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Die
Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Zentrifuge zum
Abschleudern von Zuckerfüllmassen mit einem nach oben konisch
erweiterten Siebkorb, der um eine lotrechte Achse rotiert, mit einem
nach unten konisch erweiterten und bis in den Bodenbereich des Siebkorbes
reichenden Produktverteiler, der im wesentlichen koaxial zum Siebkorb ist,
unten einen Abwurfrand bildet und um die gleiche lotrechte Achse
wie der Siebkorb rotiert, mit einem innerhalb und im oberen Bereich
des Produktverteilers vorgesehenen Verteilertopf als Aufgabeeinrichtung für
die Zuckerfüllmassen im Achsbereich der Zentrifuge, mit
einer Aufteilung der Umfangswandung des Produktverteilers in mehrere
sich in Achsrichtung überdeckende Ringelemente, mit einer
den Produktverteiler umgebenden und konisch nach unten erweiterten
Glocke.
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Kontinuierlich
arbeitende Zentrifugen zum Abschleudern von Zuckerfüllmassen
sind beispielsweise bereits aus der
DE 22 07 663 C3 oder der
DE 38 28 204 C2 bekannt.
Derartige, auch als Zuckerzentrifugen oder Kontizentrifugen schlagwortartig
bezeichnete kontinuierlich arbeitende Zentrifugen können
in der Rohr- und Rübenzuckerindustrie sowie in Zuckerraffinerien
zum Einsatz kommen. Sie dienen dazu, aufgegebene Zuckerfüllmassen
zu vermischen, zu verteilen und zu beschleunigen und dabei die Kristalle
vom Sirup zu befreien, etwa durch Waschen mittels Zugabe von Wasser
oder Dampf.
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Die
Zuckerfüllmasse wird zunächst in einen Verteilertopf
als Aufgabeeinrichtung gegeben. Dieser liegt im Achsbereich der
Zentrifuge und soll für eine radial möglichst
gleichmäßige Verteilung der Zuckerfüllmasse
für die weitere Verarbeitung in der Zentrifuge sorgen.
Im Verteilertopf wird die Füllmasse durch Haftung an der
Wandung des Verteilertopfes mitgenommen und dadurch allmählich
auf die Umfangsgeschwindigkeit dieser Wandung beschleunigt. Dabei verteilt
sich die Füllmasse über den Umfang des Verteilertopfes
und wird bei ständigem Nachfluss der Füllmasse
schließlich über die obere Kante des Verteilertopfes
abgeschleudert.
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Die
Zuckerfüllmasse trifft nach einer kurzen im freien Flug
zurückgelegten Strecke auf die Innenoberfläche
des Produktverteilers, der auch als Beschleunigungsglocke oder Vorschleudertrommel
bezeichnet werden kann. Während des freien Fluges kann
die Zuckerfüllmasse aus entsprechend vorgesehenen Speiseleitungen
mit Dampf oder Deckwasser beaufschlagt werden.
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Die
Produktverteiler in den Zentrifugen beispielsweise aus der
DE 22 07 663 C3 oder
der
DE 38 28 204 C2 sind
trommelähnlich und erweitern sich nach unten schwach konisch.
Sie bilden an ihrem unteren Umfang einen Abwurfrand, von dem die
dorthin gelangenden Zuckerfüllmassen nach außen
in den eigentlichen, nach oben konisch erweiterten Siebkorb abgeschleudert
werden, der um die gleiche lotrechte Achse rotiert.
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Besitzt
die Zuckerfüllmasse eine relativ hohe Viskosität,
neigt sie dazu, sich ungleichmäßig zu verteilen
und auf der Innenfläche des Produktverteilers eine Schicht
unterschiedlicher Dicke zu bilden. Um dem entgegen zu wirken, wird
in der
EP 0 152 855
A3 vorgeschlagen, die Umfangswandung des Produktverteilers
in konzentrisch ineinander angeordnete Ringelemente unterschiedlichen
Durchmessers aufzugliedern und dabei die Räume zwischen
den Ringelemente nach oben und unten offen zu halten. Die Ringelemente
sollen dabei eine obere und eine untere freie waagerechte Abschleuderkante
aufweisen, um auf diese Weise sowohl oberhalb als auch unterhalb
der jeweiligen Ringelemente die Füllmassen abschleudern
zu können.
