INDUSTRIE-ZENTRIFUGEN · 2005. 8. 26. · INDUSTRIE-ZENTRIFUGEN Band II Maschinen- & Verfahrenstechnik DrM PRESS. INHALTSVERZEICHNIS XIII Diskontinuierliche Filterzentrifugen 39 1.1

FEST-FLÜSSIG-TRENNUNG

Werner H. Stahl

INDUSTRIE-ZENTRIFUGEN

Band II

Maschinen- &Verfahrenstechnik

DrMP R E S S

INHALTSVERZEICHNIS

XIII

Diskontinuierliche Filterzentrifugen 39

1.1 Einleitung 40

1.1.1 Allgemeine Aspekte 40

1.1.2 Arbeitsbereiche von diskontinuierlichen Zentrifugenim Vergleich zu kontinuierlich arbeitenden Maschinen 41

1.2 Verschiedene konstruktive Konzepte 45

1.2.1 Historie 45

1.2.2 Die vertikalen Bauweisen 47

1.2.2.1 Vertikale Schälzentrifuge / Dreisäulenzentrifuge 491.2.2.2 Freischwingerzentrifuge 501.2.2.3 Hängependelzentrifuge 50

1.2.3 Die horizontalen Bauweisen 52

1.2.3.1 Fliegende Lagerung 521.2.3.2 Doppelte Lagerung 541.2.3.3 Tandemmaschine 56

1.3 Verfahrenstechnisch wichtige Vorgänge und Bauteilein Filterzentrifugen 57

1.3.1 Der Füllvorgang 57

1.3.1.1 Hochbehälter und Suspensionszulaufsystem 571.3.1.2 Füllvorrichtungen und Verteilung der Suspension über die

Trommelbreite 591.3.1.2.1 Strömungsverteilung 591.3.1.2.2 Zwangsverteilung 591.3.1.2.3 Rotierender Verteilerteller 60

1.3.1.3 Füllkontrollregler 60

1.3.2 Das Abziehen des Filtrats 63.3.2.1 Filtratablaufkasten und seine Steuerung 63.3.2.2 Seitenfiltration 63.3.2.3 Flüssigkeitsschälrohr 65.3.2.4 Seitenfiltration mit Flüssigkeitsschälrohr 66.3.2.5 Überlaufverfahren 66

1.3.3 Das Waschen von Filterkuchen 67

.3.3.1 Entfernbare und nicht entfernbare Verunreinigungen 67

.3.3.2 Verschiedene physikalische Vorgänge beim Waschenim Zentrifugalfeld 67

1.3.3.3 Aufgabe der Waschflüssigkeit 681.3.3.3.1 Überflutungswäsche 681.3.3.3.2 Zerstäubungswäsche 691.3.3.3.3 Ausführung der Waschflüssigkeitsaufgabe 69

1.3.3.4 Kontrolle des Wascheffekts 701.3.3.5 Diffusionszeit 70

XIV Inhaltsverzeichnis

1.3.3.6 Diskussion eines gemessenen Waschablaufs 701.3.3.7 Unterschiedliche Viskosität von Waschflüssigkeit und Mutterlauge 72

1.3.4 Die Methoden und Bauelemente zum Feststoffaustrag 72

1.3.4.1 Manuelle Entleerungen 721.3.4.1.1 Handentleerung bei Dreisäulenzentrifugen 721.3.4.1.2 Filtersackentleerung 73

1.3.4.2 Entleerung durch Massenträgheit 731.3.4.3 „Ziehfilter" von Ferrum 741.3.4.4 Zerspanende Entleerung durch Schälvorrichtungen 74

1.3.4.4.1 Vertikal verschiebliches Messer von Schälzentrifugen 751.3.4.4.2 Schwenkschälvorrichtung 751.3.4.4.3 Austragsschurre / Austragsschnecke 761.3.4.4.4 Mäanderartiges Ausschälen 761.3.4.4.5 Schälpneumatik von Titus 77

1.4 Problematik der Grundschicht - Vorteile der Grundschicht79

1.4.1 Die Grundschichtregenerierung 79

1.4.1.1 Teilweise Auflösung 791.4.1.2 Grundschichtautomatik - Periodisches Nachschneiden der

Grundschichtdicke 791.4.1.3 Grundschicht rückspülen 801.4.1.4 Hydraulisches Aufschneiden der Grundschicht (nach Ferrum) 801.4.1.5 Resuspendieren der Grundschicht 80

1.4.2 Die Grundschichtentfernung 80

1.4.2.1 Auflösen der Grundschicht 801.4.2.2 Mechanisches Herauskratzen der Grundschicht 801.4.2.3 Pneumatisches Rückdrücken der Grundschicht 811.4.2.4 Pneumatische oder hydraulische Grundschichtentfernung 811.4.2.5 Aufdrückbare Matte zwischen Trommel und Filtertuch 82

1.5 Wichtige konstruktive Einzelheiten 84

1.5.1 Spielfreier Pressverband der Schälvorrichtung 84

1.5.2 Patronenbauweise der Lagerung 84

1.5.3 Verschlussteller mit Steuerung (BMA) 85

1.5.4 Die Pendellagerung für vertikale Bauweise 86

1.5.5 Bremsen 87

1.5.6 Schnellspannvorrichtung zur Türverriegelung 87

1.6 Filtermedien 88

1.6.1 Einleitung 88

1.6.2 Auswahl des Filtergewebes 89

1.6.2.1 Auswahl des Rohstoffs 891.6.2.2 Auswahl des Gewebetypes und der Bindung 89

1.6.3 Unterlagsgewebe oder Stützgewebe 90

1.6.4 Das Filtertuch und seine Befestigungsart 91

XV

1.6.5 Konfektionierte Tücher für Vertikalzentrifugen 95

1.6.6 Tücher für Stülpfilterzentrifugen 96

1.6.7 Düsen als Filterelemente 97

1.7 Verfahrenstechnische Vorgänge und ihre rechnerischeBehandlung 98

1.7.1 Die Kuchenbildung und der Kuchenwiderstand 98

1.7.1.1 Kornzerstörung durch Energiedissipation 981.7.1.2 Der vorlaufende Sedimentationseffekt 991.7.1.3 Der Einschwemmeffekt 1001.7.1.4 Messungen des Filterkuchenwiderstands 1001.7.1.5 Einfluss der Kompressibilität auf den Kuchenwiderstand 101

1.7.2 Der Widerstand der Grundschicht 102

1.7.3 Prinzipielle Aussagen zum Druckverlauf im Zentrifugen-kuchen 104

1.7.4 Berechnungen von Flüssigkeitsdruck und Filtratdurchsatz 105

1.7.4.1 Rechnungsannahmen 1051.7.4.2 Vereinfachter Rechnungsansatz für dünne Kuchenschichten 1061.7.4.3 Ansatz für dicke Kuchen 107

1.7.4.3.1 Bestimmung des Filtratvolumenstroms 1081.7.4.3.2 Bestimmung der Absinkzeit des Flüssigkeitsspiegels 110

1.7.4.4 Sonderfall des nicht aussedimentierenden Feststoffs 1121.7.4.5 Kuchenbildung mit geringem Überstand an Suspension

(Technischer Fall) 115

1.7.5 Das „richtige" Füllen 118

1.7.5.1 Extremfall 1 : zu schnelles Füllen; Flüssigkeitsunwuchten 1181.7.5.2 Extremfall 2: zu langsames Füllen; Feststoffunwuchten 1181.7.5.3 Einfluss der Stoff- und Betriebsparameter auf die

