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Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Trennen ;t
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von Feststoffteilen aus Flüssigkeiten durch Zentrifugieren Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mechanischen Trennen von Feststoffteilen
von Flüssigkeiten durch Zentrifugieren, beispielsweise von Schmutzteilen aus Gerbflüssigkeiten,
Färbeflüssigkeiten, Reinigungslösungen.
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Es ist bereits bekannt, durch Zentrifugieren Feststoffe von Flüssigkeiten
und Flüssigkeiten unterschiedlicher spezifischer Gewichte voneinander zu trennen.
Speziell geht
es hier um ein Verfahren und eine Einrichtung, bei
welcher ein nahezu kontinuierlicher Verfahrensablauf möglich ist und zum Entfernen
der Feststoffteile nur eine kurzzeitige Unterbrechung des Trennverfahrens erforderlich
ist.
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Hier sind Schlammentwässerungseinriohtungen in Form von Zentrifugen
bekannt, die aus zwei koaxialen Zentrifugenteilen bestehen, die an der Stelle des
größten Durchmessers des Zentrifugierraumes gegeneinanderstoßen und unter Bildung
eines Auswurfschlitzes in Bxialriohtung relativ zueinander verstellbar sind. Diese
Einrichtungen erlauben zwar ebenfalls ein durchlaufendes Verfahren, das nur kurzzeitig
zum Radialauswerfen des weitgehend entwässerten Schlammes unterbrochen wird, doch
erfordert ee eine relativ komplizierte und dementsprechend teuere Zentrifugiereinrichtung.
Der Feststoffanteil wird radial nach außen geschleudert und muß in einem die ganze
Zentrifuge umgebenden Ringkanal aufgefangen werden. Sofern es sich um keine kernigen
Feststoffteile handelt, macht der Austrag der ausgeschleuderten Feststoffe aus dem
Ringkanal Schwierigkeiten und erfordert ein Durchspülen dieses Ringkanales. Eine
solche Einrichtung eignet sich auch nicht zum Aussondern wertvollerer Feststoffe,
die möglichst verlustlos zurückgewonnen werden sollen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trennverfahren der eingangs
genannten Art und eine zugehörige Trennvorrichtung so ZU gestalten und auszubilden,
daß die ausgeschleuderten Feststoffteilchen ohne komplizierten
Einrichtungsaufwand
bei nur kurzzeitiger Unterbrechung des Zentrifugierverfahrens rückgewinnbar aus
der Zentrifuge austragbar sind.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
ausgeschleuderten Feststoffteile durch Verwirbelung von Restflüssigkeit von der
Zentrifugenwandung abgelöst und mit der Restflüssigkeit ausgesohwemmt und anschließend
in einem gesonderten Zentrifugiersohritt aus der Restflüssigkeit ausgesondert werden.
Für die Verwirbelung und das dabei erzielte Abschwemmen der Feststoffteile von der
Zentrifugenwandung ist keine gesonderte Einrichtung und auch keine gesonderte Spülflüssigkeitszufuhr
erforderlich, sondern die Verwirbelung kann durch eine einfache Drehrichtungsumkehr
der Zentrifuge erreicht werden, bei welcher unter kurzzeit tiger Unterbrechung einer
weiteren Flüssigkeitszufuhr die in der Zentrifuge enthaltene Restflüssigkeit das
Abspülen der Feststoffe von der Zentrifugenwandung bewirkt.
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Die bei der Verwirbelung gebildete Mischung aus Flüssig keit und abgelösten
ausgeschleuderten Feststoffteilchen wird durch Ablaufen aus der Zentrifugentrommel
entfernt und kann in einer zweiten, einfaohen Zentrifuge mit Siebtrommel in dem
gesonderten Zentrifugierschritt weiterbehandelt werden, während unabhängig davon
die Hauptzentrifuge sofort nach dem Leeren ihrer Trommel weiterbetrieben werden
kann.
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Das Verfahren kann also mittels einer Vorrichtung durchgeführt
werden,
die erfindungsgemäß zwei unabhängig voneinander betreibbare Zentrifugentrommeln
mit im Betriebszustand einander zugekehrten Öffnungen aufweist, wobei die höher
als die zweite Zentrifugentrommel angeordnete erste Zentrifugentrommel drehrichtungsumschaltbar
ausgebildet ist. Die zweite Zentrifugentrommel kann zweckmäßig an ihrem Umfang eine
auswechselbare Filterwandung zum Auffangen der Feststoffe aufweisen. Sie kann vorteilhafterweise
auch aus ihrer Betriebsstellung und Eoaxialstellung zur ersten Zentrifugentrommel
in eine Entleerstellung verschwenkbar gelagert sein.
