DE102019000604A1

DE102019000604A1 - Verfahren und Vorrichtung zur flüssigkeitsarmen mechanischen Rohmaterialbeschickung von Durchlauftrennzentrifugen oder anderen Rotationsmaschinen und deren möglicher Entschickung über Siebmäntel oder einfachem Naßaustrag

Info

Publication number: DE102019000604A1
Application number: DE102019000604.6A
Authority: DE
Inventors: Birgit Stechert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-07-23

Abstract

Bei den bekannten Beschickverfahren von Durchlauftrennzentrifugen wird das vorzerkleinerte Rohmaterial in niedriger, pumpfähiger Konsistenz vorsuspendiert und hydraulisch mittels Pumpeintrag in die Zentrifuge eingebracht. Von Nachteil ist die notwendige Herstellung der Vorsuspension, die erforderliche Beschleunigung des Flüssigkeitsüberschusses sowie verfahrenstechnische Nachteile aus dem Flüssigkeitsüberschuß.Die Erfindung ermöglicht, die erforderliche Flüssigkeitsmenge wesentlich zu reduzieren und die dadurch bedingten Nachteile zu vermeiden.Gemäß Erfindung wird das partikuläre Rohmaterial in die Trennzentrifuge mittels Schneckenbeschickung ohne Vorsuspension mechanisch eingetragen (Abb. 1: a). Dadurch kann die in die Trennzentrifuge eingetragene Flüssigkeitsmenge um 50 bis 90 % reduziert werden. Infolge ergibt sich eine weitaus geringere, aus der Durchlauftrennzentrifuge abzuziehende Überschußflüssigkeitsmenge. Für die Zentrifugenentschickung sind deshalb neben den bekannten Austragssystemen auch Austräge über Siebmäntel oder einem einfachen Naßaustrag möglich (Abb. 1: b).Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß Erfindung eignet sich für alle Trennzentrifugen. Ein Anwendungsbeispiel sind vorzerkleinerte Folien- und Hartkunststoffabfälle.

Description

Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Be- und Entschickung einer Durchlauftrennzentrifuge oder anderen Rotationsmaschinen zur naßmechanischen, sedimentativen Trennung eines Flüssigkeits-Feststoffgemisches, beispielsweise eines Kunststoff Partikelgemisches in einer Flüssigkeit als drei Phasen unterschiedlicher Dichte: einer schweren Feststoffphase (Sinkgut), einer leichten Feststoffphase (Schwimmgut) und einer Suspensionsflüssigkeit, die in ihrer Dichte zwischen der Sinkgut- und Schwimmgutphase liegt.
Das Verfahren der naßmechanischen, sedimentativen Trennung von Feststoffen nach ihrer Dichte in einem Zentrifugalfeld einer Durchlauftrennzentrifuge ist aus der US-PS 25 28 974 bekannt. Die Einbindung einer Durchlauftrennzentrifuge zur Dichtetrennung eines kunststoffreichen Abfallgemisches in den Gesamtprozeß kann EP 0 853 978 A2 entnommen werden.
Die für das Trennverfahren mittels Durchlaufzentrifugen geeignete Partikelgröße des Feststoffgemisches wird durch Vorzerkleinerung des Feststoffes, beispielsweise in einem Schredder oder in einer Schneidmühle, hergestellt.
Als Suspensionsflüssigkeit wird häufig Wasser verwendet. Mitunter werden jedoch auch weitaus teurere Flüssigkeiten verwendet die eine höhere oder geringere Dichte als Wasser haben und zwischen der des Sink- und Schwimmgutes liegt.
Der technische Stand des Verfahrens der naßmechanischen, sedimentativen Trennung eines Flüssigkeits-Feststoffgemisches mittels Durchlauftrennzentrifugen ist prinzipiell in DE 195 16 636 A1 und DE A 42 08 104 A1 beschrieben. Wie den Erfindungen entnommen werden kann, erfolgt der Rohmaterialeintrag in die Durchlauftrennzentrifuge nach dem Stand der Technik hydraulisch, als pumpfähige Suspension.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für den mechanischen Schneckeneintrag des Rohmaterials in die Durchlauftrennzentrifuge oder Rotationsmaschine sowie dessen mögliche Kombination mit einem Überschußflüssigkeits- und Feststoffaustrag aus der Trennzentrifuge über einen rotierenden Siebmantel als separate Flüssigkeits- und Feststoffströme oder als nasse Flüssigkeits- Feststoffgemischeströme ohne deren vorherige Trennung in eine Flüssigkeits- und Feststoffphase.
Stand der Technik bei Durchlauftrennzentrifugen
Funktionsprinzip
Durchlauftrennzentrifugen bestehen aus einer um eine zentrische Achse rotierende Zentrifugentrommel als Trennraum und einer in der Trommel konzentrisch angeordneten, ebenfalls um die zentrische Achse rotierende Zentrifugenförderschnecke. Der Zentrifugentrennraum verjüngt sich an beiden Enden konisch.
Die Zentrifugentrommel und Förderschnecke rotieren mit hoher, leicht differierender Drehzahl, vorzugsweise 1.400 bis 3.000 U/min. Die hohen Drehzahlen sind notwendig, um im Trennraum der Zentrifuge ein genügend starkes Zentrifugalfeld zu erzeugen, in dem sich die drei Phasen des Flüssigkeits-Feststoffgemisch schnell und möglichst effektiv in drei voneinander getrennte Schichten teilen.
Die Höhe der gewählten Differenzdrehzahl zwischen Zentrifugentrommel und Förderschnecke bestimmt die axiale Transportgeschwindigkeit des Rohmaterials durch die Zentrifugentrommel und damit die Verweilzeit des Rohmaterials im Trennraum der Zentrifuge. Typischerweise beträgt die Differenzdrehzahl etwa 40 U/ min.
Durch gegenläufige Schneckengangneigung der Förderschnecke, wird das Sinkgut zum Materialaustrag an einem Zentrifugentrommelende und das Schwimmgut zum Materialaustrag am anderen Ende transortiert.
Rohmaterialeintrag
Nach dem Stand der Technik erfolgt bei Durchlauftrennzentrifugen der Rohmaterialeintrag hydraulisch, in Form einer pumpfähigen Suspension des Rohmaterials in einer Flüssigkeit. Das Verfahren ist in EP 0 853 978 A2 beschrieben. Die Suspension wird kurz vor dem Eintrag in die Trennzentrifuge durch energisches Einrühren des Rohmaterials in eine Flüssigkeit in einem typischerweise etwa 3 m³ großer Einrührbehälter hergestellt. Die erforderliche Pumpfähigkeit der Rohmaterialsuspension begrenzt ihre Konsistenz je nach Rohmaterial auf 1...5 % (¹ Hier und im weiteren Text sind alle %-Angaben zur Konsistenz und Feuchte Gewichts-% und beziehen sich auf die feuchte bzw. nasse Gesamtmasse. Die Begriffe Feuchte und nasse Gesamtmasse beziehen sich in diesem Text auf alle Flüssigkeiten und sind nicht beschränkt auf Wasser.).
Entmischung, etwa durch Aufschwimmen des Rohmaterials im Einrührbehälter, oder ein flüssigkeits- oder feststoffselektiverAustrag aus dem Behälter in die Trennzentrifuge, ist unbedingt zu vermeiden. Deshalb muß das Rohmaterial in den Einrührbehälter sehr gleichmäßig dosiert eingetragen werden und im Behälter durch ständiges Rühren in einer gleichmäßig dispergierten Suspension gehalten werden. Denn nur bei geeigneter und gleichbleibender Konsistenz der in die Durchlauftrennzentrifuge eingetragenen Rohmaterialsuspension ist ein störungsfreier und trenneffizienter Betrieb der Trennzentrifuge möglich.
