Schubzentrifuge

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Schubzentrifuge (1) zur Trennung eines Gemischs (2) in einen Feststoffkuchen (3) und in eine Flüssigphase (4), wobei die erfindungsgemässe Schubzentrifuge (1) eine um eine Drehachse (5) rotierbare äussere Siebtrommel (6) und einen in der Siebtrommel (6) angeordneten Gemischverteiler (7) mit einer Schubbodenvorrichtung (8) umfasst. Dabei ist die Schubbodenvorrichtung (8) so angeordnet und ausgestaltet, dass der Feststoffkuchen (3) mittels der Schubbodenvorrichtung (8) verschiebbar ist. Weiter umfasst die Schubzentrifuge (1) eine Einspeiseeinrichtung (9), mit welcher das Gemisch (2) über den Gemischverteiler (7) in einen Leerraum (R) einbringbar ist, der beim Verschieben des Feststoffkuchens (3) durch die Schubbodenvorrichtung (8) entsteht, wobei die Einspeiseeinrichtung (9) einen Einlauftrichter (10) umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodenvorrichtung (8) hin erstreckt. Der Einlauftrichter (10) ist dabei als Vorfiltersieb (10) zur Vorabscheidung von Flüssigphase (4) aus dem Gemisch (2) ausgebildet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schubzentrifuge gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

[0002] 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.

[0003] 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 angeordnet, wobei je nach Anzahl der Siebstufen entweder der Schubboden oder eine Siebstufe 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.

[0004] Die aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen sind in der Regel kontinuierlich arbeitende Filterzentrifugen. Dabei sind einstufige und mehrstufige Schubzentrifugen bekannt, wobei die mehrstufige Schubzentrifuge aus einer äusseren Siebtrommel und mindestens einer in der äusseren Siebtrommel angeordneten Siebstufe, die ebenfalls als Siebtrommel ausgestaltet ist, besteht. Dabei können mehrere Siebstufen ineinander konzentrisch angeordnet sein, so dass zwei, drei und mehrstufige Schubzentrifugen realisierbar sind, wobei alle Siebstufen sehr schnell synchron um eine gemeinsame Drehsachse angetrieben werden. Ein zu trennendes fest-flüssig Gemisch gelangt im Betriebszustand kontinuierlich durch ein fest stehendes Einlaufrohr in einen in der innersten Siebstufe angeordneten, ebenfalls synchron mitrotierenden, Gemischverteiler und wird auf der innersten Siebstufe über deren ganzen Siebumfang gleichmässig verteilt. Der grösste Teil der Flüssigkeit wird hier bereits abzentrifugiert und es bildet sich ein Feststoffkuchen. Dagegen umfasst eine einstufige Schubzentrifuge ausser der äusseren Siebtrommel keine weiteren Siebstufen. Hier oszilliert zur Förderung des Feststoffkuchens in der Siebtrommel der Schubboden, der gleichzeitig synchron mit der äusseren Siebtrommel mitrotiert.

[0005] Bei einer zweistufigen Schubzentrifuge führt die innerste Stufe, die auch als erste Stufe bezeichnet wird, neben der Rotationsbewegung um die Drehachse eine Oszillationsbewegung in Richtung der Drehachse aus. Diese oszillatorische Bewegung wird hydraulisch über einen Schubkolben mit Umsteuermechanismus generiert. Dadurch wird der Feststoffkuchen in Ringabschnitten, entsprechend der Hublänge der Oszillation, von der ersten zur zweiten Stufe geschoben und verlässt die Schubzentrifuge schliesslich über eine Austrittsöffnung. In der Praxis wird dabei der Feststoffkuchen in der Siebtrommel kontinuierlich unter Zugabe von Waschflüssigkeit auf den Feststoffkuchen gewaschen.

[0006] Eine bekannte zweistufige Schubzentrifuge, die nach dem zuvor geschilderten Prinzip arbeitet, ist beispielsweise in der DT 25 42 916 A1 eingehend beschrieben, während ein bekanntes Verfahren zum Betrieb einer Schubzentrifuge, insbesondere einer einstufigen Schubzentrifuge, unter anderem der EP 0 466 751 B1 entnommen werden kann. Dabei dient bei zwei- und mehrstufigen Schubzentrifugen die erste Stufe, d.h. die innerste Siebstufe, im wesentlichen zur Vorentwässerung des Gemisch, sowie zur Bildung eines Feststoffkuchens, während die äussere Siebtrommel hauptsächlich als Trockenstufe dient. Dadurch, dass mittels der ersten Siebstufe eine Vorentwässerung möglich ist, wird mit mehrstufigen Schubzentrifugen ein deutlich erhöhtes Flüssigkeitsschluckvermögen als mit einstufigen Schubzentrifugen erreicht, so dass Gemische mit niedrigeren Einlaufkonzentrationen, d.h. mit höherem Flüssigkeitsgehalt verarbeitet werden können. Dieser Vorteil gegenüber einstufigen Schubzentrifugen wird natürlich zumindest teilweise dadurch kompensiert, dass mehrstufige Schubzentrifugen selbstverständlich viel aufwendiger von Ihrem Aufbau, damit natürlich auch aufwendiger in der Wartung und in der Anschaffung sind.

[0007] Für spezielle Einsatzbereiche sind Sonderausführungen, im speziellen auch von zwei- und mehrstufigen Schubzentrifugen, insbesondere für hochabrasive Schleudergüter, wie z.B. Kohle und Rohphosphat bekannt, die besondere Verschleissschutzmassnahmen, wie verschleissfeste Siebe, erfordern. Auch Sonderausführungen für intensive Waschprozesse und zur Durchführung spezieller Waschverfahren, wie beispielsweise die Gegenstromwaschung bei Nitrozellulose, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Auch Gasdichte Ausführungen ein- und mehrstufiger Schubzentrifugen zum Betrieb unter Schutzgasathmosphäre kommen zum Einsatz.

[0008] Obwohl ein- und mehrstufige Schubzentrifugen seit langem, wie oben kurz skizziert, auch für Spezialanwendungen in verschiedensten Ausführungsvarianten wohlbekannt sind, weisen die bekannten ein- und mehrstufigen Schubzentrifugen dennoch verschiedene gravierende Nachteile auf. Auch wenn beispielsweise mit den bekannten mehrstufigen Schubzentrifugen niedrigere Einlaufkonzentrationen, d.h. Gemische mit erhöhtem Flüssigkeitsgehalt besser verarbeitet werden können als mit gewöhnlichen einstufigen 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.

[0009] 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 abgeschieden werden sollen. Das ist energetisch äusserst ungünstig und beeinflusst das Betriebsverhalten der Zentrifuge deutlich negativ.

[0010] Die zuvor hauptsächlich für mehrstufige Schubzentrifugen exemplarisch dargestellten Nachteile gelten selbstverständlich auch, in der Regel sogar noch in verschärfter Form, für einstufige Schubzentrifugen.

[0011] Aber selbst bei der Verarbeitung von Gemischen mit deutlich höherer Feststoffkonzentration haben die aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen 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.

[0012] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Schubzentrifuge vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile weitgehend vermeidet.

[0013] Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.

[0014] Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

[0015] Die Erfindung betrifft somit eine Schubzentrifuge zur Trennung eines Gemischs in einen Feststoffkuchen und in eine Flüssigphase, wobei die erfindungsgemässe Schubzentrifuge eine um eine Drehachse rotierbare äussere Siebtrommel und einen in der Siebtrommel angeordneten Gemischverteiler mit einer Schubbodenvorrichtung umfasst. Dabei ist die Schubbodenvorrichtung so angeordnet und ausgestaltet, dass der Feststoffkuchen mittels der Schubbodenvorrichtung verschiebbar ist. Weiter umfasst die Schubzentrifuge eine Einspeiseeinrichtung, mit welcher das Gemisch über den Gemischverteiler in einen Leerraum einbringbar ist, der beim Verschieben des Feststoffkuchens durch die Schubbodenvorrichtung entsteht, wobei die Einspeiseeinrichtung einen Einlauftrichter umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodenvorrichtung hin erstreckt. Der Einlauftrichter ist dabei als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet.

[0016] Ein- und mehrstufige Schubzentrifugen, sowie deren Funktionsprinzipien, sind in verschiedensten Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt, so dass im folgenden hauptsächlich lediglich die erfindungswesentlichen Merkmale detailliert beschrieben werden müssen.

