DE3641952A1 - Prozessfilter - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Prozeßfilter mit einem beheizba
ren und in einem Rahmen kippbar gelagerten rotationssymmetri
schen Behälter, mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Filter
boden, mit einer in Behälterlängsrichtung angeordneten, in
axialer Richtung über eine Hubeinrichtung verstellbaren und
mit einer Antriebseinrichtung versehenen Rührwerkswelle an
der ein Rührbalken mit Rührorganen befestigt ist, wobei die
Rührwerkswelle über einen nach innen gezogenen Behälterhals
in das Behälterinnere eingeführt ist.
Ein Prozeßfilter dieser Art ist z.B. in der DE-PS 30 22 644
beschrieben. Mit dieser Vorrichtung können verschiedene
Produkte, insbesondere der chemischen und pharmazeutischen
Industrie, gemischt, gefiltert, gewaschen und getrocknet wer
den. Zur Beheizung für den Trocknungsvorgang ist die Behäl
terwand mit einem Heizmantel versehen. Zur Erhöhung der Heiz
leistung ist bei dem Prozeßfilter nach der DE-PS 30 22 644
auch der Behälterhals doppelwandig ausgeführt, so daß das
Produkt auch durch eine Wärmeabgabe des Behälterhalses be
heizt werden kann.
Die Erhöhung der Heizfläche und damit die zusätzliche Heiz
wirkung ist jedoch aufgrund der relativ kleinen Oberfläche
des Behälterhalses beschränkt. In der Praxis hat sich weiter
hin herausgestellt, daß bei der Verarbeitung von temperatur
empfindlichen Produkten, wie es häufig in der pharmazeuti
schen Industrie der Fall ist, Probleme bezüglich Überhitzun
gen auftreten können. Bei der bekannten Heizung besteht die
Gefahr von Überhitzungen, worunter das Produkt leiden kann,
bzw. sogar verdorben werden kann. Es bildet sich eine Kruste
am Behälterhals, welche überhitzt wird und darüber hinaus
wärmeisolierend wirkt. Durch die Ausbildung der Kruste als
Trennschicht sinkt auch die Heizleistung. Fällt die Kruste
in das Produkt, so wird dieses entsprechend verunreinigt. Im
Unterschied zur Beheizung der Behälterwand selbst kann somit
die Kruste ein Problem darstellen. Dadurch, daß bei einer
Beheizung des Behälterhalses die Zentrifugalwirkung im Gegen
satz zur Behälterinnenwand negativ auf die Heizfläche wirkt,
wird das Produkt, welches im Spalt zwischen Heizfläche und
Rührorgan ist nicht umgeschichtet. Im Behälterhals bildet
sich somit eine Kruste auf der Heizfläche, welche auf der üb
rigen Heizfläche der Behälterinnenwand nicht entstehen kann.
Nachteilig ist auch, daß durch die Aufheizung des Behälter
halses Führungsungenauigkeiten durch Materialdehnungen be
rücksichtigt werden müssen. Dies bedeutet, mit den Rührorga
nen müssen größere Abstände von der Behälterwand eingehalten
werden, damit keine Berührungen auftreten. Durch die einzu
haltenden größeren Abstände wird das Produkt bei der Trock
nung nicht vollständig umgeschichtet und beim Entleeren
nicht vollständig ausgetragen. Der daraus resultierende Wir
kungsgradverlust ist sehr schwerwiegend, weil es sich fast
ausschließlich um sehr teure Produkte handelt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
einen Prozeßfilter der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
der besser beheizbar ist, wobei gleichzeitig auch Überhitzun
gen und Wirkungsgradverluste weitgehend vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Rührwerkswelle als Hohlwelle ausgebildet ist, mit einer Zu
leitung und einer Rückleitung für ein Heizmittel, und daß
der Rührbalken und die Rührorgane im Inneren Heizkanäle auf
weisen, die mit der Zuleitung und der Ableitung in der Hohl
welle verbunden sind.
Durch die Beheizung des Rührbalkens und der Rührorgane er
hält man eine deutlich größere Heizfläche, wobei hinzukommt,
daß diese direkt im Produkt zur Auswirkung kommt. Aufgrund
einer ständigen Relativbewegung zwischen den Rührorganen und
dem Produkt findet ein deutlich besserer Wärmeaustausch
statt.
