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Scheibenstapelzentrifuge
Die Scheibenzentrifuge, auch Scheibenseparator oder Tellerzentrifuge genannt, besteht aus einer Reihe konischer Scheiben, die den Zentrifugationsraum in dünne Schichten unterteilen. Die Scheibenstapel vergrößern die Absetzfläche und beschleunigen so den Trennprozess.
Die Scheibenzentrifuge wird verwendet, um Feststoffe aus Flüssigkeiten zu entfernen oder zwei flüssige Phasen mittels einer enorm hohen Zentrifugalkraft, die in den meisten Fällen über 10.000 g liegt, voneinander zu trennen.
Die dichteren Feststoffe oder Flüssigkeiten, die diesen Kräften ausgesetzt sind, bewegen sich nach außen zur rotierenden Schüsselwand hin, während sich die weniger dichten Flüssigkeiten zur Mitte hin bewegen.
Je nach Art des Aufgabematerials werden für unterschiedliche Prozesse verschiedene Scheibenstapelkonstruktionen, -anordnungen und -formen eingesetzt. Das konzentrierte, dichtere Feststoff- oder Flüssigkeitsmaterial wird dann je nach Konstruktion der Trommel kontinuierlich, manuell oder intermittierend abgeführt.
Die Scheibenzentrifuge eignet sich hervorragend zum Klären, Konzentrieren und Reinigen von Produkten. Selbstreinigende Trommel, Feststoffrückhaltetrommel, Düsentrommel und Kammertrommel sind die gängigsten Bauformen.
Was ist eine Scheibenzentrifuge?
Eine Scheibenzentrifuge trennt Feststoffe und eine oder zwei Flüssigkeiten gleichzeitig. Ein Satz konischer Platten (Scheibenstapel) wird in die Trommel eines Zentrifugalseparators eingesetzt. Eine Scheibenzentrifuge nutzt die Zentrifugalkraft, um Flüssigkeiten mit geringer Feststoffkonzentration und relativ kleinen Partikelgrößen zu trennen. In einem schnell rotierenden Hochgeschwindigkeitszentrifugalseparator wird die Schwerkraft (g-Kraft) durch die Zentrifugalkraft ersetzt, die tausendfach größer sein kann. Die konischen Scheiben (Scheibenstapel) vergrößern die Sedimentationsfläche und beschleunigen so den Trennprozess.
Mit einer Scheibenzentrifuge kann die mechanische Trennung verschiedener flüssiger Phasen und Feststoffe schnell und kontinuierlich erfolgen.
Sedimentation und Trennung sind kontinuierliche und sehr schnelle Prozesse. Werden Flüssigkeits- und Feststoffpartikel in einem Flüssigkeitsgemisch in einer Zentrifuge der Zentrifugalkraft ausgesetzt, wird in Sekundenschnelle erreicht, was in einem Tank unter dem Einfluss der Schwerkraft viele Stunden dauert. Je nach Trennprozess und geforderter Trennleistung kann eine Scheibenzentrifuge als Klär- oder Reinigungszentrifuge eingesetzt werden.
Grundprinzip der Scheibenzentrifuge
Das Grundprinzip einer Scheibenzentrifuge beruht auf der Trennung der verschiedenen Komponenten eines Gemisches aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte. Dies wird erreicht, indem eine mit dem Gemisch gefüllte Trommel mit hoher Geschwindigkeit rotiert wird. Die dadurch entstehende Zentrifugalkraft bewirkt, dass dichtere Partikel oder Flüssigkeiten nach außen zur Trommelwand und weniger dichte Flüssigkeiten zur Mitte wandern.
Ein Scheibenstapel im Inneren des Separators trägt zu einer höheren Trenneffizienz bei, indem er die Trennfläche im Separator deutlich vergrößert. Die konischen Scheiben des Stapels bilden eine Reihe schmaler Kanäle, durch die das Fluid strömen muss. Beim Durchströmen dieser Kanäle werden dichtere Partikel oder Flüssigkeiten nach außen zur Wand des Separators gedrängt, während weniger dichte Flüssigkeiten zur Mitte strömen.
Nach der Trennung können die verschiedenen Komponenten aus der Scheibenzentrifuge entnommen und entweder weiterverarbeitet oder entsorgt werden.
