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Filtrationszentrifugen Kriterien bei der Auswahl von Filtrationsapparaten

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Auf der Suche nach einer Lösung für die mechanische Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen findet man eine passende Antwort in Filtrationszentrifugen, da die Trennung im Zentrifugalfeld schnell rotierender Apparate den einfachen vakuum- oder drucküberlagerten Verfahren oft in mehrfacher Hinsicht überlegen ist.

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Abb. 1: Schubzentrifuge (Bild: Bilder: KMPT)
Abb. 1: Schubzentrifuge (Bild: Bilder: KMPT)

Filtrationszentrifugen untergliedern sich in zwei Technologien, kontinuierliche und diskontinuierliche Zentrifugen. Das Trennprinzip ist dabei in beiden Typen gleich: In eine rotierende Trommel wird ein Fest-Flüssiggemisch eingebracht, das durch die Zentrifugalkraft gegen den Trommelmantel gepresst wird. Auf diesem Trommelmantel befindet sich ein Filtrationsmedium, das den Feststoff zurückhält, während das flüssige Filtrat nach außen abgeschleudert wird. Auf diese Weise baut sich auf dem Filtermedium ein Filterkuchen auf, der im Trennprozess verschiedene Phasen durchläuft. Nach dem Kuchenaufbau im Fest-Flüssiggemisch folgt der Zeitpunkt, an dem die Flüssigkeit auf der Kuchenoberfläche komplett in den Kuchen eingetaucht ist. Anschließend wird der zunächst zu 100 Prozent gesättigte Kuchen entfeuchtet.

Bei Bedarf kann zusätzlich eine Kuchenwäsche durchgeführt werden, um Verunreinigungen auszuwaschen. Die zuletzt zurückbleibende Flüssigkeit im Kuchen, die Restfeuchte, ist abhängig sowohl von der aufgebrachten Zentrifugalkraft, von der Kuchenhöhe, der Verweilzeit und den physikalischen Eigenschaften des Produkts. Abschließend wird der Filterkuchen auf unterschiedliche Weise aus der Trommel ausgebracht.

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Im zeitlichen Ablauf dieser Schritte unterscheiden sich die beiden Zentrifugentypen. Während bei den diskontinuierlichen Zentrifugen das Füllen, der Kuchenaufbau, das Trockenschleudern und der Kuchenaustrag zeitlich voneinander getrennt sind, laufen diese Prozessschritte in einer kontinuierlichen Maschine zeitgleich ab.

Die Horizontalschälzentrifuge

In Abb. 5 ist das Funktionsprinzip einer Horizontalschälzentrifuge zu sehen, sie stellt als diskontinuierliche Maschine die chronologisch erste Generation an Zentrifugen dar. Das Produkt wird per Füllrohr eingebracht und nach dem Trockenschleudern mittels eines Messers aus der Trommel ausgeschält.

Als verfahrenstechnische Verfeinerung des Schälzentrifugenprinzips ist die Verwendung eines Rotationssiphons zu sehen (Abb. 4). Hier wird anstelle der Siebtrommel eine Vollmanteltrommel eingesetzt, das Filtrat schlägt dabei nicht den direkten Weg durch Filtermedium und Trommelmantel ein, sondern wird dazwischen in Richtung Trommelrückwand durch Bohrungen in die Siphontasse an der Außenseite der Trommelrückwand geleitet. Durch die unterschiedlichen Flüssigkeitspegel in der Trommel und in der Siphontasse entsteht ein Unterdruck, der den Zentrifugaldruck unterstützt, was zu höheren Filtrationsraten führt.

Ein wesentlicher Vorteil entsteht noch an anderer Stelle. Die Grundschicht aus Feststoff, die nach dem Ausschälen des Produkts als Bodensatz in der Trommel verbleibt, da das Schälmesser nicht mit dem Filtermedium in Kontakt kommen darf, wird mit der Zeit durch sehr feine Partikel verlegt. Die Siphonausführung bietet die Möglichkeit, diese Grundschicht von unten heraus wieder frei zu spülen. Dadurch muss sie nicht wie in der Siebtrommelausführung nach bestimmter Zeit aufwändig entfernt werden, sondern kann wesentlich länger in der Trommel verweilen.

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