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Noch
weiter verbessert werden kontinuierlich arbeitende Zentrifugen in
einem Vorschlag aus der
EP
0 487 780 B1 . Kontinuierlich arbeitende Zentrifugen nach
diesem Konzept haben sich in der Praxis außerordentlich
bewährt und werden vielfach eingesetzt. Dabei wird der
Produktverteiler zum Einen aus mehreren, konisch jeweils nach unten
sich erweiternden Ringelementen zusammengesetzt, die zwischen sich
einen Abstand aufweisen, und zum Anderen wird der gesamte Produktverteiler
mit einer nach unten konisch erweiterten stationären Glocke
umgeben, die ihn mit allseitigem Spiel umgibt.
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Auch
die Zuckerzentrifugen nach der
EP 0 487 780 B1 führen die Zuckerfüllmasse
zunächst in einen Verteilertopf, von dort auch auf das
erste der Ringelemente des Produktverteilers, von wo sich die Zuckerfüllmassen
dann jeweils nach Überwinden des Ringspaltes auf das nächste
Ringelement begeben, und schließlich auf Grund der Zentrifugalkraft
auf den Siebkorb, auf dessen Wandung sie nach oben ansteigen.
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Die
einzelnen Ringelemente sind jeweils mittels Stegen fest miteinander
verbunden und rotieren dementsprechend synchron. Abgesehen von den Stegen
sind die Ringspalte frei und ermöglichen so ein Durchströmen
von Luft durch die Ringspalte in ungefähr zu den Ringelementen
paralleler Richtung, was die Vergleichmäßigung
der Zuckerfüllmassen verbessert, die sich während
dieses Durchströmens senkrecht zu den Luftströmungen
radial nach außen bewegen.
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Die
Glocke ist stationär, so dass sie eine Zuführung
von Luft und/oder Dampf von oben in den Bereich innerhalb der Glocke
in einfacher Form ermöglicht.
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Es
besteht ein erhebliches Interesse in der Praxis daran, gerade diese
bewährten und vielfach eingesetzten kontinuierlich arbeitenden
Zentrifugen zum Abschleudern von Zuckerfüllmassen mit weiteren
Verbesserungen zu versehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße
kontinuierlich arbeitende Zentrifuge vorzuschlagen, die eine derartige
weitere Verbesserung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass zwischen mindestens zwei der Ringelemente des Produktverteilers
eine Einrichtung mit Luftführungselementen vorgesehen ist.
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Dadurch
wird die Aufgabe gelöst. Es entsteht auf diese Weise eine
kontinuierlich arbeitende Siebzentrifuge mit einem mehrstufigen
Produktverteiler. Während des Überganges zwischen
den Stufen des Produktverteilers in Form der erwähnten
Ringelemente wird durch die Luftführungselemente Luft oder ein
anderes gasförmiges Medium zwischen den Ringelementen hindurchgezogen
beziehungsweise hindurchgeleitet.
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Die
schon in der sehr bewährten bekannten Zuckerzentrifuge
nach der
EP 0 487 780
B1 vorgesehenen Abstände des mehrstufigen Produktverteilers werden
jetzt nicht nur genutzt, um Sprünge und Durchmischungen
der Zuckerkristalle miteinander hervorzurufen und diese dadurch
zu vergleichmäßigen, sondern es werden in den
Bereich dieser frei zurückgelegten Wege der Zuckerkristalle
zwischen den Ringelementen auch noch gezielt Luftströmungen eingebracht,
die nahezu senkrecht zu den radial nach außen fliegenden
Zuckerkristallen verlaufen.
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Bisher
konnte für eine solche Strömung auf die Druckverhältnisse
innerhalb der Glocke zurückgegriffen werden, was jedoch
nur zu relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten führt.
Erfindungsgemäß können die Luftführungselemente
jedoch praktisch frei geformt werden und zu relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten
führen, da auch die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Produktverteiler
um die Achse der Zentrifuge relativ hoch sind.
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Dazu
ergibt sich die Möglichkeit, nicht nur Luft, sondern ganz
gezielt ein entsprechend angereichertes gasförmiges Medium
in dem Bereich zwischen dem Produktverteiler und der Glocke einzubringen
oder zu begünstigen und dann dieses Medium zwischen den
Ringelementen strömen zu lassen, also beispielsweise Dampf
oder auch ein mit Siruptröpfchen angereichertes luft- oder
dampfartiges Medium, mit dem die freifliegenden Zuckerkristalle
in diesem Zustand sehr gut beaufschlagt und durchmischt werden können,
was zu einer zusätzlichen Reinigung und Lösung
von Fremdbestandteilen genutzt werden kann.
