Klär-Filter-Zentrifuge mit einer geschlossenen Trommel, die aus einem äusseren Trommelmantel und einem koaxial angeordnetem inneren Trommelmantel mit einem Schubboden besteht, welche von einer Welle angetrieben wird und ein senkrecht zur Drehachse der Welle in einem Deckel mit Filtratablauföffnungen ein Filtermedium aufweist, sowie ein Verfahren zur Trennung von Suspensionen mit einer Klär-Filter-Zentrifuge.
Im allgemeinen unterscheidet man zwei Arten von Zentrifugen, Vollmantelzentrifugen und Filterzentrifugen.
Vollmantelzentrifugen werden vorzugsweise zum Klären von Flüssigkeiten eingesetzt. In ihnen sedimentiert die schwere Phase und sammelt sich an der Trommelwand. Die leichtere Phase, also die Flüssigkeit, strömt über ein Ueberlaufwehr ab.
Bei Filterzentrifugen strömt die Flüssigkeit durch einen Filterkuchen und ein Filtermedium ab. Man setzt diese Zentrifugen vorzugsweise zum Entfeuchten von gut filtrierbaren Schlämmen ein.
Das besondere Merkmal der Klär-Filter-Zentrifuge besteht darin, dass in ihr sowohl sedimentiert, als auch filtriert wird. Ist ein möglichst feststoffreies Zentrifugat erwünscht, z.B. bei der Lösungsmittelrückgewinnung und sind die Suspensionen schlecht filtrierbar, so gelangt vorzugsweise die Klär-Filter-Zentrifuge zur Anwendung, besonders dann, wenn der Einsatz von Flockungsmitteln aus Kostengründen unerwünscht ist oder unterbleiben muss, weil diene z.B. einen nachfolgenden chemischen Vorgang beeinflussen würden.
Nach der FR-A-1 362 722 ist eine Zentrifuge der Art bekannt, die aus einem äusseren Trommelmantel und einem inneren Trommelmantel mit einem Schubboden besteht.
Nach der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 32 38 728 ist eine Zentrifuge dieser Art für schwer filtrierbare Suspensionen bekannt. Der Trennvorgang ist in ihr gekennzeichnet durch Ueberlagerung zweier unterschiedlicher Trennverfahren. Die Trennung von Flüssigkeit und Feststoffen erfolgt durch Sedimentation und Filtration. Im Wesentlichen besteht diese Zentrifuge aus zwei, vorzugsweise parallel zueinander liegenden, mit der rotierenden Achse senkrecht, fest verbundenen, plattenförmigen Körpern, welche an der Peripherie durch einen rohrförmigen Körper derart abgeschlossen sind, dass sie einen Hohlraum zur Aufnahme der Suspension bilden.
Zum Austragen des Feststoffes wird hierbei der Hohlraum durch Verschieben des rohrförmigen Körpers in axialer Richtung geöffnet. Ein Trenneinsatz, bestehend aus einer Membran, die durch konische Ringe auf einem Trägerkörper befestigt ist, ist senkrecht zur Rotationsachse an der ringförmigen vorderen Kammerwand befestigt. Die ringförmige Vorderwand ist mittels drei Bolzen, die in Schutzhülsen stecken, an der Kammerrückwand befestigt. Die Suspension strömt über ein Einlaufrohr einem Verteilerkegel zu, der die Suspension beschleunigt und an der Rückwand entlangleitet. Es wird solange Suspension zugeführt, bis der Flüssigkeitsspiegel die Bolzen erreicht. Das Verschieben des Vollmantels zum Entladen des Feststoffs geschieht über Pneumatikzylinder, welche die Verschiebekraft aus dem ruhenden äusseren System über ein Kugellager ins rotierende System übertragen. Auch die Schliesskraft, die zum Zuhalten der Zentrifuge beim Schleudern benötigt wird, wird über diese Zylinder aufgebracht. Eine andere Variante verwendet Vakuum und Druckluft, die zum Schliessen bzw Oeffnen der Zentrifuge über die Zentrifugenwelle der Kammer zwischen Kammerrückwand und Trommelboden zugeführt werden.
Nachteile dieser Ausführung sind, wie Betriebsversuche gezeigt haben:
Die Zentrifugenkammer ist an der Dichtstelle zwischen Trommel und Deckel sowohl bedingt durch die zu geringe Schliesskraft der Pneumatik bzw des Vakuums, als auch durch die Ausführung der Dichtung nicht dicht beim Zentrifugieren, so dass Suspensionsflüssigkeit austritt und in den Feststoffauffang gelangt und daher das Trennergebnis verschlechtert.
Bedingt durch Einleitung der verhältnismässig hohen Schliesskraft über ein Kugellager bei hohen Drehzahlen aus dem ruhenden ins rotierende System kommt es häufig zum Ausfall dieses Lagers.