[0017] Die erfindungsgemässe Schubzentrifuge dient zur Trennung eines Gemischs in einen Feststoffkuchen und in eine Flüssigphase und umfasst als wesentliche Komponenten eine um eine Drehachse über eine Trommelachse rotierbare äussere Siebtrommel, die in einem Gehäuse untergebracht ist. Dabei kann die erfindungsgemässe Schubzentrifuge als einstufige, zweistufige oder höherstufige Schubzentrifuge ausgelegt sein. Die Trommelachse steht mit einem Trommelantrieb in an sich bekannter Weise in Wirkverbindung, so dass die äussere Siebtrommel durch den Trommelantrieb in schnelle Rotation um die Drehachse versetzbar ist. Innerhalb der äusseren Siebtrommel ist bei höherstufigen, d.h. bei zwei- oder mehrstufigen Schubzentrifugen mindestens eine weitere Siebstufe angeordnet. Desweiteren ist in der Siebtrommel ein Gemischverteiler mit einer Schubbodenvorrichtung vorgesehen, wobei entweder die Siebstufe oder die Schubbodenvorrichtung entlang der Drehachse hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen mittels der Schubbodenvorrichtung verschiebbar ist. Sowohl die äussere Siebtrommel, als auch, wenn wie bei mehrstufigen Schubzentrifugen vorhanden, die weitere Siebstufe, weisen Sieböffnungen auf, durch die in bekannter Weise bei schneller Rotation Flüssigphase aus dem Feststoffkuchen bzw. aus dem Gemisch, das, wie weiter unten noch detaillierter beschrieben wird, bei einstufigen Schubzentrifugen auf eine innere Umfangsfläche der Siebtrommel, bzw. auf eine innere Siebstufenfläche der Siebstufe bei mehrstufigen Schubzentrifugen, aufbringbar ist, durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen abführbar ist.

[0018] Insbesondere kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Beispiel die Siebtrommel und / oder die Siebstufe 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.

[0019] Innerhalb der Siebtrommel ist der Gemischverteiler mit Schubbodenvorrichtung angeordnet, der es gestattet, kontinuierlich durch die Einspeiseeinrichtung zugeführtes Gemisch auf die innere Umfangsfläche der Siebtrommel bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen auf die Siebstufenfläche der Siebstufe durch Einbringen in den Leerraum, der beim Verschieben des Feststoffkuchens entsteht, zu verteilen.

[0020] An einem peripheren Bereich ist dabei die Schubbodenvorrichtung so als Ringbereich ausgebildet, dass mit dem Ringbereich bei einstufigen Schubzentrifugen der in der Siebtrommel, und bei mehrstufigen Schubzentrifugen der in der Siebstufe, abgelagerte Feststoffkuchen durch eine später noch genauer beschriebene Oszillation der Schubbodenvorrichtung und / oder der Siebstufe, bei einstufigen Schubzentrifugen aus der Siebtrommel, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen in die Siebtrommel oder in eine weitere eventuell vorhandene Siebstufe, verschiebbar ist.

[0021] Wesentlich für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge ist es dabei, dass die Einspeiseeinrichtung einen Einlauftrichter umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodeneinrichtung hin erstreckt, wobei der Einlauftrichter als Vorfiltersieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase aus dem Gemisch ausgebildet ist.

[0022] Dadurch, dass der Einlauftrichter als Vorfiltersieb ausgestaltet ist, ist bereits ein Teil der Flüssigphase im Vorfiltersieb vom zugeführten Gemisch abtrennbar und das Gemisch ist im Vorfiltersieb auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar.

[0023] Der Gemischverteiler kann dabei in einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schubzentrifuge synchron mit der Siebtrommel um die Drehachse rotierbar angeordnet sein. Die oszillatorische Bewegung vollführt beispielsweise bei einer einstufigen Schubzentrifuge der Gemischverteiler allein, während bei einer mehrstufigen Schubzentrifuge eine Siebstufe eine entsprechende oszillatorische Bewegung ausführen kann. In jedem Fall besteht im Betriebszustand entweder eine oszillatorische Relativbewegung zwischen der Schubbodenvorrichtung und der in axialer Richtung unbeweglichen Siebtrommel und / oder zwischen einer oder mehrerer eventuell vorhandener weiterer Siebstufen und / oder zwischen der Schubbodenvorrichtung und / oder einer oder mehrerer eventuell vorhandener weiterer Siebstufen. Die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung und / oder der Siebstufe erfolgt bevorzugt über eine Schubstange, wobei in einer ersten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung mit dem äusseren Ringbereich der auf der Siebtrommel abgelagerte Feststoffkuchen in Ringabschnitten, deren Breite durch die Hublänge der Oszillationsbewegung der Schubbodenvorrichtung und / oder der Siebstufe bestimmt ist, aus der Siebtrommel geschoben wird. Während einer zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung entsteht der Leerraum in der Siebtrommel und / oder in der Siebstufe, so dass in den Leerraum neues Gemisch einbringbar ist.

[0024] Wie bereits erwähnt ist es für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge wesentlich, dass bereits ein Teil der Flüssigphase im Vorfiltersieb vom einlaufenden Gemisch abtrennbar ist und das Gemisch im Vorfiltersieb auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar ist, so dass das von der Einspeiseeinrichtung eingebrachte Gemisch vor Erreichen der Siebtrommel, bei einstufigen Schubzentrifugen, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen vor Erreichen der Siebstufe, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nicht die gesamte Menge an Flüssigphase, die im Gemisch enthalten ist, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt werden, da ein Teil der Flüssigphase bereits über das Vorfiltersieb abgeschieden und direkt durch die Sieböffnungen aus der Siebtrommel bzw. aus der Siebstufe abscheidbar ist. Somit sind auch Gemische mit einem sehr hohen Gehalt an Flüssigphase, beispielsweise von mehr als 50% Flüssigphase oder mehr als 70% Flüssigphase oder sogar von mehr als 90% Flüssigphase problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei einem hohen Gehalt an Flüssigphase stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über die Umfangsfläche der Siebstufe, bzw. der Siebtrommel gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase im Gemisch zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklone überflüssig. Darüber hinaus können auch kleinste im Gemisch enthaltene Partikel durch den Effekt der Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen abschieden werden

[0025] Dadurch, dass das Gemisch, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorfiltersiebs nicht abrupt, d.h. in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch verhinderbar. Damit sind in den verschiedenen Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel verarbeitbar.

[0026] Dabei erstrecken sich sowohl das Vorfiltersieb als auch der später noch detaillierter zu beschreibende Vorbeschleunigungstrichter bevorzugt unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel konisch erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung bzw. zur Einspeiseeinrichtung hin.

[0027] Für spezielle Anwendungen, beispielsweise in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu entwässernden Gemischs, kann das Vorfiltersieb und / oder der Vorbeschleunigungstrichter in einem vorgebbaren Bereich jedoch auch einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Öffnungsswinkel des Vorfiltersiebs und / oder der Vorbeschleunigungswinkel des Vorbeschleunigungstrichters in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert oder verkleinert. Das ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil der Einlauftrichter als Vorfiltersieb ausgestaltet ist bzw. wenn der Vorbeschleunigungstrichter, wie später noch genauer beschrieben wird, als als Vorbeschleunigungssieb zur Vorabscheidung von Flüssigphase ausgebildet ist.

[0028] Es ist nämlich bekannt, dass unterschiedliche Produkte unter sonst gleichen Betriebsbedingungen der Schubzentrifuge, beispielsweise in Abhängigkeit von der Korngrösse und / oder der Viskosität und / oder anderer Eigenschaften oder Parameter, wie zum Beispiel der Temperatur des Gemischs unterschiedlich gut entwässerbar sind.

[0029] Liegt beispielsweise ein Gemisch vor, das bei gegebenen Betriebsparametern relativ leicht zu entwässern ist, kann es von Vorteil sein, dass das Vorfiltersieb einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel des Vorfiltersiebs in Richtung zur Schubbodenvorrichtung hin vergrössert. Das heisst, das Vorfiltersieb erweitert sich in Richtung zur Schubbodenvorrichtung ähnlich wie das Horn einer Trompete. Damit wird die Abtriebskraft, mit der das Gemisch aus dem Vorfiltersieb 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.

[0030] Andererseits können auch Gemische vorliegen, die bei gegebenen Betriebsparametern relativ schlecht zu entwässern sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, 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 Vorfiltersieb beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung langsamer zunimmt, als beispielsweise bei einem sich unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel konisch erweiternden Vorfiltersieb. Dadurch entsteht im Vofiltersieb eine gewisse Stauwirkung, so dass das Gemisch länger im Vorfiltersieb verbleibt und daher bereits im Vorfiltersieb zu einem höheren Grad entwässerbar ist.

[0031] Ganz analog zu dem vorher gesagten kann selbstverständlich auch der Vorbeschleunigungstrichter bzw. das Vorbeschleunigungssieb einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Vorbeschleunigungswinkel des Vorbeschleunigungstrichters in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin vergrössert oder verkleinert.

[0032] Die vorher im Zusammenhang mit dem gekrümmten Vorfiltersieb erläuterten Vorteile und dessen Funktionsweise sind für den Fachmann problemlos analog auf einen gekrümmten Vorbeschleunigungstrichter übertragbar, und müssen daher hier nicht wiederholt werden.

