DE10104553A1 - Vorrichtung zum Abschälen und Austragen eines Feststoffs aus einer Zentrifuge - Google Patents

Abstract

Die Schälvorrichtung oder Räumer (5, 7) dient zum Abschälen eines Feststoffkuchens (9) von der Innenwand der Zentrifugentrommel und ist zwischen einer Schälposition (D) und einer Ruheposition (A) bewegbar. In der Schälposition fällt abgeschälter Feststoffkuchen durch eine Öffnung (15) in eine Austragsvorrichtung (17). Erfindungsgemäß ist in der Ruheposition (A) die Zufuhröffnung (15) des Austragsorgans (17) durch den Räumer (5, 7) abgedeckt, so daß während des Zentrifugenbetriebs keine Spitzer oder Fremdstoffe in die Austragsvorrichtung (17) gelangen können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zum Abschälen und Austragen eines Feststoffkuchens aus einer Zentrifugentrommel gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 bzw. 7.

Bei Schälzentrifugen wird der in der Zentrifuge abgetrennte, gewaschene und trockengeschleuderte Feststoff mittels eines sogenannten Räumers aus der Trommel ausgeschält. Der Räumer ist so gestaltet, daß ein Schälmesser üblicherweise an einen Messerträger montiert ist, der über Verstrebungen geführt um eine Räumerwelle schwenkt. Üblicherweise ist der Räumer so ausgeführt, daß das Schälmesser "ziehend" in den Feststoff einschwenkt, dabei den Feststoff als Pulver abschält. Durch ein Leitblech bzw. den entsprechend gestalteten Messerträger am Räumer fällt der Feststoff dann in ein Austragsystem, z. B. eine Schurre (Gleitfläche) oder eine Austragschnecke. Räumer sind üblicherweise so ausgebildet, daß der Schälvorgang des Produktes auch bei maximaler Drehzahl der Zentrifuge erfolgen kann.

Bei der Abtrennung von hochreinen Produkten, wie z. B. Phar­ maendprodukten oder Pharmazwischenprodukten, treten bezogen auf das Austragen des Feststoffes üblicherweise drei Probleme auf:

• - Spritzer der Suspension bzw. Waschflüssigkeit auf den Ober­ flächen des Räumers, im Austragsorgan (Schurre) und als Flüssigkeitsansammlung, die in den nachfolgenden Apparat gelangt: Diese Spritzer führen zu Verminderungen der Produktqualität des Feststoffes, und zwar dadurch, daß die Feuchtigkeit wieder in den trockengeschleuderten Feststoff gelangt und so nicht das gewünschte Trocknungsergebnis er­ reicht wird. Wurde der Feststoff nicht nur trockengeschleu­ dert, sondern in der Zentrifuge auch gewaschen, d. h. die Suspensionsflüssigkeit wurde durch Waschflüssigkeit aus dem Feststoffkuchen verdrängt und die Spritzer bestehen aus Suspensionsflüssigkeit, so bedeutet dies eine Rückmischung von Suspensionsflüssigkeit in den trockenen Fesststoff, was gleichbedeutend mit einer nicht ausreichenden Produktrein­ heit zu werten ist.
• - Flüssigkeitsspritzer auf der Oberfläche des Räumers und der Austragsorgange: Die Flüssigkeitsspritzer erzeugen den Effekt, daß das trockene Feststoffpulver, das normalerweise gut über eine trockene Oberfläche gleiten würde durch die an diesen Flächen anhaftende Flüssigkeit rückbefeuchtet wird, eine relativ klebrige Konsistenz annimmt und dadurch zum Teil auf den Oberflächen des Räumers und der anderen Feststoffaustragungsorgane haften bleibt. Dieser Effekt wird mit zunehmend feineren Feststoffpartikeln verstärkt. Die bei der Produktion von Pharmawirkstoffen und Pharmazwi­ schenprodukten anfallenden Feststoffe haben häufig Parti­ kelgrößen von nur noch 1 µm. Diese Feststoffe sind gegen Rückbefeuchtungen extrem empfindlich. Die Verlegung der Oberflächen des Räumers ist aus zwei Gründen unerwünscht. Zum einen besteht die Gefahr, daß die Verlegung so große Ausmaße annimmt, daß ein gesicherter Feststoffaustrag nicht mehr möglich ist. Ferner bedeutet eine Belegung der Ober­ fläche, die noch nicht zu einer Funktionsstörung des Räu­ mersystems führt, jedoch eine Ansammlung vom Produkt in der Zentrifuge, die zu einer Kreuz-Kontamination von Produkten aus verschiedenen Chargen führen kann und vor allem zu ei­ nem wesentlich erhöhten Reinigungsaufwand führt, der inbe­ sondere in der Pharmaindustrie bei der Erzeugung von hochreinen Produkten unerwünscht ist, da dies bei der Reinigung zu Produktverlust führt, die Reinigung erhebliche Zeiten beanspruchen kann und auch durch die Menge des ab­ zureinigenden Produktes zu erheblichen Kosten durch Einsatz von großen teilweisen teueren Reinigungsmedien führt.
• - Verlegung des Räumers bzw. des Feststoffaustrags durch mit zu hoher Schälenergie in den Räumer eingebrachten Fest­ stoff: Dieser Effekt tritt auf, wenn der leicht feuchte pulverförmige Feststoff in einen Haufen zusammengepresst wird. Dabei entstehen Agglomerate, die an das Verhalten von Schnee erinnern.