Die vorbereitete Rohmaterial-Flüssigkeitssuspension wird aus dem Einrührbehälter über eine geeignete Abzugsöffnung ausgetragen und über ein Einspülrohr in den Trennraum der Durchlaufzentrifuge gepumpt. Das Einspülrohr liegt als stillstehendes Suspensionsförderrohr konzentrisch im rotierenden Kernrohr der Zentrifugenförderschnecke. Das eine Ende des Einspülrohres, in das die vorbereitete Rohmaterial-Flüssigkeitssuspension gepumpt wird, ragt aus der Zentrifugentrommel nach außen. Das andere Ende des Einspülrohrs endet im Förderschneckenkernrohr, etwa in der Mitte der Zentrifugentrommellängsachse. An diesem Ende strömt die Rohmaterialsuspension aus dem Einspülrohr in einen begrenzten Raum im rotierenden Zentrifugenförderschneckenkernrohr und wird über fensterförmige Durchbrechungen im Kernrohrmantel radial in den Zentrifugentrennraum geschleudert.
Feststoff- und Flüssigkeitsaustrag
Der Auslaß für das Schwergut ist an einem konischen Ende des Durchlaufzentrifugentrennraums, der für das Leichtgut am gegenüberliegenden, ebenfalls konischen Trennraumende.
Die Flüssigkeitsmenge in der Zentrifugentrommel erzeugt in der Trommel eine sog. Teichtiefe. Die gewünschte Teichtiefe wird je nach technischer Ausführung auf unterschiedliche Weise eingestellt, jedoch immer durch Voreinstellung eines Flüssigkeitsüberlaufes im Zentrifugentrennraum. Der Überlauf hält von der mit der Rohmaterialsuspension eingetragenen Flüssigkeitsmenge nur gerade soviel im Zentrifugentrennraum zurück, um den Flüssigkeitsverlust auszugleichen und die Zentrifugenteichtiefe konstant zu halten. Die Höhe des auszugleichenden Flüssigkeitsverlustes ist von der anhaftenden Restfeuchtemenge am ausgetragenen Schwer- und Leichtgut abhängig.
Die Flüssigkeitsmenge über der voreingestellten Zentrifugenteichtiefe, strömt über den Flüssigkeitsüberlauf und Abzug zurück in den Einrührbehälter. Der Flüssigkeitsverlust ist als Materialrestfeuchte verloren und muß im Einrührbehälter ersetzt werden.
Der Flüssigkeitsabzug für die überschüssige Suspensionsflüssigkeit im Zentrifugentrennraum ist je nach technischer Ausführung entweder am konischen Zentrifugentrennraumende des Schwimmgutaustrages oder im zylindrischen, etwa mittigen Zentrifugentrommelteil.
Eine Durchlauftrennzentrifuge mit Flüssigkeitsaustrag am konischen Zentrifugentrennraumende des Schwimmgutaustrages ist in DE 195 16 636 A1 beschrieben. Der Flüssigkeitsabzug besteht aus einem ringförmigen Abzugsspalt mit nachfolgender Schälkammer und einem Überlauf in Form einer Schälscheibe.
In DE A 42 08 104 A1 ist eine Durchlauftrennzentrifuge mit Flüssigkeitsabzug im etwa mittigen Zentrifugentrommelteil genannt. Der Überlauf besteht in diesem Fall aus Auslaßröhren, die von außen radial in die Zentrifugentrommel ragen und mit dieser um die Trommelachse rotieren. Die Teichtiefe wird durch radiales Verschieben der Auslaßröhren eingestellt.
Beschreibung der Erfindung
Rohmaterialeintrag
Im Gegensatz zum technischen Stand, erfolgt der Rohmaterialeintrag in Durchlauftrennzentrifuge gemäß Erfindung nicht hydraulisch, in Form einer pumpfähigen 1...5 %ige Rohmaterialsuspension sondern mechanisch, mittels einer Beschickschnecke ( : a) bei einer möglichen Rohmaterialkonsistenz von praktisch 100 % bis herab zur rohmaterialabhängigen Grenze der Schneckenförderfähigkeit.
In der technischen Ausführung der Erfindung ist im hohlen Kernrohr der Zentrifugenförderschnecke ( : b) anstelle des Einspülrohres eine ein- oder zweiseitig gelagerte Beschickschnecke konzentrisch angeordnet. Die Beschickschnecke kann entweder als Voll- oder Bandschnecke, im Falle einer Bandschnecke mit oder ohne Kernrohr ausgeführt sein.
In den aus der Zentrifugentrommel ragenden Abschnitt des Beschickschneckengehäuses ( : c) wird beispielsweise über eine Einfallschurre ( : d) oder durch Zwangsbefüllung über eine Seitenschnecke, zerkleinertes Rohmaterial eintragen. Die Beschickschneckenförderstrecke endet etwa in der Mitte der Zentrifugentrommellängsachse, analog dem bekannten Einspülrohr.
In einer Ausführungsvariante verfügt die Beschickschnecke über ein eigenes, im Zentrifugenförderschneckenkernrohr konzentrisch angeordnetes, stillstehendes Schneckenrohrgehäuse. In einer zweiten Ausführungsvariante dient das hohle, rotierende Förderschneckenkernrohr ( : a) in der Zentrifugentrommel zugleich als Beschickschneckengehäuse.
In beiden Ausführungsvarianten ragt das Beschickschneckengehäuse mit einem Endabschnitt aus der Zentrifugentrommel ( : e) nach außen. Der herausragende Gehäuseendabschnitt steht bei beiden Ausführungsvarianten still. In der zweiten Ausführungsvariante wird nämlich durch geeignete Teilung und Lagerung ( : b) des Beschickschneckengehäuses bzw. Förderschneckenkernrohrs dafür Sorge getragen, daß der aus der Zentrifugentrommel ragende Endabschnitt mit dem rotierenden Abschnitt in der Zentrifugentrommel drehbar verbunden ist.
Die Beschickschnecke verfügt entweder über einen unabhängigen, eigenen Antrieb ( : f) oder über einen Antrieb mittels geeigneter Kopplung ( : a) des in der Zentrifugentrommel liegenden Beschickschneckenkernrohrende mit der Zentrifugenförderschnecke. Bei Kopplung mit der Zentrifugenförderschnecke wird die Beschickschnecke vom Zentrifugenförderschneckenantrieb je nach Art der Kopplung entweder mit gleicher oder verschiedener, bevorzugt geringerer Drehzahl mit angetrieben.
Am Beschickschneckenförderstreckenende tritt das Rohmaterial aus der Beschickschnecke in einen unmittelbar anschließenden, in seiner Größe und Form veränderbaren Freiraum im Kernrohr der Zentrifugenförderschnecke. Der Freiraum wird in Materialtransportrichtung axial von einer Schleuderscheibe ( : g), die mit dem Kernrohr der Zentrifugenförderschnecke fest verbunden ist, begrenzt. Die Zentrifugenförderschnecke rotiert mit der Zentrifugenbetriebsdrehzahl von 1.400 bis 3.000 U/min. Die Schleuderscheibe rotiert wegen der festen Verbindung mit dem Kernrohr der Zentrifugenförderschnecke mit der gleichen hohen Drehzahl. Das in den Freiraum im Kernrohr der Zentrifugenförderschnecke eintretende Rohmaterial wird gegen die schnell rotierende Schleuderscheibe transportiert, von ihr erfaßt, in Rotation versetzt und zentrifugal durch fensterförmige Durchbrechungen ( : h) im Zentrifugenförderschneckenkernrohr radial in den Zentrifugentrennraum ( : j) geschleudert.
