Funktionsprinzip und technologischer Prozess des Drei-in-Eins-Zylinder-Kegel-Filters, Waschen und Trocknen

Die Filtrations-, Wasch- und Trocknungsmaschine (in der Branche allgemein als „3-in-1-Maschine“ bekannt) ermöglicht kontinuierliche Prozesse wie Filtration, Waschen, Trocknen, Sterilisieren und Entladen von Materialien. Sie arbeitet diskontinuierlich und findet breite Anwendung in der Pharma-, Lebensmittel-, Pflanzenschutzmittel- und Chemieindustrie sowie in anderen Bereichen. Dadurch werden Materialverluste, Verunreinigungen und Umweltbelastungen, die beim Materialtransport entstehen können, vermieden. Die gängigen 3-in-1-Maschinen sind Flachplattenmaschinen. Im Langzeitbetrieb traten jedoch einige Mängel auf, wie beispielsweise eine geringe Filterfläche am runden, flachen Boden, unvollständige Entladung durch den seitlichen Auswurf, suboptimale Trocknungsergebnisse (Material wird während des Trocknungsprozesses verwirbelt), geringe Wärmeübertragungseffizienz und begrenzte Trocknungswirkung.

Um die Probleme und Mängel der oben genannten Anlagenkomponenten zu beheben und gleichzeitig den Wandel der chemischen Industrie hin zu hochwertigen, wertschöpfungsintensiven, vielfältigen und kleinvolumigen Produkten zu unterstützen, hat Wuxi ZhangHua Machinery Co., Ltd. umfangreiche Entwicklungsarbeiten durchgeführt und schließlich erfolgreich einen multifunktionalen Zylinder-Kegel-Reaktionsfiltertrockner entwickelt, der Filtration, Waschen und Trocknen integriert. Für diesen Trockner wurde ein Patent angemeldet (Patentnummer: ZL201721560677.6). Er stellt eine deutliche Verbesserung der technischen Leistungsfähigkeit der Anlage dar, von der Konstruktion bis zur Anwendung, und erfüllt die entsprechenden regulatorischen Anforderungen der pharmazeutischen Industrie.

Das Gerät verfügt über drei Hauptfunktionen: Filtern, Waschen und Trocknen. Darüber hinaus besitzt es zahlreiche weitere Funktionen wie Reagieren, Extrahieren, Kristallisieren, Konzentrieren, Verdampfen, Mischen und Zerkleinern und zählt somit zu den verbesserten Multifunktionsgeräten.

Funktionsprinzip der multifunktionalen Zylinderkegel-Reaktionsfilter-Wasch- und Trocknungsmaschine

Die neue Filterwasch- und Trocknungsmaschine verfügt über eine Zylinder-Konus-Konstruktion. Heizmäntel am Zylinderkörper und am unteren Konuskörper dienen der Erwärmung oder Kühlung des Materials. Im Inneren der Multifunktionsmaschine befinden sich Hohlwellen und Hohlwellen mit variablem Winkel und variabler Steigung. Die spiralförmige Rührvorrichtung rührt, rührt und hebt das Material an und befördert es beim Austrag nach außen. Im unteren Konus ist ein konischer Filter mit relativ komplexer Struktur installiert. Am Boden der Anlage befindet sich entweder ein speziell entwickelter, totwinkelfreier Schnellöffnungsaustrag oder ein totwinkelfreies pneumatisches Kugelventil.

In der Reaktionsphase werden die Reaktionsmaterialien von oben zugegeben. Die spezielle Rührstruktur sorgt für eine gleichmäßige Durchmischung der Materialien in der Maschine. Gleichzeitig werden die Materialien durch Zylindermantel, Konusmantel, Hohlwelle und Hohlspiralrührwerk erhitzt oder gekühlt, um eine vollständige Reaktion zu gewährleisten. In der Filtrationsphase wird das Material durch Druckbeaufschlagung oder Vakuumierung filtriert und getrocknet. Anschließend wird Waschflüssigkeit zugegeben, sodass das Material in der Maschine automatisch mehrmals aufgeschlossen und gewaschen wird. Nach Erfüllung der Waschanforderungen wird es gepresst und getrocknet. In der Trocknungsphase wird das Material durch Zylindermantel, Konusmantel, Hohlwelle und Hohlband gleichzeitig erhitzt und von oben evakuiert. Die vakuumdichte Niedertemperaturtrocknung erfolgt, und das Material wird nach dem Trocknen automatisch versiegelt und ausgetragen.