Es sind bisher verschiedene Wege zur Vermeidung von Ablage­ rungen am Räumer vorgeschlagen worden.

Das am häufigsten eingesetzte Verfahren besteht in der Beschichtung der Oberfläche mit einer Substanz, die eine ge­ ringer Adhäsionsneigung gegenüber den Feststoffen aufweist, bzw. Räumer massiv aus solchen Materialien herzustellen. Vie­ le dieser Beschichtungen weisen jedoch gegenüber dem hochbe­ ständigen Grundwerkstoff der Zentrifuge (Edelstahl, Nickelba­ siswerkstoffen, Titan etc.) eine wesentlich geringere Koros­ sionsbeständigkeit auf, so daß sie nach relativ kurzer Be­ triebszeit erneuert werden müssen. Wenn die Beschichtung ge­ gen die Suspensions-, Wasch- oder Reinigungsflüssigkeit eine hohe Löslichkeit aufweist, hat sie eine zu geringe Standzeit oder kann zu Verunreinigungen der zu verarbeitenden Produkte führen. Die Beschichtungen sind stark abhängig von dem zu verarbeitenden Feststoff, so daß bei gleichen Grundwerkstof­ fen unterschiedliche Beschichtungswerkstoffe verwendet werden müssen. Schließlich bestehen die Beschichtungen in der Regel aus Kunststoffen, die eine geringere Abrasionsbeständigkeit aufweise, was zu einer geringeren Standzeit sowie zum Problem der Verunreinigung beiträgt.

Demgegenüber kann der Räumer als Saugdüse ausgeführt werden, wobei die Saugdüse in ein Rohrsystem mündet, das aus der Zen­ trifuge führt. Aus der Zentrifuge wird ein Gasstrom über die Saugdüse abgesaugt, wobei die abgesaugte Gasmenge in das Ge­ häuse nachströmen kann, entweder über geeignete Öffnungen oder über eine geeignete Gaszufuhr. Im Betrieb wird der abge­ schälte Feststoff durch den Gasstrom mitgerissen und durch das Rohrsystem aus der Zentrifuge ausgetragen. Ein derartiges System ist aus der DE 33 40 636 C2 bekannt. Dieses System be­ nötigt einen relativ hohen Gasstrom und erfordert dementspre­ chend einen hohen apparativen Aufwand. Des weiteren müssen die Feststoffe wieder aus dem Gasstrom abgetrennt werden, was den apparativen Aufwand weiter erhöht. Probleme ergeben sich unter anderem auch dadurch, daß Restfeuchte in den Gasstrom gelangt und entsprechend abgeschieden werden muß, und bei be­ stimmten Lösungsmitteln können explosive Gasmischungen ent­ stehen, so daß das System mit Inertgasen betrieben werden muß. Schließlich ist zu beachten, daß durch schnelle Gasströ­ me die Feststoffe gegebenenfalls auf Flächen im Bereich der Ansaugöffnung aufprallen und dadurch das Problem der Ablage­ rungen vergrößern.