Durch die konische Ausbildung der Aufspannstelle und der Spannringe des Filtermediums kommt es zur Faltenbildung des Filtermediums, welches dadurch nicht sicher und sauber gespannt werden kann.
Die Aufspannung des Filtermediums ist nicht zum Aufspannen verschieden dicker Filtermedien geignet, da jeweils genau angepasste Spann- und Blendringe verwendet werden müssen.
Bedingt durch Fertigungstoleranzen von Spannringen und Blendringen, sowie Herstellungstoleranzen der Dicke des Filtermediums, sowie Ungleichmässigkeiten beim Anziehen der Spannringe liegt der Blendring nicht richtig auf der Membran auf, was zu Undichtheiten an der Verschlussstelle stelle zwischen Trommel und Deckel führt.
Durch Verschleiss bedingt werden die Dichtungen zwischen Kammerrückwand und Trommelmantel undicht, so dass Suspension in die Kammer zwischen Kammerrückwand und Trommelboden eindringt, was einesteils durch Lekage den Vakuumdruck zum Schliessen der Trommel vermindert und andernteils beim Trennen radioaktiver Suspensionen zur Bildung von Strahlungsnestern führt. Ausserdem führt dieser unerwünschte Durchschlag bei Suspensionen die faulende, gärende oder sonstwie sich verändernden Stoffen, z.B. Bakterien, enthalten, zu unerwünschten Rückständen in der besagten Kammer, so dass es zu unerwünschten Produktveränderungen kommt. Hinzu kommt, dass die besagte Kammer nur nach aufwendiger Demontage der Zentrifuge zu reinigen ist.
Die verwendeten Dichtungsmaterialien und Dichtungsformen, sowie die Ausbildung der Sichtstellen sind ungeeignet zur Abdichtung beim Zentrifugieren pharmazeutischer, lebensmitteltechnologischer, strahlungsaktiver oder chemisch aggressiver Suspensionen. Sie sind auch ungeeignet bei den zu erwartenden hohen Drücken, wie sie auftreten durch den Flüssigkeitsdruck der Suspensionen bei hohen Drehzahlen.
Die verwendeten produkteberührenden Metallteile haben sich als nicht beständig genug erwiesen beim Zentriefugieren strahlungsaktiver oder chemisch aggressiver Suspensionen.
Dadurch dass zum Entladen des Feststoffs die Trommel verschoben wird, ergibt sich ein um den Trommelverschiebeweg vergrösserter Ueberstand der Zentrifugenwelle zwischen Lager und Trommelboden bzw. Massenschwerpunkt der überstehenden Teile, wie Trommel. Kammerwänden, Schleudergut u.s.w., was zu ungünstigen Lagerbelastungen, ungünstigen Wellenbelastungen und ungünstig liegenden kritischen Drehzahlen führt, so dass höhere Drehzahlen zur Abtrennung noch schwierigerer Güter nicht eingestellt werden können.
Der Ueberlauf ist nicht getrennt vom reinen Zentrifugat, dadurch kommt es bei Ueberfüllung der Zentrifuge und überlaufender Suspension zu einer Verunreinigung des Zentrifugats.
Der Flüssigkeitsstand und die Feststoffmenge in der Zentrifuge werden vom Menschen optisch kontrolliert, was beim Zentrifugieren strahlungsaktiver oder toxischer Suspensionen unzulässig ist.
Das Gehäuse ist zum Zulauf hin offen, so dass es beim Zentrifugieren strahlungsaktiver oder toxischer Suspensionen unzulässigerweise zu Beeinträchtigungen des Bedienungspersonals und der Umwelt kommt.
Die Maschine muss in ihrem Arbeitszyklus vollkommen manuell gesteuert werden, was unrationell und besonders beim Zentrifugieren strahlungsaktiver Suspensionen unerwünscht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klär-Filter-Zentrifuge zur Abtrennung schwer filtrierbarer Feststoffteilchen aus einer Suspension bereit zu stellen, die Feststoffe aus Suspensionen so vollständig abtrennt, dass eine optisch klare Flüssigkeit entsteht, sowie einen möglichst niedrigen Feuchtgehalt in den abgetrennten Feststoffmedien zu erzielen.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Klär-Filter-Zentrifuge derart zu modifizieren, dass sie auch zum Trennen von Suspensionen geeignet ist, die sehr hohe Ansprüche an physiologische Unbedenklichkeit, chemische Beständigkeit gegen aggressive Medien, sowie Strahlenbeständigkeit der produktberührenden Teile der Zentrifuge und produktgemässe Gestaltung der Verfahrensräume stellen.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Klär-Filter-Zentrifuge derart zu modifizieren, dass zu höheren Drehzahlen und grösseren Trommellängen übergegangen werden kann, um noch schwerer trennbare Suspensionen abtrennen zu können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klär-Filter-Zentrifuge derart zu modifizieren, dass die gesamten Arbeitsabläufe beim erfindungsgemässen Betreiben der Zentrifuge automatisch ablaufen können.
