen durch den äusseren Ringbereich abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse verschiebbar, so dass der Feststoffkuchen durch den äusseren Ringbereich in axialer Richtung zum jeweiligen Ende der Siebtrommel transportierbar ist und über eine Austragsöffnung von der Flüssigphase getrennt aus der Doppelschubzentrifuge abführbar ist.
Wesentlich für die Erfindung ist dabei, dass die Schubbodenvorrichtung in einem vorgebbaren Bereich in Form von Beschleunigungsflächen so ausgestaltet ist, dass das von der Einspeiseeinrichtung eingebrachte Gemisch vor Erreichen der Siebtrommel auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist.
Dazu wird das Gemisch aus der Einspeiseeinrichtung abwechselnd jeweils einer Seite der Schubbodenvorrichtung zugeführt. Wenn das Gemisch in der Einspeiseeinrichtung nicht bereits auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar ist, gelangt das Gemisch im wesentlichen unter der Wirkung der Schwerkraft auf eine entsprechende Oberfläche der Schubbodenvorrichtung und erreicht schliesslich die bezüglich der radialen Richtung unter einem vorgebbaren Neigungswinkel geneigte Beschleunigungsfläche. Das Gemisch fliesst über bzw. entlang der Beschleunigungsfläche und gelangt so auf die Umfangsfläche der Siebtrommel. Hier gelangt das Gemisch in den durch die Oszillationsbewegung der Schubbodenvorichtung geschaffenen Leerraum an der Umfangsfläche der Siebtrommel, und wird auf die Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt. Durch die enorm hohen Fliehkräfte, die auf das im Leerraum abgelagerte Gemisch einwirken, wird die im Gemisch enthaltene Flüssigphase durch die Sieböffnungen aus der Siebtrommel abgeführt.
Dadurch, dass die Beschleunigungsfläche gegen die radiale Richtung geneigt ist, ist im Bereich der Beschleunigungsfläche die Fliessgeschwindigkeit im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall des Gemisches in Richtung zur Umfangsfläche gezielt veränderbar, so dass das Gemisch im Bereich der Beschleunigungsflächen mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch wird im Bereich der Beschleunigungsflächen der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel zu erreichen.
Der Wert des Neigungswinkels der Beschleunigungsfläche gegen die radiale Richtung kann dabei beispielsweise zwischen 0° und 90° liegen, im einzelnen zwischen 10° und 30°oder zwischen 30° und 60°, insbesondere zwischen 60° und 70°, bevorzugt jedoch zwischen 55° und 75°. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Neigungswinkels grösser als 70° ist und sogar nahe bei 90° liegen kann. Ganz generell kann festgestellt werden, dass in der Regel in Bezug auf die radiale Richtung ein eher nicht zu spitzer Winkel von Vorteil ist, wobei ein optimaler Wert des entsprechenden Neigungswinkels unter anderem vom Wert des Haftreibwinkels des zu entwässernden Produkts bestimmt ist.
Dabei können sich die Beschleunigungsflächen entweder nur über einen Teilbereich der Schubbodenvorrichtung erstrecken oder aber auch über die gesamte radiale Höhe der Schubbodenvorrichtung, wobei die Schubbodenvorrichtung je nach Erfordernis ganz oder teilweise als im wesentlichen hohles Rahmengestell oder ganz oder teilweise aus Vollmaterial aufgebaut sein kann. Selbstverständlich ist es möglich, dass die beiden Beschleunigungsflächen gleiche oder unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen können.
In einem für die Praxis besonders relevanten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge ist die Beschleunigungsfläche als Filtersieb zur Abscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet. Dabei sind bevorzugt beide Beschleunigungsflächen als Filtersieb ausgestaltet. Selbstverständlich kann auch nur eine Beschleunigungsfläche als Filtersieb ausgestaltet sein, oder aber die beiden Beschleunigungsflächen können jeweils unterschiedlich ausgestaltete Filtersiebe aufweisen. Dabei können die beiden unterschiedlichen Filtersiebe zum Beispiel aus verschiedenen Materialien aufgebaut sein, oder die Grösse der Filterporen kann verschieden sein. Dadurch ist es möglich, in ein und demselben Arbeitsgang aus dem gleichen Gemisch zwei verschiedene Feststoffkuchen von unterschiedlicher Qualität, d.h. mit unterschiedlichen Eigenschaften zu produzieren.
Insbesondere kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel die Beschleunigungsfläche als Filtersieb auf einem skelettartigen Stützkörper angeordnet sein, der zur Bildung des Filtersiebs mit speziellen Filterfolien ausgestattet sein kann, d.h. der skelettartige Stützkörper kann beispielsweise mit einem oder mehreren Filtersieben, die eventuell zur Abscheidung in verschiedenen Stufen unterschiedlich grosse Filteröffnungen aufweisen können, ausgestattet sein.
Dabei kommen ganz allgemein als Filtersiebe unter anderem Spaltsiebe oder beispielsweise Siebbleche in Frage. Die Filtersiebe können dabei vorteilhaft auf unterschiedliche Weise mit Filteröffnungen unterschiedlicher Grösse versehen werden. Insbesondere die zuvor erwähnten Siebbleche können unter anderem gestanzt, gebohrt, gelasert, Elektronenstrahl gelocht oder Wasserstrahl geschnitten sein, wobei grundsätzlich auch andere Techniken in Frage kommen. Die Siebe selbst können dabei je nach Anforderung aus verschiedenen, insbesondere korrosionsbeständigen Werkstoffen, wie beispielsweise aus Kunststoff, Verbundwerkstoffen oder unterschiedlichen Stählen wie 1.4462, 1.4539 oder 2.4602 oder aus anderen geeigneten Materialien gefertigt sein. Zum Schutz gegen Verschleiss können die Filtersiebe darüber hinaus mit geeigneten Schichten versehen sein, zum Beispiel mit Hartchrom Schichten, Wolfram-Carbid (WC), Keramik oder anders gehärtet sein. Die Stärke der Filterbleche beträgt dabei typischerweise 0,2 mm bis 5 mm wobei auch deutlich andere Blechstärken möglich sind.