Schließlich können auch Schnecken als Austragsorgane verwen­ det werden, insbesondere bei relativ klebrigen oder viskosen Feststoffen. Schnecken können jedoch nur relativ schwer ge­ reinigt werden und entsprechen nicht den Reinigungsanforde­ rungen, die beispielsweise die Pharmaindustrie stellt. Daher ist der Einsatz von Schnecken für die Abtrennung von hochrei­ nen Produkten unerwünscht.

Es sind Vorrichtungen bekannt, die so gestaltet sind, daß die Oberfläche des Räumers, die durch den Feststoffstrom verlegt werden können, von einem Austragsorgan, beispielsweise einer Schnecke, überstrichen werden, so daß sich der Feststoff nicht auf dem Räumer dauerhaft aufbauen kann. Auch hier erge­ ben sich die gleichen Probleme wie bei Schnecken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Ablagerungen am Räu­ mer bzw. dem Austragsorgan bzw. deren Kontamination durch Suspensionflüssigkeit zu verhindern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung ge­ mäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß An­ spruch 8.

Erfindungsgemäß ist der Räumer dergestalt ausgebildet, daß er das nachfolgende Austragsorgan in der Ruhestellung des Räu­ mers bzw. in einer dafür vorgesehenen Stellung, die der Räu­ mer während des Füll- und Waschprozesses einnimmt, so ab­ deckt, daß keine Flüssigkeitsspritzer in die Austragsorgane gelangen können und die feststoffführenden Oberflächen des Räumers selbst nicht benetzt werden können.

Vorteilhaft wird dabei ein stechender Räumer verwendet (d. h., der Räumer schwenkt gegen die Drehrichtung der Trommel in die Trommel ein). Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend so auszuführen.

Die Anordnung von Räumer und Schurre kann auch so gestaltet werden, daß die Trommel zum Austrag des Feststoffkuchens in eine andere als die während dem Füllen und/oder Waschen und/oder Trockenschleudern verwendete Drehrichtung dreht. Durch diese konstruktive Maßnahme kann die Abdeckung der Aus­ tragsorgane durch den Räumer ggf. einfacher realisiert wer­ den.

Durch die Ausführung des Räumers, der ein Abdecken der Aus­ tragsorgane ermöglicht, wird verhindert, daß Flüssigkeits­ spritzer auf die Oberfläche des Räumers und/oder die Oberflä­ chen der Austragsorgane gelangen. Somit wird sowohl die Be­ netzung von produktführenden Oberflächen mit Flüssigkeit, die Rückbefeuchtung des Feststoffes mit Suspensionsflüssigkeit bzw. Waschflüssigkeit und auch der unerwünschte Austrag von Suspensionsflüssigkeit bzw. Waschflüssigkeit über die Austra­ gungsorgane verhindert.