Funktionsprinzip des selbstreinigenden Scheibenseparators:
| Selbstreinigender Scheibenseparator Der selbstreinigende Scheibenseparator mit selbstreinigender Trommel kann die abgetrennten Feststoffe periodisch mit voller Geschwindigkeit auswerfen. Er wird hauptsächlich zur kontinuierlichen Flüssig/Flüssig/Feststoff-Trennung eingesetzt. Der selbstreinigende Scheibenabscheider ist mit einem Stapel konischer Scheiben ausgestattet, um in einem relativ kleinen Trommelvolumen eine große, äquivalente Klärfläche zu schaffen. Für den Feststoffaustrag sind mehrere Feststoffaustragsöffnungen gleichmäßig am Trommelumfang verteilt. Diese Öffnungen werden mittels eines beweglichen Kolbens im Trommelboden geöffnet und geschlossen. Der Öffnungsmechanismus wird hydraulisch betätigt. Normalerweise wird Wasser als Kontrollmedium verwendet; in Sonderfällen können auch niedrigviskose organische Flüssigkeiten eingesetzt werden. Dieser Öffnungsmechanismus ermöglicht sowohl die Teil- als auch die Vollendung. Bei der Vollendung wird der gesamte Inhalt der Trommel bei geschlossenem Zuführventil entleert. Im Gegensatz dazu wird bei der Teilendung nur ein Teil des Trommelinhalts bei geöffnetem Zuführventil ausgeworfen. Wie bei Feststoffabscheidern ist auch der selbstreinigende Scheibenabscheider in Ausführungen zur Klärung und Trennung sowie zur Konzentration erhältlich. Funktionsprinzip des selbstreinigenden Scheibenseparators |
Der selbstreinigende Separator eignet sich für Anwendungen, die eine kontinuierliche Verarbeitung erfordern.
Die zu trennende Suspension wird von oben über ein Zufuhrrohr in den selbstreinigenden Separatorbehälter geleitet und gelangt in den Scheibenstapel. Die Trennung erfolgt im Scheibenstapel; die Feststoffe werden im Feststoffbehälter abgetrennt.
Die schwere flüssige Phase und die feste Phase werden zur Peripherie des Behälters gedrückt, während die leichte Phase zur Mitte des Behälters fließt, von wo sie unter Druck zur Weiterverarbeitung abgepumpt wird.
Die schwere flüssige Phase wird über eine obere Scheibe in eine Kammer geleitet, wo sie mittels einer Zentripetalpumpe aus dem selbstreinigenden Scheibenseparator abgepumpt wird.
Die im Feststoffbehälter gesammelten Feststoffe werden intermittierend und automatisch ausgetragen. Der Feststoffbehälter ist doppelkonisch geformt und verfügt über Auswurföffnungen, die durch hydraulisches Absenken und Anheben des Schiebekolbens geöffnet und geschlossen werden können. Die Austragung erfolgt hydraulisch, indem in voreingestellten Intervallen der Boden des Schiebebehälters abgesenkt wird, wodurch die Feststoffauswurföffnungen am Behälterrand geöffnet werden. Die Feststoffe werden in der unteren Rahmenhaube aufgefangen und verlassen den selbstreinigenden Separator über einen Hydraulikzyklon.
Während der Produktion können die angesammelten Feststoffe durch Absenken des Schiebekolbens in voreingestellten Intervallen sofort ausgeworfen werden. Am Ende der Produktionsphase wird der selbstreinigende Separator automatisch vor Ort gereinigt. Durch den Einbau geeigneter Steuereinheiten kann der Betrieb vollständig automatisiert werden.
Konventionelle Materialdaten des selbstreinigenden Scheibenseparators
Alle Teile, die mit dem Produkt in Berührung kommen, sind aus austenitischen Cr-Ni-Mo-Stählen oder, im Falle von stark beanspruchten Schalenteilen, aus martensitischen Cr-Ni-Mo-Stählen oder Duplexlegierungen gefertigt.