Dadurch, daß die Rührorgane mit dem Rührbalken durch die heb-
und senkbare Rührwerkswelle in ihren Höhenlagen einstellbar
sind, kann in das Produkt stufenweise oder kontinuierlich
eingefahren werden. Auf diese Weise läßt sich je nach Bedarf
die Heiz- bzw. Kontaktfläche ändern, wodurch systematisch
ein Kuchen aufschälbar ist. Durch die ständige Bewegung und
den Temperaturaustausch werden deutliche Überhitzungen ver
mieden. Gleiches gilt für Anbackungen.
Da der Hals nicht mehr so hoch temperaturbelastet ist,
stellt sich damit auch das Problem von Führungsungenauigkei
ten nicht. Weiterhin werden Wärmeverluste durch den Hals
oder zusätzliche Isolierungen vermieden, die bei dessen Be
heizung über einen Doppelmantel aufgetreten sind.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgese
hen sein, daß die Zuleitung im Bereich des unteren Endes der
Hohlwelle in einen in Längsrichtung des Rührbalkens verlau
fenden Heizkanal mündet, der mit Heizkanälen in den Rührorga
nen verbunden ist, deren Ausgänge mit der Rückleitung verbun
den sind.
Durch diese Ausgestaltung wird auf einfache Weise eine Zir
kulation des Heizmittels und dessen Rückführung erreicht.
Für die Zuleitung und die Rückleitung in der hohlen Rühr
werkswelle sind verschiedene Lösungen möglich. In einfacher
Weise kann hierzu die Zuleitung als feststehendes zentrales
Innenrohr und die Rückleitung als Ringleitung, die zwischen
dem Innenrohr und der Innenwand der Hohlwelle angeordnet
ist, ausgebildet sein. Dabei ist lediglich dafür zu sorgen,
daß zwischen dem feststehenden Innenrohr und der rotierenden
Rührwerkswelle entsprechende Dichtungen angeordnet sind bzw.
daß eine Trennung zwischen der Rückleitung und der Zuleitung
vorhanden ist.
Hierzu kann vorgesehen sein, daß das Innenrohr auf der Ober
seite mit einem Dichtkopf versehen ist, der die Abdichtung
für die Zuleitung und die Rückleitung bildet, wobei der
Dichtkopf auf der Rührwerkswelle gelagert sein kann.
Am unteren Ende des Innenrohres kann eine Spaltdichtung,
z.B. eine Labyrinthdichtung, vorgesehen sein, um eine Tren
nung zwischen dem Zulauf des Heizmittels und dem Rücklauf zu
erreichen.
Die Rückleitung des Heizmediums von den Rührorganen zu der
Rührwerkswelle kann auf beliebige Weise erfolgen. Hierzu
kann z.B. in einfacher Weise vorgesehen sein, daß an den
Rührorganen an deren von der Zulaßseite abgewandten Enden
Querrohre angeordnet sind, die in die Rücklaufleitung
münden.
Eine andere Möglichkeit, durch die weniger Stör- und Ablage
rungsstellen entstehen, kann darin bestehen, daß die Rühror
gane mit ihren inneren Enden in eine Befestigungsnabe für
den Rührbalken münden und daß die Befestigungsnabe Durch
gangsbohrungen aufweist, die in die Rücklaufleitung münden.
Auf diese Weise wird ein zusätzliches Zwischenstück zur Rück
leitung vermieden. Vielmehr wird für diesen Zweck die Befe
stigungsnabe herangezogen, wobei es im Unterschied zu der
bekannten Befestigungsart der Enden der Rührwerksorgane auf
dem Rührbalken lediglich erforderlich ist, die Enden mit der
Befestigungsnabe zu verbinden.
In vorteilhafter Weise können die Rührorgane wendelförmig
gebogene Arme aufweisen, wie an sich bekannt, wodurch das
Produkt nicht nur geschoben, sondern regelrecht umgepflügt
wird.
Eine einfache und sehr wirksame Form für die Umwälzung und
Abschabung des Produktes besteht für den Rührbalken darin,
daß er im Querschnitt gesehen wenigstens annähernd eine Drei
ecksform besitzt.
Die Rührorgane können als Rohre ausgebildet sein, an die
seitlich flache Schaber angesetzt sind, durch die das Pro
dukt von den Wänden des Behälters und dem Behälterhals abge
schabt wird.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1. einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen
Prozeßfilter in Grundstellung,
Fig. 2. einen Längsschnitt durch den Prozeßfilter nach
der Fig. 1 im geschwenkten Zustand für den
Trocknungsvorgang
Fig. 3. einen Längsschnitt durch den unteren Bereich
der Rührwerkswelle mit dem Rührwerksbalken in
vergrößerter Darstellung,
Fig. 4. einen Längsschnitt, ähnlich dem in der Fig. 3,
mit einer anderen Anschlußart für die Rühr
organe
Fig. 5. einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1,
Fig. 6. einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 1,
Fig. 7. einen Längsschnitt durch den oberen Bereich
der Rührwerkswelle mit dem Anschluß des
Innenrohres.