Die stechende Gestaltung des Räumers ermöglicht, daß der aus der Trommel abgeschälte Feststoff ohne oder nur mit geringer Berühungstendenz gegenüber dem Räumer in das Austragungsorgan hineinfällt. Die besonderen Eigenschaften von feinen pulver­ förmigen Feststoffen gehen dahin, daß die Adhäsionsneigung proportional zur abnehmenden Auftrittsgeschwindigkeit abneh­ men. Da der Feststoff nicht mehr aus der Rotationsbewegung heraus mit einer hohen Flussgeschwindigkeit im Räumer umge­ lenkt wird, sondern ab dem Schälmesser nach unten fällt, ent­ spricht die Auftreffgeschwindigkeit lediglich der Geschwin­ digkeit, die die Feststoffpartikel im freien Fall zwischen Schälmesser und Auftreffen auf den Austragungsorganen errei­ chen. Mit zunehmender Feinheit der Feststoffpartikel, d. h. mit zunehmender Anlagerungstendenz des Feststoffpulvers ver­ ringert sich die Auftreffgeschwindigkeit im Austragungorgan, da dem Verhältnis zur Partikelmasse überproportional zuneh­ mende Oberfläche des Partikels und der damit verbundene Gas­ reibungszustand bei der gegebenen Fallhöhe zwischen Schälmes­ ser und Austragungorgan eine geringere Fallgeschwindigkeit errichen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beige­ fügten Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht auf den Trommelmantel 1 einer Zentrifugentrommel.

Während des Zentrifugiervorgangs, bei dem die Trommel in Richtung des Pfeils Z dreht, wird eine Suspension in die Trommel eingebracht, und durch nicht dargestellte Filtermit­ tel wird die in der Suspension enthaltene Flüssigkeit abge­ trennt und abgeführt. Dabei bildet sich an dem Trommelmantel 1 ein Feststoffkuchen 9. Weitere Einzelheiten der Zentrifuge an sich werden hier nicht erläutert, da sie dem Fachmann ge­ läufig sind.

In der Zentrifugentrommel ist an einer Räumerwelle 3 eine Räumvorrichtung schwenkbar gelagert. Die Räumvorrichtung um­ faßt Streben oder Messerträger 5 sowie ein Schälmesser 7. Die Räumvorrichtung ist zwischen einer bei A dargestellten Ruhe­ position und einer bei D dargestellten Abschälposition ver­ schwenkbar und dient dem Abschälen des Feststoffkuchens vom Trommelmantel 1. Dazu wird die Trommel in Richtung des Pfeils S in Drehung versetzt, und die Räumvorrichtung wird ausgehend von der Position A auf die Position D zubewegt. Abhängig von der Dicke des Filterkuchens beginnt dabei der Abschälvorgang gegebenenfalls bereits vor der Abschälposition D, beispiels­ weise in der Position C.

Die beim Abschälvorgang abgeschälten Feststoffe fallen nach unten in ein Austragsorgan 17 mit einer Zufuhröffnung wie ei­ ne Schurre (steile Gleitfläche oder dergleichen) und werden durch nicht dargestellte Mittel aus der Zentrifuge ausgetra­ gen, beispielsweise mittels einer Schnecke.

Erfindungsgemäß kann der Räumer, z. B. der Messerträger selbst so ausgebildet sein, daß in der Ruhepositioon (bei A) bzw. einer extra dafür vorgesehenen Position die Zufuhröffnung der Schurre abgedeckt wird, so daß während des Betriebes keine Spritzer in die Schurre gelangen können. Möglich ist es an den Streben, Messerträgern 5 oder Schälmessern 7 eine Abdeck­ platte 11 mit Schrauben 13 oder dergleichen zu befestigen. Die Abdeckplatte 11 ist so ausgestaltet, daß sie in der Ruhe­ position (bei A oder einer dafür vorgesehenen Position) der Räumvorrichtung die Zufuhröffnung (bei 15) der Schurre so ab­ deckt, daß während des Betriebs keine Spritzer in die Schurre gelangen können. Das zum Abdecken der Schurre genutzte Bau­ element des Räumers oder die Abdeckplatte 11 ist vorzugsweise so gekrümmt, daß in der Ruheposition ihre konvexe Außenseite von der Zufuhröffnung 15 wegweist, d. h. auf den Trommelmantel gerichtet ist, so daß Flüssigkeiten, die auf den Räumer bzw. die Abdeckplatte 11 gelangen, ablaufen können. Alternativ ist es auch möglich die Bauelemente eben oder mit anderen Krüm­ mungen vorzusehen, diese jedoch so anzustellen, daß Flüssig­ keit die auf dem Räumer bzw. die Abdeckplatte gelangt ablau­ fen kann.