Flüssigkeitseintrag und Materialübertritt in den Zentrifugentrennraum
Dem in eine Durchlauftrennzentrifuge gemäß Erfindung mechanisch, mittels Beschickschnecke eingetragenen Rohmaterial muß separat Flüssigkeit zugeführt werden, wenn zum einen die mit der Rohmaterialfeuchte in den Zentrifugentrennraum eingebrachte Flüssigkeitsmenge für den erforderlichen Flüssigkeitsverlustausgleich zur Konstanthaltung der Zentrifugenteichtiefe ( : j) nicht ausreicht. Zum anderen muß dem eingetragenen Rohmaterial separat Flüssigkeit zugeführt werden, wenn ein störungsfreier Materialübertritt in den Zentrifugentrennraum durch die fensterförmigen Durchbrechungen im Zentrifugenförderschneckenkernrohr, eine Erhöhung der Materialfeuchte erfordert.
Die eventuell erforderliche separate Flüssigkeitszugabe in das eingetragene Rohmaterial kann gemäß Erfindung an drei Positionen vorgenommen werden:

(1) direkt in den Rohmaterialeintrag in die Beschickschnecke;
(2) in die Beschickschneckenförderstrecke, an einer oder mehreren beliebigen Stellen, radial oder tangential jeweils von innen oder außen;
(3) am Rohmaterialaustritt aus der Beschickschnecke am Ende der Beschickförderstrecke.

Gemäß Erfindung wird die gesamte Flüssigkeit in beliebiger Auswahl entweder nur an einer der genannten Positionen zugegeben oder an zwei oder an allen drei Positionen, jeweils in einem beliebigen Verhältnis aufgeteilt gleichzeitig oder mit beliebiger Frequenz abwechselnd.
Die Flüssigkeit wird an den drei genannten Positionen entweder jeweils über eine einzelne Flüssigkeitsaustrittsöffnung oder jeweils über beliebig viele Flüssigkeitsaustrittsöffnungen zugegeben.
Die Flüssigkeitsleitung zu den in beliebiger Anzahl vorhandenen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen erfolgt entweder in Hohlräumen des Beschickschneckengehäuses oder, soweit vorhanden, im zu diesem Zwecke hohlen Kernrohr der Beschickschnecke oder in beidem zugleich oder mit beliebiger Frequenz abwechselnd.
Feststoff- und Flüssigkeitsaustrag
Der Feststoffaustrag kann bei Durchlauftrennzentrifugen mit mechanischem Rohmaterialeintrag mittels Beschickschnecke gemäß Erfindung in gleicher Weise über die konischen Zentrifugentrommelenden und nachfolgenden geeigneten Auslaßöffnungen erfolgen wie bei Trennzentrifugen mit hydraulischer Rohmaterialbeschickung nach dem Stand der Technik.
Auch der Austrag der Überschußflüssigkeit zur Konstanthaltung der Zentrifugenteichtiefe kann bei Durchlauftrennzentrifugen mit einem mechanischen Rohmaterialeintrag mittels Beschickschnecke gemäß Erfindung ebenfalls wie nach dem Stand der Technik erfolgen: entweder über einen ringförmigen Abzugsspalt mit nachfolgender Schälkammer und einem Überlauf in Form einer Schälscheibe oder über radiale Auslaßröhren etwa in der Zentrifugentrommelmitte (Abs. 2.3).
Mit Gegenstand vorliegender Erfindung ist, bei Durchlauftrennzentrifugen mit erfindungsgemäßer mechanischer Rohmaterialbeschickung, die Überschußflüssigkeit über der Zentrifugenteichtiefe und den Feststoff nach ihrem Überströmen der konischen Zentrifugentrommelenden mittels rotierenden Siebmantels ( : k) voneinander zu trennen und Siebdurchgang und Siebüberlauf als jeweils separate Austräge abzuziehen. Ebenso besteht erfindungsgemäß jedoch auch die Möglichkeit, keinen Siebmantel anzuordnen und Überschußflüssigkeits- und Feststoffaustrag nicht voneinander zu trennen sondern als jeweils gemeinsame, nasse Flüssigkeits- Feststoffgemischeströme abzuziehen. Bei Abzug als gemeinsame, nasse Flüssigkeits- Feststoffgemische erfolgt die Trennung der Flüssigkeit vom jeweiligen Feststoff in einem nachfolgenden separaten Verfahrensschritt unabhängig von der Trennzentrifuge.
Der Überschußflüssigkeits- und Feststoffaustrag aus der Trennzentrifuge, kann auf der Zentrifugensink- und Schwimmgutseite auf die jeweils gleiche Weise erfolgen, also entweder mittels Siebmantel voneinander getrennt oder gemeinsam als jeweils nasser Flüssigkeits- Feststoffgemischstrom. Der Überschußflüssigkeits- und Feststoffaustrag kann aber auch sinkgutseitig auf die eine und schwimmgutseitig auf die andere Weise erfolgen, so daß an der Trennzentrifuge die beiden Austragsarten miteinander kombiniert sind.
Hervorzuheben ist, daß gemäß Erfindung, abgrenzend zu den technisch bekannten Siebmantelzentrifugen, auf dem rotierenden Siebmantel im Wesentlichen die aus der Zentrifugentrommel über die konischen Zentrifugentrommelenden strömende Überschußflüssigkeit über der Zentrifugenteichtiefe abgezogen wird. Wie in US 4983289A beschrieben, wird dagegen nach dem Stand der Technik auf dem Siebmantel lediglich die am Feststoff anhaftende Flüssigkeit auszentrifugiert und als Siebdurchgang abgezogen. Nach dem Stand der Technik dient der Siebmantel also lediglich dem mechanischen Flüssigkeitsabschlag vom Feststoff. Wird dagegen durch den Siebmantel auch die über der Zentrifugenteichtiefe liegende Überschußflüssigkeit abgezogen, so dient der Siebmantel der Konstanthaltung der Zentrifugenteichtiefe und ist in dieser Funktion mit Gegenstand der Erfindung.
Um den spezifischen Eigenschaften des jeweiligen auszutragenden Feststoffes in geeigneter Weise Rechnung zu tragen, sind die konischen Trommelabschnitte sink- und schwimmgutseitig erfindungsgemäß entweder gleich oder verschieden ausgeformt und die Maschenweiten der jeweils nachfolgenden Siebteile gleich oder verschieden.
Gegenüberstellung von Durchlauftrennzentrifugen gemäß technischem Stand und gemäß Erfindung
Durchlauftrennzentrifugen gemäß technischem Stand
Rohmaterial- und Flüssigkeitsdosierung
Bei Durchlauftrennzentrifugen gemäß technischem Stand wird das Rohmaterial in einem etwa 3 m³ großen Einrührbehälter mittels eines stark agitierenden Rührwerks in einer Flüssigkeit vordispergiert und als pumpfähige Suspension mit einer Konsistenz von 1...5 % hydraulisch in die Trennzentrifuge eingeleitet (Abs. 2.2).