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Mit einer erfindungsgemäß ausgerichteten Trennvorrichtung und mit
dem angewandten Trennverfahren lassen sich auch sehr schwierige Feststoffanteile
aus der Zentrifuge austragen und rückgewinnen. Dabei kann zu einer ausreichenden
Verwirbelung auch ein mehrmaliges Drehrichtungsumschalten der ersten Zentrifugentrommel
erfolgen, und in der zweiten Zentrifugentrommel kann zweckmäßig ein Filtersack angeordnet
sein, der sich vorteilhafterweise durch am Zentrifugenmantel angebrachte aufweitbare
Abdrückkissen in der Entleerstellung von der Trommelwandung lösen läßt, so daß er
frei ausfällt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt also auch eine vollautomatische
Durchführung des Trennverfahrens.
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Das Verfahren gemäß der Vorrichtung läßt sich auch mit Vorrichtungen
durchführen, die gleichzeitig eine Trennung von durch Feststoffteile verschmutzten
Flussigkeitsmischungen
erlauben, die aus mindestens zwei unterschiedliche
spezifische Gewischte aufweisenden Flüssigkeiten bestehen.
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Hierzu kann die Vorrichtung erfindungsgemäß so ausgebildet sein, daß
die erste Zentrifugentrommel einen zentralen, in der Nabe eines im Innern der Trommel
angeordneten Flügelrades endenden Flüssigkeitseinlauf und mindestens zwei mit unterschiedlichen
Abständen von der Trommelachse angeordnete Flüssigkeitsaustragstellen aufweist.
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Die Flüssigkeiten unterschiedlichen spezifischen Gewichtes bilden
in der Trommel konzentrische rotierende Flüssigkeitszylinder, aus denen die Flüssigkeit
durch die unterschiedlich gelegten Flüssigkeitsaustragsstellen entnommen wird. Das
im Innern der Zentrifugentrommel angeordnete Flügelrad wirkt wie eine Pumpe, die
ein Ausschieben der Flüssigkeit aus den gebildeten rotierenden Flüssigkeitszylindern
an den Austragstellen bewirkt, wobei mindestens eine der Flüssigkeitsaustragstellen
durch sogenannte Schälrohre gebildet sein kann, die tangential zur Trommel beginnen
und nach außen führen.
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Die Feststoffteilchen, welche das größte spezifische Gewicht in der
Feststoff/Flüssigkeits-Mischung haben, sammeln sich unmittelbar an der Innenwandung
der Zentrifugentrommel, die zweckmäßig konisch ausgebildet sein kann, so daß die
Feststoffteilchen entlang der Trommelwandung bis zur Stelle des größten freien Durchmessers
der Zentrifugentrommel wandern und dort eine Anhäufung bilden. Die konische Trommelform
ist insbesondere bei körnigen Feststoffteilchen von Vorteil, die sich auch in größerer
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Massierung durch die verwirbelte Restflüssigkeit bei der Drehrichtungsumkehr
der Zentrifugentrommel lösen und ausschwemmen lassen.
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Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergebende
Merkmale sind in Unteransprüchen aufgeführt. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß auegebildeten Vorrichtung anhand der stark schematisierten
Zeichnung näher erläutert.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch
die Trennvorrichtung mit den beiden Zentrifugentrommelng Fig. 2 einen stark schematisierten
Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie II - II in gegenüber Fig. 1
verkleinertem Maßstab und bei zur Entleerung der zweiten Zentrifugentrommel geöffneter
Gehäus ewandung.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem vertikal
angeordneten zylindrischen Gehäuse 10, in welchem eine obere, erste, konische Zentrifugentrommel
11 und eine untere, zweite, zylindrische Zentrifugentrommel 12 mit gelochter Wandung
konzentrisch und koaxial zueinander
angeordnet sind. Wie aus Fig.
2 ersichtlich ist, ist eine Hälfte des Gehäuses 10 in aufschwenkbare, türenartige
Abschnitte unterteilt. Mit dem in Fig. 2 dargestellten unteren Gehäuseabschnitt
10a läßt sich auch der schräge Gehäuseboden 13 ausschwenken. Die Vorrichtung ist
zum Trennen von Feststoffteilchen und Wasser aus einem organischen Lösungsmittel,
wie es für Reinigungszwecke verwendet wird, ausgebildet.