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Zu
berücksichtigen ist dabei auch, dass durch die konisch
nach unten sich erweiternden Ringelemente und den ständig
größer werdenden Durchmesser auch eine ständige
Beschleunigung der Kristallsuspension zusammen mit den gegebenenfalls
durch die Beaufschlagung eingetragenen Wasser- oder Siruptröpfchen
erfolgt, was entsprechende Lösungsprozesse weiter fördert.
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Sinnvoll
ist es, wenn zwischen je zwei der Ringelemente des Produktverteilers
je eine Einrichtung mit derartigen Luftführungselementen
vorgesehen ist.
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Dies
hat zur Folge, dass das Eintragen gleich bei mehreren derartigen
sprungartigen Bewegungen der Kristallsuspension erfolgen kann.
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Praktisch
ist es, wenn der Produktverteiler in drei Ringelemente untergliedert
ist. Eine höhere Zahl ist möglich, jedoch konstruktiv
aufwendiger und mit drei Ringelementen lassen sich bereits zwei
Sprünge in der beschriebenen Art erzwingen.
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Die
Einrichtungen mit den Luftführungselementen sind bevorzugt
so ausgebildet, dass sie horizontal angeordnete, flächige
Bleche besitzen. Aus diesen Flächen ist dabei eine Vielzahl
von Blechflächenbereichen flügel- oder schaufelartig
nach oben ausgestellt.
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Dadurch
entsteht eine besonders praktikable Form der Luftführungselemente,
da die Einrichtungen zugleich dazu genutzt werden können,
die Ringelemente zu verbinden und somit auf andere Tragkonstruktionen
für die rotierenden Teile des Produktverteilers verzichtet
werden kann.
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Mit
den horizontal angeordneten flächigen Blechen lässt
sich darüber hinaus auch der Bereich der Luftführungselemente
gut definieren.
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Sehr
bewährt hat es sich in Tests, wenn die Einrichtungen Druckteile
sind, in denen mittels Laser Linien eingeschnitten sind, wobei die
Linien so angeordnet sind, dass sie ein Aufbiegen drei- oder viereckiger
Bereiche ermöglichen.
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Auf
diese Weise hergestellte Einrichtungen sind besonders kostengünstig
und gleichzeitig zuverlässig und gleichmäßig
herstellbar.
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Wenn
die mit dem Laser eingeschnittenen Linien am Ende mit Ausrundungen
versehen sind, kann ein Weiterreißen der eingeschnittenen
Linien verhindert werden. Berücksichtigt werden sollte, dass
durch die hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten des Produktverteilers
mit seinen Ringelementen auch relativ hohe mechanische Belastungen
auf diese Einrichtungen wirken, zumal wenn ihnen zusätzlich
tragende Funktion zugeordnet wird.
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Für
eine günstige Luftführung hat es sich bewährt,
wenn die Luftführungselemente in einem Winkel von mehr
als 30° und weniger als 50° aufgestellt sind.
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In
einer bevorzugten Form können die Winkel zusätzlich
verstellbar gehalten werden, um etwa eine Umstellung der Zentrifuge
auf ein anderes Füllgut, etwa eine andere Zuckermasse zu
berücksichtigen. Dabei ist zu bedenken, dass die Zuckerfüllmassen
sich auch von Jahr zu Jahr in verschiedenen physikalischen Eigenschaften
unterscheiden, die durch die unterschiedlichen Witterungsbedingungen
vorgerufen werden, in denen die Zuckerrüben oder gegebenenfalls
das Zuckerrohr aufwachsen, aus denen die Zuckerfüllmassen
gewonnen werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass die den Produktverteiler umgebende und konisch nach unten erweiterte Glocke
mit der gleichen Frequenz wie der Produktverteiler sich um die gleiche
Achse dreht.
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Anders
als im Stand der Technik wird bewusst die Glocke oder Haube mitdrehend
gestaltet. Während im Stand der Technik eine stationäre
Glocke von Vorteil war, um bestimmte Druckverhältnisse in
dem Ringraum zwischen Produktverteiler und Glocke hervorzurufen,
ist dies jetzt im Hinblick auf das Vorsehen von Luftführungselementen
zwischen den Ringelementen nicht mehr zwingend erforderlich, sodass
die Vorteile einer mitrotierenden Glocke genutzt werden können.