Die für das jeweilige Rohmaterial konkret geeignete Rohmaterialkonsistenz zwischen 1 und 5 % muß beim Anfahren der Trennzentrifuge, durch herantastende, sukzessive Rohmaterialzugabe in die vorgelegte Flüssigkeit im Einrührbehälter, langsam gefunden werden. Bei der Rohmaterialzugabe ist ein Überschwingen der Rohmaterialdosierung unbedingt zu vermeiden, denn eine zu hohe Feststoffmenge in der Flüssigkeit führt zu Verstopfungen. An die Rohmaterialdosierung sind deshalb hohe Anforderungen zu stellen.
Vorgelegtes Flüssigkeitsvolumen
Vor dem Anfahren einer Durchlauftrennzentrifuge nach technischem Stand wird im 3 m³ großen Einrührbehälter üblicherweise etwa das Flüssigkeitsvolumen vorgelegt, das für den Zentrifugentrennbetrieb im Behälter notwendig und konstant zu halten ist. Das Flüssigkeitsvolumen im Einrührbehälter muß ausreichend groß sein um sicherzustellen, daß zur kontinuierlichen Beschickung der Trennzentrifuge ständig eine pumpfähige Rohmaterialsuspension mit geeigneter und konstanter Konsistenz bereitsteht. Die übliche notwendige Flüssigkeitsvorlagemenge für diesen Zweck ist ein Füllstand von 70...80 % im 3 m³ großen Einrührbehälter, was einem Flüssigkeitsvolumen von 2,1 bis 2,4 m³ entspricht.
Während des Zentrifugenbetriebes muß zur Konstanthaltung des notwendigen Flüssigkeitsvolumens im Einrührbehälter kontinuierlich die Verlustmenge nachgefüllt werden, die durch unvermeidbare Sorption am ausgetragenen Schwer- und Leichtgut nicht mehr in den Behälter rückgeführt werden kann.
Falls mit teuren Trennmedien gearbeitet wird, ist sowohl das notwendige Flüssigkeitsvorlagevolumen als auch der kontinuierliche Flüssigkeitsvolumenstrom für den Verlustausgleich im Behälter von wirtschaftlicher Relevanz.
Pumpenleistung und Flüssigkeitsaustrag
Die in die Durchlauftrennzentrifuge nach technischem Stand gepumpte 1...5 %ige Rohmaterialsuspension besteht zu 95...99 % aus Flüssigkeit.
Bei einem Rohmaterialdurchsatz von beispielsweise 1 t/h atro beträgt also der in eine Durchlauftrennzentrifuge nach dem Stand der Technik gepumpte Flüssigkeitsmassenstrom bei 5 %iger Rohmaterialsuspensionskonsistenz 19 t/h, bei 1 %iger Konsistenz 99 t/h. Um die genannten Flüssigkeitsmengen sowie das jeweils darin suspendierte Rohmaterial verstopfungssicher aus dem Einrührbehälter in die Trennzentrifuge zu fördern, sind die Zentrifugen-Beschickpumpe und die Rohrleitungen ausreichend groß zu dimensionieren.
Die Überschuss- bzw. Flüssigkeitsrückstrommenge liegt bei 5 %iger Rohmaterialsuspensionskonsistenz zwischen 19 t/h und 15 t/h (0 bis 80 % Materialaustragsfeuchte), bei 1 %iger Suspensionskonsistenz bzw. zwischen 99 t/h und 95 t/h (0 bis 80 % Materialaustragsfeuchte). Um diese Flüssigkeitsmengen zuverlässig aus dem Zentrifugentrennraum abzuführen und in den Einrührbehälter zurückzuleiten muß der Flüssigkeitsüberlauf und Austrag ebenfalls ausreichend groß dimensioniert werden.
Wie die ausgeführten Zahlenbeispiele zeigen, müssen bei Durchlauftrennzentrifugen nach dem Stand der Technik, verglichen mit dem Rohmaterialdurchsatz, große Flüssigkeitsmengen in die Zentrifuge gepumpt und aus ihr wieder abgeführt werden. Nachteiligerweise erfordern die großen Flüssigkeitsmengen einerseits eine hohe Beschickpumpenleistung und führen andererseits zu einer starken Beanspruchung des Flüssigkeitsüberlaufes und der Abzugselemente für die überschüssige Suspensionsflüssigkeit in der Zentrifugentrommel.
Die aus der Trennzentrifuge abgezogene überschüssige Suspensionsflüssigkeit wird in den Einrührbehälter rückgeführt (Abs. 2.3). Vor allem bei Rohmaterialen mit einem hohen Feingutanteil läßt sich jedoch mitunter nicht vermeiden, daß die aus der Zentrifuge abgezogene Suspensionsflüssigkeit mit feinen Feststoffpartikeln kontaminiert ist. Bei direkter Rückführung der kontaminierten Flüssigkeit in den Einrührbehälter würden sich die feinen Feststoffpartikel im Behälter mit der Zeit aufkonzentrieren.
Ein ständige Ausschleusung eines Teilstroms der mit feinen Feststoffpartikeln beladenen aus der Zentrifuge abgezogenen Suspensionsflüssigkeit als Verlustmenge und ihr Ersatz durch frische Flüssigkeit verbietet sich, vor allem bei teuren Suspensionsflüssigkeiten, aus wirtschaftlichen Gründen.
Deshalb müssen Feststoffpartikel in der abgezogene Suspensionflüssigkeit vor ihrer Rückführung in den Einrührbehälter in einer Teil- oder Vollstromreinigung abgeschieden werden, um eine Partikelanreicherung zu vermeiden.
Die Teil- oder Vollstromreinigung der aus der Zentrifuge abgezogenen Suspensionsflüssigkeit ist wegen der großen Flüssigkeitsmenge, die aus Trennzentrifuge mit hydraulischem Rohmaterialeintrag gemäß technischem Stand abgezogen werden muß, technisch sehr aufwendig und entsprechend wirtschaftlich nachteilig.
Austrag der überschüssigen Suspensionflüssigkeit
Gemäß technischem Stand ist in einer technischen Ausführung der Abzug der überschüssigen Suspensionsflüssigkeit aus der Zentrifugentrommel als Ringspalt mit nachfolgender Schälkammer und Schälscheibe mit pumpwirksamen Strömungskanälen in der Schälscheibe auf der Leichtgutseite der Zentrifugentrommel ausgebildet.
Ist die abfließende, überschüssige Suspensionsflüssigkeit mit Restfeststoffpartikeln beladen, dann verstopft gemäß allgemeiner Praxiserfahrung diese Form des Flüssigkeitsabzuges bei bestimmten Rohmaterialien leicht. Verstopfungen treten umso häufiger auf, je höher die Feststoffbeladung der abgezogenen Flüssigkeit ist und je großflächiger und leichter die Feststoffpartikel sind. Um Verstopfungen zu beseitigen, müssen Durchlauftrennzentrifugen dieser Bauart meist geöffnet werden. Die hierfür erforderliche Unterbrechung des Zentrifugentrennbetriebes verschlechtert die Maschinenverfügbarkeit und, zusammen mit dem erforderlichen Reinigungsaufwand, ihre Wirtschaftlichkeit.