„richtige Füllung" - Sensitivitätsbetrachtung 1191.7.5.4 Einfluss der Kornverteilung auf die Füllrate 1211.7.5.5 Einfluss der Zähigkeit und Dichte der Flüssigkeit 121

1.7.6 Der Gerüstdruck im Kuchen 122

1.7.7 Die Entfeuchtung des Filterkuchens 124

1.7.7.1 Gleichgewicht der Entfeuchtung 1241.7.7.2 Kinetik der Entfeuchtung 126

1.7.7.2.1 Ansatz der Kolbenströmung 1261.7.7.2.2 Ansatz der Filmströmung 1271.7.7.2.3 Erweiterung der Kolbenströmung für die Grundschichtdurchströmung

in der Schälzentrifuge 127

1.7.8 Restfeuchteverhalten in der Schälzentrifuge 129

1.7.8.1 Aufnehmen der Gleichgewichtsprofile 1291.7.8.2 Aufnahme der kinetischen Restfeuchteprofile 1311.7.8.3 Restfeuchteverläufe und -profile aus der Literatur 1321.7.8.4 Kontrolle der Kornverteilung 133

1.7.9 Das Waschen von Filterkuchen(mathematische Formulierung) 133

XVI Inhaltsverzeichnis

1.8 Die Siphonschälzentrifuge 136

1.8.1 Die Überlagerung von Zentrifugal- und Gasdruck 136

1.8.2 Der Aufbau und die Arbeitsweise derSiphonschälzentrifuge 137

1.8.3 Die Druckverhältnisse am Siphon 138

1.8.4 Die quantitative Leistungssteigerung durch denRotationssiphon 140

1.8.4.1 Siphon-Wirkung in den verschiedenen Filtrationsphasen 1401.8.4.2 Berechnung der Leistungssteigerung durch den Rotationssiphon 141

1.8.5 Die Schälzentrifuge mit Rückspültrommel 145

1.8.6 Die Druck-Siphon-Schälzentrifuge 146

1.8.7 Die Druck-Siphon-Schälzentrifuge mit zusätzlicherSeitenfiltration 147

1.8.8 Die Filterzentrifuge mit zusätzlich angelegtemFremd-Vakuum; ein neuer Vorschlag 147

1.9 Die Stülpfilterzentrifuge 149

1.9.1 Die historischen Varianten und die Entwicklung derStülpfilterzentrifuge 149

1.9.2 Der Aufbau der Stülpfilterzentrifuge 1511.9.2.1 Zweiteilung des Rotors / Stülpbewegung 1521.9.2.2 Füllsteuerung 1521.9.2.3 cGMP-Design, Reinigung 153

1.9.3 Die Arbeitsweise der Stülpfilterzentrifuge 1541.9.3.1 Füllen 1551.9.3.2 (Zwischen-) Schleudern 1561.9.3.3 Waschen des Filterkuchens 1571.9.3.4 Endschleudern 1581.9.3.5 Austragen, Umstülpen des Filtertuchs 158

1.9.4 Die drucküberlagerte Zentrifugation - Abdichtung vonTrommel und Trommeleinsatz 159

1.9.4.1 Hyperbare Zentrifugation (druckgasüberlagerte Zentrifugation,Hyperzentrifugation®) 160

1.9.4.2 Festbetttrocknung im Zentrifugalfeld(Jet-Stream-Zentrifugation®) 163

1.9.4.3 Zentrifugalentfeuchtung mit überlagertem Dampf 1641.9.4.4 Waschung mit Dampf 1641.9.4.5 Extraktion 165

1.9.5 Weitere Varianten der Stülpfilterzentrifuge 166

1.10 Der FIMA-Zentrifugentrockner 169

1.10.1 Der prinzipielle Aufbau 1691.10.2 Der Verfahrensablauf des mechanischen Trennschritts 171

XVII

1.10.3 Der Verfahrensablauf beim Trocknungsprozess 174

1.10.3.1 Festbetttrocknung 1741.10.3.2 Pulsierende Fließbetttrocknung 1761.10.3.3 Zusammenfassung 1781.10.4 Führung des Trockengases 1781.10.5 Reinigen / CIP 179

1.11 Sonderbauarten von diskontinuierlichen Zentrifugen 180

1.11.1 Schälzentrifuge mit Vollmanteltrommel 180

1.11.2 Vollmantel-Schälzentrifuge zur 3- und 4-Phasentrennung 180

1.11.3 Vollmanteltrommel mit mehrfacher Kammerunterteilung(System CARR „Power Fuge") 180

1.11.4 Die Vollmanteltrommel mit Seitenfiltration („Peral") 182

1.11.5 Die Zentrifuge für sedimentierende und aufschwimmendeFeststoffe 183

1.11.6 Die Doppelkegelzentrifuge von Wimmer 183

1.11.7 Die Rohrpresszentrifuge von Wimmer 184

1.11.8 Die Sedimentationszentrifuge von Joy 185

1.12 Fallbeispiele 186

1.12.1 Betriebsverbesserungsprojekt einer Schälzentrifuge 186

1.12.2 Analyse eines Schälzentrifugenbetriebs 187

1.12.3 Modellbasierte Steuerung von Schälzentrifugen 190

1.13 Literatur zu Kapitel 1 196

1.13.1 Im Text zitierte Literatur 196

1.13.2 Weiterführende Literatur 197

Systematik der kontinuierlichen Zentrifugen 199

Selbsttransportierende Zentrifugen 203

2.1 Gleitzentrifugen 204

2.1.1 Aufbau und Funktion 204

2.1.2 Feststofftransport 204

2.1.3 Einsatzbereich, Betriebsverhalten 205

2.1.4 Weitere konstruktive Varianten 2052.1.4.1 Die konische Zuckerzentrifuge (Bauart BMA) 2052.1.4.2 Die Doppelgleitzentrifuge (Bauart BUCKAU WOLF) 2072.1.4.3 Die Gleitzentrifuge mit Leitkanalsystem (Bauart HEINKEL) 2072.1.4.4 Die Gleitzentrifuge mit Kaskaden (Bauart SIEBTECHNIK) 2112.1.4.5 Die Flügelzentrifuge 2112.1.4.6 Die Prallringzentrifuge (KRAUSS-MAFFEI) 212

XVIII Inhaltsverzeichnis

2.2 Schwingzentrifugen 214


2.2.2 Feststofftransport 2182.2.2.1 Kräftesysteme an einem Produktteilchen 2182.2.2.2 Das Transportdiagramm; der effektive Konuswinkel 220