Insbesondere zur Verarbeitung von besonders empfindlichen Gemischen kann die Einspeiseeinrichtung einen Einlauftrichter zur Vorbeschleunigung des Gemischs umfassen. Dadurch ist das Gemisch bereits vor dem Einbringen in den Gemischverteiler auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar und somit noch schonender behandelbar. Dabei ist die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch bereits im Einlauftrichter vorbeschleunigbar ist, beispielsweise durch Wahl der Grösse und / oder des Öffnungswinkels des Einlauftrichters vorgebbar.
Dabei kann der Einlauftrichter auch unabhängig von dem Gemischverteiler um eine separate Antriebsachse drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse rotierbar ausgestaltet und angeordnet sein. Dadurch ist die Vorbeschleunigung unabhängig von der Geometrie des Einlauftrichters durch die Einstellung der Drehzahl des Antriebs frei wählbar. Insbesondere können geeignete Einrichtungen zur Steuerung und / oder Regelung vorgesehen sein, so dass zum Beispiel auch während des Betriebes die Drehzahl des Antriebs frei variierbar ist. So ist beispielsweise im Betrieb die Qualität des Feststoffkuchens anpassbar, oder es ist beispielsweise durch geeignete Steuerung und / oder Regelung der Drehzahl des Antriebs und damit des Einlauftrichters rechts und links von der Schubbodenvorrichtung jeweils in ein und derselben Doppelschubzentrifuge aus einem Gemisch eine unterschiedliche Produktqualität herstellbar.
Vorteilhaft kann der Einlauftrichter auch als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet sein, wobei vorzugsweise Auffangmittel zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase aus dem Vorfiltersieb vorgesehen sind. Dadurch sind selbst Gemische mit sehr hohem Flüssigkeitsanteil problemlos verarbeitbar. Die Vorabscheidung von Flüssigphase bereits im Einlauftrichter hat darüber hinaus den enormen Vorteil, dass dieser Teil der Flüssigphase nicht mehr auf die sehr hohe Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt wird, was sich unter anderem besonders günstig auf den Energieverbrauch der Doppelschubzentrifuge auswirkt.
Dabei kann sowohl das Filtersieb der Beschleunigungsflächen als auch das Vorfiltersieb als Zweistufensieb mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet sein. Das Gemisch ist dadurch im Bereich der Beschleunigungsfläche und / oder im Einlauftrichter in zwei Stufen filterbar. Die erste Filterstufe bildet dabei einen Grobfilter, welcher im Gemisch enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobfilters zurückhält. Der Feinfilter hält entsprechend feinere Partikel zurück, während zumindest ein Teil der Flüssigphase, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, direkt abführbar sind. Die Ausgestaltung als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass der Feinfilter durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch enthalten sind, mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass der Feinfilter beispielsweise sehr kleine Poren zur Filterung von sehr kleinen Partikeln aufweisen kann und insbesondere auch aus mechanisch weniger widerstandsfähigen Materialien gefertigt sein kann.
Bei einer anderen Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge umfasst der Gemischverteiler einen Vorbeschleunigungstrichter, der sich im wesentlichen erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt.
Der Wert des Öffnungswinkels des Einlauftrichters und / oder der Wert des Vorbeschleunigungswinkels des Vorbeschleunigungstrichters kann dabei in Bezug auf die Drehachse beispielsweise zwischen 0° und 45° liegen, im einzelnen zwischen 0° und 10°oder zwischen 10° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, bevorzugt zwischen 15° und 35° liegen. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Öffnungswinkels und / oder des Vorbeschleunigungswinkels grösser als 45° ist. Ganz generell kann festgestellt werden, dass in der Regel in Bezug auf die Drehachse ein eher spitzer Winkel von Vorteil ist, wobei ein optimaler Wert des entsprechenden Öffnungswinkels und / oder des Vorbeschleunigungswinkels unter anderem vom Wert des Haftreibwinkels des zu entwässernden Produkts bestimmt ist.
Dabei kann auch der Vorbeschleunigungstrichter analog zum Einlauftrichter als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet sein, wobei am Gemischverteiler Auffangeinrichtungen zum Abführen von Flüssigphase vorgesehen sein können.
In einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel kann der Einlauftrichter und / oder der Vorbeschleunigungstrichter als skelettartiger Stützkörper ausgestaltet sein, der zur Bildung des Vorfiltersiebs und / oder des Vorbeschleunigungssiebs mit speziellen Filterfolien ausgestattet sein kann, d.h. der skelettartige Stützkörper kann beispielsweise mit einem oder mehreren Filtersieben, die eventuell zur Abscheidung in verschiedenen Stufen unterschiedlich grosse Filteröffnungen aufweisen können, ausgestattet sein.
Dabei kommen ganz allgemein als Filtersiebe unter anderem Spaltsiebe oder beispielsweise Siebbleche in Frage. Die Filtersiebe können dabei vorteilhaft auf unterschiedliche Weise mit Filteröffnungen unterschiedlicher Grösse versehen werden. Insbesondere die zuvor erwähnten Siebbleche können unter anderem gestanzt, gebohrt, gelasert, Elektronenstrahl gelocht oder Wasserstrahl geschnitten sein, wobei grundsätzlich auch andere Techniken in Frage kommen. Die Siebe selbst können dabei je nach Anforderung aus verschiedenen, insbesondere korrosionsbeständigen Werkstoffen, wie beispielsweise aus Kunststoff, Verbundwerkstoffen oder unterschiedlichen Stählen wie 1.4462, 1.4539 oder 2.4602 oder aus anderen geeigneten Materialien gefertigt sein. Zum Schutz gegen Verschleiss können die Filtersiebe darüber hinaus mit geeigneten Schichten versehen sein, zum Beispiel mit Hartchrom Schichten, Wolfram-Carbid (WC), Keramik oder anders gehärtet sein. Die Stärke der Filterbleche beträgt dabei typischerweise 0,2 mm bis 5 mm wobei auch deutlich andere Blechstärken möglich sind.
Insbesondere kann auch der Vorbeschleunigungstrichter so ausgestaltet und angeordnet sein, dass der Vorbeschleunigungstrichter mittels eines Drehantriebs um eine Rotationsachse mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist.