Die überschüssige Suspensionsflüssigkeit wird bei Durchlauftrennzentrifugen gemäß technischem Stand in einer anderen technischen Ausführung über Austragsröhren im mittigen zylindrischen Zentrifugentrommelteil abgezogen. Bei dieser technischen Ausführung ist von Nachteil, daß die Flüssigkeitsabzugsröhren, je nach eingestellter Zentrifugenteichtiefe, mehr oder weniger weit in den Flugkreis der im Zentrum der Zentrifugentrommel rotierenden Förderschnecke hineinragen, so daß in diesem Zentrifugenförderschneckenabschnitt die Schneckenwendelgänge unterbrochen werden müssen.
Die Unterbrechung der Förderschneckenwendelgänge schmälert den Förder- und Separationswirkungsgrad der Trennzentrifuge, denn der gesamte Förderstrom wird in diesem Trommelabschnitt kurzzeitig nicht aktiv durch die Zentrifugentrommel geschoben. Zusätzlich behindern die in den Förderstrom ragenden Flüssigkeitsabzugsröhren die Transportströmung der Flüssigkeit und des Feststoffes durch diesen Abschnitt der Zentrifugentrommel.
Wie bereits für den Ringspalt, Schälkammer und Schälscheibe beschrieben, können auch die Flüssigkeitsaustragsröhren verstopfen, wenn die abströmende überschüssige Suspensionsflüssigkeit eine für den Strömungsquerschnitt zu hohe Restfeststoffpartikelfracht enthält, vor allem wenn diese aus großen und leichten Partikeln besteht.
Antriebsleistung
Der mit der Rohmaterialsuspension in die Zentrifuge eingetragene gesamte Flüssigkeitsmassenstrom beträgt für Durchlauftrennzentrifugen gemäß technischem Stand bei einem Rohmaterialdurchsatz von 1 t/h atro mit 5 %iger Rohmaterialsuspensionskonsistenz 19 t/h, mit 1 %iger Konsistenz 99 t/h. Zusammen mit dem Rohmaterial von 1 t/h atro muß also insgesamt ein Gesamtmassenstrom von 20 t/h (bei 5 %iger Konsistenz) bis 100 t/h (bei 1 %iger Konsistenz) etwa auf die Drehzahl der Zentrifugentrommel bzw. Förderschnecke von 1.400...3.000 U/min beschleunigt werden, um die gewünschte Trennung der drei Phasen unterschiedlicher Dichte in drei getrennte Schichten zu erreichen.
Der Zentrifugenantrieb ist dafür ausreichend groß auszulegen. Gemäß technischem Stand beträgt die installierte Antriebsleistung für die rotierende Zenrifugentrommel und Förderschnecke bei einem Rohmaterialdurchsatz von 1 t/h atro in Summe etwa 110 kW.
Durchlauftrennzentrifugen gemäß Erfindung
Rohmaterial- und Flüssigkeitsdosierung
Gemäß Erfindung wird das Rohmaterial in die Durchlauftrennzentrifuge mit einer Beschickschnecke mechanisch eingetragen und nicht, wie nach dem Stand der Technik, als vorbereitete Suspension aus einem Einrührbehälter hydraulisch in die Zentrifuge gepumpt.
An die Rohmaterialkonsistenz bestehen bei der erfindungsgemäßen Schneckenbeschickung keine besonderen Anforderungen. Sie kann bei 100 % liegen bis herab zur rohmaterialabhängigen Grenze der Schneckenförderfähigkeit (Abs. 3.1). Dem Rohmaterial kann beim Eintrag in die Beschickschnecke, während oder am Ende der Schneckenförderstrecke gezielt Flüssigkeit zugegeben werden, falls für den Flüssigkeitsverlustausgleich im Zentrifugentrennraum wegen Sorption am ausgetragenen Material und für einen störungsfreien Rohmaterialaustritt durch die fensterförmigen Durchbrechungen im Förderschneckenkernrohr in den Zentrifugentrennraum erforderlich.
Bei geeignetem Rohmaterial ist es bei Durchlauftrennzentrifugen gemäß Erfindung möglich, die separate Flüssigkeitszugabe möglichst knapp auf das Maß zu begrenzen, um den Flüssigkeitsverlust im Zentrifugentrennraum gerade auszugleichen. Dadurch geht im Zentrifugentrennraum keine oder kaum Überschußflüssigkeit in den Überlauf und Flüssigkeitsabzug.
Der Materialaustritt aus den fensterförmigen Durchbrechungen im Kernrohr der Zentrifugenförderschnecke in den Zentrifugentrennraum erfordert jedoch eine ausreichende, auf das Rohmaterial wirkende Zentrifugalkraft. Neben der Förderschneckendrehzahl wird sie von der Rohmaterialgesamtmasse, also der Schüttdichte und Feuchte des Rohmaterials, bestimmt. Vor allem bei leichten Rohmaterialien kann deshalb ein störungsfreier Materialübertritt aus dem Förderschneckenkernrohr in den Zentrifugentrennraum eine so hohe Materialfeuchte im einstellbaren Freiraum am Ende der Beschickschneckenförderstrecke erforderlich machen, daß die separate Flüssigkeitszugabe über den Flüssigkeitsverlustausgleich hinausgehen muß. Bei einer Durchlauftrennzentrifuge gemäß Erfindung kann auch in diesem Fall die Flüssigkeitsmenge für diesen Zweck gerade ausreichend, also möglichst knapp dosiert werden, so daß der Flüssigkeitsüberschuß im Zentrifugentrennraum so gering wie möglich gehalten wird und möglichst wenig Flüssigkeit in den Überlauf und Flüssigkeitsabzug geht.
Bei Durchlauftrennzentrifugen gemäß Erfindung kann das Verhältnis der beiden in die Trennzentrifuge separat eingetragenen Förderströme, Rohmaterial und eventuell erforderlicher zusätzlicher Flüssigkeit, schnell und flexibel an sich verändernde Verhältnisse angepaßt werden.
Erhöht sich während des Zentrifugenbetriebes beispielsweise die Anlieferungsfeuchte des Rohmaterials, dann kann das in die Trennzentrifuge eingetragene Massenverhältnis Rohmaterial - Flüssigkeit durch Reduktion des separat eingetragenen Flüssigkeitsförderstromes unmittelbar und deshalb sehr schnell korrigiert und dadurch wieder auf den für den Trennbetrieb geeigneten Wert rückgeführt werden.
Beim Anfahren einer Durchlauftrennzentrifuge gemäß Erfindung kann nach der Flüssigkeitsbefüllung des Zentrifugentrennraums auf die erforderliche Teichtiefe sofort mit der Rohmaterialbeschickung begonnen werden. Die Zugabe eventuell notwendiger zusätzlicher Flüssigkeit als unmittelbarer, separater Förderstrom ermöglicht ein schnelles Auffinden und Einstellen des für den Trennbetrieb geeigneten Massenverhältnisses Rohmaterial - Flüssigkeit.
Im Vergleich dazu ist bei Durchlauftrennzentrifugen nach dem Stand der Technik ein Konstanthalten der Suspensionskonsistenz im etwa 3 m³ großen Einrührbehälter ungleich schwieriger und Korrekturen an den Massenströmen wirken sich wegen des großen Flüssigkeitsmassenstromes und des großen Behältervolumens wesentlich träger und nur mit Zeitversatz aus. Dementsprechend wird auch beim Anfahren einer Durchlauftrennzentrifuge gemäß technischem Stand die geeignete Rohmaterialkonsistenz im Einrührbehälter weitaus langsamer gefunden als bei Trennzentrifugen gemäß Erfindung.