Prozessablauf einer multifunktionalen Trommel-Kegel-Reaktionsfilter-Wasch- und Trocknungsanlage

1. Rührreaktion

Das zu reagierende Material (fest-flüssig, flüssig-flüssig oder gasförmig-flüssig) wird über die Einfüllöffnung an der Oberseite des Geräts zugeführt. Anschließend werden Motor und Getriebe gestartet, wodurch sich die Hohlwelle und das Hohlband im Uhrzeigersinn drehen (von oben betrachtet). Die spezielle Rührstruktur gewährleistet eine vollständige Durchmischung und Reaktion des Materials. Soll das Material während der Reaktion erwärmt oder gekühlt werden, kann Wärmeträgermedium oder Kältemittel in den Zylinder, den Konusmantel sowie die Hohlwelle und das Hohlband eingeleitet werden. Das Wärmeträgermedium zirkuliert kontinuierlich, um die für die Reaktion erforderlichen Prozessbedingungen zu erreichen.

2. Druckfiltration oder Vakuumfiltration

Nach Abschluss der Reaktion wird der Auslass des unteren Filtrats geöffnet, Druckluft oder Stickstoff in die Anlage eingeleitet und das reagierte Fest-Flüssig-Gemisch unter Druck filtriert, bis das Material in der Maschine getrocknet ist. Alternativ kann am Filtratauslass ein Vakuum angelegt werden, um das Material vakuumzufiltrieren, bis das Filtrat vollständig abgelaufen ist. Beim Filtrieren können die Hohlwelle und die Hohlschnecke im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet) gedreht werden, um das Material anzuheben. Die Hohlschnecke begrenzt während der Rotation die Dicke der Filterkuchenschicht, sodass das Material in einem dünnen Filterkuchen filtriert wird. Dies erhöht die Filtrationsrate.

Bei leicht filtrierbaren Materialien ist kein Umrühren beim Filtrieren erforderlich; die Materialien werden direkt bis zur Trockenheit filtriert.

3. Kann mehrfach gewaschen und gefiltert werden.

Nach dem Filtern müssen manche Materialien mehrfach gewaschen werden. Die multifunktionale Maschine zur Reaktion, Filtration und Trocknung ist ein ideales Gerät für das wiederholte Waschen von Materialien.

Nachdem das Material in der Maschine getrocknet ist, wird die Waschflüssigkeit über den oberen Einlauf zugeführt. Anschließend wird der Filterkuchen durch die Bewegung der Hohlwelle und des Hohlbandes gleichmäßig aufgeschlossen und der Aufschluss vor dem Trockenpressen erneut gründlich vermischt. Reicht ein Waschgang nicht aus, kann der Vorgang mehrmals wiederholt werden. Die oben genannten Schritte lassen sich beliebig oft wiederholen. Die Bedienung ist sehr einfach und der Arbeitsaufwand äußerst gering.

Das Material wird mit der oben beschriebenen Methode gewaschen; wir nennen diese Methode intermittierendes Waschen.

Da das Material zunächst trocken gepresst und anschließend mit Waschflüssigkeit gewaschen wird, wird trotz des etwas häufigeren Öffnens und Schließens der Ventile während des Betriebs weniger Waschflüssigkeit verbraucht. Die Maschine kann das Material auch kontinuierlich waschen, d. h. die Waschflüssigkeit wird kontinuierlich mittels einer Pumpe oder anderer Verfahren zugeführt und durch den Druck der Waschflüssigkeit filtriert, während die Hohlwelle und das Hohlband kontinuierlich gerührt werden. Das Filtrat wird so lange über den Filtratauslass abgeführt, bis die Waschanforderungen erfüllt sind. Der Filterkuchen wird abschließend trocken gepresst. Dieses kontinuierliche Waschverfahren verbraucht im Allgemeinen mehr Waschflüssigkeit als das intermittierende Waschen, ist aber bedienerfreundlicher.

4. Vakuumtrocknung und Entladung

Der filtrierte bzw. gewaschene, filtrierte und getrocknete Filterkuchen verbleibt in der Maschine. Das Heizmedium wird nun durch den Zylindermantel, den Kegelmantel, die Hohlwelle und das Hohlschneckenband geleitet, um das Material zu erhitzen. Gleichzeitig rotieren Hohlwelle und Hohlschnecke im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet), um das Material anzuheben und gründlich zu durchmischen. Parallel dazu wird von oben ein Vakuum erzeugt, um das Material im Inneren der Maschine vakuumdicht zu trocknen. Da Hohlwelle und Hohlschnecke zusätzlich zur Mantelheizung von innen erhitzt werden und die Trocknung unter Vakuum erfolgt, ist die Trocknungseffizienz sehr hoch.

Nach dem Trocknen wird die Schnellöffnung am unteren Teil des Geräts geöffnet, sodass sich die Hohlwelle und das Hohlband (von oben betrachtet) gegen den Uhrzeigersinn drehen und das getrocknete Material in der Maschine automatisch zur Auslassöffnung befördert wird.

Bisher sind die Reaktions-, Filtrations-, Wasch- und Trocknungsprozesse einer Materialcharge abgeschlossen.