Dabei erstrecken sich sowohl der Einlauftrichter als auch der Vorbeschleunigungstrichter bevorzugt unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung bzw. zur Einspeiseeinrichtung hin. Der Wert des Vorbeschleunigungswinkels des Vorbeschleunigungstrichters kann dabei in Bezug auf die Drehachse beispielsweise zwischen 0° und 45° liegen, im einzelnen zwischen 0° und 10°oder zwischen 10° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, bevorzugt zwischen 15° und 35°. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Vorbeschleunigungswinkels grösser als 45° ist. Ganz generell kann festgestellt werden, dass in der Regel in Bezug auf die Drehachse ein eher spitzer Winkel von Vorteil ist, wobei ein optimaler Wert des entsprechenden Vorbeschleunigungswinkels unter anderem vom Wert des Haftreibwinkels des zu entwässernden Produkts bestimmt ist.
Für spezielle Anwendungen, beispielsweise in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu entwässernden Gemischs, kann der Einlauftrichter und / oder der Vorbeschleunigungstrichter in einem vorgebbaren Bereich jedoch auch einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Öffnungsswinkel des Einlauftrichters und / oder der Vorbeschleunigungswinkel des Vorbeschleunigungstrichters vergrössern oder verkleinern kann.
Insbesondere dann, aber nicht nur dann, wenn der Einlauftrichter als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase ausgebildet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Einlauftrichter einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungsswinkel des Einlauftrichters in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert oder verkleinert. Es ist nämlich bekannt, dass unterschiedliche Produkte unter sonst gleichen Betriebsbedingungen der Doppelschubzentrifuge, beispielsweise in Abhängigkeit von der Korngrösse und / oder der Viskosität und l oder anderer Eigenschaften oder Parameter, wie zum Beispiel der Temperatur des Gemischs unterschiedlich gut entwässerbar sind.
Liegt beispielsweise ein Gemisch vor, das bei gegebenen Betriebsparametern relativ leicht zu entwässern ist, kann es von Vorteil sein, dass der Einlauftrichter bzw. das Vorfiltersieb einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel des Vorfiltersiebs in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert. Das heisst, der Einlauftrichter bzw. das Vorfiltersieb erweitert sich in Richtung zur Schubbodenvorrichtung ähnlich wie das Horn einer Trompete. Damit wird die Abtriebskraft, mit der das Gemisch aus dem Einlauftrichter beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung überproportional grösser, so dass das Gemisch, das bereits im Vorfiltersieb relativ stark entwässerbar ist und damit schlechte Gleiteigenschaften im Vorfiltersieb zeigt, schneller das Vorfiltersieb verlassen kann, als beispielsweise bei einem im wesentlichen sich konusförmig, mit konstantem Öffnungswinkel sich erweiternden Vorfiltersieb.
Andererseits können auch Gemische vorliegen, die bei gegebenen Betriebsparametern relativ schlecht zu entwässern sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, einen Einlauftrichter bzw. ein Vorfiltersieb mit einem gekrümmten Verlauf einzusetzen, wobei sich der Öffnungswinkel des Vorfiltersiebs in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin verkleinert. Das hat zur Folge, dass die Abtriebskraft, mit der das Gemisch aus dem Einlauftrichter beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung langsamer zunimmt, als beispielsweise bei einem sich unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel konisch erweiternden Einlauftrichter. Dadurch entsteht im Vorbeschleunigungssieb eine gewisse Stauwirkung, so dass das Gemisch länger im Vorfiltersieb verbleibt und daher bereits im Vorfiltersieb zu einem höheren Grad entwässerbar ist.
Ganz analog zu dem vorher gesagten kann selbstverständlich auch der Vorbeschleunigungstrichter einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Vorbeschleunigungswinkel des Vorbeschleunigungstrichters in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin vergrössert oder verkleinert.
Die vorher im Zusammenhang mit dem gekrümmten Einlauftrichter erläuterten Vorteile und dessen Funktionsweise sind für den Fachmann problemlos analog auf einen gekrümmten Vorbeschleunigungstrichter übertragbar, und müssen daher hier nicht wiederholt werden.
Es versteht sich von selbst, dass die Merkmale der zuvor exemplarisch beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge, je nach Anforderung, auch beliebig in vorteilhafter Weise kombinierbar sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
im Schnitt eine erfindungsgemässe Doppelschubzentrifuge mit Beschleunigungsflächen;
Fig. 1a
einen Abschnitt der Schubbodenvorrichtung mit Beschleunigungsflächen und äusserem Ringbereich;
Fig. 1 b
ein Ausführungsbeispiel einer Beschleunigungsfläche;
Fig. 1 c
ein zweites Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 b;
Fig. 2
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge mit Filtersieb;
Fig. 2a
ein anderes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 mit Zweistufensieb;
Fig. 3
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Einlauftrichter;
Fig. 4
eine andere Ausführungsvariante gemäss Fig. 3;
Fig. 5
eine weitere Ausführungsvariante gemäss Fig. 4;
Fig. 6
eine Doppelschubzentrifuge mit Vorbeschleunigungstrichter;
Fig. 7
ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig .6 mit Vorbeschleunigungssieb;
Fig. 7a
einen Einlauftrichter mit gekrümmtem Verlauf;
Fig. 7b
einen anderen Einlauftrichter gemäss Fig. 7a;
Fig. 8
einen Vorbeschleunigungstrichter mit Drehantrieb.
Fig. 1 zeigt im Schnitt in einer schematischen Darstellung wesentliche Komponenten einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge. Die erfindungsgemässe Doppelschubzentrifuge, die im folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, umfasst in an sich bekannter Weise eine um eine Drehachse 2 über eine Trommelachse 31 rotierbare Siebtrommel 3, die in einem Gehäuse G untergebracht ist. Die Trommelachse 31 steht mit einem nicht gezeigten Trommelantrieb in Wirkverbindung, so dass die Siebtrommel 3 durch den Trommelantrieb in schnelle Rotation um die Drehachse 2 versetzbar ist. Die Siebtrommel weist dabei Sieböffnungen 32 auf, durch die in bekannter Weise bei schneller Rotation flüssige Phase 6 aus einem Gemisch 4, das auf eine innere Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3 aufgebracht wurde, durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen in eine Auffangvorrichtung 18 abführbar ist. Das auf die innere Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3 aufgebrachte Gemisch 4 wird so durch die herrschenden sehr starken Fliehkräfte in einen Feststoffkuchen 5, der sich auf der inneren Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3 ablagert, und die Flüssigphase 2, die durch die Sieböffnungen 32 aus der Siebtrommel 3 abführbar ist, getrennt.