2.2.3 Einsatzbereiche, Betriebsverhalten 222

2.3 Taumelzentrifugen 224


2.3.2 Feststofftransport 226

2.3.3 Einsatzbereiche, Betriebsverhalten 227

2.3.4 Weitere konstruktive Varianten 228


2.4.1 Literatur zu Kap. 2.1 230




3 Siebschneckenzentrifugen 235

3.1 Einleitung 236

3.2 Einsatzgebiete, Anwendungen 237

3.3 Hersteller 238

239

239

239

241

242

243

243245245245246

3.5 Betriebsparameter und ihr verfahrenstechnischerEinfluss 247

3.5.1 Vergleich von voreilender und nacheilender Schnecke 247

3.4

3.4.1

3.4.2

3.4.3

3.4.4

3.4.5

3.4.6

3.4.73.4.7.13.4.7.2

3.4.8

Konstruktiver Aufbau

Allgemeine Merkmale

Konzeptvarianten

Die Funktion der Förderschnecke

Siebelemente

Spaltweite zwischen Sieb und Schnecke

Verschiedene Trommelformen und ihreverfahrenstechnischen Vorteile

GehäuseAbdichtungGaszirkulationBaugrößen und ihre Abstufungen

XIX

3.5.2 Waschzone und Waschflüssigkeitsaufgabe 248

3.5.3 Die Betriebsparameter Haupt- und Differenzdrehzahl 248

3.5.4 Verfahrenstechnische Ergebnisse 2493.5.4.1 Entfeuchtungsvorgang und Restfeuchte 2493.5.4.2 Siebdurchschlag, Feststoff im Filtrat 2513.5.4.3 Auswaschung 251

3.6 Sonderkonstruktionen 253

3.6.1 Bauart Guinard 253

3.6.2 Bauart Robatel 253

3.6.3 Siebschneckenzentrifuge mit Voreindickung (Conthick) 254

3.7 Historie 255


Schubzentrifugen 259

4.1

4.1.14.1.24.1.3

4.2

4.2.14.2.24.2.34.2.4

4.3

4.3.14.3.2

4.3.2.14.3.2.24.3.2.34.3.2.44.3.2.54.3.2.64.3.2.7

4.3.34.3.4

Einleitung

Einsatzgebiete

Geschichte

Heutige Hersteller

Aufbau und Funktion

Einstufige Maschine

Zweistufige Maschine

Mehrstufige Maschinen

Zylindrisch-konische Ausführungen

Anordnungsvarianten der Schubzentrifuge

Einleitung

Die Grundvariante der Anordnungen(Bauart KRAUSS-MAFFEI)Trennung von Verfahrens- und MaschinenraumMaschinengrundkörperAntriebSteuerungBremseTrommeldurchmesser und LängenZusatzgeräte

Variation der Bauteilanordnung

Variation der geometrischen Anordnung:waagerecht - senkrecht

260

260

261

262

263

263

264

264

265

266

266

266266266267267267267267

268

270

XX Inhaltsverzeichnis

4.4 Feststofftransport 271

4.4.1 Der Schubzyklus der einstufigen Schubzentrifuge 271

4.4.2 Vorschubgrad 275

4.4.3 Verlauf der Schubkraft über dem Zyklus 277

4.5 Filtrationsvorgang 279

4.5.1 Zulaufbedingungen 279

4.5.2 Filtrationsgleichung für die Aufgabezone 280

4.5.3 Fluten 282

4.5.4 Abweichungen von der einfachen Filtrationstheorie 285

4.5.4.1 Abhängigkeit der Flutpunkte vom C-Wert 2854.5.4.2 Einfluss der Feststoffkonzentration auf die Flutgrenze 286

4.6 Das Feststoffverhalten und dessen Einfluss auf dieMaschinenauslegung 289

4.6.1 Spannungszustand im Kuchen -

Mohr'sche Bruchgrenzkurve für Schüttgüter 289

4.6.2 Bemerkungen zu den Reibwerten 292

4.6.3 Spannungszustand im Kuchen am Flutpunkt 295

4.6.4 Aufgestauchte Kuchenhöhe als Funktiondes Vorschubgrades 295

4.6.5 Berechnung der Kuchendicken aus dem inneren Reibwert 298

4.6.6 Berechnung des maximal zulässigenSuspensionsvolumenstroms 300

4.6.7 Berechnung des Vorschubgrads 300

4.6.8 Vorgehensweise zur Auslegung 301

4.6.8.1 Rein theoretische Auslegung 3014.6.8.2 Auslegung nach der Filtrationsgrenze unter Verwendung

einer Pilotmaschine 3014.6.8.3 Auslegung nach Feststoffdurchsatz 302

4.6.9 Kritische Betrachtung 303

4.7 Vergleich von ein-, zwei- und mehrstufigenSchubzentrifugen 304

4.7.1 Aspekte des Schubkraftbedarfs und der Hydraulik 304

4.7.2 Verfahrenstechnische Aspekte 304

4.7.2.1 Flutverhalten 3044.7.2.2 Das Entfeuchtungsverhalten 305

4.7.2.2.1 1-stufige Maschine 3054.7.2.2.2 2-stufige Maschine 3074.7.2.2.3 Das Restfeuchteverhalten auf der konischen Trommel 308

4.7.2.3 Feststoffdurchschlag im Filtrat 3084.7.2.4 Waschung auf Schubzentrifugen 3104.7.2.5 Aspekte aus der Prozesslinie 315

4.7.3 Betriebstechnische Aspekte 315

XXI

4.8 Verhindern des Flutens 316

4.8.1 Eindicken vor der Zentrifuge 3164.8.1.1 Hydrozyklon 3164.8.1.2 Bogensieb (DSM-Screen) 3164.8.1.3 Vorgeschaltetes Trommel- oder Scheibenfilter 3164.8.1.4 Klassische Voreindickung durch Kläreindicker 3174.8.1.5 Siebzyklon, Bauart KRAUSS-MAFFEI 3184.8.1.6 Kerzenfilter, Bauart Contibag DrM 3184.8.2 Eindicken in der Zentrifuge 3194.8.2.1 Konischer Siebteil im Schubboden (System SHARPLES) 3194.8.2.2 Filtrierender Einlauftrichter 3204.8.2.3 Filtrierender Schubboden 3204.8.2.4 Filtrierende Beschaufelung 3224.8.2.5 Zulaufsteuerung im Einlauftrichter 3224.8.2.6 Gleichzeitige Suspensionsaufgabe auf beide Stufen 3234.8.2.7 Suspensionsaufgabe auf die gesamte 1. Stufe 3234.8.2.8 Schubbodenarretierung 3244.8.2.9 Eindicken in der Zentrifuge durch Sedimentation 324

4.8.3 Pulsierendes Speisen 3254.8.3.1 Versuchsvorrichtung und Versuchsprodukt 3254.8.3.2 Messergebnisse 3264.8.3.3 Betriebsverhalten bei gepulster Speisung 3294.8.3.4 Durchsatz bei kombinierter Speisung 3304.8.3.5 Zusammenfassung der Ergebnisse und Konsequenzen

für die maschinelle Umsetzung auf Produktionsmaschinen 3304.8.4 Filtrationstechnisch günstige Varianten der

Schubbodenbewegung 331

4.8.5 Die Drallbox - ein selbstregelnder Suspensionszulauf 331

4.8.6 Kombination von Zentrifugaldruck- undDifferenzdruckentfeuchtung 333

4.9 Spezielle Bauteile der Schubzentrifuge imVerfahrensraum 335

4.9.1 Kalibrierringe für den Feststoffkuchen 3354.9.1.1 Allgemeines 3354.9.1.2 Der elastisch angepreßte Kalibrierring 336

4.9.2 Spaltsiebe 336

4.9.3 Zulauf 3404.9.3.1 Rohr 3404.9.3.2 Schneckeneintrag 341

4.9.4 Einlaufbeschleuniger 3414.9.4.1 Konischer Einlauftrichter und seine Aufhängung 3414.9.4.2 Ringtassenbeschleuniger 3424.9.4.3 Einlaufspalt zwischen zwei Scheiben 3434.9.4.4 „Turbinenradeinlauf" (Bauart KRAUSS-MAFFEI) 3444.9.4.5 Suspensionsvorbeschleuniger (Bauart BIRD) 345