Eine weiter Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klär-Filter-Zentrifuge derart anzupassen und zu verbessern, dass sie zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist.
Die zur Lösung der Aufgabe dienende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel an einer Hohlwelle mit axial verschiebbarer Innenwelle befestigt ist, und daß an der Innenwelle der Schubboden befestigt ist.
Bei allen in dieser Erfindung genannten Aufführungsformen ist der äussere Trommelmantel vorteilhaft auf einer Hohlwelle befestigt, welche in geeigneten Lagern, vorzugsweise Wälzlagern, gelagert ist. Bedingt durch die Befestigung des äusseren Trommelmantels erreicht man kurze Abstände zwischen Trommelschwerpunkt und Lagerung, woraus günstige Wellenbelastungen, günstige Lagerbelastungen, günstig liegende, höhere kritische Drehzahlen bei gleichem Wellendurchmesser resultieren und daher die Maschine bei höheren Drehzahlen betrieben werden kann. Das führt dazu, dass wegen des zu erzielenden höheren Zentrifugalfeldes schwieriger zu trennende Suspensionen getrennt werden können, und kleinere Partikel in kürzerer Zeit abgetrennt werden können, sowie durch die größerer zu erzielende Pressung im Sediment eine niedrigere verbleibende Feuchte erreicht wird.
Die in dieser Erfindung genannten Ausführungsformen weisen in der Hohlwelle eine axial verschiebbare Innenwelle auf, mittels welcher die erforderliche Schliesskraft zwischen Deckel und äusserer Trommel über einen mitrotierenden Linearantrieb, vorzugsweise einen Hydraulikzylinder, aufgebracht wird. Die Lagerung der Zentrifuge ist dadurch vorteilhafterweise nicht von der hohen Schliesskraft belastet, da diese im rotierenden System erzeugt wird. Ausserdem können dadurch vorteilhafterweise höhere Dichtkräfte zwischen Deckel und äusserer Trommel erzeugt werden, was zum einen höhere Drehzahlen der Zentrifuge ermöglicht und daher höhere Beschleunigungen, also bessere, schnellere Sedimentation und höhere Pressung im Sediment, also niedrigere Restfeuchte ermöglicht; zum anderen verbesserte Dichtheit gewährleistet, also garantiert, dass in Verbindungen mit einer verbesserten Ausführung der Dichtstelle Suspension in den Feststoffaustrag gelangt und so das Trennergebnis verschlechtert wird.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Ausführungsform ist ein im äusseren Trommelmantel vorzugsweise koaxial angeordneter innerer Trommelmantel vorhanden, in welchem die Suspension voreingedickt und sanft beschleunigt wird, wodurch feine Partikel besser sedimentierende, grössere Agglomerate bilden können, welche durch die sanfte Beschleunigung eher erhalten bleiben, was das Gesamtergebnis verbessert.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Ausführungsform ist das Dichtelement zur Abdichtung zwischen äusserem Trommelmantel und Deckel vorteilhafterweise durch eine radial weiter innen befindliche Nase vor dem ausgeschleuderten Feststoff derart geschützt, dass sich dieser nicht darauf festsetzen kann, was die Dichtstelle für lange Zeit vor Anbackung schützt und eine längere Funktionstüchtigkeit gewährleistet, so dass länger Sicherheit vor Vermischung des abgeschleuderten Feststoffs mit Suspensionen besteht.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Ausführungsform weist der Schubboden zum Deckel vorteilhafterweise ein zusätzliches Filtermedium auf, so dass eine erhöhte Suspensionsmenge in gleicher Zeit getrennt werden kann.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Ausführungsform ist die Aufspannung des Filtermediums im Deckel bzw im Schubboden vorteilhafterweise so ausgebildet, dass Filtermedien verschiedener Dicke aufgespannt werden können, der Dickenausgleich wird hierbei von elastischen Ausgleichselementen, vorzugsweise elastischen Kunststoffringen, in den Spannringen vorgenommen. Vorteilhafterweise werden hierbei die radialen Ueberstände des Filtermediums so klein gehalten und derart verformt, dass eine Faltenbildung ausgeschlossen ist.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Ausführungsform werden Undichtheiten der Dichtung zwischen Schubboden und äusserem Trommelmantel vorteilhafterweise derart berücksichtigt, dass die Kammer zwischen Schubboden und Trommelboden durch Zuführen einer Spülflüssigkeit über eine Fangrinne und Bohrungen in der Trommelrückwand von Anbackungen und Aktivitätsnestern bei laufender Maschine von aussen gereinigt werden kann.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Aussführungsform sind die Dichtungsformen und Dichtungsmaterialien vorteilhafterweise den Bedingungen zum Trennen physiologisch anspruchsvoller, bzw chemisch hochagressiver, bzw strahlungsaktiver Suspensionen angepasst. Vorzugsweise werden PTFE oder fluorisierte Elastomere verwendet.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Ausführungsform bestehen die produktberührenden Metallteile vorteilhafterweise aus Metall, vorzugsweise hochlegierten oder plattierten Stählen, das zum Zentrifugieren physiologisch anspruchsvoller, bzw chemisch hochaggressiver, bzw strahlungsaktiver Suspensionen geeignet ist.