Vorgelegtes Flüssigkeitsvolumen
Bei Durchlaufzentrifugen gemäß Erfindung entfällt der 3 m³ große Einrührbehälter, wie er nach dem Stand der Technik notwendig ist. Damit entfällt auch das 2,1 bis 2,4 m³ große Flüssigkeitsvolumen, das für eine zum Beispiel 80 %ige Befüllung des Einrührbehälters notwendigerweise vorzuhalten ist (Abs. 4.1.2).
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Beschickmethode ist während des Zentrifugenbetriebes in einem Pumpentank nur ein Flüssigkeitsvolumen von vorzugsweise 0,4...0,5 m³ als Pumpenvorlage zu bevorraten und durch kontinuierliches Nachfüllen des Flüssigkeitsverlustes konstant zu halten.
Pumpenleistung und Flüssigkeitsaustrag
In Durchlauftrennzentrifugen mit einem Rohmaterialbeschicksystem gemäß Erfindung wird in die Zentrifuge gezielt nur die Flüssigkeitsmenge eingebracht, die für den Flüssigkeitsverlustausgleich und für den Materialübertritt in den Zentrifugentrennraum eventuell nötig ist.
Deshalb müssen selbst bei sehr trockenem Rohmaterial, mit einer Feuchte nahe 0 % und einer, beispielsweise wegen geringer Rohmaterialschüttdichte hoher erforderlicher Materialübertrittsfeuchte in den Zentrifugrentrennraum von 90 %, in den Rohmaterialeintragsföderstrom von zum Beispiel 1 t/h atro maximal etwa 9.000 kg/h Flüssigkeit gepumpt werden.
Angenommen die Feuchte des aus der Trennzentrifuge ausgetragenen Schwer- und Leichtgutes ist wiederum mit nahe 0 % sehr niedrig, so beträgt die Flüssigkeitsrückstrommenge ebenfalls maximal ca. 9.000 kg/h.
Bei höheren Rohmaterialeintritts-, Materialaustritts- und niedrigeren erforderlichen Materialübertrittsfeuchten ergeben sich wesentlich kleinere Zupump- und Flüssigkeitsrückstrommengen.
Nach dem Stand der Technik mit erforderlicher Vorsuspension des Rohmaterials wird dagegen bei gleichem Rohmaterialdurchsatz von 1 t/h atro mit der Rohmaterialsuspension ein Flüssigkeitsmassenstrom von 19.000 kg/h (bei 5 %iger Suspensionskonsistenz) bis 99.000 kg/h (bei 1% iger Suspensionskonsistenz) in die Zentrifuge gepumpt. Zusätzlich muß die Pumpe das suspendierte Rohmaterial von jeweils 1 t/h atro fördern. Ist die Materialaustrittsfeuchte wiederum sehr niedrig, nahe 0 %, dann muß die mit der Suspension in die Trennzentrifuge eingebrachte Flüssigkeitsmenge aus ihr wiederum nahezu gänzlich als Rückstromflüssigkeitsmenge über den Flüssigkeitsaustrag abgeführt werden (Abs. 4.1.3)
Bei einer Durchlauftrennzentrifuge mit einer mechanischen Rohmaterialbeschickung gemäß Erfindung kann also die Pumpenleistung um mindestens die Hälfte niedriger ausgelegt werden als bei einer hydraulischen Beschickung nach dem Stand der Technik. Ebenso ist der Flüssigkeitsüberlauf und Abzug aus der Zentrifugentrommel nur mit einer maximal halb so hohen Überschußflüssigkeitsmenge beansprucht, die als Rückstrommenge aus dem Zentrifugentrennraum abzuführen ist. In der Praxis kann sogar, je nach Rohmaterial, ein bis zu 90 % niedrigerer Flüssigkeitszu- und Abflußstrom erreicht werden. Zudem wird gemäß Erfindung keine Rohmaterialsuspension gepumpt sondern lediglich Flüssigkeit, so daß die Verstopfungsgefahr von Pumpe und Rohrleitungen wesentlich geringer ist.
Wie bereits in Abs. 4.1.3 ausgeführt, kann es vor allem bei Rohmaterialen mit einem hohen Feingutanteil mitunter vorkommen, daß die aus der Zentrifuge abgezogene Suspensionsflüssigkeit mit feinen Feststoffpartikeln kontaminiert ist. Bei direkter Rückführung der kontaminierten Flüssigkeit würden sich die feinen Feststoffpartikel mit der Zeit aufkonzentrieren. Deshalb müssen Feststoffpartikel in der abgezogenen Suspensionflüssigkeit vor ihrer Rückführung abgeschieden werden.
Bei Trennzentrifugen mit mechanischem Rohmaterialeintrag gemäß Erfindung ist die Flüssigkeitsabzugsmenge aus der Zentrifugentrommel, wie erwähnt, um 50 bis 90 % niedriger als bei Zentrifugen mit hydraulischem Rohmaterialeintrag nach technischem Stand. Deshalb ist bei Trennzentrifugen gemäß Erfindung eine Teil- oder Vollstromreinigung der aus der Zentrifuge abgezogenen Suspensionsflüssigkeit mit einem wesentlich geringeren technischen Aufwand verbunden als bei Trennzentrifugen nach technischem Stand und vor allem bei teuren Suspensionsflüssigkeiten wirtschaftlich durchführbar.
Austrag der überschüssigen Suspensionflüssigkeit
Bei Durchlauftrennzentrifugen mit erfindungsgemäßen mechanischem Rohmaterialeintrag mittels Beschickschnecke ist mit Gegenstand der Erfindung, die Überschußflüssigkeit über der Zentrifugenteichtiefe und den Feststoff nach ihrem Überlauf über die konischen Zentrifugentrommelenden entweder mittels rotierendem Siebmantel ( : k) voneinander zu trennen und Siebdurchgang und Siebüberlauf als separate Austräge abzuziehen oder Überschußflüssigkeits- und Feststoffaustrag nicht voneinander zu trennen sondern als jeweils gemeinsame, nasse Flüssigkeits-Feststoffgemischeströme abzuziehen. (Abs. 3.3).
Der Überschußflüssigkeitsaustrag durch einen Siebmantel bzw. der Austrag ohne vorherige Trennung vom Feststoff wird bei erfindungsgemäß mechanischem Rohmaterialeintrag über eine Beschickschnecke erst ermöglicht oder zumindest wesentlich erleichtert. Denn im Vergleich zum hydraulischen Rohmaterialeintrag mittels Suspension des Rohmaterials gemäß technischem Stand, wird bei mechanischem Rohmaterialeintrag selbst unter ungünstigen Bedingungen nur eine geringe Überschußflüssigkeitsmenge in die Trennzentrifuge eingebracht, so daß infolge nur eine geringe Überschußflüssigkeitsmenge aus der Trennzentrifuge ausgetragen werden muß (Abs. 4.2.3). Dies verhindert, daß der Siebmantel mit einem zu großen Volumenstrom auszutragender Überschußflüssigkeit überschwemmt und dadurch überladen wird bzw. bei Abzug der Flüssigkeit gemeinsam mit dem Feststoff als nasses Gemisch eine nachfolgende Abtrennung der Flüssigkeit vom Feststoff wegen zu niedriger Konsistenz des ausgetragenen nassen Gemisches unwirtschaftlich wäre.
