CH654225A5

CH654225A5 - Klaer-filter-zentrifuge.

Info

Publication number: CH654225A5
Application number: CH6660/81A
Authority: CH
Inventors: Christian Prof Dr-Ing Alt; Arthur Dr-Ing Koeber; Willi Dipl-Ing Kiesewetter
Original assignee: Mueller Drm Ag
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1986-02-14
Also published as: DE3238728A1; JPS58122060A; JPS6333425B2; US4612126A; DE3238728C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abrennung von Feststoffteilchen aus einer Suspension und eine Zentrifuge, in welcher ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch durch eine Kombination von Sedimentation und Filtration mittels Zentrifugalkraft getrennt wird.

Man unterscheidet grundsätzlich zwei verschiedene Gruppen von Zentrifugen, Vollmantel- und Filterzentrifugen.

Bei Vollmantelzentrifugen sedimentiert die schwere Phase an die Trommelwand; die leichtere strömt über ein Wehr ab. Diese Zentrifugen werden vorzugsweise zum Klären von Flüssigkeiten eingesetzt. Bei Filterzentrifugen strömt die Flüssigkeit durch einen Filterkuchen und ein Filtermittel und anschliessend in den Trennraum. Diese Zentrifugen werden überwiegend zum Entwässern von Schlämmen eingesetzt.

Nach der CH-PS 406 076 ist eine Zentrifuge der Art für schwer filtrierbare Stoffe bekannt. Der Trennvorgang ist durch Überlagerung zweier unterschiedlicher Trennverfahren gekennzeichnet. Die Trennung einer Suspension in eine Flüssigkeits- und eine Feststoffphase erfolgt durch Sedimentation und Filtration. Diese Zentrifuge besteht im wesentlichen darin, dass zwei, vorzugsweise parallel zueinander liegende, mit der rotierenden Achse fest verbundene und senkrecht zu ihr stehende, plattenförmige Körper, einen zur Aufnahme der Flüssigkeit dienenden Hohlraum bilden, welcher an der Peripherie durch einen rohrförmigen, in Richtung der Rotationsachse verschiebbaren Körper abgeschlossen ist und zum Austrag der Feststoffe geöffnet werden kann. Ein Trenneinsatz, bestehend aus einem Gewebe, ist senkrecht zur Rotationsachse in der Aussparung einer der Platten befestigt und dient als Filtermittel. Die Kammerrückwand ist zur Befestigung der Vorderwand mit einer Anzahl Streben versehen. Die Suspension strömt axial durch eine Hohlwelle unmittelbar in den Hohlraum und tritt teils durch das Filtermittel und teils über eine Umlenkscheibe direkt durch die achsennahe Öffnung aus. Durch Aufgabe der Suspension über die Hohlwelle direkt in den Filterraum der Zentrifuge entstehen undefinierbare Strömungsverhältnisse und ein unregelmässiger Kuchenaufbau.

Durch die verhältnismässig grosse Öffnung des Filtermittels erhält man einen Durchschlag im Filtrat, d.h. das Filtrat wird mit Feststoff verunreinigt.

Auch eine zu grosse Anzahl von Bolzen an der Kammerrückwand haben den grossen Nachteil, dass sie während der Rotation wie die Stifte einer Mühle wirken und auf diese Weise die Feststoffteilchen in der Suspension weiter zerkleinern. Kleinere Teilchen oder Emulsionen erschweren jedoch die Trennung. Auch treten durch die Vielzahl der Bolzen Störungen im Strömungsablauf auf.

Ein weiterer Nachteil ist die Befestigung der Filtergewebe auf der ebenen Fläche des Filtertellers, wodurch der Fil-tratabfluss erschwert wird. Eine definierte Restfeuchte des Filterkuchens ist nicht erzielbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Abtrennung schwer filtrierbarer Feststoffteilchen aus einer Suspension mittels einer Klär-Filter-Zentrifuge bereit zu stellen, das Feststoffe aus Suspensionen vollständig abtrennt, so dass eine optisch klare Flüssigkeit entsteht.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Klär-Filter-Zentrifuge so anzupassen und zu verbessern, dass sie für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist.