Bei einer in dieser Erfindung genannten Ausführungsform weist der Schubboden vorteilhafterweise Ueberlauföffnungen auf, durch welche zuviel zulaufende Suspension überlaufen kann, wobei der abgeschleuderte Ueberlauf in einer gesonderten Fangkammer im Gehäuse aufgefangen und zum Zulauf zurückbefördert wird. Vorteilhafterweise kann dabei die Kammer zwischen Schubboden und Trommelboden, durch welche der Ueberlauf läuft, bei laufender Maschine durch Zugabe einer Spülflüssigkeit gereinigt werden.
Bei einer anderen vorteilhaften erfindungsgemässen Ausführung der Maschine kann der Ueberlauf durch eine Oeffnung im Deckel der Zentrifuge strömen, von wo er über einen Leitring in eine gesonderte Ueberlaufkammer geleitet wird und danach in den Zulauf zurückgeführt wird. Eine Vermischung des Ueberlaufs mit dem abgetrennten Feststoff ist hierdurch ausgeschlossen.
Vorteilhafterweise können bei erfindungsgemässer Ausführung der Zentrifuge beim Trennen strahlungsaktiver und toxischer Suspensionen bedingt durch das druckfeste, geschlossene und mit einer geeigneten Dichtung, vorzugsweise Gleitringdichtung, zwischen Gehäuse und Trommel versehenem Gehäuse keine toxischen oder strahlungsaktiven Stoffe nach aussen in die Umgebung gelangen.
Durch Massenvergleich, bzw. Volumenstromvergleich von zulaufender Suspension und abfliessendem Filtrat oder durch Kontrolle des Ueberlaufs mittels geeigneter Messeinrichtungen, sowie durch Gewichtskontrolle der Zentrifuge, kann das Befüllen und Entleeren der erfindungsgemässen Zentrifuge vorteilhafterweise automatisiert werden.
Durch Anbringen einer Leitvorrichtung im Bereich des Zulaufswird vorteilhafterweise eine gleichmässige Verteilung der in die erfindungsgemässe Zentrifuge zufliessenden Suspension über den Trommelumfang erreicht, was Unwuchten durch ungleichmässige Beladung vermindert, sowie ein Eintauchen der zuströmenden Suspension in das Schleudergut mit anschliessender Strömungsumkehr erzwungen, was zu einer Verringerung von die Sedimentation störenden Turbulenzen führt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass Deckel und Schubboden am inneren Trommelmantel befestigt sind, welcher seinerseits an der axial verschiebbaren Innenwelle befestigt ist. Deckel, Schubboden und innerer Trommelmantel bilden auf diese Weise eine sehr steife, stabile Einheit. Der Deckel trägt ein ringförmiges Filtermedium, welches befestigt ist mittels Spannringen und elastischen Ausgleichselementen auf einen Auflagering mit Kammer zur Filtrataufnahme und Stützrippen zum Stützen des ringförmigen Stützelements, auf dem das Filtermedium glatt aufgespannt ist. Gemäss einer alternativen Ausführung trägt der Schubboden das besagte Filtermedium. Die Art, Dicke, Material und Porengrösse des Filtermediums sind vorteilhafterweise der jeweiligen zu trennenden Suspension angepasst` Der Zulauf der Suspension befindet sich im Bereich des Schubbodens und weist eine Leitvorrichtung zur gleichmässigen Verteilung und Umlenkung der Suspension auf.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Deckel nicht am inneren Trommelmantel befestigt, sondern über Zugstangen am Schubboden. Vorteilhafterweise muss man dadurch zum Wechseln des Filtermediums nur die Verbindungen zwischen Zugstange und Deckel lösen, um den Deckel zum Wechsel des Filtermediums entfernen zu können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Deckel, radial auf dem inneren Trommelmantel so gelagert, dass er axial verschieblich ist. Zugstangen, die am Trommelboden befestigt sind und einen Anschlag aufweisen, führen durch Bohrungen im Schubboden und im Deckel. Beim Verschieben des Schubbodens mit dem inneren Trommelmantel zum Austragen des Sediments verschiebt sich der Deckel nur bis zum Anschlag auf den Zugstangen. Vorteilhafterweise öffnet sich dadurch der Deckel auch bei grossen Trommellängen nur soweit, wie es zum Auswerfen des Sediments nötig ist. Das führt zu einer sehr kurzen Fangkammer für das Sediment und zu niedrigen sich verschiebenden Massen, was auch beim Entladen bei hohen Drehzahlen eine ausreichende Stabilität bietet. Klemmelemente, vorzugsweise vorgespannte Ringe aus Elastomeren mit geeignet hohem Reibwert in der Bohrung im Deckel, durch die der innere Trommelmantel geführt ist, sorgen dafür, dass der Deckel bei der Ausschiebbewegung des Schubbodens durch Reibung mittransportiert wird. Abstreifelemente in der genannten Bohrung, sowie in den Bohrungen, durch die die Zugstangen geführt sind, vorzugsweise Kolbenstangenabstreifer, verhindern das Ansetzen von Verschmutzungen am Aussendurchmesser des inneren Trommelmantels bzw. der Zugstangen.