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Aus Gründen der ubersichtlichkeit sind die elektrischen Antriebsmotoren
für die unabhängig voneinander antreibbaren beiden Zentrifugentrommeln 11 und 12
in der Zeichnung nicht dargestellt. Die dargestellten Trommellager 14 und 15 können
beispielsweise die Wellenlager der verwendeten Antriebsmotoren sein.
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Die obere konische Zentrifugentrommel 11 weist eine Hohlwelle 16 auf,
an welche ein mit einem Absperrventil 17 versehenes Zuleitungsrohr 18 für das zu
trennende Feststoff/Flüssigkeits-Gemisch angeschlossen ist. Die Hohlwelle 16 endet
im Innern der Zentrifugentrommel 11 in der Öffnung einer konzentrischen Scheibe
19, welche die eine stirnseitige Begrenzung eines mit der Zentrifugentrommel 11
umlaufenden, als Pumpe wirkenden Schaufelrades 20 bildet, dessen andere und innere
Stirnseite ebenfalls durch eine konzentrische geschlossene Scheibe 21 gebildet ist.
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Zwischen den aus der Zeichnung nicht im einzelnen ersichtlichen radialen
Flügeln wird das zu behandelnde Feststoff Flüssigkeits-Gemisch in Richtung der eingezeichneten
Pfei'-le
22 radial nach außen in Richtung auf den konischen Mantel
23 der Zentrifugentrommel 11 geschleudert.
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Der Trommelmantel 23 weist eine untere bffnung 24 auf, durch welche
ein Flüssigkeits-Ablaufrohr 25 nach außen geführt ist. Das Flüssigkeits-Ablaufrohr
25 gabelt sich im Innern der Zentrifugentrommel 11 in zwei Rohrarme 25a und 25b,
die in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise tangential zur Trommelwandung
23 enden und sogenannte Abschälrohre zum Austragen der Flüssigkeit des innersten,
sich bildenden rotierenden Flüssigkeitszylinders 26 bilden. Dieser innerste Flüssigkeitszylinder
26 wird durch die leichteste Flüssigkeit des Gemisches gebildet, im vorliegenden
Falle also durch das organische Lösungsmittel. Das schwerere Wasser bildet einen
außerhalb daran anschließenden Rotationsring 27, der sich bis hinter die konzentrische
Scheibe 19 erstreckt, wo sich in der geschlossenen oberen Stirnwandung 28 der Zentrifugentrommel
11 Öffnungen 29 befinden, durch welche das Wasser austreten kann und in Richtung
der eingezeichneten Pfeile 30 an der Innenwandung des Gehäuses 10 bis zu einer Rinne
31 abläuft, an welche ein äußerer Ablaufstutzen 32 angeschlossen ist.
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Die gegen den konischen Außenmantel 23 der Zentrifugentrommel 11 geschleuderten
Feststoffteilchen 33 wandern nach oben und sammeln sich im oberen Eckbereich der
Zentrifugentrommel 11 Im unteren Teil des Gehäuses ist die zweite und zylindrische
Zentrifugentrommel
12 koaxial zur ersten Zentrifugentrommel 11 so angeordnet, daß ihre obere Öffnung
34 der unteren Öffnung 24 der ersten Zentrifugentrommel 11 gegenüberliegt. Die zylindrische
Trommelwandung 35 einschließlich der Bodenwandung 36 ist als Lochwandung ausgebildet,
durch welche Flüssigkeit austreten kann. Die Zentrifugentrommel 12 ist mit einem
Filtersack 37 ausgeschlagen. Außerdem sind auf die Innenwandung der Zentrifugentrommel
12 nur schematisch angedeutete aufblasbare Kissenkörper 38 aufgesetzt, mit welchen
sich der Filtersack 37 von der Trommelwandung abdrücken laßt. Die gesondert antreibbare
Zentrifugentrommel 12 ist mitsamt ihrem nicht dargestellten Antriebsmotor um eine
horizontale Achse 39 kippbar gelagert und läßt sich bei geöffneter Gehäusehälfte
1Oa in eine Entleerstellung herausschwenken, wie in Fig. 2 angedeutet ist.