Innerhalb der Siebtrommel 3 ist ein Gemischverteiler 7 angeordnet, der es gestattet Gemisch 4 auf die innere Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3 zu verteilen, wobei der Gemischverteiler 7 eine Einlaufeinrichtung 17 und eine Schubbodenvorrichtung 8 mit Schubbodenplatte 81 umfasst.
Das Gemisch 4 gelangt im Betriebszustand über die Einspeiseeinrichtung 10 in die Einlaufeinrichtung 17 und ist dann aufgrund einer oszillatorischen Bewegung der Schubbodenvorrichtung 8 abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Hälfte der Siebtrommel 3 zuführbar. Die Einlaufeinrichtung 17 ist dabei mit der Siebtrommel 3 durch Befestigungsmittel bevorzugt 171 starr gekoppelt und rotiert daher synchron mit der Siebtrommel 3 und dem Gemischverteiler 7. Die oszillatorische Bewegung, die weiter unten noch eingehend beschrieben wird, vollführt jedoch nur der Gemischverteiler 7 mit seinen Komponenten, d.h. mit der Schubbodenplatte 81, dem Verbindungselement 82, der Schubbodenvorrichtung 8 und dem äusseren Ringbereich 9. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen dem oszillierenden Gemischverteiler 7 und der in axialer Richtung unbeweglichen Einlaufeinrichtung 17 bzw. der in axialer Richtung unbeweglichen Einspeiseeinrichtung 10, so dass das Gemisch 4 abwechslungsweise der vorderen oder hinteren Hälfte der Siebtrommel 3 zuführbar ist.
Die Schubbodenvorrichtung 8 ist über ein Verbindungselement 82 wirkfest mit der Schubbodenplatte 81 verbunden. Die Schubbodenvorrichtung 8 ist dabei bevorzugt in Form einer Kreisscheibe mit einem äusseren Ringbereich 9 ausgebildet, wobei der Ringbereich 9 an einem peripheren Bereich der Schubbodenvorrichtung 8 so ausgebildet und angeordnet ist, dass mit dem Ringbereich 9 der in der Siebtrommel 3 abgelagerte Feststoffkuchen 5 abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse 2 verschiebbar ist. Die Schubbodenplatte 81 ist ebenfalls bevorzugt als Ringscheide 81 ausgebildet, kann aber auch in Form eines Speichenrades 81 oder in jeder anderen geeigneten Form ausgeführt sein. Das Verbindungselement 82, das die Schubbodenplatte 81 mit der Schubbodenvorrichtung 8 wirkfest verbindet, kann beispielsweise aus mehreren Streben 82 aufgebaut sein, die sich bevorzugt, aber nicht notwendig, entlang der Drehachse 2 erstrecken, oder als kompakte oder nicht kompakte Trommel 82, beispielsweise als perforierte Trommel 82 oder in jeder anderen geeigneten Form ausgestaltet sein.
Die Schubodenplatte 81 ist mittels einer Schubachse 16 an eine nicht gezeigte Schubvorrichtung mit Umsteuereinheit gekoppelt, so dass die Schubbodenplatte 81 mit dem Verbindungselement 82 und der Schubbodenvorrichtung 8 in Richtung der Drehachse 2 in eine oszillatorische Bewegung mit vorgebbarem Hub versetzbar ist. Durch die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung 8 ist der auf der Umfangsfläche der Siebtrommel 3 abgelagerte Feststoffkuchen 5 durch den äusseren Ringbereich 9 abwechselnd in beide Richtungen der Drehachse 2 verschiebbar, so dass der Feststoffkuchen durch den äusseren Ringbereich 9 in axialer Richtung zum jeweiligen Ende der Siebtrommel 3 transportierbar ist und über eine Austragsöffnung 19 von der Flüssigphase 6 getrennt aus der Doppelschubzentrifuge 1 abführbar ist.
Wesentlich für die Erfindung ist dabei, dass die Schubbodenvorrichtung 8 in einem vorgebbaren Bereich in Form von Beschleunigungsflächen 12 so ausgestaltet ist, dass das von der Einspeiseeinrichtung 10 eingebrachte Gemisch 4 vor Erreichen der Siebtrommel 3 auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist.
Fig. 1a zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt der Schubbodenvorrichtung 8 mit Beschleunigungsflächen 12 und dem äusseren Ringbereich 9. In dem in Fig. 1a gezeigten Ausführungsbeispiel wird Gemisch 4 aus einer hier nicht gezeigten Einspeiseeinrichtung 10 darstellungsgemäss der rechten Seite der Schubbodenvorichtung 8 zugeführt. Im wesentlichen unter der Wirkung der Schwerkraft gelangt das Gemisch 4 auf eine entsprechende Oberfläche der Schubbodenvorrichtung 8 und erreicht schliesslich die bezüglich der radialen Richtung unter einem Neigungswinkel γ geneigte Beschleunigungsfläche 12. Das Gemisch 4 fliesst über bzw. entlang der Beschleunigungsfläche 12 und gelangt so auf die Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3. Hier gelangt das Gemisch 4 in die durch die Oszillationsbewegung der Schubbodenvorichtung 8 geschaffenen Leerraum 11 an der Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3 und wird auf die Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt. Durch die enorm hohen Fliehkräfte, die auf das im Leerraum 11 abgelagerte Gemisch 4 einwirken, wird die im Gemisch 4 enthaltene Flüssigphase 6 durch die Sieböffnungen 21 aus der Siebtrommel 3 abgeführt.