Diese Vorteile bestehen darin, dass es keine Relativbewegungen zwischen
den Ringelementen und der Glocke mehr gibt und somit auch keine
bestimmten Sicherheitsabstände für den Fall von Fehlfunktionen
und dergleichen vorgesehen werden müssen.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung macht
darüber hinaus dadurch von der gemeinsamen Umdrehung der
Glocke und des Produktverteilers mit seinen Ringelementen Gebrauch,
in dem Luftführungselemente, beispielsweise Luftleitbleche,
auch zwischen dem Produktverteiler und der Glocke oder Haube angeordnet
werden.
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Von
ganz besonderem Vorteil ist es jedoch auch, dass der unterste Bereich
der Innenwandung der Glocke den Produktverteiler nach unten überragen
kann und so ein weiteres Ringelement zum Auffangen und weiteren
Transportieren der vom Abwurfrand des Produktverteilers abgeschleuderten Zuckerfüllmassen gebildet
werden kann. Dieses zusätzlich entstehende Ringelement
besitzt den Vorteil, dass die Zuckerfüllmasse, die auf
die Innenseite dieses weiteren Ringelements auftrifft, nicht etwa
wie bei einer stationären Glocke in der
EP 0 487 780 B1 abgebremst
wird, sondern das sogar eine zusätzliche Beschleunigung
eintritt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass auf Grund
der gleichen Umdrehungsfrequenz die Umdrehungsgeschwindigkeit (betrachtet
in Strecke pro Zeit auf dem Umfang der Innenseite der mit drehenden
Glocke) aufgrund des größer werdenden Durchmessers
weiter zunimmt.
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Gerade
in dem Fall, dass der unterste Bereich der Innenwandung der Glocke
den Produktverteiler nach unten überragt, ist das Vorsehen
weiterer Luftführungselemente von besonderem Vorteil, wie sich
leicht vorstellen lässt.
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Es
entsteht in der besonders bevorzugten Ausbildung damit ein viertes
Ringelement, ohne dass der Produktverteiler in vier Ringelemente
untergliedert werden muss. Dadurch entsteht ohne größeren mechanischen
Aufwand ein dritter Sprung zwischen dem untersten Ringelement des
Produktverteilers und diesem zusätzlichen Ringelement.
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Natürlich
entsteht dieser Vorteil auch, wenn der Produktverteiler von vornherein
aus vier oder auch nur aus zwei Ringelementen besteht.
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Weiter
ist es von Vorteil, wenn ein Zufuhrelement oder mehrere Zufuhrelemente
vorgesehen sind, durch das ein Medium wie Luft, Dampf oder mit Siruptröpfchen
angereicherter Dampf in den Innenraum der Glocke zugeführt
wird. Dadurch kann wie bereits oben erwähnt, erreicht werden,
dass bestimmte Zuschlagstoffe mit der strömenden Luft beziehungsweise
dem strömenden Dampf die im freien Flug befindlichen Zuckerkristalle
baufschlagen.
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Bevorzugt
ist es, wenn das Zufuhrelement zur Glocke das Medium, also beispielsweise
Luft, Dampf oder auch mit Sirup angereicherten Dampf von oben in
den Ringraum zwischen der Innenseite der Glocke und der Außenseite
der Ringelemente des Produktverteilers einführt. Dies ist
mechanisch deutlich einfacher zu realisieren.
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Grundsätzlich
wäre es auch möglich, eine Zufuhr von Dampf oder
Luft von unten in den Produktverteiler vorzunehmen und dann durch
die Luftleitelemente der Einrichtungen zwischen den Ringelementen
nach oben strömen zu lassen. Dazu müssten die
Luftleitelemente entsprechend anders herum aufgestellt werden und
einen Sog von unten nach oben herbeiführen. Dies ist jedoch
technisch aufwendiger und damit kostspieliger.
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Weitere
Merkmale sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Im
vorliegenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Details der Ausführungsform
aus 1; und
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3 einen
Schnitt durch das Detail aus 2 in größerem
Maßstab.