Die erfindungsgemässe Aufgabe wird nach Patentanspruch r gelöst und ist dadurch gekennzeichnet, dass die axial einlaufende Suspension über einen Verteilerkegel umgelenkt und beschleunigt und radial an der Kammerrückwand zum Trommelmantel und nach erneuter Umlenkung axial in Richtung Filtermittel gelenkt wird.

Bei der Umlenkung der Suspension auf dem Verteilerkegel wird sie beschleunigt und der Axialströmung eine Rotationsströmung überlagert. Die Suspension strömt dann radial an der Kammerrückwand nach aussen zum Trommelmantel. Hier wird sie axial in Richtung Filterteller umgelenkt.

Aufgrund der Zentrifugal- und Massenträgheitskräfte setzen sich die Feststoffteilchen am Trommelmantel ab und bilden einen Kuchen. Die Flüssigkeit dagegen strömt über die Teilchen durch das Filtermittel hindurch axial aus dem Trennraum heraus.

Die Zentrifuge soll anhand einer Zeichnung näher beschrieben werden.

Die einzige Figur zeigt den Trennraum der erfindungsgemässen Zentrifuge, im oberen Teil im geschlossenen, unten in geöffnetem Zustand.

Die vordere Kammerwand 1 ist mittels dreier Bolzen 2, welche in einer Schutzhülse 3 stecken und von denen nur einer gezeichnet ist, mit der Kammerrückwand 4 fest verbunden. Ein Trommelmantel 5 ist an der Welle 6 und über einen O-Ring 7 gleitbar befestigt. An der Peripherie der Kammervorderwand ist ein Filterteller 8 befestigt. Über einem Stützblech 9 ist ein Filtermittel 10 mit zwei Spannringen befestigt. Die freie Filterfläche des Filtertellers 8 ist nach innen durch einen Spannring und nach aussen durch einen aufgesetzten Blendring begrenzt. Im geschlossenen Trennraum drückt der Trommelmantel 5 gegen diesen Blendring. Als Filtermittel sind flüssigkeitsdurchlässige Membranen von 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm dünner Kunststoffschicht am besten geeignet. Die Oberfläche solcher Membranen zeigt unter dem Elektronenmikroskop eine schwammartige Struk-

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tur. Die Porengrösse ist beispielsweise 0,2 bis 10 Mikrometer, vorzugsweise 0,45 bis 5 Mikrometer. An der Welle 6 ist ein Verteilerkegel 11 angebracht, über welchen ein Einlauftrichter 12 angebracht ist. Das feststehende Einlaufrohr 13 ragt in den rotierenden Einlauftrichter 12 hinein.

Im Betrieb der Zentrifuge strömt die Suspension über das zentrisch liegende Einlaufrohr 13 dem rotierenden Verteilerkegel 11 zu, wird beschleunigt und verteilt sich in radialer Richtung. Der Einlauftrichter 12 verhindert ein Abspritzen der Suspension. Auf dem Verteilerkegel 11 wird die Suspension beschleunigt und der ankommenden Axialströmung wird eine Rotationsströmung überlagert. An der Kammerrückwand 4 strömt die Suspension entlang und trifft dann auf die Vollmanteltrommel 5 auf. Die Strömung der Suspension wird wieder axial umgelenkt in Richtung des Filtertellers 8.

Durch die Zentrifugal- und Massenträgheitskräfte werden die Feststoffteilchen bei der Umlenkung der Radialströmung in eine Axialströmung nach aussen transportiert und setzen sich am Trommelumfang ab. Die Dichte des Feststoffes ist grösser als die der Flüssigkeit, so dass die Flüssigkeit über den Feststoff hinwegströmt und durch das Filtermittel 10 hindurch den Trennraum verlässt.