Dadurch, dass die Beschleunigungsfläche 12 unter dem Neigungswinkel γ gegen die radiale Richtung geneigt ist, ist im Bereich der Beschleunigungsfläche 12 die Fliessgeschwindigkeit im Vergleich zur Geschwingigkeit im freien Fall des Gemisches 4 in Richtung zur Umfangsfläche 20 gezielt veränderbar, so dass das Gemisch 4 im Bereich der Beschleunigungsflächen 12 mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich 9 allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch wird im Bereich der Beschleunigungsflächen 12 auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt um dann bei Erreichen der Umfangsfläche 20 schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 3 zu erreichen.
Dabei können sich die Beschleunigungsflächen 12, wie in Fig. 1 a schematisch gezeigt, entweder nur über einen Teilbereich der Schubbodenvorrichtung 8 erstrecken oder aber auch über die gesamte radiale Höhe der Schubbodenvorrichtung 8, wobei die Schubbodenvorrichtung 8 je nach Erfordernis ganz oder teilweise als im wesentlichen hohles Rahmengestell 8 oder ganz oder teilweise aus Vollmaterial aufgebaut sein.
In Fig. 1 b ist ausschnittsweise ein spezielles Ausführungsbeispiel einer Beschleunigungsfläche 12 mit äusserem Ringbereich 9 zur Verschiebung des hier nicht gezeigten Festoffkuchens 5 dargestellt. Der äussere Ringbereich 9 hat dabei eine vorgebbare Höhe a, die je nach zu verarbeitendem Gemisch 4 und / oder den Betriebsbedingungen, unter denen die erfindungsgemässe Doppelsschubzentrifuge 1 betrieben wird, ca. 1 % bis 40% des Trommelradius r, bevorzugt ca. 5% bis 10%, insbesondere 5% bis 20% des Trommelradius r beträgt.
Dabei kann wie in Fig. 1 c schematisch dargestellt, die Beschleunigungsfläche 12 auch als mehrstufige Beschleunigungsfläche 12 ausgebildet sein, wobei die Beschleunigungsfläche 12 zur Vorbeschleunigung des Gemischs 4 mehrere, unter verschiedenen Winkeln ϕ1, ϕ2 zueinander geneigte Teilflächen aufweisen kann, wobei die relative grösse der Teilfläche sowie ihre Flächenwinkel ϕ1, ϕ2 beispielsweise vom zu verarbeitenden Gemisch 4 oder von den Betriebsparametern der Doppelschubzentrifuge 1 abhängen können.
Dadurch, dass das Gemisch, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Doppelschubzentrifugen, im Bereich der Beschleunigungsflächen nicht abrupt, d.h. in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 3 beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch 4 verhinderbar. Damit sind in der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge 1, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel 3 verarbeitbar.
Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge 1, bei welcher die Beschleunigungsfläche 12 als Filtersieb 121 zur Abscheidung der Flüssigphase 6 aus dem Gemisch 4 ausgebildet ist. Dabei ist die Schubbodenvorrichtung 8 zumindest im Bereich der Beschleunigungsflächen 12 zumindest teilweise als Hohlkörper ausgebildet. Dadurch ist aus dem Gemisch 4, bereits während es über die Beschleunigungsfläche 12 gleitet und vorbeschleunigt wird, über das Filtersieb 121 ein Teil der Flüssigphase 6 abscheidbar und kann durch eine Sieböffnung 21 aus der Siebtrommel 3 abgeführt werden. Somit sind auch Gemische 4 mit sehr hohem Flüssigkeitsgehalt problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei hohem Flüssigkeitsgehalt stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs 4 über die Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3 gewährleistet. Insbesondere sind selbst bei sehr hohen Flüssigkeitskonzentrationen im Gemisch 4 zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklone überflüssig. Dabei können auch kleinste im Gemisch 4 enthaltene Partikel durch den Effekt der Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen 5 abgeschieden werden.
In Fig. 2a ist ein anderes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 dargestellt, wobei das Filtersieb 121 als Zweistufensieb mit einem Grobfilter 122 und einem Feinfilter 123 ausgestaltet ist. Das Gemisch 4 kann dadurch im Bereich der Beschleunigungsfläche 12 in zwei Stufen gefiltert werden. Die erste Filterstufe bildet der Grobfilter 122, welches im Gemisch enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobfilters 122 zurückhält, die so direkt in den Leerraum 11 einbringbar sind. Der Feinfilter hält entsprechend feinere Partikel zurück, die ebenfalls dem Leerraum 11 und damit dem Feststoffkuchen 5 zuführbar sind, während zumindest ein Teil der Flüssigphase 6, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, direkt durch die Sieböffnung 21 aus der Siebtrommel 3 abführbar sind. Die Ausgestaltung des Filtersiebs 121 als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass der Feinfilter 123 durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch 4 enthalten sind, mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass der Feinfilter 123 beispielsweise sehr kleine Poren zur Filterung von sehr kleinen Partikeln aufweisen kann und insbesondere auch aus mechanisch wenig widerstandsfähigen Materialien gefertigt sein kann.
In Fig. 3 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge 1 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Einspeiseeinrichtung 10 einen Einlauftrichter 101 zur Vorbeschleunigung des Gemischs 4. Das Gemisch gelangt durch die Einlaufeinrichtung, die wie in Fig. 3 beispielhaft dargestellt ein Einlaufrohr umfasst, zunächst in einen Einlauftrichter 101, der drehfest mit der Einlaufeinrichtung 17 verbunden ist, so dass der Einlauftrichter 101 synchron mit der Schubbodenvorrichtung 8 rotiert. Dabei erstreckt sich der Einlauftrichter 101 in im wesentlichen axialer Richtung zur Einspeiseeinrichtung 10 hin, so dass das durch die Einspeiseeinrichtung 10 zugeführte Gemisch 4 direkt in den Einlauftrichter 101 gelangt. Dabei ist der Einlauftrichter 101 so ausgebildet und angeordnet, dass das Gemisch 4 beim Verlassen des Einlauftrichters 101 je nach axialer Position des Gemischverteilers 7 in eine der beiden Trommelhälften über die Schubbodenvorrichtung einspeisbar ist.