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Die
in der 1 dargestellte Zentrifuge dient zum Abschleudern
von Zuckerfüllmassen, um aus sogenanntem Magma im Laufe
einer mehrstufigen Behandlung zunächst Mutterlösung
abzutrennen und dann die in der Mutterlösung vorhandenen
Zuckerkristalle von Fremdbestandteilen zu reinigen.
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Die
Zentrifuge besitzt ein ortsfestes Gestell 10 mit einem
Boden 11, mit Seitenwänden 12, mit einer
Abdeckung 13 und mit einem Einfülltrichter 14.
In den Einfülltrichter 14 wird Zuckerfüllmasse
aufgegeben, die dann in einen Schacht 15 gelangt. Auch
der Einfülltrichter 14 und der Schacht 15 sind
ortsfest.
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Für
den Betrachter deutlich zu erkennen ist auch ein Siebkorb 20,
der von dem Bereich des Bodens 11 bis fast zur Abdeckung 13 im
oberen Bereich der Zentrifuge reicht. Der Siebkorb 20 ist
achssymmetrisch zu einer lotrechten Achse 16 und erweitert sich
konisch von unten nach oben. Auf der Innenwand dieses Siebkorbes 20 wandern
Zuckerpartikel während einer relativ raschen Rotation des
Siebkorbs 20 nach oben und werden dann am oberen Rand 22 des
Siebkorbes 20 nach außen abgeschleudert.
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Bevor
die Zuckerfüllmassen aus dem Schacht 15 auf die
Innenwand des Siebkorbs 20 gelangen, fallen sie in einen
Verteilertopf 30 und von diesem in einen Produktverteiler 40.
Der Siebkorb 20, der Verteilertopf 30 und der
Produktverteiler 40 rotieren um eine gemeinsame lotrechte
Achse 16, die zugleich auch die Achse des nicht mitrotierenden Schachtes 15 darstellt.
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Der
Verteilertopf 30 ist trommelförmig und besitzt
einen geschlossenen Boden 31 und zylindrische Wände 32.
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Die
in den Einfülltrichter 14 eingefüllten
Zuckerfüllmassen gelangen aus dem Einfülltrichter 14 über
den Schacht 15 in den Verteilertopf 30. Innerhalb
des Verteilertopfes 30 stehen senkrechte Stäbe 34,
die zum Mischen und zum Homogenisieren der Zuckerfüllmassen
innerhalb des Verteilertopfes 30 dienen. Die Zuckerfüllmassen
werden durch diese Stäbe 34 gewissermaßen
gerührt und relativ zueinander bewegt. Da ständig
weitere Zuckerfüllmassen in den Verteilertopf 30 nachdrängen,
werden sie von dort nach oben über einen Rand 33 der
zylindrischen Wandung 32 gedrängt. Auf die Partikel
der Zuckerfüllmassen wirkt aufgrund der rotierenden Wandung 32 des
Verteilertopfes 30 eine Zentrifugalkraft. Durch diese Zentrifugalkraft
werden sie nach außen abgeschleudert und treffen auf die
Innenwandung des Produktverteilers 40.
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Der
Produktverteiler 40 und der Verteilertopf 30 sind
miteinander verbunden und drehen sich gemeinsam.
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Der
Produktverteiler 40 besteht aus mehreren ringförmigen
Elementen. Diese ringförmigen Elemente 41, 42, 43 und
ein weiter unten noch näher erläutertes Ringelement 54 sind
konzentrisch zueinander und zu der Achse 16. Sie erweitern
sich in ihrem Durchmesser jeweils von oben nach unten und jedes dieser
vier Ringelemente 41, 42, 43 und 54 ist
auch selbst konisch nach unten erweitert. Im Übrigen ist
jedes der Ringelemente jedoch zylindersymmetrisch.
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Zwischen
der umlaufenden unteren Kante eines jeden Ringelementes 41, 42 und 43 und
der oberen umlaufenden Kante des nächstfolgenden Ringelementes 42, 43 und 54 vergrößert
sich dementsprechend der Durchmesser sprungartig.
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Die
Befestigung der Ringelemente aneinander in diesen sprungartigen
Bereichen wird noch weiter unten unter Bezugnahme auf die 2 und 3 näher
beschrieben.
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Die
Ringelemente 41, 42, 43 des Produktverteilers 40 sind
mit allseitigem Spiel von einer nach unten konisch erweiterten Haube
oder Glocke 50 umgeben. Diese Glocke 50 überragt
den Ring 43 nach unten und bildet mit ihrem unteren Bereich
auf diese Weise den Ring 54. Die Glocke 50 dreht
sich mit dem Produktverteiler 40 mit und ist ebenfalls
symmetrisch zur Achse 16.