XXII

4.9.4.64.9.5

4.9.5.14.9.5.24.9.5.3

4.9.5.3.14.9.5.3.24.9.5.3.3

4.10

4.10.1

4.10.24.10.2.14.10.2.2

4.11

4.11.14.11.1.14.1

4.14.14.14.14.14.1

1.1.21.21.2.11.2.21.2.31.2.41.2.5

4.11.3

4.12

4.12.1

4.12.2

4.12.3

4.12.4

4.12.54.12.5.14.12.5.2

4.12.6

4.13

4.14

4.14.1

4.14.2

4.14.3

4.14.4

Inhaltsverzeichnis

Direktzulauf in die Aufgabezone

ProduktauswurfFeststoffauffanggehäuseRäumschale - RäumfingerTrockner- und TrocknereinspeisungStromtrockner

Fliessbetttrockner

Trommeltrockner

Schubkrafterzeugung

Mechanische Schubantriebe

Kontinuierliche hydraulische SchubantriebeDas geschlossene rotierende KräftesystemVolumetrische Ölförderpumpen

Umsteuervorrichtungen der Schubzentrifuge

Hydraulische Umsteuerung im StatischenMechanische Rückmeldung (Bauart KRAUSS-MAFFEI)Induktive Rückmeldung der Kolbenposition

Hydraulische Umsteuerung im RotorRadiale Vorsteuerkolben Bauart ESCHER WYSS (alt)Axiale Vorsteuerkolben Bauart FERRUM / ESCHER WYSS (neu)Konzentrische Steuerung Bauart KRAUSS-MAFFEIAxialkolbensteuerung KRAUSS-MAFFEI PROCESS TECHNOLOGYBauart SIEBTECHNIK - externe Steuerung, externe Ölzuführung

Weiterer Vorschlag für eine einstufige einfacheSchubzentrifugensteuerung

Spezielle Bauarten von Schubzentrifugen

Doppeltwirkende Schubzentrifuge

Bauart DE DIETRICH

Bauart Monoblock ESCHER WYSS

Bauart mit taumelndem Schubboden

Terrassentrommel und UmkehrtrommelUmkehrtrommel (Bauart KRAUSS-MAFFEI)Terrassentrommel (Bauart KRAUSS-MAFFEI)

Schubzentrifuge mit eingebautem Dekanter

Abstufung der Maschinengrößen - Baukastensystem

Konkurrenzsituation der Schubzentrifugegegenüber anderen Trenngeräten

Siebschneckenzentrifuge

Diskontinuierliche Zentrifugen

Siebdekanter

Tellerfilter, Kippnutschen-Filter

346

346346347347347348348

349

349

351352352

356

356356357

357358360362364364

365

367

367

369

370

371

371371372

373

374

375375

375

375

376

XXIII

4.15 Fallbeispiele 377

4.15.1 Vergleich der Restfeuchte bei verschieden großen1 -stufigen Schubzentrifugen 377

4.15.2 Vergleich zwischen 1- und 2-stufiger Schubzentrifuge 379

4.15.3 Vergleich einer 2-stufigen Schubzentrifuge zwischenzylindrischer und konischer Ausführung der 2. Stufe 381

4.15.4 Einsatz von Schubzentrifugen für die Nachentwässerungvon Natriumbicarbonat 382

4.15.5 Unterschiedliches Betriebsverhalten zweier parallelarbeitender Schubzentrifugen 384




Dekantierzentrifugen 391

5.1 Einleitung 392

5.1.1 Historie 392

5.1.2 Einsatzgebiete und Anwendungsbereiche 396

5.2 Aufbau und Funktionsweise des Grundtyps 400

5.2.1 Aufbau 400

5.2.2 Betriebsvariable des Dekanters 401

5.2.3 Baugrößen und Durchsatzleistungen 402

5.2.4 Verschiedene Anordnungsvarianten 4045.2.4.1 Konzept 1: Die Grundversion - Getriebe auf der Klärseite

(Beispiel Bauart KRAUSS-MAFFEI) 4045.2.4.2 Konzept 2: Getriebe auf der Konusseite

(Beispiel Bauart WESTFALIA) 4055.2.4.3 Konzept 3a: Getriebe innerhalb der Hauptlager

(Beispiel Bauart WESTFALIA) 4055.2.4.4 Konzept 3b: Zweistufige, getrennte Getriebeanordnung 4065.2.4.5 Konzept 4: Elastische Lagerung des konusseitigen Lagers 4065.2.4.6 Konzept 5: Fliegende Schneckenlagerung

(Bauart SIEBTECHNIK TS 600) 4075.2.4.7 Konzept 6: Fliegend gelagerter Rotor (Bauart SIEBTECHNIK) 4085.2.4.8 Konzept 7: Getrennte Getriebelagerung (Bauart ALFA LAVAL) 4085.2.4.9 Konzept 8: Der Rohrdekanter (Konzeptstudie) 4095.2.4.10 Konzept 9: Der Vertikaldekanter (Bauart SHARPLES) 410

5.3 Konstruktive Konzeptionen des Gehäusesund des Rotors 412

5.3.1 Tunnel- oder Rahmenbauweise des Gehäuses 412

5.3.2 Rotorgestalt und Rotorproportionen - Anwendungsfelder 414

XXIV Inhaltsverzeichnis

5.4 Wichtige Bauteile des Dekanters und ihrverfahrenstechnischer Einfluss 415

5.4.1 Trommel 4155.4.1.1 Die Lagerung der Trommel 415

5.4.2 Die Schnecke 416

5.4.2.1 Die Lagerung der Schnecke 4165.4.2.2 Lage und Ausführung der Aufgabezone 4175.4.2.3 Spaltverstellung 4185.4.2.4 Schneckenvarianten 419

5.4.3 Das Einlaufrohr und seine Varianten 419

5.4.4 Die Einstellmöglichkeiten des Flüssigkeitsaustrags 422

5.4.4.1 Feste Niveaueinstellungen 4225.4.4.2 Während des Betriebs verstellbare Vorrichtungen 4255.4.4.3 Niveauregulierung durch eine axial stehende Scheibe

„Varipond" 4265.4.4.4 Abzug zweier flüssiger Phasen bei Anwesenheit von Feststoff 4275.4.4.5 Entleerung des Flüssigkeitsrings aus dem Dekanter 4305.4.4.6 Siphon- oder Tauchscheibe für die Flüssigkeit 4315.4.4.7 Feststoff- und Flüssigkeitsaustrag aus dem Dekantergehäuse 431

5.5 Dekantergetriebe 433

5.5.1 Über die Notwendigkeit eines Umlaufgetriebes 433

5.5.2 Anforderungen an Umlaufgetriebe für Zentrifugen 433

5.5.3 Die mechanischen Getriebebauarten für Dekanter 434

5.5.3.1 Cyclogetriebe (SUMITOMO CYCLO EUROPE) 4345.5.3.2 Excentergetriebe mit Außenverzahnung (AKIM) 4375.5.3.3 Planetengetriebe 4385.5.3.4 Kombination von Cyclo- und Planetengetriebe 439

5.5.4 Betriebsverhalten mechanischer Umlaufgetriebe 439

5.5.4.1 Leerlaufverhalten der Getriebe 4395.5.4.2 Überwachung der Umlaufgetriebe 4415.5.4.3 Maßnahmen zur Getriebekühlung 4415.5.4.4 Messung der Wärmeabfuhr rotierender Getriebe 442