[0033] Bevorzugt sind dabei Auffangmittel zur Sammlung und Ableitung der vom Vorfiltersieb abgeschiedenen Flüssigphase aus der sehr schnell rotierenden Siebtrommel vorgesehen, die bevorzugt so ausgestaltet und angeordnet sind, dass die am Vorfiltersieb abgeschiedene Flüssigphase möglichst nicht auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel beschleunigt wird.

[0034] Dabei kann das Ableiten der Flüssigphase aus dem Auffangmittel, das geeignet ausgestaltete und geeignet angeordnete Auffanggefässe und Einrichtungen zum Ableiten der Flüssigkeit, z.B. in Form von Abflussrohren umfassen kann, auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann die Flüssigphase beispielsweise durch eine Ablauföffnung in der Schubbodenvorrichtung in einen Bereich zwischen einer hinteren Trommelwand, die senkrecht auf der Drehachse steht, und einer Wand des Gehäuses, die die Siebtrommel vom Trommelantrieb trennt, erfolgen. Die im Auffangmittel gesammelte, am Vorfiltersieb abgeschiedene Flüssigphase ist somit durch die Ablauföffnung in der Schubbodenvorrichtung und dann durch die Sieböffnung aus der Siebtrommel auf besonders einfache Weise abführbar.

[0035] In einem speziellen Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Schubzentrifuge ist das Vorfiltersieb mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen an einer Siebstufe angeordnet. Die Befestigungsstützen sind dabei bevorzugt in Form von geeignet geformten Speichen, dünnen Stangen und / oder Rohren ausgebildet, so dass im Betriebszustand der Feststoffkuchen problemlos aus der Siebstufe bzw. aus der Siebtrommel entfernbar ist. Dabei ist bevorzugt mindestens eine der Befestigungsstützen so ausgebildet und an einem äusseren Rand einer Siebstufe angeordnet, dass die im Auffangmittel gesammelte Flüssigphase durch die Befestigungsstütze in eine Sieböffnung der Siebstufe beförderbar ist und durch die Sieböffnung aus der Siebstufe abscheidbar ist. Dabei können selbstverständlich auch an der Befestigungsstütze selbst an geeigneter Stelle Öffnungen zur Abführen von Flüssigphase vorgesehen sein oder auch an der Siebstufe an geeigneter Stelle zusätzliche Öffnungen zum Abführen der Flüssigphase vorgesehen sein.

[0036] Selbstverständlich ist es auch möglich, dass vollkommen analog zu der zuvor geschilderten Ausführungsvariante das Vorfiltersieb mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen anstatt an einer Siebstufe an einer Siebstufe an der Siebtrommel angeordnet ist. Das kann insbesondere in vorteilhafter Weise bei einstufigen Schubzentrifugen der Fall sein. Darüberhinaus kann das Vorfiltersieb mittels einer oder mehrerer Befestigungstützen auch gleichzeitig an zwei oder mehreren Siebstufen und oder der Siebtrommel angeordnet sein, wobei die entsprechenden Siebstufen bzw. die Siebtrommel keine oszillatorische Relativbewegung gegeneinander ausführen.

[0037] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Vorfiltersieb auch als Zweistufensieb mit einem Grobsieb und einem Feinsieb ausgestaltet sein. Die erste Filterstufe bildet das Grobsieb, welches im Gemisch enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobsiebs zurückhält. Das Feinsieb hält entsprechend feinere Partikel zurück, während zumindest ein Teil der Flüssigphase, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, aus der Siebstufe bzw. aus der Siebtrommel bei einstufigen Schubzentrifugen, direkt abführbar sind. Die Ausgestaltung des Vorfiltersiebs als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass das Feinsieb durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch enthalten sein können, mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass das Feinsieb beispielsweise sehr kleine Poren zur Filterung von sehr kleinen Partikeln aufweisen kann und insbesondere auch aus mechanisch wenig widerstandsfähigen Materialien gefertigt sein kann.

[0038] In der Praxis kann es von grosser Wichtigkeit sein, den Beschleunigungsvorgang selbst bzw. die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch im Einlauftrichter, d.h. im Vorfiltersieb beschleunigbar ist, gezielt zu kontrollieren. Das ist beispielsweise mit einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge erreichbar, bei welcher der Einlauftrichter bzw. das Vorfiltersieb vom Gemischverteiler und / oder von der Siebtrommel zumindest bezüglich der Rotationsbewegung um die Drehachse im wesentlichen mechanisch entkoppelt ist. Zum Antrieb ist der Einlauftrichter bevorzugt mit einer separaten Antriebsachse drehfest verbunden und über die Antriebsachse mittels eines Antriebs unabhängig von der Siebtrommel mit einer vorgebbaren Rotationsfrequenz antreibbar. Dabei können geeignete Mittel vorgesehen sein, um den Antrieb des Einlauftrichters beispielsweise in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Gemisch oder in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Schubzentrifuge zu steuern und / oder zu regeln. Die Ableitung der Flüssigphase, die am Vorfiltersieb in das bevorzugt am Vorfiltersieb angeordnete Auffangmittel abscheidbar ist, kann beispielsweise über eine Leitungseinrichtung erfolgen, die z.B. eine geeignet ausgestaltete und in der Schubzentrifuge geeignet angeordnete Rohrleitung zur Ableitung der Flüssigphase aus der Siebtrommel umfassen kann. Dabei sind die Auffangeinrichtung und die Leitungseinrichtung zur Ableitung der Flüssigphase aus der Siebtrommel so angeordnet und ausgestaltet, dass die Rotationsbewegung aller rotierenden Komponenten der Schubzentrifuge nicht behindert wird.

[0039] Bei einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge kann der Gemischverteiler einen Vorbeschleunigungstrichter umfassen, der sich im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt und im speziellen beispielsweise an der Schubbodenvorrichtung angeordnet sein kann. Dabei kann der Vorbeschleunigungstrichter auch als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet sein, wobei sich das Vorbeschleunigungssieb im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung hin erstreckt.

[0040] Dadurch ist ein weiterer Teil der Flüssigphase im Vorbeschleunigungssieb vom Gemisch abtrennbar und das Gemisch ist im Vorbeschleunigungstrichter auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar, so dass das von der Einspeiseeinrichtung eingebrachte Gemisch vor Erreichen der Siebtrommel bei einstufigen Schubzentrifugen bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen vor Erreichen der Siebstufe, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nur noch ein noch kleinerer Anteil der gesamten Menge an Flüssigphase, die noch im Gemisch enthalten ist, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt werden, da ein weiterer Teil der Flüssigphase bereits über das Vorbeschleunigungssieb abgeschieden und direkt aus Siebtrommel bzw. aus der Siebstufe nach aussen abführbar ist. Somit sind auch Gemische mit einem extrem hohen Gehalt an Flüssigphase problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei extrem hohem Gehalt an Flüssigphase stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs über die Umfangsfläche der Siebstufe bzw. der Siebtrommel gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase im Gemisch zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklone überflüssig. Dabei sind auch kleinste im Gemisch enthaltene Partikel durch den Effekt einer zweiten Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen abscheidbar.

[0041] Dadurch, dass das Gemisch, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters nicht abrupt, d.h. nicht in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch verhinderbar. Damit sind insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei extrem hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel verarbeitbar.

[0042] Dadurch, dass der Vorbeschleunigungstrichter bzw. das Vorbeschleunigungssieb einen Öffnungwinkel aufweisen, der kleiner als 90° ist, ist im Vorbeschleunigungssieb bzw. im Vorbeschleunigungstrichter die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall, d.h. ohne Vorbeschleunigungssieb, in Richtung zur Umfangsfläche der Siebstufe bzw. der Siebtrommel gezielt einstellbar, so dass das Gemisch im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Siebtrommel allmählich beschleunigbar ist. Das heisst, das Gemisch wird im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche der äusseren Siebtrommel bzw. der Siebstufe schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der äusseren Siebtrommel zu erreichen. Der Wert des Öffnungswinkels des Vorfiltersiebs 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°. 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.

[0043] Wenn beispielsweise die speziellen Eigenschaften des zu verarbeitenden Gemischs es erfordern, dass im Vorbeschleunigungstrichter keine Flüssigphase abgeschieden werden soll, weil beispielsweise der Anteil an Flüssigphase im einlaufenden Gemisch nicht hoch genug ist, kann eine weitere Vorfiltrierung des Gemischs im Vorbeschleunigungstrichter auch entfallen, indem der Vorbeschleunigungstrichter als Trichter mit geschlossener Trichterwand, also nicht als Vorbeschleunigungssieb ausgestaltet ist.