Bei einer anderen sehr vorteilhaften erfindungsgemässen Weiterbildung der Zentrifuge ist der innere Trommelmantel fest mit dem Trommelboden des äusseren Trommelmantels bzw. mit der Hohlwelle verbunden, wobei der innere Trommelmantel als radiale Führung für den axial verschiebbaren Deckel dient. Durch die feste Verbindung kann der Deckel sehr exakt geführt werden, was wegen der verbesserten Stabilität auch ein Entladen der Zentrifuge bei sehr hoher Drehzahl erlaubt. Hierbei ist der Schubboden über Zugstangen, die durch Bohrungen im Deckel geführt sind, über einen koaxial im inneren Trommelmantel befindlichen Zulauftrichter mit der axial verschiebbaren Innenwelle verbunden. Beim Verschieben des Schubbodens zum Auswerfen des Sediments nehmen Reibelemente in den Bohrungen, durch welche die Zugstangen geführt sind, den Deckel nur soweit mit, bis er an einem Anschlag am inneren Trommelmantel anläuft. Dadurch öffnet der Deckel nur soweit, wie es zum Entleeren der Zentrifuge nötig ist, was eine kurze Bauweise ermöglicht, sowie eine kurze Fangkammer für das Sediment.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher beschrieben werden.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform sieht vor, dass ein innerer Trommelmantel 2 fest an einem Trommelboden 37 befestigt ist. Der innere Trommelmantel 2 ist durch eine Bohrung 42 in einem Deckel 30 geführt und weist einen Anschlag 25 auf, der den Weg des Deckels 30 beim Oeffnen begrenzt. Ein Schubboden 38 ist mit einer Zugstange 24 verbunden, welche durch eine Bohrung 41 im Deckel 30 geführt und an einem Flansch 29 befestigt ist. Die Zugstange 24 weist einen Anschlag 23 auf, welcher beim Schliessen die Schliesskraft auf den Deckel 30 überträgt. Der Flansch 29 ist mit einem Zulauftrichter 20 verbunden, welcher an der axial verschiebbaren Innenwelle 12 befestigt ist, durch die die Schliessbewegung des Deckels 30 bzw. Ausschiebbewegung des Schubbodens 38 von einem mitrotierenden Linearantrieb übertragen wird. Der Zulauftrichter 20 weist an seinem freien Ende eine Bohrung 27 mit einem Ring 26 auf, durch welchen ein Zulaufrohr 28 in den Zulauftrichter 20 führt. Der Durchmesser der Bohrung 27 ist durch wechseln des Ringes 26 an den Aussendurchmesser des Zulaufrohres 28 in seinem Spiel anpassbar, wodurch die Dichtwirkung des Spalts reguliert werden kann und die Gasmenge, welche durch die Ventilationswirkung der Zentrifuge durch den Innenraum der Zentrifuge strömt, den Erfordernissen des jeweiligen Schleuderguts angepasst werden kann. Der Deckel 30 weist ein ringförmiges Filtermedium 34 auf (Fig. 8). Der Schubboden 38 weist im Bereich einer Verteileröffnung 36 eine Leitvorrichtung 3 auf. Die zu trennende Suspension gelangt durch das Zulaufrohr 28 in den Zulauftrichter 20 und von da durch Bohrungen 53 in den inneren Trommelmantel 2, wo sie voreingedickt und vorbeschleunigt wird. Von hier gelangt sie über die Verteilerrinne 39 und die Verteileröffnungen 40 in die Fangrinne 6 beim Schubboden 38 und über Verteileröffnungen 36, wo sie beschleunigt wird, zur Leitvorrichtung 3. Hier wird sie verteilt und zum Filtermedium 34 hin umgelenkt. Auf ihrem Weg zum Filtermedium sedimentiert ein Teil des Feststoffes aus. Die Suspensionsflüssigkeit durchströmt das Filtermedium 34 und tritt bei den Bohrungen 31 aus und wird an der Nase 32 abgeschleudert. In der Fangkammer 22 wird das Filtrat aufgefangen und abgeleitet. Der in der Suspensionsflüssigkeit befindliche Feststoff wird am Filtermedium 34 zurückgehalten. Zuviel strömende Suspension fliesst durch Bohrungen 19 im Schubboden 38 über