Bei einem Überschußflüssigkeitsaustrag durch einen Siebmantel bzw. Austrag ohne vorherige Trennung vom Feststoff als nasse Flüssigkeits- Feststoffgemischeströme werden die bekannten Nachteile der Flüssigkeitsüberläufe und Austräge für die überschüssige Suspensionsflüssigkeit nach dem Stand der Technik (Abs. 4.1.4) vermieden. Denn in beiden Fällen werden an den Zentrifugentrommelenden lediglich sich konisch verjüngende, rampenförmige Überlaufdämme überströmt und nicht verstopfungsempfindliche Kanäle oder Röhren.
Vorteilhaft ist auch, daß die Wendeln der Zentrifugenförderschnecke die konischen Zentrifugentrommelenden und auch die Siebmantelabschnitte überstreichen. Mit Verstopfungen ist deshalb in wesentlich geringerem Maße zu rechnen.
Die Güte der Flüssigkeitstrennung vom Feststoff auf dem rotierenden Siebmantel an einem oder beiden Zentrifugentrommelenden wird von der Zentrifugalbeschleunigung bestimmt. Die Güte der Flüssigkeitstrennung ist jedoch auch von der Länge des jeweiligen Siebteils und von dessen Maschenweite abhängig. Zentrifugalbeschleunigung sowie Länge und Maschenweite des Siebteils kann in geeigneter Weise so aufeinander abgestimmt werden, um für das jeweilige Rohmaterial einerseits die Flüssigkeitsbeladung des siebüberlaufenden Feststoffs und andererseits die Restfeststoffbelastung der abgeschiedenen Flüssigkeit im Siebdurchgang zu minimieren. Diese Abstimmungsmöglichkeit ist vor allem dann wichtig, wenn mit teuren Suspensionsflüssigkeiten gearbeitet wird und die Wirtschaftlichkeit des Prozesses auch wesentlich von einem hohen Flüssigkeitsrückgewinnungsgrad bzw. einem geringen Flüssigkeitsverlust abhängt.
Bei Abzug der Überschußflüssigkeit und des Feststoffs aus der Trennzentrifuge als nasse Flüssigkeits- Feststoffgemischeströme erfolgt die Trennung der Flüssigkeit vom jeweiligen Feststoff in einem nachfolgenden separaten Verfahrensschritt unabhängig von der Trennzentrifuge (Abs. 3.3). Der nachfolgende Flüssigkeitsabschlag kann zum Beispiel über eine Siebbandpresse erfolgen, deren Länge, Maschenweite und Preßdruck wiederum in geeigneter Weise auf die vorliegenden Verhältnisse abgestimmt werden kann.
Antriebsleistung
Bei Durchlauftrennzentrifugen gemäß Erfindung wird im Vergleich zu Trennzentrifugen nach technischem Stand selbst in ungünstigen Fällen nur eine geringe Flüssigkeitsmenge in die Zentrifuge gepumpt (Abs. 4.2.3). Erfordert beispielsweise ein sehr trockenes und leichtes Rohmaterial mit geringer Schüttdichte bei einer Durchlauftrennzentrifuge gemäß Erfindung, für den reibungslosen Übertritt in den Zentrifugentrennraum tatsächlich die maximal zu erwartende Feuchte von 90 %, so wird in die Zentrifuge bei einem Materialdurchsatz von 1 t/h atro maximal ein Flüssigkeitsmassenstrom von 9 t/h gepumpt. Zusammen mit dem eingetragenen Rohmaterialmassenstrom von 1 t/h atro ergeben sich als eingetragener Gesamtmassenstrom 10 t/h. Dieser Gesamtmassenstrom wird nach dem Eintrag in den Trennraum der Zentrifuge etwa auf die Drehzahl der Zentrifugentrommel bzw. Förderschnecke von 1.400 bis 3.000 U/min beschleunigt, um die gewünschte Trennung der drei Phasen zu erreichen.
Im Gegensatz dazu wird bei einer Durchlauftrennzentrifuge gemäß technischem Stand bei einem Rohmaterialdurchsatz von 1 t/h atro insgesamt ein Gesamtmassenstrom von 20 t/h (bei 5 %iger Konsistenz) bis 100 t/h (bei 1 %iger Konsistenz) etwa auf die Drehzahl der Zentrifugentrommel bzw. Förderschnecke von 1.400...3.000 U/min beschleunigt (Abs. 4.1.5).
Der zu beschleunigende Gesamtmassenstrom beträgt bei einer Durchlauftrennzentrifuge gemäß Erfindung also nur maximal 10 bis 50 % desjenigen, der bei Zentrifugen nach technischem Stand zu beschleunigen ist.
Die erforderliche Zentrifugenantriebsleistung wird primär von der erforderlichen Beschleunigung der eingetragenen Flüssigkeit und nur zu einem vergleichsweise geringen Anteil von der Trägheitskraft des Rohmaterials und anderen Widerstandkräften bestimmt. Vor allem trifft dies bei Trennzentrifugen nach dem Stand der Technik zu, bei denen der Anteil des Flüssigkeitsmassenstroms am Gesamtmassenstrom sehr hoch ist.
Mithilfe einer Modellrechnung kann der erforderliche Leistungsbedarf für die Beschleunigung der eingetragenen Flüssigkeit abgeschätzt werden.
Danach werden bei einem Flüssigkeitseintrag von 99 t/h, wie er bei einer Durchlauftrennzentrifuge nach technischem Stand bei 1 t/h atro Rohmaterialdurchsatz mit 1 %iger Konsistenz vorliegt, und einer gewählten Zentrifugendrehzahl von rund 3.000 U/min, schätzungsweise 82 kW der gesamten Zentrifugenantriebsleistung von etwa 110 kW (Abs. 4.1.4) allein für die Beschleunigung der eingetragenen Flüssigkeit benötigt.