Dadurch, dass sich der Einlauftrichter 101 in Richtung zum Gemischverteiler 7 hin im wesentlichen konisch erweiternd erstreckt und der Einlauftrichter synchron mitrotiert, wird das Gemisch 4 bereits im Einlauftrichter 101 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigt, so dass das Gemisch 4 beim Eintreffen auf der Beschleunigungsfläche 12 bereits eine gewisse Geschwindigkeit in Umfangsrichtung der Siebtrommel 3 aufweist und so insgesamt noch schonender auf die maximale Umfangsgeschwindigkeit der Umfangsfläche 20 beschleunigbar ist. Bevorzugt, aber nicht notwendig, ist dabei die Beschleunigungsfläche 12, wie in Fig. 3 dargestellt, als Filtersieb 121 ausgestaltet.
In der Praxis kann es von Vorteil sein, den Beschleunigungsvorgang selbst bzw. die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch im Einlauftrichter 101 beschleunigbar ist, gezielt zu kontrollieren. Das ist beispielsweise mit der in Fig. 4 dargestellten anderen Ausführungsvariante gemäss Fig. 3 erreichbar. Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 4 ist der Einlauftrichter 101 von der Einlaufeinrichtung 17 mechanisch im wesentlichen entkoppelt. Zur Steuerung und / oder Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Einlauftrichters 101 ist dieser mit einer separaten Antriebsachse 131 drehfest verbunden und über die Antriebsachse 131 mittels eines Antriebs 13 unabhängig von der Siebtrommel 3 mit einer vorgebbaren Rotationsfrequenz antreibbar. Dabei können geeignete, hier nicht dargestellte Mittel vorgesehen sein, um den Antrieb 13 beispielsweise in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Doppelschubzentrifuge 1 zu steuern und / oder zu regeln. Dazu kann die erfindungsgemässe Doppelschubzentrifuge auch entsprechende, hier nicht dargestellte Sensoren zur Messung von relevanten Betriebsparametern umfassen.
Fig. 5 zeigt eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsvariante gemäss Fig. 4. Bei dieser Ausführungsvariante ist der Einlauftrichter 101 als Vorfiltersieb 102 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 6 aus dem Gemisch 4 ausgebildet. Dabei ist der Einlauftrichter 101 so ausgestaltet und derart in Bezug auf ein in der Siebtrommel 3 vorgesehenes Auffangmittel 14 angeordnet, dass bereits bei der Vorbeschleunigung des Gemischs 4 im Einlauftrichter 101 durch das Vorfiltersieb 102 zumindest ein Teil der Flüssigphase 6 aus dem Gemisch 4 in das Auffangmittel 14 abscheidbar und aus der Siebtrommel 3 abführbar ist. Dadurch ist es möglich, auch Gemische mit enorm hohem Flüssigkeitsgehalt mit der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge zu verarbeiten. Dabei ist es für die Praxis von besonderem Vorteil, wenn ein Teil der Flüssigphase 6 bereits vor Eintritt in den Gemischverteiler 7 abgeschieden wird. Dieser Teil der Flüssigphase 6 wird nämlich nicht mehr auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt, was zu einer massiven Einsparung von Energie und zur Entlastung der Komponenten, insbesondere der rotierenden und / oder oszillierenden Komponenten der Doppelschubzentrifuge 1 führt.
Der Einlauftrichter 101 bzw. das Vorfiltersieb 102 weist dabei in Bezug auf die Drehachse 2 einen Öffnungswinkel α auf, der in Bezug auf die Drehachse 2 beispielsweise zwischen 0° und 45° liegen kann, im einzelnen zwischen 0° und 10°oder zwischen 10° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, bevorzugt zwischen 15° und 35° liegen kann. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Öffnungswinkels α grösser als 45° ist. Dadurch ist im Einlauftrichter 101 bzw. im Vorfiltersieb 102 die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs 4 im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall in Richtung zur Siebtrommel 3 gezielt veränderbar, so dass das Gemisch 4 im Bereich des Einlauftrichters 101 bzw. des Vorfiltersiebs 102 allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch 4 ist im Bereich des Vorfiltersiebs 102 auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar.
Fig. 6 zeigt eine Variante einer erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge mit Vorbeschleunigungstrichter 71. Der Vorbeschleunigungstrichter 71 ist in dieser Variante an der Einlaufeinrichtung 17 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Der Einlauftrichter 101 rotiert synchron mit der Schubbodenvorrichtung 8. Dabei erstreckt sich der Vorbeschleunigungstrichter 71 in im wesentlichen axialer Richtung zur Einspeiseeinrichtung 10 hin, so dass das durch die Einspeiseeinrichtung 10 zugeführte Gemisch 4 direkt in den Vorbeschleunigungstrichter 71 gelangt. Dabei ist der Vorbeschleunigungstrichter 71 so ausgebildet und angeordnet, dass das Gemisch 4 beim Verlassen des Vorbeschleunigungstrichters 71 je nach axialer Position des Gemischverteilers 7 in eine der beiden Trommelhälften über die Schubbodenvorrichtung einspeisbar ist.
Dadurch, dass sich der Vorbeschleunigungstrichter 71 in Richtung zum Gemischverteiler 7 hin im wesentlichen konisch erweiternd erstreckt und der Einlauftrichter synchron mitrotiert, wird das Gemisch 4 bereits im Einlauftrichter 101 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigt, so dass das Gemisch 4 beim Eintreffen auf der Beschleunigungsfläche 12 bereits eine gewisse Geschwindigkeit in Umfangsrichtung der Siebtrommel 3 aufweist und so insgesamt noch schonender auf die maximale Umfangsgeschwindigkeit der Umfangsfläche 20 beschleunigbar ist.