[0044] Dabei kann das Vorbeschleunigungssieb selbstverständlich ebenfalls vorteilhaft als Zweistufensieb mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet sein. Das Gemisch kann dadurch auch im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs, analog zu der Anordnung eines Zweistufensiebs am Einlauftrichter mit den bereits eingehend erläuterten Vorteilen in zwei Stufen gefiltert werden.

[0045] An dieser Stelle sei ausdrücklich betont, dass selbstverständlich sowohl das Vorfiltersieb, als auch das Vorbeschleunigungsieb im speziellen aus mehr als zwei Siebstufen aufgebaut sein kann.

[0046] Insbesondere kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel 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.

[0047] 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.

[0048] Darüber hinaus kann selbstverständlich auch am Gemischverteiler eine Auffangeinrichtung zum Abführen von am Vorbeschleunigungssieb abgeschiedener Flüssigphase vorgesehen sein. Dabei kann die Flüssigphase direkt durch die Sieböffnungen aus der Siebtrommel bzw. der Siebstufe abführbar sein oder es können, wie weiter oben bereits am Beispiel des Auffangmittels, das im Bereich des Einlauftrichters angeordnet sein kann, eingehend beschrieben, andere geeignete Vorrichtungen zum Abführen der Flüssigphase aus der Siebtrommel vorgesehen sein.

[0049] Es versteht sich, das auch der Vorbeschleunigungstrichter bzw. das Vorbeschleunigungssieb über einen Drehantrieb separat antreibbar sein kann. Das Vorbeschleunigungssieb ist dann bevorzugt so ausgestaltet und angeordnet, dass das Vorbeschleunigungssieb mittels eines Drehantriebs um eine Rotationsachse mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist. Dabei kann die Rotationsachse zum Beispiel innerhalb der Schubstange konzentrisch zu dieser angeordnet und unabhängig von dieser durch den Drehantrieb antreibbar sein. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten der Kopplung von Drehantrieb und Vorbeschleunigungstrichter möglich, beispielsweise über geeignete Getriebeanordnunegn oder auf jede andere geeignete Weise. Zur Steuerung und / oder Regelung der Drehgeschwindigkeit des Drehantriebs und damit des Vorbeschleunigungstrichters können geeignete Mittel vorgesehen sein, um den Drehantrieb beispielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Schubzentrifuge oder in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Gemischs oder anderer Faktoren zu steuern und / oder zu regeln. Dazu kann die erfindungsgemässe Schubzentrifuge auch entsprechende Sensoren zur Messung von relevanten Betriebsparametern umfassen.

[0050] Es versteht sich von selbst, dass die Merkmale der zuvor exemplarisch beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, je nach Anforderung, auch beliebig in vorteilhafter Weise kombinierbar sind und sowohl bei einstufigen als auch bei mehrstufigen Schubzentrifugen entsprechend realisierbar sind.

[0051] Die Erfindung wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

im Schnitt eine erfindungsgemässe Schubzentrifuge mit Vorfiltersieb;

Fig. 1a

ein Ausführungsbeispiel eines Vorbeschleunigungstrichters;

Fig. 1b

ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vorbeschleunigungstrichters;

Fig. 1c

ein Vorfiltersieb mit gekrümmtem Verlauf;

Fig. 1d

ein anderes Vorfiltersieb gemäss Fig. 1c;

Fig. 2

eine mehrstufige Schubzentrifuge mit an eine Siebstufe gekoppeltem Einlauftrichter;

Fig. 3

eine mehrstufige Schubzentrifuge mit an die Siebtrommel gekoppeltem Einlauftrichter;

Fig. 4

einen Einlauftrichter mit Vorfiltersieb als Zweistufensieb;

Fig. 5

einen Einlauftrichter mit separatem Drehantrieb;

Fig. 6

ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge mit Vorbeschleunigungstrichter;

Fig. 7

einen Vorbeschleunigungstrichter als Vorbeschleunigungssieb;

Fig. 8

ein Ausführungsbeispiel mit separat antreibbarem Vorbeschleunigungstrichter.

Fig. 8a

ein anderes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 für eine einstufige Schubzentrifuge mit Blindboden;

Fig. 8b

ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 mit Blindboden.

[0052] Fig. 1 zeigt im Schnitt in einer schematischen Darstellung wesentliche Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge mit Vorfiltersieb. Dabei ist in Fig. 1 beispielhaft aus Gründen der Übersichtlichkeit eine einstufige Schubzentrifugen schematisch dargestellt. Es versteht sich, dass die Darstellung der Fig. 1 exemplarisch zu verstehen ist und die Beschreibung selbstverständlich auch für zwei- und höherstufige Schubzentrifugen, wie sie in den weiteren Darstellungen beispielhaft an Hand von zweistufigen Schubzentrifugen gezeigt sind, in analoger Weise gilt und entsprechend übertragbar ist.

[0053] Die erfindungsgemässe Schubzentrifuge, die im folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, dient zur Trennung eines Gemischs 2 in einen Feststoffkuchen 3 und in eine Flüssigphase 4 und umfasst als wesentliche Komponenten eine um eine Drehachse 5 über eine Trommelachse 51 rotierbare äussere Siebtrommel 6, die in einem Gehäuse G untergebracht ist. Die Trommelachse 51 steht mit einem nicht dargestellten Trommelantrieb in an sich bekannter Weise in Wirkverbindung, so dass die Siebtrommel 6 durch den Trommelantrieb in schnelle Rotation um die Drehachse 5 versetzbar ist. Innerhalb der äusseren Siebtrommel 6 ist bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1, wie in den folgenden Abbildungen exemplarisch dargestellt, mindestens eine weitere Siebstufe 12 (z.B. Fig. 2) angeordnet. Desweiteren ist in der Siebtrommel 6 ein Gemischverteiler 7 mit einer Schubbodenvorrichtung 9 vorgesehen, wobei entweder die Siebstufe 12 (Fig. 2) oder wie hier in Fig. 1 dargestellt, die Schubbodenvorrichtung 8 entlang der Drehachse 5 hin- und herbewegbar angeordnet ist, so dass der Feststoffkuchen 3 mittels der Schubbodenvorrichtung 8 verschiebbar ist. Sowohl die äussere Siebtrommel 6 als auch, wenn wie bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 vorhanden die Siebstufe 12, weisen dabei Sieböffnungen 61, 121 auf, durch die in bekannter Weise bei schneller Rotation Flüssigphase 4 aus dem Feststoffkuchen 3 bzw. aus dem Gemisch 2, das, wie weiter unten noch detaillierter beschrieben wird, bei einstufigen Schubzentrifugen 1 gemäss Fig. 1 auf eine innere Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6, bzw. auf eine innere Siebstufenfläche 122 der Siebstufe 12 bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1, aufbringbar ist, durch die auftretenden Fliehkräfte nach aussen abführbar ist.

[0054] Innerhalb der Siebtrommel 6 ist der Gemischverteiler 7 mit Schubbodeneinrichtung 8 angeordnet, der es gestattet, kontinuierlich durch die Einspeiseeinrichtung 9 zugeführtes Gemisch 2 auf die innere Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen auf die Siebstufenfläche 122 der Siebstufe 12 durch Einbringen in einen Leerraum R, der beim Verschieben des Feststoffkuchens 3 entstanden ist, zu verteilen.

[0055] An einem peripheren Bereich ist dabei die Schubbodenvorrichtung 8 so als Ringbereich 81 ausgebildet, dass mit dem Ringbereich 81 bei einstufigen Schubzentrifugen 1 der in der Siebtrommel 6, und bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 der in der Siebstufe 12, abgelagerte Feststoffkuchen 3 durch eine weiter unten genauer beschriebene Oszillation entlang der Drehachse 5 der Schubbodenvorrichtung 8 und / oder der Siebstufe 12, bei einstufigen Schubzentrifugen 1 aus der Siebtrommel 6, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 in die Siebtrommel 6 oder in eine weitere nicht dargestellte Siebstufe 12, verschiebbar ist.

[0056] Wesentlich für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge 1 ist es dabei, dass die Einspeiseeinrichtung 9 einen Einlauftrichter 10 umfasst, der sich im wesentlichen konisch erweiternd zur Schubbodenvorrichtung 8 hin erstreckt, wobei der Einlauftrichter 10 als Vorfiltersieb 10 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 4 aus dem Gemisch 2 ausgebildet ist.

[0057] Dadurch, dass der Einlauftrichter 10 als Vorfiltersieb 10 ausgestaltet ist, ist bereits ein Teil der Flüssigphase 4 im Vorfiltersieb 10 vom Gemisch 2 abtrennbar und das Gemisch 2 ist im Vorfiltersieb 10 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar.