Bei Durchlauftrennzentrifugen gemäß Erfindung werden im Vergleich dazu nur maximal 9 t/h Flüssigkeit eingetragen. Die Beschleunigung dieser wesentlich geringeren Flüssigkeitsmenge erfordert eine weitaus geringere Antriebsleistung. Deshalb kann unter rechnerischer Berücksichtigung der anderen, von der eingetragenen Flüssigkeitsmenge im Wesentlichen unabhängigen Trägheits- und Widerstandskräfte, die gesamte erforderliche Antriebsleistung einer Trennzentrifuge gemäß Erfindung auf die Hälfte bis annähernd ein Drittel der Antriebsleistung von Durchlauftrennzentrifuge nach technischem Stand verringert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2528974 [0002]
EP 0853978 A2 [0002, 0006]
DE 19516636 A1 [0003, 0011]
DE 4208104 A [0003, 0011]
US 4983289 A [0024]

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Be- und Entschickung einer Durchlauftrennzentrifuge oder anderen Rotationsmaschinen zur naßmechanischen, sedimendativen Trennung eines Flüssigkeits-Feststoffgemisches, beispielsweise eines Kunststoff Partikelgemisches mit einer Flüssigkeit in drei Phasen unterschiedlicher Dichte, zusammengesetzt aus einer schweren Phase (Sinkgut), einer leichten Phase (Schwimmgut) und der Flüssigkeitsphase, mittels Durchlauftrennzentrifugen oder anderer Durchlaufrotationsmaschinen bestehend aus einer um eine zentrische Achse rotierende Zentrifugentrommel als Trennraum, wobei sich die Trommel an beiden Enden konisch verjüngt und im jeweils konischen Bereich an einem Ende eine Austragsöffnung für das Sinkgut und am anderen Ende eine für das Schwimmgut aufweist und die Tiefe des Flüssigkeitsmantels in der Zentrifugentrommel (Teichtiefe) durch Voreinstellung eines Flüssigkeitsüberlaufes in den Flüssigkeitsaustrag erfolgt, und der Flüssigkeitsaustrag entweder am konischen Zentrifugentrommelende des Schwimmgutaustrags in Form eines Flüssigkeitsabzugsspaltes mit einem nachfolgenden Wehr oder eine Schälkammer mit Schälscheibe oder im zylindrischen etwa mittigen Teil der Zentrifugentrommel über axial verschiebbare von außen radial in die Trommel ragende und mit der Trommel mitrotierende Austragsröhren angeordnet sein kann, und bestehend aus einer in der Zentrifugentrommel konzentrisch angeordneten, ebenfalls um die zentrische Achse rotierenden Förderschnecke als Transportmedium für die zu trennenden Bestandteile des Flüssigkeits-Feststoffgemisches im Trennraum der Zentrifugentrommel, wobei die Förderschnecke ein hohles Kernrohr aufweist, in welches zum Zwecke der Durchlauftrennzentrifugenbeschickung das zu trennende Flüssigkeits-Feststoffgemisch eingebracht wird und darin zu geeigneten Öffnungen im Förderschneckenkernrohr, etwa auf Höhe der Zentrifugentrommelmitte, transportiert wird und durch diese Öffnungen zentrifugal in den Trennraum der Zentrifugentrommel geschleudert wird dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung der Durchlauftrennzentrifuge oder Rotationsmaschine mit dem Rohmaterial-Feststoffgemisch über das hohle Förderschneckenkernrohr als mechanische Schneckenbeschickung mittels einer ein- oder zweiseitig gelagerten Beschickschnecke, die konzentrisch im hohlen Kernrohr der Förderschnecke angeordnet ist, erfolgt und die Beschickschnecke entweder als Voll- oder Bandschnecke mit oder ohne Kernrohr ausgeführt sein kann und entweder über ein separates, konzentrisch im hohlen Förderschneckenkernrohr liegendes Schneckenrohrgehäuse verfügt oder das hohle Förderschneckenkernrohr zugleich als Schneckenrohrgehäuse der Beschickschnecke dient.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickschnecke nach Anspruch (1) kurz vor den Öffnungen im Förderschneckenkernrohr zum Zwecke des Materialaustritts in die Zentrifugentrommel etwa auf Höhe der Ze.ntrifugentrommelmitte endet und dort das Rohmaterial aus der Beschickschnecke in einen einstellbaren Freiraum im hohlen Förderschneckenkernrohr gefördert wird und das Rohmaterial im Freiraum des hohlen Förderschneckenkernrohrs gegen eine mit dem Föderschneckenkernrohr fest verbundenen und damit mit gleicher Drehzahl rotierenden Schleuderscheibe gedrückt wird und die Schleuderscheibe das Rohmaterial aus den Austrittsöffnungen im Förderschneckenkernrohr in die den Trennraum der Trommel zentrifugiert.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickschnecke nach Anspruch (1) entweder über einen unabhängigen, eigenen Antrieb verfügt oder über einen Antrieb mittels geeigneter Kopplung des in der Zentrifugentrommel liegenden Beschickschneckenkernrohrende mit der Förderschnecke; bei Kopplung mit der Förderschnecke wird die Beschickschnecke vom Förderschneckenantrieb je nach Art der Kopplung entweder mit gleicher oder verschiedener, bevorzugt geringerer Drehzahl mit angetrieben.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß die Konsistenz des zu trennenden Rohmaterials vor dem Eintrag in die Beschickschnecke entweder 100 % betragen kann (Flüssigkeitsgehalt 0 %) und durch jeweils ausschließliche oder zusätzliche separate Flüssigkeitszugabe entweder vor, während oder am Ende der Beschickschneckenförderung auf eine beliebig niedrigere Konsistenz (höheren Flüssigkeitsgehalt) eingestellt werden kann und die Herstellung einer Vorsuspension Rohmaterial - Flüssigkeit entfallen kann oder die Konsistenz des zu trennenden Rohmaterials vor dem Eintrag in die Beschickschnecke weniger als 100 % (Flüssigkeitsgehalt über 0 %), bis herab zur rohmaterialabhängigen Förderfähigkeit mittels der Beschickschnecke betragen kann und die Feststoffkonsistenzen unter 100 % auch ausschließlich oder zusätzlich durch Vorsuspension des Rohmaterials in der Flüssigkeit gezielt hergestellt werden können.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Flüssigkeitszugabe zur Rohmaterialkonsistenzerniedrigung während der Beschickschneckenförderung gemäß Anspruch (4) die Flüssigkeit an einer oder mehreren beliebigen Stellen oder am Ende der Beschickförderstrecke gleichzeitig oder mit beliebiger Frequenz abwechselnd radial oder tangential zudosiert werden kann und die Flüssigkeitsleitung entweder über ein hohles Schneckenkernrohr oder über Hohlräume, Rohre oder Leitungen im Schneckenrohrgehäuse der Beschickschnecke erfolgt.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß die Methoden zur Zugabe der separaten Zusatzflüssigkeit zum Rohmaterial nach Anspruch (4) und (5) in beliebiger Auswahl einzeln oder kombiniert oder in beliebiger Frequenz abwechselnd angewandt werden können sowie mit einer Rohmaterialkonsistenzeinstellung vor dem Eintrag in die Beschickschnecke, insbesondere mit der Vorsuspension des Rohmaterials, kombiniert werden können und die Vorsuspension des Rohmaterials auch alleine, ohne Verwendung der Ansprüche (4) und (5), angewandt werden kann.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffaustrag und der Austrag der Überschußflüssigkeit in gleicher Weise wie bei Trennzentrifugen nach dem Stand der Technik erfolgt: entweder über einen ringförmigen Abzugsspalt mit nachfolgender Schälkammer und einem Überlauf in Form einer Schälscheibe oder über radiale Auslaßröhren etwa in der Zentrifugentrommelmitte.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß die Überschußflüssigkeit über der Zentrifugenteichtiefe und der Feststoff die konischen Zentrifugentrommelenden überströmt und nachfolgend entweder mittels rotierenden Siebmantels voneinander getrennt werden um Siebdurchgang und Siebüberlauf als jeweils separate Austräge abzuziehen oder nachfolgend Überschußflüssigkeitsaustrag und Feststoffaustrag nicht voneinander in eine Flüssigkeits- und Feststoffphase.getrennt werden sondern als jeweils gemeinsame, nasse Flüssigkeits- Feststoffgemischeströme abgezogen werden.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß erweiternd zu Anspruch (8) die beiden konischen Zentrifugentrommelenden entweder gleich oder verschieden ausgeformt sind und die Maschenweiten der beiden Siebteile entweder gleich oder verschieden sind.
Durchlaufzentrifuge oder andere Durchlaufrotationsmaschine nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß der Überschußflüssigkeits- und Feststoffaustrag aus der Trennzentrifuge gemäß Ansprüche (8) und (9)auf der Zentrifugensink- und Schwimmgutseite auf die jeweils gleiche Weise erfolgt, also entweder mittels Siebmantel voneinander getrennt oder gemeinsam als jeweils nasser Flüssigkeits- Feststoffgemischstrom, oder daß der Überschußflüssigkeits- und Feststoffaustrag sinkgutseitig auf die eine und schwimmgutseitig auf die andere Weise erfolgt, so daß an der Trennzentrifuge die beiden Austragsarten miteinander kombiniert sind.