Ein weiteres für die Praxis wichtiges Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsvariante ist der Vorbeschleunigungstrichter 71 als Vorbeschleunigungssieb 72 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 6 aus dem Gemisch 4 ausgebildet. Dabei ist der Vorbeschleunigungstrichter 71 so ausgestaltet und derart in Bezug auf eine in der Siebtrommel 3 vorgesehene Auffangeinrichtung 73 angeordnet, dass bereits bei der Vorbeschleunigung des Gemischs 4 im Vorbeschleunigungstrichter 71 durch das Vorbeschleunigungssieb 72 zumindest ein Teil der Flüssigphase 6 aus dem Gemisch 4 in die Auffangeinrichtung 73 abscheidbar und aus der Siebtrommel 3 abführbar ist. Dadurch ist es möglich, auch Gemische mit enorm hohem Flüssigkeitsgehalt mit dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge 1 zu verarbeiten. Dabei ist es für die Praxis von besonderem Vorteil, wenn ein Teil der Flüssigphase 6 bereits vor Eintritt in den Gemischverteiler 7 abgeschieden wird. Dieser Teil der Flüssigphase 6 wird nämlich nicht mehr auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel 3 beschleunigt, was zu einer massiven Einsparung von Energie und zur Entlastung der Komponenten, insbesondere der rotierenden und / oder oszillierenden Komponenten der Doppelschubzentrifuge 1 führt.
Der Vorbeschleunigungstrichter 71 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 72 weist dabei in Bezug auf die Drehachse 2 einen Vorbeschleunigungswinkel β auf, der in Bezug auf die Drehachse 2 beispielsweise zwischen 0° und 45° liegen kann, im einzelnen zwischen 0 und 10°oder zwischen 10° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, bevorzugt zwischen 15° und 35° liegen kann. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Vorbeschleunigungswinkels β grösser als 45° ist. Dadurch ist im Vorbeschleunigungssieb 72 die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs 4 im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall in Richtung zur Siebtrommel 3 gezielt veränderbar, so dass das Gemisch 4 im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters 71 bzw. des Vorbeschleunigungssiebs 72 allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch 4 ist im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs 72 auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche 20 der Siebtrommel 3, schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 3 zu erreichen.
Insbesondere dann, aber nicht nur dann, wenn beispielweise der Einlauftrichter 101 als Vorfiltersieb 102 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 6 ausgebildet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Einlauftrichter 101 bzw. das Vorfiltersieb 102 einen gekrümmten Verauf hat und sich der Öffnungsswinkel α des Einlauftrichters 101 wie in den Fig. 7a und 7b schematisch dargestellt, in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin vergrössert oder verkleinert. Es ist nämlich bekannt, dass unterschiedliche Gemische 4 unter sonst gleichen Betriebsbedingungen der Doppelschubzentrifuge 1, beispielsweise in Abhängigkeit von der Korngrösse und / oder der Viskosität und / oder anderer Eigenschaften oder Parameter, wie zum Beispiel der Temperatur des Gemischs 4, unterschiedlich gut entwässerbar sind.
Liegt beispielsweise ein Gemisch 4 vor, das bei gegebenen Betriebsparametern relativ leicht zu entwässern ist, kann es von Vorteil sein, dass der Einlauftrichter 101 bzw. das Vorfiltersieb 102 einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 102 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin vergrössert. Ein solches spezielles Ausführungsbeispiel eines Einlauftrichters 101 ist in Fig. 7a schematisch dargestellt. Das heisst, der Einlauftrichter 101 bzw. das Vorfiltersieb 102 erweitert sich in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 ähnlich wie das Horn einer Trompete. Damit wird die Abtriebskraft, mit der das Gemisch 4 aus dem Einlauftrichter 101 beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung 8 überproportional grösser, so dass das Gemisch 4, das bereits im Vorfiltersieb 102 relativ stark entwässerbar ist und damit schlechte Gleiteigenschaften im Vorfiltersieb 102 zeigt, schneller das Vorfiltersieb 102 verlassen kann, als beispielsweise bei einem im wesentlichen sich konusförmig, mit konstantem Öffnungswinkel α sich erweiterndem Vorfiltersieb 102.
Andererseits können auch Gemische 4 vorliegen, die bei gegebenen Betriebsparametern relativ schlecht zu entwässern sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, einen Einlauftrichter 101 bzw. ein Vorfiltersieb 102 mit einem gekrümmten Verlauf einzusetzen, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 102 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin verkleinert. Das hat zur Folge, dass die Abtriebskraft, mit der das Gemisch 4 aus dem Einlauftrichter 101 beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung 8 langsamer zunimmt, als beispielsweise bei einem sich unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel α konisch erweiternden Einlauftrichter 101. Dadurch entsteht im Vorfiltersieb 102 eine gewisse Stauwirkung, so dass das Gemisch 4 länger im Vorfiltersieb 102 verbleibt und daher bereits im Vorfiltersieb 102 zu einem höheren Grad entwässerbar ist.
Ganz analog zu dem vorher gesagten kann selbstverständlich auch der Vorbeschleunigungstrichter 71 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 72 einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Vorbeschleunigungswinkel β des Vorbeschleunigungstrichters 71 in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 10 hin vergrössert oder verkleinert.
Selbstverständlich ist es auch möglich, wie in Fig. 8 schematisch dargestellt, dass der Vorbeschleunigungstrichter 71 so ausgestaltet und angeordnet ist, dass der Vorbeschleunigungstrichter 71 mittels eines Drehantriebs 15 um eine Rotationsachse 151 mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist. Dabei kann die Rotationsachse 151, wie in Fig. 8 beispielhaft dargestellt, innerhalb der Drehachse 2 angeordnet und unabhängig von dieser durch den Drehantrieb 15 angetrieben werden. Zur Steuerung und / oder Regelung der Drehgeschwindigkeit des Drehantriebs 15 können geeignete, hier nicht dargestellte, Mittel vorgesehen sein, um den Drehantrieb 15 beispielsweise in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Doppelschubzentriefuge 1 zu steuern und / oder zu regeln.
Selbstverständlich ist es auch bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsvariante möglich, dass völlig analog zu dem in Fig. 5 diskutierten Ausführungsbeispiel der Vorbeschleunigungstrichter 71 als Vorbeschleunigungssieb 72 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 6 ausgestaltet ist und darüber hinaus geeignete Auffangmittel zum Abführen der am Vorbeschleunigungssieb 72 abgeschiedenen Flüssigphase 6 vorgesehen sind.
Es versteht sich darüber hinaus von selbst, dass die zuvor erläuterten und in den Abbildungen schematisch dargestellten Ausführungsvarianten auch beliebig miteinander zu weiteren Ausführungsbeispielen kombinierbar sind, um speziellen Anforderungen in der Praxis gerecht zu werden.