Aufbau und Wirkungsweise des Prozeßfilters sind grundsätz
lich von bekannter Art, weshalb nachfolgend nur auf die für
die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird.
In der Position gemäß Fig. 1 wird das zu behandelnde Produkt
gefiltert. Der Behälter 1 ist mit einem Heizmantel 2 verse
hen; d.h. er besitzt einen Doppelmantel. Im Inneren des Be
hälters befindet sich im unteren Bereich ein flüssigkeits
durchlässiger Filterboden 3, hinter dem sich eine Abzugsöff
nung 4 befindet.
Von der dem Filterboden 3 gegenüberliegenden Behälterwand
aus ragt eine Rührwerkswelle 5 in das Behälterinnere. Der
Behälter ist an dieser Stelle mit einem nach innen gerichte
ten Behälterhals 6 versehen. Am unteren Ende des Behälter
halses 6 befindet sich ein Führungslager 7 für die Rührwerks
welle 5. Die Rührwerkswelle 5 selbst und die dazugehörigen
Antriebseinrichtung, sowie eine nicht dargestellte Hub-Ein
richtung sind über einen Flansch 8 direkt auf dem Behälter
abgestützt.
Über eine Befestigungsnabe 9 ist ein Rührbalken 10 mit dem
unteren Ende der Rührwerkswelle verbunden. Von dem Rührbal
ken 10 aus zweigen Rührorgane in Form von gewendelten oder
spiralförmig verwundenen Rührarme 11 ab.
Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, weisen der Rührbal
ken 10 und die Rührarme 11 Heizungskanäle 12 und 13 auf. Der
Rührbalken 10 besitzt hierzu eine Dreiecksform, die aus drei
Flacheisen gebildet ist. Die Rührarme 11 weisen hingegen
eine Rohrform auf, an die seitlich in der Richtung auf die
Innenwand des Behälters 1 und den Behälterhals 6 gerichtete
Flachteile 14 als Schaber angeschweißt sind.
Für den Trocknungsvorgang wird der Prozeßfilter in die in
der Fig. 2 dargestellte Lage geschwenkt, welche im Bedarfs
falle bis 180 Grad im Vergleich zu der in der Fig. 1 darge
stellten Position gehen kann. Gleichzeitig wird die Rühr
werkswelle 5 in den Behälterhals 6 eingeschoben. Das Niveau
des zu trocknenden Produktes kann beliebig hoch eingestellt
werden. In den Fig. 1 und 2 ist es durch die gewellte Linie
15 angedeutet.
In den Fig. 3, 4 und 7 ist die Zu- und Ableitung des Heiz
mediums deutlicher dargestellt.
Die als Hohlwelle ausgebildete Rührwerkswelle 5 ist in ihrem
Inneren mit einem zentralen Innenrohr 16 versehen, das am
oberen Ende in einem Dichtkopf 17 befestigt ist. Von dem
Dichtkopf 16 führt ein Rohrkrümmer 18 zu einer nicht darge
stellten Heizquelle. Der Dichtkopf 17 ist weiterhin mit
einer Auslaßöffnung 19 für den Rücklauf des Heizmediums ver
sehen. Zwischen der Innenwand des rotationssymmetrischen
Dichtkopfes 17 und der Außenwand der Rührwerkswelle 5 befin
det sich ein Lager 20.
Am unteren Ende liegt zwischen dem Innenrohr 16 und der In
nenwand der Rührwerkswelle eine Spaltdichtung 21 vor, durch
die eine Abdichtung zwischen dem Zulauf des Heizmittels und
dem Rücklauf geschaffen wird. Der Rücklauf des Heizmittels
erfolgt durch eine Ringleitung 22, die durch die Außenwand
des Innenrohres 16 und die auf Abstand davon liegende Innen
wand der Rührwerkswelle 5 gebildet ist.
Die Rührwerkswelle besitzt eine untere Öffnung 23 in Verlän
gerung des Innenrohres 16, das in den Heizungskanal 12 mün
det, der im Inneren des Rührbalkens 10 in dessen Längsrich
tung, d.h. radial, verläuft und damit praktisch aus zwei Lei
tungen besteht. Im äußeren Bereich des Rührbalkens 10 sind
die Rührarme 11 mit einem Ende angeflanscht, wobei eine Ver
bindung mit den Heizkanälen 12 des Rührbalkens und den Heiz
kanälen 13 der Rührarme 11 besteht. Die Zirkulation des Heiz
mittels erfolgt durch die Rührarme von außen nach innen.