und strömt in die Kammer 88. Durch Bohrungen 18 in der Kammer 88 gelangt der Ueberlauf aus der Trommel und wird an der Spritznase 35 in die Fangkammer 17 abgeschleudert, von wo er zum Zulauf zurückgeführt wird. Etwa in der Kammer 88 anhaftende Rückstände der überlaufenden Suspension werden durch Spülen mit einer Spülflüssigkeit, vorzugsweise klarem Filtrat, aus der Kammer herausgespült. Hierzu wird Spülflüssigkeit durch den Zulauf 14 in eine Fangrinne 15 gebracht, von wo sie über Bohrungen 16 in die Kammer 88 gelangt, diese ausspült und mit den Rückständen durch die Bohrungen 18 in die Fangkammer 17 abgeschleudert wird. Im Falle, dass zum Spülen Filtrat verwendet wird, kann die verschmutzte Spülflüssigkeit von der Fangkammer aus direkt zum Zulauf gegeben werden. Wenn der Raum innerhalb des äusseren Trommelmantels 1 zwischen Deckel 30 und Schubboden 38 bis zur zulässigen Höhe mit Sediment 4 gefüllt ist, oder keine Suspension mehr vorhanden ist, wird die Suspensionszufuhr abgestellt und das Sediment 4 über eine vorwählbare Zeitdauer trocken geschleudert. Nach dem Trockenschleudern verschiebt der Linearantrieb 7, vorzugsweise ein Hydraulikantrieb, die Innenwelle 12 und damit über die Zugstange 24 den Schubboden 38 in Richtung auf das freie Ende des äusseren Trommelmantels 1. Ist genügend Sediment 4 vorhanden, so drückt dabei das Sediment derart auf den Deckel 30, dass sich dieser öffnet. Im Falle, dass sich zu wenig Sediment in der Zentrifuge befindet, sorgen Klemmelemente, wie sie in Fig. 5 beschrieben werden, dafür, dass der Deckel 30 sich soweit öffnet, bis er am Anschlag 25 anläuft. Hierbei wird das Sediment 4 ausgeschoben und in die Fangkammer 21 im Gehäuse 5 abgeschleudert. Da bei voller Schleuderdrehzahl ausgetragen wird, reinigt das herrschende Zentrifugalfeld das Filtermedium 34 im Deckel 30 vollständig ab. Durch geeignete Einstellung des Vorschubwegs des Schubbodens ist dafür gesorgt, dass das Sediment 4 vollständig aus der Zentrifuge ausgeschoben wird. Die einzelnen Fangkammern 17, 21 und 22 für Filtrat, Sediment und Ueberlauf bzw. Spülflüssigkeit sind durch geeignete Dichtungen, vorzugsweise Spaltdichtungen mit Sperrgaseinleitung und Spritznase, derart voneinander getrennt, dass auch bei einer erhöhten Ventilationswirkung des äusseren Trommelmantels, wie sie bei den erwünschten höheren Drehzahlen zu erwarten ist, keine Vermischung stattfindet. Nach dem Auswerfen des Sediments zieht der Linearantrieb 87 den Schubboden 38 über die Zugstange 24 zurück, dabei wird der Deckel 30 von dem Anschlag 23 mitgenommen und gegen das freie Ende des äusseren Trommelmantels 1 derart gespannt, dass die Schleuderkammer dicht verschlossen ist. Nun kann ein erneuter Schleuderzyklus beginnen. Eine geeignete Dichtung 7, vorzugsweise eine Gleitringdichtung mit Sperr- und Kühlflüssigkeit, zwischen Gehäuse 5 und Hohlwelle 10 schliesst den Prozessraum in Verbindung mit geeigneten Anschlüssen der einzelnen Fangkammern an die verschiedenen Auffangbehälter vollkommen von der Umgebung ab.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Auf eine Darstellung von Gehäuse 5, sowie Gestell 9 wurde hierbei wegen gleicher Ausführung wie in Fig. 1 verzichtet. Hierbei ist der Schubboden 38 mit dem inneren Trommelmantel 2 fest verbunden. Die axial verschiebbare Innenwelle 12 ist am Schubboden 36 befestigt. Der innere Trommelmantel 2 dient an seinem äusseren Umfang als radiale, axial verschiebbare Führung für den Deckel 30. Der innere Trommelmantel 2 weist einen Anschlag 25 auf. Eine Zugstange 24, die einen Anschlag 23 aufweist, ist durch eine