5.5.5 Das hydrostatische Getriebe (VISCOTHERM) 443

5.5.5.1 Das Gesamtsystem 4435.5.5.2 Das Pumpenaggregat 4455.5.5.3 Der Steuer- bzw. Regelteil 445

5.5.6 Verfahrenstechnische Konsequenzen der Getriebewahl 446

5.5.6.1 Die Transportrichtung des Feststoffs, Schneckenwindungssinnund Getriebebauart 446

5.5.6.2 Die Überlagerung der Fließgeschwindigkeit mit derUmfangsgeschwindigkeit der Trommel 446

5.5.6.3 Vergleich der Kombinationen am Beispiel eines ein- undzweistufigen Cyclogetriebes 446

5.5.6.4 Die Vorstauhöhe der Suspension durch unvollkommeneVorbeschleunigung 447

XXV

5.5.7 Drehmomentabsicherung der Umlaufgetriebe undÜberlastschutz 449

5.5.7.1 Mechanische Vorrichtungen ohne Lastanzeige 449

5.5.7.2 Mechanische Vorrichtungen mit Lastanzeige 451

5.5.7.3 Vollhydraulischer Überlastschutz 452

5.5.7.4 Exakte Drehmomentmessung für Forschung und Entwicklung 453

5.5.8 Vorgelege und Backdrive 454

5.5.8.1 Feste Vorgelegeübersetzung 454

5.5.8.2 Vorgelege mit zwischengeschaltetem Variatorgetriebe 455

5.5.8.3 Backdrive zur Motorwelle 456

5.6 Klärung und Klassierung im Dekanter beikörnigen Stoffen 457

5.6.1 Einleitung 4575.6.2 Grundlagen der Sedimentation 457

5.6.2.1 Sedimentationsverhalten ideal verdünnter Suspensionen 457

5.6.2.2 Sedimentationsverhalten bei höheren Feststoffkonzentrationen 460

5.6.2.3 Sedimentationsverhalten destabilisierter bzw. geflockterSuspensionen 462

5.6.2.4 Sedimentationsverhalten technischer Suspensionen imZentrifugalfeld 463

5.6.3 Übertragung des Sedimentationsverhaltens auf denDekanter 464

5.6.3.1 Begriff und Berechnung der Grenzkorngröße 4645.6.3.1.1 Berechnung der Grenzkorngröße unter Annahme der

Langarmnäherung 4645.6.3.1.2 Berechnung des Grenzkorns - ohne die vereinfachte Annahme der

Langarmnäherung 4665.6.3.1.3 Vergleich der unterschiedlichen Berechnungsergebnisse 467

5.6.3.2 Die äquivalente Klärfläche und deren maschinentechnischeKonsequenz 468

5.6.3.2.1 Die unterschiedlichen Berechnungsweisen für den Sigmaequ-Wert 4695.6.3.2.2 Experimentelle Ergebnisse und Widersprüche zur Theorie der

äquivalenten Klärfläche 471

5.6.4 Die komplexen Strömungs- und Bewegungsvorgängeim Klärteil des Dekanters 472

5.6.4.1 Untersuchung des Strömungsprofils in Überlaufzentrifugen -Literaturrückblick 473

5.6.4.2 Untersuchung des Strömungsprofils in Dekantierzentrifugen -Literaturrückblick 474

5.6.4.2.1 Theoretische Ansätze von SCHNITTGER und HÜLSEN 4745.6.4.2.2 Modifizierung der Theorie der äquivalenten Klärfläche durch FAUST 4745.6.4.2.3 Untersuchungen von GÖSELE, FAUST und MADSEN an transparenten

Dekantermodellen 4765.6.4.2.4 Beschreibung der Strömungsform, Stabilitätskriterien 4775.6.4.2.5 Einfluss der Änderung der Strömungsform und der

Strömungsinstabilitäten auf die Abscheidung 4785.6.4.2.6 Berechnung der Überströmhöhe (sog. Cresting) 4795.6.4.2.7 Der Einfluss der Schneckendifferenzdrehzahl auf die Klärung 480

XXVI Inhaltsverzeichnis

5.6.5 Ein neues Modell zur Beschreibung der Abscheidung:der Schleppkraftansatz nach LANGELOH 484

5.6.5.1 Der Rechenansatz 4855.6.5.1.1 Berechnung des Schergradienten 4865.6.5.1.2 Berechnung bzw. Bestimmung des Reibkoeffizienten 486

5.6.5.2 Verifizierung des Schleppgesetzes 488

5.6.6 Folgerungen aus der theoretischen Beschreibung derAbscheidung 491

5.6.6.1 Der Einfluss der Maschinenparameter auf die Abscheidung 4915.6.6.2 Einordnung der vorhandenen Betriebsmaschinen und ihr

Verbesserungspotential 4945.6.6.3 Vergleich der beiden Wachstumsgesetze für die Übertragung

der Klärergebnisse vom Pilotdekanter zur Betriebsmaschine 495

5.6.7 Verbesserungsmöglichkeiten in Dekantern gegenvorzeitiges Schleppen 497

5.6.7.1 Verschiedene Schneckenausführungen 4975.6.7.1.1 Die divergente Schnecke 4975.6.7.1.2 Die Bandschnecke bei Gegenstromdekantern 501

5.6.7.2 Weitere Maßnahmen zur Verhinderung des Schleppens 5025.6.7.2.1 Rillen in der Grundschicht 5025.6.7.2.2 Verwendung von Strömungsleitblechen 5035.6.7.2.3 Zentratabzug an der Oberfläche der Flüssigkeit 504

5.6.8 Das Zustandsfeld der Klärung 505

5.6.9.1 Die Anforderungen an einen Klassierschnitt - Trennschärfeeiner Klassierung 507

5.6.9.2 Klassierungsmethoden 5095.6.9.2.1 Aufstromklassierung 5095.6.9.2.2 Querstromklassierung 5135.6.9.2.3 Klassieren im Dekanter mittels Schleppeffekt 5195.6.9.2.4 Klassieren in nicht-NEWTON'schen Flüssigkeiten bzw. bei hohen

Feststoffkonzentrationen 520

5.7 Feststofftransport von körnigem Material inDekantierzentrifugen 523

5.7.1 Rechnungsannahmen für den Schneckentransport beikörnigem Material 524

5.7.2 Feststofftransport im zylindrischen Teil 525

5.7.2.1 Produkttransportrechnung für eine zylindrische Trommel 5255.7.2.2 Spezifisches und bezogenes Moment 5275.7.2.3 Wirkliche Vorschubgeschwindigkeit, Vorschubgrad,

Vorschubweg 5285.7.2.4 Transportleistung 5305.7.2.5 Kuchendicke im zylindrischen Teil 531

5.7.3 Feststofftransport im Konusteil des Dekanters 533

5.7.3.1 Berechnung des Feststofftransportes im Konus vonDekantierzentrifugen 533

5.7.3.2 Verlauf des Transportwinkels über den Konus bei gleichemReibwert an Schnecke und Mantel 535

XXVII

5.7.3.3 Einfluss unterschiedlicher Reibwerte an Schneckeund Trommel auf den Transportwinkel 536

5.7.3.4 Notwendige Anpassung der Ganghöhe an den Konuswinkel 5375.7.3.5 Entstehende Drehmomente 5385.7.3.6 Grenzen der Realisierung großer Konuswinkel 541