Selbstverständlich ist jedoch auch die umgekehrte Richtung
möglich, d.h. daß der Zulauf über die Ringleitung 22 und der
Rücklauf über das Innenrohr 16 erfolgt.
Gemäß Fig. 3 sind die inneren Enden der Rührarme 11, welche
geschlossen sind, auf den Rührbalken 10 befestigt und ein
kurzes Querrohr 24 zweigt im Endbereich in radialer Richtung
nach innen ab. Über die Querohre 24 und damit fluchtende Boh
rungen 25 in der Umfangswand der Rührwerkswelle 5 erfolgt
die Verbindung zu der Ringleitung 22 und damit zur Abfuhr
des Heizmittels und dessen Ableitung über die Auslaßöffnung
19 in dem Dichtkopf 17.
Statt einer Verbindung der Heizungskanäle 13 mit der Ringlei
tung 22 über die Querrohre 24 kann nach der in der Fig. 4
dargestellten Ausgestaltung hierzu auch die Befestigungsnabe
9 verwendet werden. Wie ersichtlich sind dabei die in diesem
Falle offenen Enden der Rührarme 11 mit der Befestigungsnabe
9 verbunden wozu diese eine Schrägfläche für eine gute Anla
ge aufweist. Über Schrägbohrungen 26 in der Befestigungsnabe
9 und Querbohrungen 27 in der Rührwerkswelle 5 erfolgt wie
derum eine Verbindung mit der Ringleitung 22.
Claims (10)
1. Prozeßfilter mit einem beheizbaren und in einem Rahmen
kippbar gelagerten rotationssymmetrischen Behälter, mit
einem flüssigkeitsdurchlässigen Filterboden, mit einer in
Behälterlängsrichtung angeordneten, in axialer Richtung über
eine Hubeinrichtung verstellbaren und mit einer Antriebsein
richtung versehenen Rührwerkswelle an der ein Rührbalken mit
Rührorganen befestigt ist, wobei die Rührwerkswelle über ei
nen nach innen gezogenen Behälterhals in das Behälterinnere
eingeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rührwerkswelle als Hohlwelle (5) ausgebildet ist, mit
einer Zuleitung (16) und einer Rückleitung (22) für ein Heiz
mittel, und daß der Rührbalken (10) und die Rührorgane (11)
im Inneren Heizkanäle (12, 13) aufweisen die mit der Zulei
tung und der Ableitung in der Hohlwelle (5) verbunden sind.
2. Prozeßfilter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuleitung (16) im Bereich des unteren Endes der Hohl
welle in einen in Längsrichtung des Rührbalkens (10) verlau
fenden Heizkanal (12) mündet, der mit Heizkanälen (13) in
den Rührorganen (11) verbunden ist, deren Ausgänge mit der
Rückleitung (22) verbunden sind.
3. Prozeßfilter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuleitung als feststehendes zentrales Innenrohr (16) und
die Rückleitung als Ringleitung (22), die in dem Zwischen
raum zwischen dem Innenrohr (16) und der Innenwand der Hohl
welle (5) verläuft, ausgebildet ist.
4. Prozeßfilter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Innenrohr (16) auf der Oberseite mit einem Dichtkopf
(17) versehen ist, der die Abdichtung für die Zuleitung und
die Rückleitung bildet.
5. Prozeßfilter nach einem der Ansprüche 2-4,
dadurch gekennzeichnet, daß
am unteren Ende des Innenrohrs (16) zwischen der Innenwand
der Rührwerkswelle (5) und dem Innenrohr eine Spaltdichtung
(21) angeordnet ist.
6. Prozeßfilter nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß
an den Rührorganen (11) an deren von der Zulaßseite abgewand
ten Enden Querrohre (24) angeordnet sind, die in die Rück
laufleitung (22) münden.
7. Prozeßfilter nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rührorgane (11) mit ihren inneren Enden in eine Befesti
gungsnabe (9) für den Rührbalken (5) münden und daß die Be
festigungsnabe Durchgangsbohrungen (26) aufweist, die in die
Rücklaufleitung (22) münden.
8. Prozeßfilter nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rührorgane (11) wendelförmig ausgebildet sind.
9. Prozeßfilter nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Rührbalken (5) im Querschnitt gesehen wenigstens annä
hernd eine Dreiecksform aufweist.
10. Prozeßfilter nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rührorgane (11) rohrförmig ausgebildet sind mit seitlich
angesetzten Flachschabern (14).
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