Bohrung 41 im Deckel 30 geführt und am Trommelboden 37 sowie am Ring 43 befestigt. Die zu trennende Suspension gelangt durch das Zulaufrohr 28 direkt in den inneren Trommelmantel 2, wo sie vorsedimentiert und vorbeschleunigt wird. Ueber eine Verteilerrinne 39 gelangt sie durch Verteileröffnungen 36 in die Schleuderkammer 89, wo sie wie beschrieben getrennt wird. Beim Ausschieben des Sediments verschiebt die Innenwelle 12 den inneren Trommelmantel 2 mitsamt dem Schubboden 38 in Richtung freies Ende des äusseren Trommelmantels 1. Ist genügend Sediment in der Schleuderkammer 89 vorhanden, so drückt hierbei das Sediment den Deckel 30 offen und die Zentrifuge entlädt. Andernfalls sorgen Klemmelemente mit einem genügend hohen Reibwert zwischen Deckel und innerem Trommelmantel, wie in Fig. 6 dargestellt, für den Transport des Deckels. Der Deckel 30 öffnet sich dabei nur soweit, bis er am Anschlag 23 anläuft. Nach dem Entleeren zieht die innere Welle 12 wieder den inneren Trommelmantel 2 mit dem Schubboden 38 zurück. Hiebei läuft der Anschlag 25 am Deckel 30 an und nimmt diesen mit und spannt diesen derart gegen das freie Ende des äusseren Trommelmantels 1, dass die Schleuderkammer dicht verschlossen wird.
Fig. 3 zeigt eine weitere vorteihafte Ausführungsform der Erfindung. Der Schubboden 38 ist am inneren Trommelmantel 2 befestigt und zusammen mit diesem an der axial verschiebbaren Innenwelle 12 befestigt. Der innere Trommelmantel 2 ist durch die vergrösserte Bohrung 42 im Deckel 30 geführt. Der Deckel 30 ist mittels Zugstangen 24, welche die Dichtkräfte zum Schliessen des Deckels übertragen und den Deckel radial fixieren, mit dem Schubboden 38 verbunden. Bei der Ausschiebebewegung des Schubbodens 38 zum Entladen des Sediments werden daher Schubboden 38, innerer Trommelmantel 2 und Deckel 30 über dem gesamten Verschiebeweg gemeinsam bewegt. Durch den Ringspalt, der sich nun zwischen dem Deckel 30 und dem Aussendurchmesser des inneren Trommelmantels 2 befindet, kann nun vorteilhafterweise ein Messinstrument von aussen befestigt innerhalb der Schleuderkammer angebracht werden, vorzugsweise ein optoelektronischer Sensor, mittels dem der Füllstand in der Schleuderkammer gemessen wird. Auch kann durch dienen Ringspalt ein Rohr mit Düsen für die Zugabe von Flüssigkeitsanteilen im Sediment eingeführt werden.
Fig. 4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung. Sowohl der Schubboden 38, als auch der Deckel 30 ist am inneren Trommelmantel 2 befestigt, welcher an der axial verschiebbaren Innenwelle 12 befestigt ist. Bei der Ausschiebebewegung des Schubbodens 38 zum Entladen des Sediments werden daher innerer Trommelmantel 2, Schubboden 38 und Deckel 30 über dem gesamten Verschiebeweg gemeinsam bewegt. Diese Ausführungsform ergibt eine besonders vorteilhafte, einfache Bauweise.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführungsform der Durchführung der Zugstange 24 durch den Deckel 30. Das Abstreifelement 68, vorzugsweise ein Stangenabstreifer, reinigt die durchgeführte Zugstange vor anhaftendem Schmutz und verhindert das Eindringen von Suspension in die Bohrung 41, wodurch es auch verhindert, dass sich in der Bohrung 41 beim Trennen von strahlungsaktiven Suspensionen Aktivitätsnester bilden. Das Führungselement 69, vorzugsweise ein Stangenführungsring aus PTFE,verhindert den metallischen Kontakt zwischen Deckel 30 und Zugstange 24. Das Klemmelement 70, vorzugsweise ein Kunststoffring, erzeugt die erforderliche Reibung zum Transport des Deckels 30 zum Oeffnen der Schleuderkammer beim Auswerfen des Sediments.
Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführungsform der Durchführung des inneren Trommelmantels 2 durch die Bohrung 42 im Deckel 30. Das Abstreifelement 47, vorzugsweise ein Stangenabstreifer, reinigt den inneren Trommelmantel 2 am äusseren Durchmesser vor anhaftendem Schmutz und verhindert das Eindringen von Suspensionen in die Bohrung 42 und damit auch, dass sich in der Bohrung 42 Aktivitätsnester beim Trennen strahlungsaktiver Suspensionen bilden. Die Führungselemente 46, vorzugsweise Stangenführungsringe aus PTFE, fixieren den Deckel2 auf dem inneren Trommelmantel 2. Die Klemmelemente 48, vorzugsweise Kunststoffringe, erzeugen die erforderliche Reibung zum Transport des Deckels im Falle der Ausführungsform der Zentrifuge nach Fig. 2. Das Drehbehinderungselement 44, vorzugsweise eine Passfeder aus PTFE, verhindert eine unzulässige radiale Bewegung der Innenwelle 12.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Lagerung des Zulauftrichters 20 in der Bohrung des inneren Trommelmantels 2. Das Führungselement 51, vorzugsweise ein Stangenführungsring aus PTFE, sorgt für eine starre, radiale Führung des Zulauftrichters bei ganz ausgefahrener Innenwelle 12. Das Abstreifelement 50, sowie das Abstreifelement 52, vorzugsweise Stangenabstreifer aus PTFE, verhindern ein Eindringen von Suspension in den Bereich des Führungselements 51 und damit eine Bildung von Aktivitätsnestern beim Trennen von strahlungsaktiven Suspensionen.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Befestigung des Filtermediums 34, vorzugsweise einer Kunststoffmembran, am Deckel 30, sowie eine Ausführungsform der Dichtung zwischen Deckel 30 und äusserem Trommelmantel 1. Das Filtermedium 34 liegt auf einem Stützelement 73 mit Oeffnungen, vorzugsweise einem Lochblechring, der die Kammer 81 zum Sammeln des Filtrats abschliesst. Die Kammer 81 befindet sich in einem Auflaufring 72, welcher auf dem Deckel 30 befestigt ist. Die Kammer 81 ist durch die Bohrung 74 mit einer Ringnut 75 verbunden, von der aus Bohrungen durch den Deckel 30 führen. Das Filtermedium 34 wird vermittels einem Spannring 82, welcher ein Ausgleichelement 71, vorzugsweise ein elastischer Kunststoffring, aufweist und einem Spannring 77, welcher ein Ausgleichselement 78, vorzugsweise ein elastischer Kunststoffring, auf den Auflagering 72 aufgespannt. Die Ausgleichselemente 71 und 77 gleichen Dickenunterschiede der Filtermedien aus und ermöglichen das Aufspannen verschieden dicker, der jeweiligen zu trennenden Suspension angepassten Filtermedien. Der Spannring 77 schliesst mit dem äusseren Trommelmantel 1 die Schleuderkammer ab. An der Berührungsstelle zwischen dem Spannring 77 und dem äusseren Trommelmantel 1 weist der äussere Trommelmantel ein Dichteelement 80, vorzugsweise ein perfluorisierter Kunststoffring, auf, welcher durch Entfernen des Ringes 79 ausgewechselt werden kann. Die Nase 83 an der Ueberlaufkante des äusseren Trommelmantels 1 verhindert, dass beim Entladen der Schleuderkammer Sediment an Dichtelement 80 gelangt und sich hier festsetzt, was die Dichtwirkung beeinträchtigen würde. Beim Trennen von Suspensionen wird der Feststoff am Filtermedium 34 zurückgehalten. Die Flüssigkeit durchdringt das Filtermedium und sammelt sich in der Kammer 81, von wo sie durch die Bohrungen 74, entweicht und abgeschleudert wird. Die Ausführungsform der Auflage des Filtermediums 34 gestattet ein dichtes, faltenfreies Aufspannen des Filtermediums.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Befestigung des Filtermediums 56 im Schubboden 38, sowie eine Ausführungsform der Dichtung zwischen Schubboden und äusserem Trommelmantel 1. Bis auf die unterschiedliche Gestaltung des Spannrings 59 ist die Aufspannung des Filtermediums genauso ausgeführt wie die im Deckel 30. Der Schubboden weist ein in einer Ringnut befindliches Dichtelement 54, vorzugseise eine Hydraulikkolbendichtung aus den Suspensionen angepasstem Material auf, welches beim Ausschieben des Sediments mit der dem Spannring 59 Zugewandten Kante bis zur Ueberlaufkante des äusseren Trommelmantels 1 geschoben wird, sodass die Schleuderkammer vollkommen von Sediment geleert wird und auch die dem Sediment zugewandte Nutwand durch die Fliehkräfte von anhaftendem Sediment befreit wird.
Fig. 10 zeigt eine alternative Ausführungsform des Ueberlaufs. Der Deckel 30 weist eine Bohrung 84 auf, durch welche zuviel zugeführte Suspension überläuft und über den am Deckel befestigten Leitring 85 in die Fangkammer 86, ohne dass es zur Vermischung mit abgeschleudertem Filtrat kommt. Aus der Fangkammer 86 wird der Ueberlauf wieder dem Zulauf zugeführt.