[0058] Der Gemischverteiler 7 rotiert dabei in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 synchron mit der Siebtrommel 6 um die Drehachse 5. Die oszillatorische Bewegung, die durch den Doppelpfeil in Fig. 1 angedeutet wird, vollführt in dem hier gezeigten Beispiel der Gemischverteiler 7 mit Schubbodenvorrichtung 8. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen der oszillierenden Schubbodenvorrichtung 8 und der in axialer Richtung unbeweglichen Siebtrommel 6. Die oszillatorische Bewegung der Schubbodenvorrichtung 8 erfolgt bevorzugt über eine Schubstange P, wobei in einer ersten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung mit dem äusseren Ringbereich 81 der auf der Siebtrommel 6 abgelagerte Feststoffkuchen 3 in Ringabschnitten, deren Breite durch die Hublänge der Oszillationsbewegung der Schubbodenvorrichtung 8 bestimmt ist, aus Siebtrommel 6 geschoben wird. Während einer zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung entsteht der Leerraum R in der Siebtrommel 6, so dass in den Leerraum R neues Gemisch 2 einbringbar ist.

[0059] Die Verschiebung des Feststoffkuchens 3 und das Zusammenspiel von Siebtrommel 6 und Schubbodenvorrichtung 8 ist im Fall von mehrstufigen Schubzentrifugen 1, da bei diesen zusätzlich mindestens eine weitere Siebstufe 12 vorhanden ist, etwas komplexer und soll daher exemplarisch für eine erfindungsgemässe zweistufige Schubzentrifuge 1 anhand von Fig. 2 kurz gesondert erläutert werden. Eine Übertragung des Prinzips der Oszillationsbewegung auf drei und höherstufige Schubzentrifugen 1 ist dem Fachmann bekannt und ohne weiteres möglich.

[0060] In den Fig. 1a und 1b ist beispielhaft und schematisch je ein Ausführungsbeispiel eines Vorbeschleunigungstrichters 14 dargestellt. Wie jedoch die Bezugszeichen 10, 14 in Fig. 1b andeuten, bezieht sich das in Fig. 1b gezeigte Beispiel für die Geometrie eines Trichters sowohl auf den Einlauftrichter 10 bzw. auf das Vorfiltersiebsieb 10 als auch auf den Vorbeschleunigungstrichter 14.

[0061] Fig.1a zeigt einen Vorbeschleunigungstrichter 14, der auch als Vorbeschleunigunssieb 141 ausgestaltet sein kann, mit dem äusseren Ringbereich 81 zur Verschiebung eines Festoffkuchens 3. Der äussere Ringbereich 81 hat dabei eine vorgebbare Höhe a, die je nach zu verarbeitendem Gemisch 2 und / oder den Betriebsbedingungen, unter denen die erfindungsgemässe Schubzentrifuge 1 betrieben wird, ca. 1% bis 40% des Trommelradius r, bevorzugt ca. 5% bis 10%, insbesondere 5% bis 20% des Trommelradius r beträgt.

[0062] Dabei kann wie in Fig. 1b schematisch dargestellt, das Vorfiltersieb 10 und / oder der Vorbeschleunigungstrichter 14 und oder das Vorbeschleunigungssieb 141 auch als mehrstufiger Trichter ausgebildet sein, wobei das Vorfiltersieb 10 und / oder der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 zur Vorbeschleunigung des Gemischs 2 mehrere, unter verschiedenen Winkeln ϕ₁, ϕ₂ zueinander geneigte Teilflächen aufweisen kann, wobei die relative grösse der Teilfläche sowie ihre Neigungswinkel ϕ₁, ϕ₂ beispielsweise vom zu verarbeitenden Gemisch 2 oder von den Betriebsparametern der Schubzentrifuge 1 abhängen können.

[0063] Insbesondere weil das Vorfiltersieb 10 zur Vorabscheidung von Flüssigphase 4 ausgebildet ist, kann es von besonderem Vorteil sein, wenn das Vorfiltersieb 10 einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungsswinkel α des Vorfiltersiebs 10 wie in den Fig. 1c und 1d schematisch dargestellt, in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin vergrössert oder verkleinert. Es ist nämlich bekannt, dass unterschiedliche Gemische 2 unter sonst gleichen Betriebsbedingungen der Schubzentrifuge 1, beispielsweise in Abhängigkeit von der Korngrösse und / oder der Viskosität und / oder anderer Eigenschaften oder Parameter, wie zum Beispiel der Temperatur des Gemischs 2, unterschiedlich gut entwässerbar sind.

[0064] Liegt beispielsweise ein Gemisch 2 vor, das bei gegebenen Betriebsparametern relativ leicht zu entwässern ist, kann es von Vorteil sein, dass das Vorfiltersieb 10 einen gekrümmten Verlauf hat, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 10 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin vergrössert. Ein solches spezielles Ausführungsbeispiel eines Vorfiltersiebs 10 ist in Fig. 1c schematisch dargestellt. Das heisst, der Einlauftrichter 10 bzw. das Vorfiltersieb 10 erweitert sich in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 ähnlich wie das Horn einer Trompete. Damit wird die Abtriebskraft, mit der das Gemisch 2 aus dem Einlauftrichter 10 beschleunigt wird, mit abnehmendem Abstand zur Schubbodenvorrichtung 8 überproportional grösser, so dass das Gemisch 2, das bereits im Vorfiltersieb 10 relativ stark entwässerbar ist und damit schlechte Gleiteigenschaften im Einlauftrichter 10 zeigt, schneller den Einlauftrichter 10 verlassen kann, als beispielsweise bei einem im wesentlichen sich konusförmig, mit konstantem Öffnungswinkel α sich erweiterndem Vorfiltersieb 10.

[0065] Andererseits können auch Gemische 2 vorliegen, die bei gegebenen Betriebsparametern relativ schlecht zu entwässern sind. In diesem Fall empfiehlt es sich, einen Einlauftrichter 10 bzw. ein Vorfiltersieb 10 mit einem gekrümmten Verlauf einzusetzen, wobei sich der Öffnungswinkel α des Vorfiltersiebs 10 in Richtung zur Schubbodenvorrichtung 8 hin verkleinert. Das hat zur Folge, dass die Abtriebskraft, mit der das Gemisch 2 aus dem Einlauftrichter 10 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 10. Dadurch entsteht im Vorfiltersieb 10 eine gewisse Stauwirkung, so dass das Gemisch 2 länger im Vorfiltersieb 10 verbleibt und daher bereits im Vorfiltersieb 10 zu einem höheren Grad entwässerbar ist.

[0066] Ganz analog zu dem vorher gesagten kann selbstverständlich auch der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 einen gekrümmten Verlauf haben, wobei sich der Vorbeschleunigungswinkel β des Vorbeschleunigungstrichters 14 in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin vergrössert oder verkleinert.

[0067] Bei dem in Fig. 2 für mehrstufige Schubzentrifugen 1 exemplarisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer zweistufigen Schubzentrifuge 1 ist die Schubbodenvorrichtung 8 mit der Siebtrommel 6 durch Befestigungsmittel 82 starr gekoppelt und rotiert daher synchron mit der Siebtrommel 6 und der Siebstufe 12 um die Drehachse 5. Die oszillatorische Bewegung, die durch den Doppelpfeil in Fig. 2 angedeutet wird, vollführt in dem hier gezeigten Beispiel jedoch nur die Siebstufe 12. Somit besteht im Betriebszustand eine oszillatorische Relativbewegung zwischen der oszillierenden Siebstufe 12 und der in axialer Richtung unbeweglichen Schubbodeneinrichtung 8. Die oszillatorische Bewegung der Siebstufe 12 erfolgt bevorzugt über eine Schubstange P, wobei in einer ersten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung mit einem äusseren Ringbereich 81 der auf der Siebstufe 12 abgelagerte Feststoffkuchen 3 in Ringabschnitten, deren Breite durch die Hublänge der Oszillationsbewegung der Siebstufe 12 bestimmt ist, von der Siebstufe 12 zur Siebtrommel 6 geschoben wird, und in einer zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung durch die Siebstufe 12 ein am äusseren Rand der Siebtrommel 6 abgelagerter Ringabschnitt von Feststoffkuchen 3 aus der Siebtrommel 6 herausgeschoben wird. Während der zweiten Halbperiode der oszillatorischen Bewegung entsteht gleichzeitig der Leerraum R in der Siebstufe 12, so dass in den Leerraum R neues Gemisch 2 einbringbar ist.