5.7.3.7 Ein- oder mehrgängige Schnecken 544

5.7.4 Kritik der Einzelteilchentheorie 545

5.7.4.1 Einfluss der Ringspannungen 5455.7.4.2 Einfluss der Biegespannungen im Kuchen 546

5.8 Entfeuchtung von körnigem Feststoff inDekantierzentrifugen 547

5.8.1 Entfeuchtungsvorgang am Konus bei gut filtrierendemMaterial 547

5.8.1.1 Vereinfachter physikalischer Ablauf 5475.8.1.3 Wachstumsgesetz der Filtration für Dekanter nach der

einfachen Theorie 5525.8.1.4 Typische Abweichungen von der Theorie 556

5.8.2 Erweiterung der Vorstellungen vom Entfeuchtungsvorgang 558

5.8.2.1 Einfluss des Oberflächenwinkels des Kuchens 5585.8.2.2 Versuchsapparatur im Erdfeld 5605.8.2.3 Auftauchvorgang in der Versuchsapparatur im Erdfeld 565

5.8.3 Modell der fächerförmigen Kuchenaufteilung 565

5.8.4 Einfluss der Kuchengestalt auf die Entfeuchtung 566

5.8.5 Einfluss der Betriebseinstellung des Dekanters auf dieGrundfeuchte 566

5.8.6 Einfluss der Spaltweite auf die Restfeuchteverlauf 568

5.9 Waschung von körnigem Feststoff inDekantierzentrifugen 569

5.9.1 Waschvorgang im Dekanter 569

5.9.2 Restfeuchteverlauf beim Waschen des körnigen Feststoffes 570

5.9.2.1 Einfluss nichtidealer Waschflüssigkeitsaufgabe 5705.9.2.2 Waschen ohne Erhöhung der Restfeuchte 5715.9.2.3 Waschen mit Erhöhung der Restfeuchte 5725.9.2.4 Restfeuchteverläufe beim Waschen im Dekanter 573

5.9.3 Messungen und Beobachtungen 575

5.9.3.1 Abschätzung der Waschflüssigkeitsmengenund Waschergebnisse 575

5.9.3.2 Unterschiedliche Eigenschaften von Wasch-und Mutterflüssigkeit 576

5.9.3.3 Vergleich des Restfeuchteverlaufes zwischen Rechnungund Experiment 577

5.9.4 Konstruktive Ausführungen 578

5.9.5 Grenzen der Waschung im Dekanter 579

XXVIII Inhaltsverzeichnis

5.10 Betriebsverhalten von Dekantierzentrifugenbei der Trennung körniger Feststoffe 581

5.10.1 Drehmoment im Übergangsbereich 581

5.10.2 Degressives spezifisches Moment und Feststoffrückstrom 582

5.10.3 Bezogene Momente ausgewählter Dekanter 584

5.10.4 Durch die Restfeuchte bedingtes Abknicken desDrehmoments 586

5.10.5 Einfluss der Wehrhöhe auf die Restfeuchte 586

5.10.6 Einfluss der Differenzdrehzahl auf die Restfeuchte 587

5.10.7 Progressives spezifisches Moment über demFeststoffdurchsatz 588

5.10.7.1 Ursachen aus der Schneckengeometrie 5885.10.7.2 Betriebsbedingtes progressives Drehmoment 590

5.10.8 Einfluss der Suspensionstemperatur auf Restfeuchteund Drehmoment 590

5.10.8.1 Ausschließlicher Einfluss der Viskosität 5905.10.8.2 Ausschließlicher Einfluss der Oberflächenspannung 5915.10.8.3 Einfluss von Zähigkeit und Oberflächenspannung 5915.10.8.4 Einfluss der temperaturabhängigen Feuchte auf das

Drehmoment 5935.10.9 Niedrigste Restfeuchte bei konstantem Drehmoment 594

5.10.10 Hystereseerscheinungen des Drehmoments 596

5.10.11 Produktschädigung durch Plastifizierung 598

5.10.12 Fallbeispiele 6015.10.12.1 Betriebsverhalten einer fehlausgelegten Maschine 6015.10.12.2 Unwuchtiger Lauf in Verbindung mit schlechter Klärung 602

5.10.13 Beispiel einer Verbesserung der Betriebseinstellungeiner Dekantierzentrifuge 603

5.10.13.1 Beschreibung des Istzustandes 6045.10.13.2 Vorgehensweise und Lösung 6045.10.13.3 Weitere Bemerkungen zur geänderten Betriebseinstellung 607

5.11 Feststofftransport und Entfeuchtung feindisperser,ungeflockter Schlämme 609

5.11.1 Die Entfeuchtung 609

5.11.2 Der Feststofftransport 611

5.11.3 Typische Phänomene im Betriebsverhalten beipastösen Sedimenten 612

5.11.4 Maßnahmen zur Verbesserung des Betriebsverhaltens vonDekantern bei der Verarbeitung ungeflockter Schlämme 614

5.11.5 Die qualitative Beschreibung des Restfeuchteverlaufsim Sediment 614

5.11.6 Der Verlauf der Schlammfeuchte im Dekanter währenddes Transports 617

XXIX

5.11.7

5.11.8

5.11.9

5.11.10

5.11.11

5.11.115.11.11

5.11.115.11.11

5.11.11.5

.11.2

1.31.41.5

5.12

5.12.1

5.12.2

5.12.35.12.3.15.12.3.25.12.3.35.12.3.4

5.12.45.12.4.15.12.4.25.12.4.3

5.12.5

5.12.5.1

5.12.5.25.12.5.3

5.12.65.12.6.15.12.6.25.12.6.35.12.6.4

5.12.75.12.7.15.12.7.2

5.12.7.3

Die Grenzen niedriger Differenzdrehzahl:

„Schneckenpresseffekt" und „Rundläufer" 618

Gleichgewicht und Kinetik der Schlammkompression 618

Spaltweiteneinstellung und Herstellen einer Grundschicht 619

Maßnahmen zum Festhalten der Grundschicht 619

Modell zur Beschreibung des Förder- bzw.Rückstauverhaltens pastöser Sedimente 620Rückstauprofile, Nutzungsgrad und Füllgrad 621Überlegungen zum Scale-up bei der Verarbeitungungeflockter Schlämme 625Einfluss der Spaltweite auf den Schlammrückstau 629Kritische Betrachtung des Rechenmodells 630Ausblick auf die Verarbeitung organischer Schlämme(Klärschlamm) 630

Die Abscheidung feinkörniger und geflockterFeststoffe in Dekantierzentrifugen 631

Das Modell der inneren Zwischenschicht 632

Beobachtung der inneren Zwischenschicht 634

Strömungsmechanische Konsequenzen 636

Theoretische Verweilzeitverteilungen 637Experimentelle Ergebnisse 637Ermittlung eines Füllgrades 639Ermittlung eines Geschwindigkeitsprofils 640

Einflussnahme auf die Zwischenschicht 642

Die Nachflockung im Dekanter 642Pulsierende Fahrweise 643Intermittierender Betrieb der Differenzdrehzahl 644

Betriebsverhalten des Dekanters bei der Entwässerunggeflockter Schlämme 644

Die Flockungshilfsmittelstation und die Herstellung derGebrauchslösung 645Der Aufgabepunkt für die Flockungshilfsmittellösung 649Der spezifische Flockungshilfsmittelverbrauch 649Charakterisierung des Schlamms 650

