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Rückspülrotor im Vergleich zur Siphontrommel

Eine Betrachtung der geometrischen Unterschiede des Rückspülrotors im Vergleich zur Siphontrommel fällt sehr einfach. So ist der Hauptunterschied in der Ausbildung der Verbindung zwischen eigentlichem Filtrationsraum und der hinter dem Trommelboden liegenden Rückspülkammer bzw. Siphontasse gegeben. Während beim Rückspülrotor diese Verbindung lediglich den Flüssigkeitsaustausch auf Filterebenenniveau zwischen den beiden rotierenden Verfahrensräumen sicherstellt, ist bei der Siphontrommel ein Abtaucheffekt ein unabdingbarer Bestandteil dieses Konstruktionsprinzips, da sonst keine Siphonwirkung erzielt werden kann.

Ausbildung von Rückspülkammer (links) und Siphontasse (rechts) bei Rückspülrotor und Siphontrommel mit zugehörigen Kuchentauchhöhen ∆h

Ausbildung von Rückspülkammer (links) und Siphontasse (rechts) bei Rückspülrotor und Siphontrommel mit zugehörigen Kuchentauchhöhen ∆h

Aus diesem Grunde besitzen derartige Trommeln eine Siphontasse mit signifikant größerem Durchmesser. Durch in der Nähe des Trommelbodens eingebrachte steilschräge Verbindungsbohrungen von eigentlichen Trommelraum in die Siphontasse wird der Flüssigkeitsaustausch gewährleistet. Der Siphoneffekt wird durch die Tauchtiefe des Siphonschälrohres realisiert. Diese Tauchtiefe bzw. Niveauabsenkung ist bei der Filtratschälvorrichtung in der Rückspülkammer nicht erforderlich. Somit kann der Durchmesser dieser Kammer nahezu dem Durchmesser des eigentlichen Rotorraumes angeglichen werden. Verfahrensbedingt befindet sich der Bordringdurchmesser der Rückspülkammer nahezu auf dem Niveau des Bordringes des eigentlichen Rotorraumes. Hierdurch ergeben sich verfahrenstechnisch interessante Variationsmöglichkeiten. Der Bordringdurchmesser der Siphonringtasse befindet sich nur unwesentlich oberhalb der Filterebene. Dieses bewusst gewählte Konstruktionsprinzip schränkt die verfahrenstechnischen Möglichkeiten der Siphontrommel in erheblichem Maße ein.

Eine direkte Gegenüberstellung der konkurrierenden Horizontalschälzentrifugenkonzepte mit Siphontrommel bzw. Rückspülrotor lassen signifikante Unterscheidungsmerkmale erkennen. So wird ein möglicher Siphoneffekt durch die wesentlich höheren Schleuderfaktoren des Krettek-Rückspülkonzeptes mehr als substituiert. Darüber hinaus ist erst durch den Rückspülrotor eine effektive Rückspülung gegeben. Weiterhin ermöglicht dieses Konzept eine Vielzahl von verfahrenstechnisch und maschinenbaulich interessanten Lösungen und bietet somit dem Zentrifugenanwender ein Höchstmaß an Prozessvarianzen/- elastizität. Und das „All inclusive“.

Die Krettek-Horizontalschälzentrifuge mit Rückspülrotor besitzt eine Vielzahl von positiven Alleinstellungsmerkmalen. Nachfolgend sollen nur einige wenige auf Basis eines Vergleichsdurchmessers von 1.250 mm erläutert werden. So bietet der Krettek-Standardrotor das weltweit, soweit nach unseren Möglichkeiten in Erfahrung zu bringen, schlankeste Design und den höchsten Schleuderfaktor. Die markanten Werte sind:

Z = 1500 x g sowie eine herausragend große Filterfläche von A = 3,5 m².

Die Siphontrommel hat bei vergleichbarem Durchmesser nur einen Schleuderfaktor von

Z = 1030 x g und hierbei eine Filterfläche von A = 3,14 m²

Die eher traditionsbehaftete Siphonzentrifugenkonstruktion weist zum einen einen deutlich niedrigeren Schleuderfaktor auf, der auch durch die Siphonwirkung, wenn sie dann zum Einsatz kommt, nicht kompensiert werden kann. Auch der verfahrenstechnisch sehr sinnvolle Rückspüleffekt ist in der Siphontrommel nur mäßig realisierbar.

Bei der Siphontrommel ist die Ringtasse als Siphon gestaltet, wobei der Bordringdurchmesser der Ringtasse etwas kleiner als das Niveau des Filterelements ist.

Die Rückspülkammer des Rückspülrotors ist nicht als Siphon ausgebildet und der Bordringdurchmesser entspricht annähernd dem Durchmesser des Bordrings des Rotors.

Das für die Filtration erforderliche Druckgefälle Δp wird in dem Rückspülrotor durch die Flüssigkeit selbst erzeugt. Daher beträgt der Filtrationsdruck aufgrund der Zentrifugalkraft:

formel1

Mit der Krettek Horizontalschälzentrifuge ProCent vom Typ P 125 B XXL mit einem Rotordurchmesser von 1.250 mm und einem Schleuderfaktor von 1.500 x g lässt sich somit bei einer Flüssigkeitsdichte von 1.000 kg/m³ ein Druck erreichen von ca. 23 bar.

Betrachtet man die Situation in der Siphontrommel einer Horizontalschälzentrifuge mit demselben Trommeldurchmesser und einem Schleuderfaktor von 1.030 x g, so lässt sich lediglich ein Druck
erzeugen von:

formel2

Mit der Siphontrommel lässt sich zusätzlich ein Unterdruck unterhalb des Filterelementes erzeugen, um die Filtrationsleistung bei konstanter Trommeldrehzahl zu erhöhen. Durch das Einschwenken des Siphonschälrohres in die Siphontasse wird ein Niveauunterschied zwischen Filterelement und Flüssigkeitsspiegel erzeugt. Durch diesen Siphoneffekt kann der Druck bis zum Dampfdruck der Flüssigkeit abgesenkt werden; das Ergebnis ist ein Vakuum hinter dem Filterelement. Das Druckgefälle erhöht sich um den Wert des Unterdruckes von max. ca. 1 bar

Es gibt zwei entscheidende Kriterien, die die Verwendung eines zusätzlichen Druckes in einer Siphonzentrifuge begrenzen:

1. Der zusätzliche Druck wird durch den Dampfdruck der Flüssigkeit begrenzt.

Der Dampfdruck hängt vom Siedepunkt der Flüssigkeit ab. An diesem Punkt erreicht der Dampfdruck der Flüssigkeit den Wert des Umgebungsdruckes von ca. 1 bar.

Dies bedeutet, dass bei obiger Siphonzentrifuge lediglich ein Filtrationsdruck von max. 16,5 bar erreicht werden kann. Die vergleichbare Horizontalschälzentrifuge von Krettek erreicht allein aufgrund des höheren Schleuderfaktors einen Filtrationsdruck von ca. 23 bar.

2. Der Effekt der zusätzlichen Druckdifferenz der Siphonzentrifuge kann nur so lange ausgenutzt werden, wie der Raum hinter dem Filterelement gegenüber der Atmosphäre luftdicht abgeschlossen ist. Sobald sich die erste Pore während der Entwässerung des Filterkuchens öffnet, strömt Luft in den Raum hinter dem Filterelement und der Siphoneffekt ist nicht mehr vorhanden.

Krettek Separation GmbH