[0068] Wie bereits erwähnt ist es für die erfindungsgemässe Schubzentrifuge 1 wesentlich, dass bereits ein Teil der Flüssigphase 4 im Vorfiltersieb 10 vom Gemisch 2 abtrennbar ist und das Gemisch 2 im Vorfiltersieb 10 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar ist, so dass das von der Einspeiseeinrichtung 9 eingebrachte Gemisch 2 vor Erreichen der Siebtrommel 6, bei einstufigen Schubzentrifugen 1, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 vor Erreichen der Siebstufe 12, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nicht die gesamte Menge an Flüssigphase 4, die im Gemisch 2 enthalten ist, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt werden, da ein Teil der Flüssigphase 4 bereits über das Vorfiltersieb 10 abgeschieden und direkt durch die Sieböffnungen 61, 121 aus Siebtrommel 6 bzw. aus der Siebstufe 12 abscheidbar ist. Somit sind auch Gemische 2 mit einem sehr hohen Gehalt an Flüssigphase 4 problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei einem hohem Gehalt an Flüssigphase 4 stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs 2 über die Umfangsfläche 122 der Siebstufe 12 bzw. über die Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase 4 im Gemisch 2 zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklons überflüssig. Dabei sind auch kleinste im Gemisch 2 enthaltene Partikel durch den Effekt der Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen 3 abscheidbar.

[0069] Dadurch, dass das Gemisch 2, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorfiltersiebs 10 nicht abrupt, d.h. in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch 2 verhinderbar. Damit sind in der erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel 6 verarbeitbar.

[0070] Bevorzugt sind dabei, wie beispielhaft unter anderem in Fig. 1 dargestellt, Auffangmittel 11 zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase 4 aus dem Vorfiltersieb 10 vorgesehen.

[0071] Da bei kann das Ableiten der Flüssigphase 4 aus dem Auffangmittel 11 auf unterschiedliche Weise erfolgen. Wie in den Fig. 1, Fig. 4, Fig. 6 und Fig. 7 schematisch dargestellt, kann die Flüssigphase 4 beispielsweise durch eine Ablauföffnung 83 in der Schubbodenvorrichtung 8 erfolgen. Die Ablauföffnung 83 bildet eine Verbindung zwischen immer Innenraum des Auffangmittels 11 in einen Bereich , der sich zwischen Schubbodenvorrichtung 8 und einem geschlossenen, darstellungsgemäss linken Trommelende der Siebtrommel 6 erstreckt. Die im Auffangmittel 11 gesammelte, am Vorfiltersieb 10 abgeschiedene Flüssigphase 4, ist durch die Ablauföffnung 83 und dann durch die Sieböffnung 61, 121 aus der Siebtrommel 6 abführbar.

[0072] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Schubzentrifuge 1 ist das Vorfiltersieb 10 mittels einer oder mehrerer Befestigungsstützen 16 an der Siebstufe 12 angeordnet. Die Befestigungsstützen 16 sind dabei bevorzugt in Form von geeignet geformten Speichen 16, dünnen Stangen 16 oder Rohren 16 ausgebildet, so dass im Betriebszustand der Feststoffkuchen 3 problemlos aus der Siebstufe 12 bzw. aus der Siebtrommel 6 entfernbar ist. Dabei ist mindestens eine der Befestigungsstützen 16 so ausgebildet und an einem äusseren Rand der Siebstufe 12 angeordnet, dass die im Auffangmittel 11 gesammelte Flüssigphase 4 durch die Befestigungsstütze 16 in eine Sieböffnung 121 der Siebstufe 12 beförderbar ist und durch die Sieböffnung 121 aus der Siebstufe 12 abscheidbar ist. Dabei können selbstverständlich auch an der Befestigungsstütze 16 selbst an geeigneter Stelle Öffnungen zur Abführen von Flüssigphase 4 vorgesehen sein.

[0073] Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2. In dem hier schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere Befestigungsstützen 16 an der Siebtrommel 6 angeordnet. Die Befestigungsstützen 16 sind dabei bevorzugt in Form von geeignet geformten Speichen 16, dünnen Stangen 16 oder Rohren 16 ausgebildet, so dass im Betriebszustand der Feststoffkuchen 3 problemlos aus der Siebtrommel 6 entfernbar ist. Dabei ist mindestens eine der Befestigungsstützen 16 so ausgebildet und an einem äusseren Rand der Siebtrommel 6 angeordnet, dass die im Auffangmittel 11 gesammelte Flüssigphase 4 durch die Befestigungsstütze 16 in eine Sieböffnung 61 der Siebtrommel 6 beförderbar ist und durch die Sieböffnung 61 aus der Siebtrommel 6 abscheidbar ist. Dabei können selbstverständlich auch an der Befestigungsstütze 16 selbst an geeigneter Stelle Öffnungen zur Abführen von Flüssigphase 4 vorgesehen sein. Es versteht sich, dass die in Fig. 3 dargestellte Anordnung der Befestigungsstützen 16 auch entsprechend auf einstufige und höher als zweistufige Schubzentrifugen 1 übertragbar ist.

[0074] In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante zum Abführen von Flüssigphase 4 aus dem Auffangmittel 11 dargestellt, die weiter unten noch genauer erläutert wird.

[0075] Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt kann das Vorfiltersieb 10 selbstverständlich auch als Zweistufensieb mit einem Grobsieb 101 und einem Feinsieb 102 ausgestaltet sein. Die erste Filterstufe bildet das Grobsieb 101, welches im Gemisch 2 enthaltene Partikel, die grösser sind als die Filteröffnungen des Grobsiebs 101 zurückhält. Das Feinsieb 102 hält entsprechend feinere Partikel zurück, während zumindest ein Teil der Flüssigphase 4, sowie sehr kleine Partikel, die ebenfalls entfernt werden müssen, aus der Siebstufe 12, bzw. aus der Siebtrommel 6 bei einstufigen Schubzentrifugen 1, direkt abführbar sind. Die Ausgestaltung des Vorfiltersiebs 10 als Zweistufensieb hat insbesondere den Vorteil, dass das Feinsieb 102 durch grosse und / oder schwere Partikel, die im einlaufenden Gemisch 2 enthalten sein können, mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass das Feinsieb 102 beispielsweise sehr kleine Poren zur Filterung von sehr kleinen Partikeln aufweisen kann und insbesondere auch aus mechanisch wenig widerstandsfähigen Materialien gefertigt sein kann.

[0076] In der Praxis kann es von grosser Wichtigkeit sein, den Beschleunigungsvorgang selbst bzw. die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das Gemisch 2 im Einlauftrichter 10, d.h. im Vorfiltersieb 10 beschleunigbar ist, gezielt zu kontrollieren. Das ist beispielsweise mit der in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 erreichbar. Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 5 ist der Einlauftrichter 10 bzw. das Vorfiltersieb 10 vom Gemischverteiler 7 mechanisch entkoppelt. Zur Steuerung und / oder Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Einlauftrichters 10 ist dieser mit einer separaten Antriebsachse 131 drehfest verbunden und über die Antriebsachse 131 mittels eines Antriebs 13 unabhängig von der Siebtrommel 6 mit einer vorgebbaren Rotationsfrequenz antreibbar. Dabei können geeignete, hier nicht dargestellte Mittel vorgesehen sein, um den Antrieb 13 beispielsweise in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Gemisch 2 oder in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Schubzentrifuge 1 zu steuern und / oder zu regeln. Die Ableitung der Flüssigphase 4, die am Vorfiltersieb 10 in das Auffangmittel 11 abgeschieden wurde, geschieht bevorzugt über eine Leitungseinrichtung 111, die z.B. eine geeignet ausgestaltete und in der Schubzentrifuge 1 geeignet angeordnete Rohrleitung umfassen kann. Dass Auffangmittel 11 weist dabei zur Durchführung der Leitungseinrichtung 111 in den Innenraum des Auffangmittels 11 eine, über eine der Einspeiseeinrichtung zugewandten Seite verlaufende kreisscheibenförmige Öffnungsnut 112 auf, so dass die Rotationsbewegung des Vorfiltersiebs 10 durch die Leitungseinrichtung 111 nicht behindert wird.

[0077] Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1, bei welcher der Gemischverteiler 7 einen Vorbeschleunigungstrichter 14 umfasst, der sich im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin erstreckt und bevorzugt an der Schubbodenvorrichtung 8 angeordnet ist. Dabei kann der Vorbeschleunigungstrichter 14 auch, wie in Fig. 7 dargestellt, als Vorbeschleunigungssieb 141 ausgestaltet sein, wobei sich das Vorbeschleunigungssieb 141 im wesentlichen konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung 9 hin erstreckt.