Trockenstoffwerte und Glührückstand 652Die Oberflächenladung des Schlamms 652Der Schleuderindex 653Automatische Flockungshilfsmitteldosierung 656

Scale-up Gesetze für geflockte Schlämme 657

Einleitung 657Scale-up unter Einbeziehung von Flockenbildungund -Zerstörung 658Das Scale-up-Gesetz nach dem sogenannten g-Volumen 660

XXX Inhaltsverzeichnis

5.12.7.4 Scale-up-Gesetz der Kompaktierung 6615.12.7.5 Scale-up des Schneckendrehmoments bei Schlämmen 666

5.13 Spezielle Konstruktionen zur Schlammabscheidung 671

5.13.1 Ein kurzer geschichtlicher Rückblick 671

5.13.2 Maßnahmen zur Erhöhung des Feststoffgehalts 6715.13.2.1 Selbstselektion des Feststoffaustrags 6715.13.2.2 Stufendekanter nach FLOTTWEG 6725.13.2.3 Der Doppelknickdekanter 6725.13.2.4 Dekanter mit Pressschnecke 6735.13.2.5 Dekanter mit Düsenaustrag: Bauart KHD 6735.13.2.6 Die Festsstofftauchscheibe 6745.13.2.7 Der „Sedicanter"® von FLOTTWEG 6765.13.2.8 Verlängerung des Klärteils durch Tauchscheibe

und steilen Konus 6775.13.2.9 Die Feststoffdrossel am Austrag - Varigate von BIRD 6785.13.2.10 Dekanter mit Scherschnecke 6795.13.2.11 Dekanter mit Mammutpumpenaustrag 6855.13.2.12 Air-Push-Dekanter 6865.13.2.13 Dekanter mit Druckaustrag 6865.13.2.14 Die Auslassdrossel von KOTOBUKI 687

5.13.3 Verminderung der Einlaufstörungen 6875.13.3.1 Dekanter mit Siebkernrotor 6885.13.3.3 Dekanter mit interner Doppelschnecke (KRÜGER-Dekanter) 6895.13.3.4 Die Schutzgangschnecke von FLOTTWEG 689

5.13.4 Schlussbemerkung 690

5.14 Sonderbauarten des Dekanters 691

5.14.1 Einführung und Überblick 691

5.14.2 Der Gleichstromdekanter 691

5.14.3 Der Siebdekanter 693

5.14.3.1 Aufbau und Funktion 6935.14.3.2 Drehmomententstehung 6955.14.3.3 Restfeuchtevergleich zwischen Vollmantel- und Siebdekanter 6965.14.3.4 Die verfahrenstechnischen Besonderheiten: Waschung

des Feststoffs 6985.14.3.5 Wirtschaftliche Vergleichsbetrachtung zwischen Normal-

und Siebdekanter 6995.14.3.6 Weitere Bauarten des Siebdekanters 700

5.14.3.6.1 Der Siebdekanter von SIEBTECHNIK 7005.14.3.6.2 KHD-Pilotdekanter mit Doppelkonus 7015.14.3.6.3 Eine russische Version 701

5.14.3.7 Einsatzgebiete und Konkurrenzlage 7025.14.4 Dekanter mit mehreren Konen in Reihenschaltung 702

5.14.4.1 Der „Twin Cone" Dekanter von SIEBTECHNIK 7025.14.4.2 Mehrstufenwaschdekanter 703

XXXI

5.14.5 Gas- und druckdichte Dekanterkonstruktionen 705

5.14.6 Dekanter zum Klassieren 706

5.14.7 Dekanter für die Drei- bzw. Vierphasentrennung 707

5.14.8 Extraktionsdekanter 708

5.14.9 Dekanter zum Sortieren von Feststoffen 710

5.14.10 Dekanter mit Tellerpaketen 7115.14.10.1 STARCOSA-Anmeldung 7125.14.10.2 FLOTTWEG-Anmeldung 7125.14.10.3 DORRCO Disc-Decanter 7135.14.10.4 SHARPLES „Fan-Type" 713

5.14.11 Kombinationen aus Dekanter und Trocknern 714

5.14.11.1 Centridry von KHD BAKER PROCESS 714

5.14.11.2 Kombination aus Dekanter und Zerstäubungstrockner 715













Separatoren 725

6.1 Einleitung 726

6.2 Einsatzkriterien von Separatoren 728

6.2.1 Einteilung nach verfahrenstechnischen Grundoperationen 7286.2.2 Auswahlkriterium Partikelgröße 728

6.2.3 Auswahlkriterium Feststoffkonzentration 729

6.2.4 Klären und Trennen 729

6.3 Geschichtliches und Basiserfindungen 731

6.3.1 Die Vorläufer der Separatoren 731

6.3.2 Die Entwicklung der Trommelschleuder 731

6.3.3 LEFELDT'sche Schwappschleuder aus dem Jahr 1877 733

6.3.4 Die Milchseparatoren von GUSTAV DE LAVAL 733

XXXII Inhaltsverzeichnis

6.3.5 Die dänische Schälschleuder 736

6.3.6 Die geschlossene Zentrifuge von HERMANN PAPE 736

6.3.7 Der Turbinenseparator von DE LAVAL 737

6.3.8 Das Tellerpatent des FREIHERRN VON BECHTOLSHEIM 737

6.3.9 Das elastische Halslager 741

6.3.10 Beispiele weiterer historischer Maschinenund Entwicklungen 742

6.4 Konstruktiver Aufbau von Separatoren 744

6.4.1 Der Antrieb 7446.4.1.1 Die Grundvariante - die stehende Anordnung 7446.4.1.2 Die hängende Anordnung 745

6.4.2 Die Antriebsvarianten 7476.4.2.1 Horizontal liegender Motor mit Schraubradgetriebe 7476.4.2.2 Riemenantrieb 7476.4.2.3 Direktantrieb mit unten angeordnetem Motor 749

6.4.3 Grundformen der Rotorkonstruktion 749

6.5. Diskontinuierliche Betriebsweise 751

6.5.1. Röhrenseparator 751

6.5.2. Kammerseparator 753

6.5.3. Tellerseparatoren mit Vollmanteltrommel 755

6.6. Vollkontinuierliche Betriebsweise -Düsenseparatoren 757

6.6.1. Aufbau und Funktionsweise 757

6.6.2. Konzentratrückführung 758

6.6.3. Die Düsen 7596.6.3.1 Düsenkonstruktionen 7596.6.3.2 Dimensionierung der Düsen 7606.6.3.3 Selbstregulierende Dralldüsen 760