Die grossen Feststoffteilchen setzen sich bevorzugt im hinteren Teil der Trommelwandung ab. Die sehr feinen Partikel werden mit der Strömung mitgerissen und dann vom Filtermittel 10 zurückgehalten, welches auf dem Filterteller 8 befestigt ist.

Es wird so lange Suspension zugeführt, bis die Flüssigkeit die Höhe der Bolzenhülsen 3 erreicht hat. Dann wird die

Suspensionszufuhr abgestellt, und es wird trockengeschleudert. Das bedeutet, dass die Flüssigkeit, die sich zu diesem Zeitpunkt noch im Trennraum befindet, durch das Filter abströmen kann. Zurück bleibt ein Feststoffkuchen mit einer relativ geringen Restfeuchte.

Zum Austragen des Feststoffes wird der Vollmantel 5 bei laufender Zentrifuge axial nach hinten verschoben und somit der Trennraum geöffnet. Dadurch kann der Feststoff nach aussen abgeschleudert werden. Anschliessend wird der Vollmantel wieder mittels einer Pneumatikschaltung in die Arbeitsstellung gebracht, der Trennraum geschlossen, und die Suspensionszufuhr kann wiederum von neuem eingeschaltet werden.

Die Versuche haben gezeigt, dass die vom Filtermittel zurückgehaltenen feinen Feststoffteilchen das Filtermittel nicht verstopfen. Der Grund liegt darin, dass die kurze Verweilzeit der Flüssigkeit in der Trommel nicht ausreicht, um die Flüssigkeit auf Trommeldrehzahl zu beschleunigen. Es entsteht ein Schlupf, der eine Scherströmung bewirkt, so dass die laufend zuströmende Flüssigkeit ein Ansetzen der Partikeln an der Oberfläche des Filters verhindert.

Die Klär-Filter-Zentrifuge hat sich zur Trennung schwer filtrierbarer Schlämme wie Suspensionen, die Aluminiumhydroxid enthalten, hervorragend bewährt und ist zur Abtrennung von beispielsweise Tonerdehydraten, Stearaten, Bleicherde, Stärke, Herbiciden, Polyamylalkohol, Kaolin, organischen Stoffen, Pharmazeutika, Titandioxid, Gelen und Abwasserschlamm geeignet. Das Anwendungsgebiet ist nicht auf das Beispiel beschränkt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffteilchen aus Suspensionen mittels einer Klär-Filter-Zentrifuge mit geschlossenem Trommelmantel und einem senkrecht zur Rotationsachse eingebauten Filtermittel (10) mit Abflussöffnungen nach aussen, dadurch gekennzeichnet, dass die axial einlaufende Suspension über einen Verteilerkegel (11) umgelenkt und beschleunigt, und radial an der Kammerrückwand (4) zum Trommelmantel (5) und nach erneuter Umlenkung axial in Richtung Filtermittel (10) gelenkt wird.

2. Klär-Filter-Zentrifuge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kammerrückwand (4) mit mindestens drei Bolzen (2), die mit Hülsen (4) umgeben sind, an der Kammervorderwand (1) befestigt ist.

3. Klär-Filter-Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermittel (10) aus Membranen von 0,1 bis 0,5 mm Dicke besteht.

4. Klär-Filter-Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen aus Kunststoff bestehen.

5. Klär-Filter-Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen eine Porengrösse von 0,2 bis 0,45 Mikrometer aufweisen.

6. Klär-Filter-Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Welle (6) befestigte Verteilerkegel (11) mit einem Einlauftrichter (12) überstülpt ist, dessen freier Rand parallel zur Kammerrückwand (4) ausläuft.

7. Klär-Filter-Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelmantel (5) aus nichtrostendem Stahl gefertigt ist.

8. Klär-Filter-Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtratsammelraum des Filtermittels (10) als Kammer ausgebildet ist.