[0078] Dadurch ist ein weiterer Teil der Flüssigphase 4 im Vorbeschleunigungssieb 141 vom Gemisch 2 abtrennbar und das Gemisch 2 im Vorbeschleunigungstrichter 14 auf eine vorgebbare Rotationsgeschwindigkeit vorbeschleunigbar, so dass das von der Einspeiseeinrichtung 9 eingebrachte Gemisch 2 vor Erreichen der Siebtrommel 6, bei einstufigen Schubzentrifugen 1, bzw. bei mehrstufigen Schubzentrifugen 1 vor Erreichen der Siebstufe 12, auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Dadurch muss einerseits nicht die gesamte Menge an Flüssigphase 4, die noch im Gemisch 2 enthalten sein kann, auf die volle Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt werden, da ein Teil der Flüssigphase 4 bereits über das Vorbeschleunigungssieb 141 abgeschieden und direkt durch die Sieböffnungen 61, 121 aus Siebtrommel 6 bzw. aus der Siebstufe 12 abscheidbar ist. Somit sind auch Gemische 2 mit einem extrem hohen Gehalt an Flüssigphase 4 problemlos verarbeitbar. Insbesondere ist so auch bei extrem hohem Gehalt an Flüssigphase 4 stets eine gleichmässige Verteilung des zu trocknenden Gemischs 2 über die Umfangsfläche 122 der Siebstufe 12 bzw. über die Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 gewährleistet. So sind selbst bei sehr hohen Konzentrationen an Flüssigphase 4 im Gemisch 2 zusätzliche Einrichtungen zur Vorentwässerung, wie zum Beispiel statische Eindicker, Bogensiebe oder Hydrozyklone überflüssig. Dabei sind auch kleinste im Gemisch 2 enthaltene Partikel durch den Effekt einer zweiten Vorfiltrierung viel effektiver vom Feststoffkuchen 3 abscheidbar.

[0079] Dadurch, dass das Gemisch 2, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubzentrifugen, im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters 14 nicht abrupt, d.h. nicht in kürzester Zeit auf die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 beschleunigt wird, sind zum Beispiel Kornbruch und andere schädigende Einwirkungen auf das Gemisch 2 verhinderbar. Damit sind in der erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1, insbesondere auch mechanisch sehr empfindliche Stoffe, auch bei sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Siebtrommel 6 verarbeitbar.

[0080] Dadurch, dass der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 einen Vorbeschleunigungswinkel β aufweist, der kleiner als 90° ist, ist im Vorbeschleunigungssieb 141 die Fliessgeschwindigkeit des Gemischs 2 im Vergleich zur Geschwindigkeit im freien Fall in Richtung zur Umfangsfläche 62 der Siebstufe 12 gezielt einstellbar, so dass das Gemisch 2 im Bereich des Vorbeschleunigungstrichters 14 bzw. des Vorbeschleunigungssiebs 141 mit zunehmender Annäherung an den äusseren Ringbereich 81 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Siebtrommel 6 allmählich beschleinigbar ist. Das heisst, das Gemisch 2 ist im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs 141 auf besonders schonende Weise nach und nach auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit beschleunigbar, um dann bei Erreichen der Umfangsfläche 62 bzw. der Umfangsfläche 122 der Siebstufe 12, schliesslich die volle Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel 6 zu erreichen. Der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 weist dabei in Bezug auf die Drehachse 5 einen Vorbeschleunigungswinkel β auf, der in Bezug auf die Drehachse 5 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°. Selbstverständlich ist es im speziellen auch möglich, dass der Wert des Öffnungswinkels α und / oder des Vorbeschleunigungswinkels β grösser als 45° ist.

[0081] Wenn beispielsweise die speziellen Eigenschaften des zu verarbeitenden Gemischs 2 es erfordern, dass im Vorbeschleunigungstrichter 14 keine Flüssigphase 4 abgeschieden wird, weil beispielsweise der Anteil an Flüssigphase 4 im Gemisch 2 nicht hoch genug ist, kann wie bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eine weitere Vorfiltrierung des Gemischs 2 auch entfallen, indem der Vorbeschleunigungstrichter 14 als Trichter 14 mit geschlossener Trichterwand, also nicht als Vorbeschleunigungssieb 141 ausgestaltet ist.

[0082] Dabei kann das Vorbeschleunigungssieb 141 selbstverständlich auch vorteilhaft als Zweistufensieb mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet ist. Das Gemisch 2 kann dadurch auch im Bereich des Vorbeschleunigungssiebs 141, analog zu der Anordnung eines Zweistufensiebs am Einlauftrichter 10 mit den bereits eingehend erläuterten Vorteilen in zwei Stufen gefiltert werden.

[0083] Darüberhinaus kann selbstverständlich auch am Gemischverteiler 7 eine Auffangeinrichtung 15 zum Abführen von am Vorbeschleunigungssieb 141 abgeschiedener Flüssigphase 4 vorgesehen sein. Dabei kann die Flüssigphase 4, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt, direkt durch die Sieböffnungen 61, 121 aus der Siebtrommel 6 abführbar sein, oder es können, wie weiter oben bereits am Beispiel des Auffangmittels 11 eingehend beschrieben, andere geeignete Vorrichtungen zum Abführen der Flüssigphase 4 vorgesehen sein.

[0084] In Fig. 8 ist schliesslich eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Schubzentrifuge 1 mit separat antreibbarem Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. Vorbeschleunigungssieb 141 dargestellt. Das Vorbeschleunigungssieb 141 ist hier so ausgestaltet und angeordnet, dass das Vorbeschleunigungssieb 141 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 Schubstange P angeordnet und unabhängig von dieser durch den Drehantrieb 15 antreibbar sein. 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 mehrstufigen Schubzentrifuge 1 oder in Abhängigkeit des zu verarbeitenden Gemischs 2 oder anderer Faktoren zu steuern und / oder zu regeln.

[0085] Bevorzugt, aber nicht notwendig, kann dabei der Vorbeschleunigungstrichter 14 beispielsweise in einer Richtung der Oszillationsbewegung mit einer anderen Drehgeschwindigkeit rotieren, als bei der entgegengesetzten Oszillationsbewegung. So kann beispielsweise beim Verschieben des Feststoffkuchens 3 die Rotationsfrequenz des Vorbeschleunigungstrichters 14 so gewählt werden, dass der Vorbeschleunigungstrichter 14 synchron mit der äusseren Siebtrommel 6 rotiert, so dass zwischen dem äusseren Ringbereich 81 und dem Feststoffkuchen 3, der auf der Umfangsfläche 62 der Siebtrommel 6 abgelagert ist, beim Verschieben keine Relativbewegung bezüglich der Rotation um die Dreachse 5 vorliegt, während beim Rücklauf, also in der Phase der Osillationsbewegung in der der Leerraum R mit neuem Gemisch 2 beschickt wird, der Vorbeschleunigungstrichter 14 zum Beispiel langsamer rotiert als die äussere Siebtrommel 6.

[0086] Fig. 8a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 für eine einstufige Schubzentrifuge 1 mit einem als Blindboden 811 ausgestalteten äusseren Ringbereich 81, der synchron mit dem Vorbeschleunigungstrichter 14 oszilliert, und mit der gleichen Drehzahl wie die äussere Siebtrommel 6 rotiert, die im vorliegenden dargestellten Ausführungsbeispiel im allgemeinen verschieden von der Drehzahl des Vorbeschleunigungstrichters 14 ist. Dazu kann wie in Fig. 8a schematisch dargestellt der Blindboden 811 über mindestens eine Besfestigungsstrebe 812 drehfest mit der äusseren Siebtrommel 6 verbunden sein, wobei die Befestigungsstrebe 812 bezüglich der nicht oszillierenden Siebtrommel 6 in Richtung der Drehachse frei beweglich ist, das heisst die Befestigungsstrebe 812 ist bezüglich der Oszillationsbewegung von der äusseren Siebtrommel 6 entkoppelt. Um zu gewährleisten, dass der Blindboden 811 mit dem Vorbeschleunigungstrichter 14 synchron oszillieren kann, wobei der Blindboden 811 jedoch gleichzeitig von der Rotationsbewegung des Vorbeschleunigungstrichters 14 entkoppelt sein muss, ist die Befestigungsstrebe 812 über ein Schubelement 813, dass beispielsweise ringförmig die Drehachse 5 umfassen kann oder auch als einfache Stützstrebe 813 ausgebildet sein kann, mittels einer Entkopplungsbuchse 814 schubfest mit der Schubstange P gekoppelt. Dabei kann die Entkopplungsbuchse 814 zur Entkopplung der Drehbewegung des Schubelements 813 von der Drehbewegung des Vorbeschleunigungstrichters 14 beispielsweise einen Kugellagermechanismus umfassen oder in anderer Weise geeignet zur Entkopplung der relativen Drehbewegungen ausgestaltet und angeordnet sein. Insbesondere kann die Entkopplungsbuchse 814 auch als ein in Fig. 8a nicht gezeigtes Entkopplungselement 814 ausgebildet sein, das beispielsweise geeignet zwischen Schubstange P und Schubbodenvorrichtung 8 angeordnet und ausgebildet sein kann.