Standardausstattung des selbstreinigenden Scheibenseparators
Der selbstreinigende Scheibenseparator besteht aus einem Rahmen mit einem Sockel, der eine horizontale Antriebswelle, ein Schneckengetriebe, ein Schmierölbad, eine vertikale Trommelspindel, Ein- und Auslassvorrichtungen, einen Drehzahlmesser, eine schwingungsdämpfende Grundplatte und einen Wechselstrommotor enthält. Die Trommel ist auf der Spindel befestigt und befindet sich im Raum zwischen dem oberen Rahmenteil, dem Feststoffauffangdeckel und der Rahmenhaube. Die Haube trägt das Flüssigkeitsabfuhrsystem.
Alle Teile, die mit der Prozessflüssigkeit in Berührung kommen, sind aus Edelstahl gefertigt.
Reinigung vor Ort (CIP) des selbstreinigenden Scheibenseparators
Nach Abschluss des Zentrifugationsprozesses kann der selbstreinigende Scheibenseparator einer CIP-Reinigung unterzogen werden. Die Reinigungslösung zirkuliert durch die Zentrifuge und das angeschlossene System. Die vollständige Ausstoßung wird während der CIP-Reinigung manuell oder automatisch über eine externe CIP-Steuerung an der Steuereinheit ausgelöst.
Steuerungssystem des selbstreinigenden Scheibenseparators
Für die Steuerung des automatischen Schüsselauswurfs stehen folgende Systeme zur Verfügung:
– Zeitabhängige Steuerung.
Empfohlen für die Verwendung mit Produkten, bei denen die Feststoffbeladung konstant bleibt.
– Fotoelektrische Steuerung mittels Trübungsmessung.
Dieses automatische Auswurfsystem kann alternativ eingesetzt werden. Wird ein voreingestellter Trübungswert überschritten, sendet es ein Signal an die Steuereinheit, die den Feststoffauswurf auslöst. Dieses Steuerungssystem empfiehlt sich für durchscheinende Produkte mit schwankendem Feststoffgehalt oder bei variierendem Durchsatz. Das Überwachungssystem kann an jedem Standard-Selbstreinigungs-Scheibenabscheider installiert werden.
 | Düsenabscheider Düsenseparatoren sind kontinuierlich arbeitende Scheibenzentrifugen zur Feststoffkonzentration und Flüssigkeitsklärung. Die konzentrierte Feststoffphase wird kontinuierlich über Düsen abgeführt. Düsenseparatoren sind als Zentrifugalklärer und -separatoren ausgeführt. Sie sind stärker auf Feststoffe ausgerichtet als selbstreinigende Separatoren. Im Klärbetrieb werden sie als Konzentratoren bezeichnet. Sie dienen der Eindickung von Feststoffen aus Suspensionen. Funktionsprinzip des Düsenabscheiders Das Produktgemisch aus Flüssigkeit und Feststoffen wird über ein Zufuhrrohr von oben in die rotierende Düsenzentrifugentrommel geleitet und in einem Verteiler beschleunigt, bevor es in den Scheibenstapel eintritt. Die Trennung erfolgt zwischen den Scheiben. Der Scheibenstapel, bestehend aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Scheiben, teilt die Flüssigkeit in dünne Schichten und verkürzt so die Sedimentationsstrecke der Feststoffpartikel. Die leichtere Phase strömt durch den Scheibenstapel zur Mitte der Düsenzentrifugentrommel und wird dort mittels einer integrierten Zentrifugalpumpe unter Druck ausgestoßen. Die schwereren Feststoffpartikel sammeln sich am Rand der Trommel und werden kontinuierlich durch die Düsen abgeführt. Merkmale des Düsenabscheiders – Der Düsenabscheider ist in der Lage, hohe Feststoffkonzentrationen und Viskositäten zu bewältigen. Standardausrüstung des Düsenabscheiders Düsenabscheider mit Wechselstrommotor, Steuereinheit, Spezialwerkzeugen, Drehzahl- und Vibrationssensoren, Öldruckschalter, Vibrationsdämpfungsfüßen, Grundplatte und Standard-Ersatzteilsatz. Konventionelle Materialdaten des Düsenabscheiders Alle Teile, die mit dem Produkt in Berührung kommen, sind aus austenitischen Cr-Ni-Mo-Stählen oder, im Falle von stark beanspruchten Schalenteilen, aus martensitischen Cr-Ni-Mo-Stählen oder Duplexlegierungen gefertigt. Anwendungen von Düsenabscheidern Düsenseparatoren sind absolute Spezialisten für die Verarbeitung von Fermentationsprodukten in der Biotechnologie, der pharmazeutischen Industrie und der Lebensmittelindustrie. – Klassifizierung von Feststoffen nach Größe |