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In
dem Bereich zwischen den Außenseiten der Ringelemente 41, 42, 43 des
Produktverteilers 40 und der Innenseite der Glocke 50 mit
dem Ringelement 54 führt von oben eine Medienzufuhr über
ein Zufuhrelement 52. Diese Medienzufuhr über
das Zufuhrelement 52 kann Dampf oder Luft oder gegebenenfalls
auch ein anderes Gas oder auch ein Medium mit fein verteilten Sirupanteilen
oder anderen Zusätzen in den Bereich innerhalb der Glocke 50 und
außerhalb des Produktverteilers 40 einführen.
Dieses Medium ist beispielsweise ein zur Aufbereitung einer Kristallsuspension
verwendetes Medium.
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Dieses
Medium gelangt dann über die Bereiche zwischen den Ringen 41, 42, 43, 54 in
Zusammenhang mit den Beschreibungen der 2 und 3 näher
erörterter Form in den Bereich innerhalb des Produktverteilers 40 und
beaufschlagt damit die dort befindlichen Zuckerfüllmassen.
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Aufgrund
der sich drehenden Ringelemente 41, 42, 43, 54 des
Produktverteilers 40 beziehungsweise der Glocke 50 gelangen
die aus dem Verteilertopf 30 auf die Innenwand des Ringelementes 41 geschleuderten
Zuckerfüllmassen beziehungsweise Kristallmassen der Kristallsuspension
jeweils von einem Ringelement 41, 42, 43 auf
das nächstuntere, das vorherige konisch außen
umgebende Ringelement 42, 43, 54. Dabei
werden sie jeweils bei Überwinden des Durchmesserunterschiedes
zwischen zwei Ringelementen 41, 42, 43, 54 umgewälzt
und homogenisiert, da sie zugleich von dem Dampf, der Luft oder
den sonstigen insbesondere zur Aufbereitung einer Kristallsuspension
verwendeten Medien beaufschlagt werden.
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Von
der Abwurfkante des untersten Ringelementes 54, zugleich
also der unteren Kante der Glocke 50, werden die Zuckerfüllmassen
durch die Zentrifugalkraft erneut nach außen abgeschleudert.
Dabei treffen sie auf die Prallfläche 21 im unteren
Bereich des konisch sich nach oben erweiternden Siebkorbs 20.
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Von
dieser Prallfläche 21 gelangen sie auf ein mit
dem Korbboden des Siebkorbes 20 und dieser Prallfläche 21 fest
verbundenes Sieb und wandern aufgrund der Zentrifugalkraft auf dem
Sieb des Siebkorbes 20 nach oben. In dem Bereich der Prallfläche 21 kann
eine Wasser-Aufgabeeinrichtung vorgesehen werden.
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Der
Siebkorb 20 ist nach oben hin durch einen Rand 22 abgeschlossen.
Von diesem Rand 22 aus werden die Zuckerpartikel nach außen
abgeschleudert, dort aufgefangen und weiterverarbeitet (nicht dargestellt).
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In
der 2 ist die Glocke 50 mit dem Produktverteiler 40 und
den Ringelementen sowie weiteren Details vergrößert
perspektivisch dargestellt. Die Glocke 50 ist dabei transparent
dargestellt, in der Praxis ist dies allerdings nicht der Fall.
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Man
sieht dadurch, dass sich zwischen der inneren Seite der Glocke 50 und
der äußeren Seite der Ringelemente 41, 42 und 43 des
Produktverteilers 40 ein Raum aufbaut, in dem sich Dampf,
Luft oder ein zur Aufbereitung der Kristallsuspension beziehungsweise
der Zuckerfüllmassen vorgesehenes Medium befinden kann.
Die Zufuhr dieses Mediums beziehungsweise des Dampfes oder der Luft
erfolgt von oben mittels des in der 2 nicht
dargestellten Zufuhrelements 52, ebenso wie auch die Zufuhr
der Zuckerfüllmassen von oben durch den hier weggelassenen
Schacht in den Verteilertopf 30 von oben erfolgt. In diesen
Verteilertopf 30 blickt man in der 2 schräg
von oben bis zum Boden 31, von dem einige Stäbe 34 aufragen.