[0087] Die Vorteile der Ausführungsvariante gemäss Fig. 8a liegen auf der Hand. Einerseits ist der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 völlig unabhängig von der Drehzahl der äusseren Siebtrommel 6 mit einer auf das zu verarbeitende Gemisch 2 abstimmbaren Rotationsfrequenz antreibbar und andererseits rotiert der Blindboden 811, der den Feststoffkuchen 3 in axialer Richtung transportiert mit der gleichen Drehzahl wie die Siebtrommel 6, so dass zwischen Blindboden 811 und Siebtrommel 6 bezüglich der Rotation um die Drehachse 5 keine Relativbewegung stattfindet. Selbstverständlich kann auch in diesem Fall die Rotationsgeschwindigkeit beispielsweise in Abhängigkeit von einem momentanen Betriebszustand der Schubzentrifuge 1, wie oben bereits beschrieben, variierbar sein.

[0088] Selbstverständlich kann auch bei einer mehrstufigen Schubzentrifuge 1 ein Blindboden vorgesehen sein, der synchron mit der äusseren Siebtrommel 6 rotiert. In Fig. 8b ist ein Ausführungsbeispiel für eine zweistufige Schubzentrifuge gemäss Fig. 8 mit einem Blindboden 811 schematisch dargestellt, wobei selbstverständlich sowohl das Vorbeschleunigungssieb 141 als auch das Vorfiltersieb 10 als Ein-, Zweioder Mehrstufensieb ausgestaltet sein.

[0089] Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8b weist einen als Blindboden 811 ausgestalteten äusseren Ringbereich 81 auf, der synchron mit der äusseren Siebtrommel 6 rotiert, jedoch vom Vorbeschleunigungstrichter 14 bezüglich der Rotationsbewegung entkoppelt ist, so dass der Vorbeschleunigungstrichter 14 bzw. das Vorbeschleunigungssieb 141 mit einer anderen Drehzahl als der Blindboden 811 um die Drehachse 5 rotierbar ist. Dazu kann, wie in Fig. 8b schematisch dargestellt, der Blindboden 811 über mindestens eine Befestigungsstrebe 812 drehfest mit der äusseren Siebtrommel 6 verbunden sein, wobei die Befestigungsstrebe 812 durch eine geeignet plazierte Öffnung 143 in der Siebstufe 12 geführt ist, so dass die Befestigungsstrebe 812 von der Oszillationsbewegung der Siebstufe 12 entkoppelt ist. Selbstverständlich ist das Ausführungsbeispiel gemäs Fig. 8b auch auf höherstufige als zweistufige Schubzentrifugen 1 analog übertragbar.

[0090] Die Vorteile der Ausführungsvariante gemäss Fig. 8b liegen auf der Hand. Einerseits ist der Vorbeschleunigungstrichter 14 völlig unabhängig von der Drehzahl der äusseren Siebtrommel 6 mit einer auf das zu verarbeitende Gemisch 2 abstimmbaren Rotationsfrequenz antreibbar und andererseits rotiert der Blindboden 811, der den Feststoffkuchen 3 in axialer Richtung transportiert mit der gleichen Drehzahl wie die Siebtrommel 6 bzw. die Siebstufe 12, so dass zwischen Blindboden 811 und Siebstufe 12 bezüglich der Rotation um die Drehachse 5 keine Relativbewegung stattfindet. Selbstverständlich kann auch in diesem Fall die Rotationsgeschwindigkeit beispielsweise in Abhängigkeit von einem momentanen Betriebszustand der Schubzentrifuge 1, wie oben bereits beschrieben, variierbar sein.

[0091] Es versteht sich 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 und gleichermassen für ein- und mehrstufige Schubzentrifugen 1 zu verstehen sind.

[0092] Durch Einsatz der erfindungsgemässen Schubzentrifuge, die ein- oder mehrstufig ausgeführt sein kann, kann das eingebrachte Gemisch durch den als Vorfiltersieb ausgestalteten Einlauftrichter auf eine vorgebbare Umfangsgeschwindigkeit vorbeschleunigt werden, so dass das Gemisch beim Auftreffen auf die Siebtrommel oder die Siebstufe 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.

[0093] In den verschiedenen bevorzugten Ausführungsvarianten können darüber hinaus insbesondere auch besonders niedrigere Einlaufkonzentrationen verarbeitet werden, die beispielsweise 50% oder 70% oder 80% oder gar mehr als 90% Anteil an Flüssigphase entsprechen, da ein erheblicher Teil der im Gemisch enthaltenen Flüssigphase bereits im Vorfiltersieb abgetrennt wird. Insbesondere durch zusätzlichen Einsatz des Vorbeschleunigungssiebs 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 inneren Siebstufe bzw. 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 aufwendiger Vorentwässerungssysteme wird ebenfalls vermieden, was selbstverständlich zu erheblichen Kostenersparnissen im Betrieb führt.

[0094] 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 erfindungsgemässen Schubzentrifuge äusserst günstig und beeinflusst darüber hinaus das Betriebsverhalten der Zentrifuge insgesamt deutlich positiv.

[0095] Durch entsprechende unterschiedliche Ausgestaltungen der verschiedenen Filterflächen bzw. durch den Einsatz des Vorbeschleunigungstrichters und / oder des Einlauftrichters mit eigenem Antrieb ist es möglich, auch mechanisch sehr empfindliche Gemische, selbst bei hohen Drehzahlen der Siebtrommel unter Einhaltung höchster Qualitätsstandarts zu verarbeiten.

Ansprüche

1. Schubzentrifuge zur Trennung eines Gemischs (2) in einen Feststoffkuchen (3) und in eine Flüssigphase (4), umfassend, eine um eine Drehachse (5) rotierbare äussere Siebtrommel (6), einen in der Siebtrommel (6) angeordneten Gemischverteiler (7) mit einer Schubbodenvorrichtung (8), die so angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Feststoffkuchen (3) mittels der Schubbodenvorrichtung (8) verschiebbar ist, und mit einer Einspeiseeinrichtung (9), mit welcher das Gemisch (2) über den Gemischverteiler (7) in einen Leerraum (R) einbringbar ist, der beim Verschieben des Feststoffkuchens (3) durch die Schubbodenvorrichtung (8) entsteht, wobei die Einspeiseeinrichtung (9) einen Einlauftrichter (10) umfasst, der sich im wesentlichen erweiternd zur Schubbodeneinrichtung (8) hin erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauftrichter (10) als Vorfiltersieb (10) zur Vorabscheidung von Flüssigphase (4) aus dem Gemisch (2) ausgebildet ist.

2. Schubzentrifuge nach Anspruch 1, wobei sich das Vorfiltersieb (10) unter einem im wesentlichen konstanten Öffnungswinkel (α) konisch erweiternd in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin erstreckt.

3. Schubzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Vorfiltersieb (10) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungswinkel (α) des Vorfiltersiebs (10) in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin vergrössert.

4. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (10) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Öffnungswinkel (α) des Vorfiltersiebs (10) in Richtung zur Schubbodenvorrichtung (8) hin verkleinert.

5. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher Auffangmittel (11) zur Sammlung und Ableitung der Flüssigphase (4) aus dem Vorfiltersieb (10) vorgesehen sind.

6. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schubzentrifuge als mehrstufige Schubzentrifuge mit mindestens einer in der Siebtrommel (6) angeordneten Siebstufe (12) ausgebildet ist und das Vorfiltersieb (10) an der Siebstufe (12) angeordnet ist.

7. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (10) an der Siebtrommel (6) angeordnet ist.

8. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorfiltersieb (10) als Zweistufensieb mit einem Grobsieb (101) und einem Feinsieb (102) ausgestaltet ist.

9. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einlauftrichter (10) um eine Antriebsachse (131) drehbar angeordnet und mittels eines Antriebs (13) mit einer vorgebbaren Drehzahl um die Antriebsachse (131) rotierbar ist.

10. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gemischverteiler (7) einen Vorbeschleunigungstrichter (14) umfasst, der sich unter einem im wesentlichen konstanten Vorbeschleunigungswinkel (β) konisch erweiternd in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin erstreckt.

11. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (14) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin vergrössert.

12. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) einen gekrümmten Verlauf hat und sich der Vorbeschleunigungswinkel (β) des Vorbeschleunigungstrichters (14) in Richtung zur Einspeiseeinrichtung (9) hin verkleinert.

13. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) als Vorbeschleunigungssieb (141) ausgestaltet ist und am Gemischverteiler (7) eine Auffangeinrichtung (15) zum Abführen von Flüssigphase (4) vorgesehen ist.

14. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorbeschleunigungssieb (141) als Zweistufenfilter mit einem Grobfilter und einem Feinfilter ausgestaltet ist.

15. Schubzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Vorbeschleunigungstrichter (14) so ausgestaltet und angeordnet ist, dass der Vorbeschleunigungstrichter (14) mittels eines Drehantriebs (15) um eine Rotationsachse (151) mit einer vorgebbaren Drehzahl rotierbar ist.

Zeichnung