6.6.4. Entleerungsmechanismen für Düsenseparatoren 7636.6.4.1 Segmenteinsätze 7646.6.4.2 Entleerungsventile 765

6.7 Quasikontinuierliche Betriebsweise -Tellerseparatoren mit selbst entleerender Trommel 766

6.7.1 Kolbenschieber im Deckel (historische Variante) 767

6.7.2 Trommel mit Topfschieber 769

6.7.3 Trommel mit Kolbenschieber und Federsystem 771

6.7.4 Systeme mit beweglichem Schleuderraumbodenund Kolbenventil für kontrollierte Teilentleerung 773

6.7.4.1 Trommel für kontrollierte Teilentleerung mit Kolbenventil 773

XXXIII

6.7.4.2 Zentrifugalkraftgesteuertes Kolbenventil mit definierterÖffnungswassermenge - System WESTFALIA 774

6.7.4.3 Differenzdruckgesteuertes Kolbenventil für kontrollierteTeilentleerung System FLOTTWEG „Soft Shot" 778

6.7.4.4 Trommel mit zusätzlicher Öffnungskammer 779

6.7.5 Kolbenschieber mit Ringventil für kontrollierteTeilentleerung 780

6.7.6 Die Entwicklung des portionierten Feststoffaustrags-Systems „HydroStop" der Fa. WESTFALIA 781

6.8 Konstruktive Kombinationen von Düsen-und selbst entleerenden Separatoren 786

6.8.1 Düsentrommel mit Ringventil 786

6.8.2 Selbst entleerender Separator mit Düsen fürproblematische aber fließfähige Sedimente 788

6.8.3 Tellerseparator mit sehr hoher Klärwirkung undEntleerung durch ein Ringkammerventil 789

6.8.4 Selbst entleerender Separator mit Kolbenventil 790

6.9 Dichtungen und Abdichtungssysteme 792

6.9.1 Der offene Separator 792

6.9.2 Der halb geschlossene Separator (Greiferseparator) 793

6.9.3 Der hermetische Separator 795

6.9.4 Der hydrohermetische Separator 796

6.9.5 Die Abdichtung des Feststoffraums in der Trommel 798

6.9.6 Abdichtung des hydraulischen Systems undFeststoffraums bei hohen Temperaturen 798

6.9.7 Abdichtung zwischen Maschinen- und Verfahrensraum 799

6.9.7.1 Hydrohermetische Abdichtung zwischen Maschinen-und Verfahrensraum 799

6.9.7.2 Abdichtung mit Gleitringdichtungen 8006.9.7.3 Dichtung bei stillstehender Maschine 801

Betrieb des Separators 803

Der Betrieb als Trenner (flüssig-flüssig) 803

.1 Die Einregulierung der Trennlinie durch Rechnung 804

.2 Bestimmung der richtigen Regulierscheibe durch Versuch 804

.3 Regelung des Trennspiegeldurchmessers mit Greifern 805

.4 Regelung des Trennspiegeldurchmessers mit „Fine Tuner" 806

.5 Umbaumöglichkeiten von Trenn- und Klärtrommel 806

6.10.2 Der Betrieb als Klärer (Fest-Flüssig) 807

6.10.2.1 Die zeitabhängige Steuerung 8086.10.2.2 Die zustandsabhängige Steuerung 808

6.10.2.2.1 Überwachung der Klarphase 8086.10.2.2.5 Abtasten des Feststoffstandes in der Trommel 809

6.10

6.10.16.10.6.10.6.10.6.10.6.10.

XXXIV Inhaltsverzeichnis

6.11 Strömungsmechanik und verfahrenstechnischeBerechnung des Separators 812

6.11.1 Die Einzelteller 812

6.11.2 Das Tellerpaket 812

6.11.3 Der Strömungs- und Trennvorgang im Einzelspalt 814

6.11.4 Die Anwendung des Begriffs der äquivalenten

Klärfläche auf den Separator 815

6.11.5 Durchsatz und Grenzkorngröße 816

6.11.6 Scale-up von Separatoren 817

6.11.7 Die Beeinflussungsmöglichkeiten der Trennungim Separator 817

.7.1 Änderung der Produkteigenschaften 8181.7.1.1 Dichtedifferenz erhöhen 8181.7.1.2 Viskosität vermindern 8181.7.1.3 Physiko-chemische Beeinflussung zur Teilchenvergrößerung 8181.7.1.4 Fließverhalten des Sediments 8181.7.1.5 Chemisches Brechen von Emulsionen 818.7.2 Änderung der konstruktiven Größen 8191.7.2.1 Die Winkelgeschwindigkeit der Trommel 8191.7.2.2 Böschungswinkel des Sediments 8191.7.2.3 Tellerzahl 8191.7.2.4 Größe des Feststoffraums und Kompaktieren des Feststoffs 819

6.11.8 Die Fraktionsabscheidegradkurven 8196.11.9 Strömungsstörungen 821

6.12 Einige typische Konstruktionenund Anwendungsbeispiele 824

6.12.1 Der Milchseparator 824

6.12.2 Der Chemieseparator (Vollmanteltrommel,Flüssig-Flüssig) 825

6.12.3 Der Seifenseparator 827

6.12.4 Anwendungsgebiete von Separatoren 827

6.12.5 Sonderkonstruktionen 8296.12.5.1 Gekühlte und beheizte Separatoren 8296.12.5.2 Dampfsterilisierbares System 8326.12.5.3 Separatoren für die Klärung bei hohen Temperaturen 8336.12.5.4 Tellerseparatoren mit Schneckentransport 833




6.16.6.6.6.6.

6.16.6.6.6.

XXXV

Zentrifugal-Extraktoren 841

7.1 Einleitung 842

7.2 Problematik der kontinuierlichen Fest-Flüssig-und Flüssig-Flüssig-Extraktion 843

7.3 Grundlagen 844

7.3.1 Gleichgewicht von Flüssigphasensystemen 8447.3.2 Diffusionsvorgänge bei Fest-Flüssig-Systemen 844

7.3.3 Gleichgewichtszustand 8457.3.4 Auslegungsgrundlagen für die Gegenstrom-Extraktion 8457.3.4.1 Rechnerisch 8457.3.4.2 Graphisch 848

7.4 Wahl des Extraktionsmittels undder dispersen Phase 849

7.5 Apparate für die kontinuierlicheGegenstrom-Extraktion im Erdfeld 850

7.5.1 Mixer-Settler-Ketten 8507.5.2 Extraktionskolonnen 850

7.6 Zentrifugalextraktoren 852

7.6.1 Zentrifugalextraktoren in Serienschaltungen(System ROBATEL) 852

7.6.2 Der mehrstufige Zentrifugalextraktor System ROBATEL 8537.6.3 Der Mehrstufenzentrifugalextraktor („Luwesta") 8547.6.4 Der Podbielniak-Extraktor 8557.6.5 Der Einstufen-Zentrifugalextraktor auf Separatorenbasis 8567.6.6 Mischer 8577.6.7 Flüssig-Flüssig-Extraktion bei Anwesenheit von festen

Verunreinigungen 8597.6.8 Gegenstromextraktionsdekanter 860

7.7 Beispiele für den Einsatz von Zentrifugalextraktoren 861

7.8 Hersteller von Zentrifugalextraktoren 864


7.9.1 Im Text verwendete Literatur 8657.9.2 Weiterführende Literatur 865

XXXVI Inhaltsverzeichnis

Anhang 869

Inhaltsverzeichnis Band l:„Zentrifugationund Filtration - Grundlagen und Labortechnik" 870

Inhaltsverzeichnis Band lll:„Zentrifugationund Filtration - Betriebs- und Prozesstechnik" 877

Symbolverzeichnis 887

Lateinische Größen 888

Griechische Größen 893

Häufig verwendete Indices 895

Stichwortverzeichnis 899

Documents

INDUSTRIE-ZENTRIFUGEN · 2005. 8. 26. · INDUSTRIE-ZENTRIFUGEN Band II Maschinen- & Verfahrenstechnik DrM PRESS. INHALTSVERZEICHNIS XIII Diskontinuierliche Filterzentrifugen 39 1.1