Denkbar ist ferner eine Abdeckplatte in der Zentrifuge zu in­ stallieren, die so ausgeführt ist, daß Sie die Schurre ab­ deckt wenn die Zentrifuge in Betriebszuständen arbeitet, in denen keine Spritzer in die Schurre bzw. auf den Räumer ge­ langen sollen.

Während des Räumvorganges wird diese Abdeckplatte wegge­ schwenkt. Die Abdeckplatte kann über einen eigenen Antrieb verfügen, bzw. über einen Mechanismus durch den Räumer bzw. den Räumerantrieb bewegt werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden sowohl die Zufuhröffnung 15 als auch die mit den abgeschälten Feststof­ fen in Berührung kommenden Oberflächen der Räumvorrichtung wirksam gegen Kontamination durch Suspensionflüssigkeit ge­ schützt.

Die dargestellte Räumvorrichtung erstreckt sich in Axialrich­ tung der Zentrifugentrommel, entweder über deren gesamte Axiallänge oder über einen Teil der Axiallänge. Im letztge­ nannten Fall muß die Räumvorrichtung axialbeweglich ausge­ staltet sein, damit die gesamte Innenwandung der Zentrifugen­ trommel abgeschält werden kann.

Zwar wurde im obigen Beispiel die Erfindung anhand einer Fil­ terzentrifuge erläutert, die Erfindung ist aber generell bei allen Schälzentrifugen wie Sedimentationzentrifugen und der­ gleichen einsetzbar.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Abschälen und Austragen eines Feststoff­ kuchens (9) von der Innenwand einer Zentrifugentrommel (1) mit einer Räumvorrichtung einschließlich Schälmesser (7) und einem Austragsorgang (17) mit einer Zufuhröffnung (15) für abgeschälte Feststoffe, wobei die Räumvorrichtung zwischen einer Ruheposition (A) und einer Schälposition (D) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumvor­ richtung in der Ruheposition die Zufuhröffnung (15) des Aus­ tragsorgans (17) abdeckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Räumvorrichtung (5, 7) eine lösbare Abdeckplatte (11) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Messerträger oder andere Bauteile des Räumers so ausgebildet sind, daß sie eine Abdeckplatte ausbilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdeckplatte oder das Bauteil ge­ krümmt ist und daß die konvexe Seite der Krümmung von der Zu­ fuhröffnung (15) weggerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abdeckplatte (11) an minde­ stens einem Messerträger (5), Messer oder einer Räumerwelle befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumvorrichtung an einer Räumerwelle (3) schwenkbar befestigt ist und daß die Räumvor­ richtung in der Ruheposition (A) die Räumerwelle (3) abdeckt.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Betriebspositi­ on (C, D) das Schälmesser gegen die Drehrichtung (S) gerich­ tet ist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Schälzentrifuge mit einer Räumvorrichtung zum Abschälen eines Feststoffkuchens (9) vom Inneren der Zentrifuge und einem Austragsorgan (17) mit einer Zuführöffnung (15) zum Austragen der abgeschälten Feststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Zen­ trifugenbetriebs die Zufuhröffnung (15) mit der Räumvorrich­ tung (3, 5, 11) abdeckt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehrichtung (S) während des Ab­ schälvorgangs entgegengesetzt zu der Drehrichtung (Z) während des Zentrifugenbetriebs ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man beim Abschälvorgang ein Schälmesser (7) gegen die Drehrichtung (S) der Trommel in den Feststoff­ kuchen (9) einbringt.

11. Schälzentrifuge mit einer Vorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 7.