Feststoffabscheider Der Feststoffabscheider, auch als Festwandzentrifuge bekannt, zeichnet sich durch seine zylindrische Trommel mit massiven Wänden aus. Im Vergleich zum selbstreinigenden Abscheider kann der Feststoffabscheider mit Festwandtrommel die abgetrennten Feststoffe nicht periodisch mit voller Drehzahl auswerfen, da kein Hydrauliksystem vorhanden ist. Daher müssen alle abgetrennten Feststoffe in der Trommel zurückgehalten und manuell entnommen werden. Dies ist der sogenannte Feststoffabscheider. Merkmale des Feststoffabscheiders Der Feststoffabscheider ist hauptsächlich für zwei Zwecke konzipiert: Aufgrund der Einfachheit der Konstruktion lassen sich sehr hohe g-Kräfte erzielen, wodurch der Feststoffabscheider bei der Rückgewinnung feiner Partikel sehr effizient ist. Zur Erfüllung der Korrosionsbeständigkeitsanforderungen werden spezielle Werkstoffbeschichtungen wie Hastelloy C4/276 oder Titan verwendet. Die tragenden Teile, einschließlich Schüsselboden und -deckel, können auch vollständig aus Superduplex-Werkstoff gefertigt sein. Das Produkt wird über das Zufuhrrohr in den Feststoffabscheider und anschließend in den Verteiler geleitet, wo es beschleunigt wird, bis es die Drehzahl des Abscheiders erreicht. Der Verteiler befördert das Produkt dann zu den Steigkanälen des Scheibenstapels, wo die Trennung in schwere und leichte Phasen erfolgt. Der Scheibenstapel, bestehend aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Scheiben, teilt die Flüssigkeit in dünne Schichten und verkürzt so die Sedimentationsstrecke der Feststoffpartikel. Die leichte flüssige Phase fließt zur Mitte der Trommel, von wo sie unter Druck aus dem Feststoffabscheider zur Weiterverarbeitung abgepumpt wird. Die schwere flüssige Phase wird über eine obere Scheibe in eine Kammer geleitet, wo sie von einer feststehenden oder verstellbaren Zentripetalpumpe aus dem Feststoffabscheider gefördert wird. Die beiden Pumpen sind von rotierenden Flüssigkeitsphasen umgeben, sodass sie, selbst wenn sie selbst nicht rotieren, die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in statischen Druck umwandeln. Die Feststoffphase wird an den Rand der Schüssel gedrückt und dort abgelagert. Die abgetrennten Feststoffe sammeln sich im Randbereich der Schüssel und werden regelmäßig manuell entfernt. Anwendungen von Feststoffabscheidern Feststoffabscheider, Feststoffzentrifugen in Scheiben- oder Zylindertrommelbauweise, werden häufig eingesetzt für: |  |
Anwendungen der Scheibenzentrifuge
- Getränk
Bier | Wein | Saft | Kaffee | Tee | Sojamilch
- Molkerei
Entrahmung von Milch und Molke | Klärung von Milch und Molke | Entfernung von Bakterien aus Milch und Molke | Rahmkonzentrierung
- Essen
Öle und Fette | Stärke und Eiweiß
– Chemikalie
Organische Chemikalien | Anorganische Chemikalien | Petrochemikalien
– Pharmazeutische
Enzyme | Humanimpfstoffe | Veterinärimpfstoffe | Insulin aus Biomasse | Menschliches Blutprotein | Tierische Zellkulturen
– Mineralöl
Rohöl | Rückstandsöl | Altöl | Kraftstoff | Schmieröl | Hydrauliköl | Bohrflüssigkeit
– Umwelttechnologie
Trinkwasser | kommunales Abwasser | industrielles Abwasser | Klärschlamm