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Sobald sich in der ersten Zentrifugentrommel 11 eine größere Menge
an Feststoffteilchen 33 angesammelt hat, wird durch Schließen des Ventiles 17 die
weitere Zufuhr von zu trennendem Feststoff/Flüssigkeits-Gemisch durch die Leitung
18 kurz unterbrochen. Gleichzeitig wird die erste Zentrifugentrommel 11 abgebremst
und in die andere Drehrichtung umgeschaltet, wie in Fi. 1 durch die im Zentrum der
Zentrifugentrommel 11 eingezeichneten beiden entgegengerichteten Pfeile 40 angedeutet
ist. Durch die Drehrichtungsumkehr werden die Flüssigkeitsrotationskörper 26 und
27 im Innern der Zentrifugentrommel zerstört.
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Es tritt eine Verwirbelung der Flüssigkeit auf, durch welche
die
angesammelten Feststoffteilchen 33 von der Trommelwandung losgewirbelt werden. Die
Drehrichtungsumkehr kann mehrmals und kurz hintereinander erfolgen. Nach dem Stillsetzen
der Zentrifugentrommel 11 läuft die verwirbelte Restflüssigkeit zusammen mit den
ganzen angesammelten Feststoffteilchen durch die Trommelöffnung 24 aus und durch
die Öffnung 34 in die darunter befindliche zweite Zentrifugentrommel 12. Nun wird
die obere Zentrifugentrommel 11 wieder in Rotation versetzt und gleichzeitig das
Ventil 17 geöffnet, so daß wieder Feststoff/Flüssigkeits-Gemisch durch die Leitung
18 und. die Hohlwelle 16 ins Innere der Zentrifugentrommei 11 gefördert wird.
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Die in die untere, zweite Zentrifugentrommel 12 eingeflossene Restflüssigkeit
mit den angesammelten Feststoffteilchen wird durch die Rotation der Zentrifugentrommel
12 ausgeschleudert und tritt durch die Sieböffnungen des Trommelmantels 35 nach
außen und. sammelt sich am schrägen Boden 13 des Gehäuses 10, von wo sie durch einen
Anschlußstutzen 41 abfließt und in nicht dargestellter Weise in das Zuleitungsrohr
18 zuruckgeleitet wird. Sobald die Restflüssigkeit ausgeschleudert ist, wird die
zweite Zentrifugentrommel 12 angehalten, die Gehäusetüre 10a wird geöffnet und die
Zentrifugentrommel 12 wird gemäß Fig. 2 nach außen in eine Schrägstellung gekippt.
Der durch Aufblasen der Abpresskissen 38 von der Trommelwandung 35 losgelöste Filtersack
37 mit den in im zurückgehaltenen ieststoffteinchen kann nun in einen nicht dargestellten
Auffangbehälter ausfallen. Während dieses Entleervorganges
muß
der Betrieb der ersten Zentrifugentrommel 11 nicht unterbrochen werden. In ihr wird
in einem kontinuierlichen Verfahren die Trennung des Wassers vom Lösungsmittel bewirkt
und gleichzeitig werden die Feststoffteilchen 33 abgesondert. Die beiden Flüssigkeiten
werden über die kblauföffnungen 29 bzw. die Ablaufleitung 25 fortlaufend aus der
Zentrifugentrommel 11 abgezogen, so daß bei rotierender Trommel keine Flüssigkeit
und keine Feststoffteilchen aus der Trommelöffnung 24 austreten können. Erst wenn
sich eine größere Menge Feststoffteilchen 33 in der Zentrifugentrommel angesammelt
hat, wird der vorstehend beschriebene Entleervorgang unter kurzzeitiger Unterbrechung
des Zulaufs des zu trennenden Feststoff/Flüssigkeits-Gemisches wiederholt.
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Der Aufbau der Vorrichtung ist- relativ einfach und es können weitgehend
handelsübliche Vorrichtungsteile, einschließlich der Zentrifugentrommeln, verwendet
werden. Die Rotationsachsen der beiden Zentrifugentrommeln 11 und 12 müssen nicht
vertikal sein, sondern könnten auch schräg verlaufen, und sie müssen auch nicht
unbedingt gleichgerichtet sein. Der Verlauf des Außenmantels 23 der ersten und oberen
Zentrifugentronmel 11 muß nicht konisch sein.
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Sie könnte auch zylindrisch verlaufen, wobei zwischen dem Rand der
Öffnung 24 und dem Außenmantel der Zentrifugentrommel 11 zum Halten der Flässigkeits-Rotationskörper
26 und 27 eine Stirnwandung vorgesehen sein müßte. Die Abschälrohrarme 25a und 25b
können zur Regulierung der Stärke des Flüssigkeitsrotationskörpers 26 verstellbar
angeordnet sein.