Durch Einsatz der erfindungsgemässen Doppelschubzentrifuge kann das eingebrachte Gemisch durch die beidseitig an der Schubbodenvorrichtung angeordneten Beschleunigungsflächen auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit vorbeschleunigt werden, so dass das Gemisch beim Auftreffen auf die Siebtrommel nicht in kürzester Zeit von einer Umfangsgeschwindigkeit Nahe bei null auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt wird. Dadurch ist unter anderem Kornbruch vermeidbar, so dass insbesondere auch Substanzen, die besonders empfindlich auf abrupte Änderungen einer Zentrifugalbeschleunigung reagieren, unter Einhaltung höchster Qualitätsansprüche verarbeitet werden.
In den verschiedenen bevorzugten Ausführungsvarianten können darüber hinaus insbesondere auch extrem niedrigere Einlaufkonzentrationen verarbeitet werden, die 50% oder 70% oder 80% oder gar mehr als 90% Anteil an Flüssigphase entsprechen. Insbesondere durch das Filtersieb und / oder das Vorfiltersieb und l oder das Vorbeschleunigungssieb ist es möglich, Gemische mit fast beliebig grossem Flüssigkeitsgehalt zu verarbeiten, ohne dass das Gemisch in aufwendigen Verfahren voreingedickt werden muss. So ist auch bei hohem Flüssigkeitsgehalt stets gewährleistet, dass eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über die innere Umfangsfläche der Siebtrommel erfolgt. Damit werden einerseits sehr schädliche Vibrationen der Siebtrommel und damit der vorzeitige Verschleiss von Lagern und Antrieb verhindert und Sicherheitsproblemen im Betrieb wird wirksam vorgebeugt. Darüber hinaus werden Probleme beim Waschen des Feststoffkuchens durch dessen ungleichmässige Verteilung über die Umfangsfläche der Siebtrommel weitestgehend vermieden. Der Einsatz von sowohl verfahrenstechnisch als auch apparativ sehr aufwendigen Vorentwässerungssystemen wird ebenfalls vermieden, was selbstverständlich zu erheblichen Kostenersparnissen im Betrieb führt.
Bei Einsatz der zuvor erwähnten Filtersysteme muss auch nicht mehr die gesamte Menge an Flüssigphase, die mit dem Gemisch zugeführt wird, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt werden. Das ist insbesondere mit Blick auf den Energieverbrauch der Doppelschubzentrifuge äusserst günstig und beeinflusst darüber hinaus das Betriebsverhalten der Zentrifuge insgesamt deutlich positiv.
Durch entsprechende unterschiedliche Ausgestaltung der verschiedenen Filterflächen bzw. durch den Einsatz des Einlauftrichters und / oder eines Vorbeschleunigungstrichters mit eigenem Antrieb ist es sogar möglich, in ein und derselben Doppelschubzentrifuge und in ein und demselben Arbeitsgang aus dem Gemisch zwei verschiedene Feststoffkuchen von unterschiedlicher Qualität, d.h. mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen.

Claims (14)

  1. Doppelschubzentrifuge umfassend, eine um eine Drehachse (2) rotierbare Siebtrommel (3) zur Trennung eines Gemischs (4) in einen Feststoffkuchen (5) und eine Flüssigphase (6), einen in der Siebtrommel (3) angeordneten Gemischverteiler (7) mit einer Schubbodenvorrichtung (8), die entlang der Drehachse (2) hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen (5) wechselseitig mit einem äusseren Ringbereich (9) verschiebbar ist, und mit einer Einspeiseeinrichtung (10), mit welcher das Gemisch (4) über den Gemischverteiler (7) in einen Leerraum (11) einbringbar ist, der angrenzend an den äusseren Ringbereich (9) beim Verschieben des Feststoffkuchens (5) durch die Schubbodenvorrichtung (8) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubbodenvorrichtung (8) beidseitig Beschleunigungsflächen (12) aufweist, die bezüglich der radialen Richtung unter einem vorgebbaren Neigungswinkel (γ) geneigt sind, so dass das durch die Einspeiseeinrichtung (10) eingebrachte Gemisch (4) vor Erreichen der Siebtrommel (3) auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist.
  2. Doppelschubzentrifuge nach Anspruch 1, wobei die Beschleunigungsfläche (12) als Filtersieb (121) zur Abscheidung von Flüssigphase (6) aus dem Gemisch (4) ausgebildet ist.
  3. Doppelschubzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Filtersieb (121) als Zweistufensieb mit einem Grobfilter (122) und einem Feinfilter (123) ausgestaltet ist.
  4. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einspeiseeinrichtung (10) einen Einlauftrichter (101) zur Vorbeschleunigung des Gemischs (4) umfasst, der sich unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel (α) konisch erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin erstreckt.
  5. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (101) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungswinkel (α) des Einlauftrichters (101) in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin vergrössert.
  6. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (101) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungswinkel (α) des Einlauftrichters (101) in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin verkleinert.
  7. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (101) um eine Antriebsachse (131) drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs (13) mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse (131) rotierbar ist.
  8. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (101) als Vorfiltersieb (102) zur Vorabscheidung von Flüssigphase (6) aus dem Gemisch (4) ausgebildet ist.
  9. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher Auffangmittel (14) zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase (6) aus dem Vorfiltersieb (102) vorgesehen sind.
  10. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gemischverteiler (7) einen Vorbeschleunigungstrichter (71) umfasst, der sich unter einem im wesentlichen konstanten Vorbeschleunigungswinkel (β) konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (10) hin erstreckt.
  11. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (71) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (71) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (10) hin vergrössert.
  12. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (71) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (71) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (10) hin verkleinert.
  13. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (71) als Vorbeschleunigungssieb (72) ausgestaltet ist und am Gemischverteiler (7) Auffangeinrichtungen (73) zum Abführen von Flüssigphase (6) vorgesehen sind.
  14. Doppelschubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (71) so ausgestaltet und angeordnet ist, dass der Vorbeschleunigungstrichter (71) mittels eines Drehantriebs (15) um eine Rotationsachse (151) mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist.
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