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Ebenso
erkennt man auch die zylindrischen Wände 32 des
Verteilertopfes 30, jedoch nicht deren oberen Rand 33,
der hier verdeckt ist.
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Dieser
obere Rand wird verdeckt durch eine horizontal verlaufende und über
diesen oberen Rand 33 der zylindrischen Wände 32 in
Richtung zur Achse 16 ragende ringförmige Abdeckfläche 47,
von der nach außen Vorsprünge 48 zur
Glocke 50 ragen und diese tragen beziehungsweise mit dieser
befestigt sind.
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Gut
zu erkennen in der 2 sind die drei Ringelemente 41, 42 und 43 des
Produktverteilers 40. Man sieht auf diese von außen.
Das bedeutet, dass die Zuckerfüllmasse aus dem Inneren
des Verteilertopfes 30 über dessen nicht zu erkennenden oberen
Rand 33 nach außen abgeschleudert werden und auf
die Innenseite des obersten Ringelementes 41 treffen. Da
sich dieses konisch nach unten erweitert und alle Ringelemente 41, 42, 43 des
Produktverteilers 40 mit dem Verteilertopf 30 rotieren,
werden durch die Zentrifugalkraft die Zuckerkristalle auf der Innenwand
des Ringelementes 41 nach unten transportiert.
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Am
unteren Rand des obersten Ringelementes
41 werden diese
Zuckerkristalle und etwaige andere Partikel wieder nach außen
abgeschleudert. Sie treffen dann auf den oberen Rand des nächstfolgenden
Ringelementes
42. Für den Sprung von dem unteren
Rand des Ringelements
41 zum oberen Rand des Ringelements
42 ist
ein Abstand in radialer Richtung zu überwinden, da der
Durchmesser der beiden koaxialen Ringelemente
41 und
42 unterschiedlich ist.
Der sich in den herkömmlichen Zentrifugen aus der
EP 0 487 780 B1 erstreckende
Ringspalt wird erfindungsgemäß hier mit einer
Einrichtung
61 aus zahlreichen Luftleitelementen oder Luftführungselementen
abgedeckt. Diese Einrichtung
61 weist in der dargestellten
bevorzugten Ausführungsform ein ringförmig diesen
Ringspalt abdeckendes Blech auf, das im Druckverfahren hergestellt
ist. Dabei werden bevorzugt durch einen Laserstrahl in die Druckteile
Laschen eingeschnitten und diese zunächst nur mittels der
Schnittlinien vorgezeichneten Laschen dann anschließend
im Druckverfahren so umgeformt, dass eine Art Leitblech entsteht.
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Jede
der Laschen der Einrichtung 61 steht in gleicher Form als
Leitblech nach oben vor. Wie man in der perspektivischen Zeichnung
etwa erkennen kann, besitzen auch alle einen gleichen Biegewinkel von
vorzugsweise etwa 40 Grad. Die Größe dieses Biegewinkels
kann abhängig von der Konsistenz der in der Zentrifuge
zu verarbeitenden Zuckerfüllmassen ausgewählt
und optimiert werden, etwa auch unter Berücksichtigung
einer bevorzugten Umdrehungsgeschwindigkeit der Ringelemente 41, 42, 43 um
die Achse 16.
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Auch
die exakte Form der Leitbleche beziehungsweise der Laschen, aus
denen die Leitbleche entstehen, kann entsprechend bestimmten Anforderungen
modifiziert werden und etwa dreieckig oder viereckig sein.
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Die
Funktion der Leitbleche ist es, eine Sogwirkung im Produktverteiler 40 zusätzlich
zu erzielen oder zu verstärken, die eine Strömung
der Luft, des Dampfes oder des zur Behandlung der Kristallsuspension
vorgesehen Mediums erzeugt, und zwar von oben durch die von den
gebogenen Laschen freigemachten Bereiche in dem Blech der Einrichtung 61 mit
den Luftleitelementen. Die Leitbleche beziehungsweise Laschen stellen
in dieser Ausführungsform die Luftleitelemente der Einrichtung 61 dar.
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Dadurch,
dass durch die Luftleitelemente der Einrichtung 61 eine
Sogwirkung in den Innenraum des Produktverteilers 40 hinein
erfolgt, kann im oberen Bereich der Glocke 50 auf eine
vollständige Schließung der Glocke 50 nach
oben hin verzichtet werden, die herkömmlich erforderlich
war, um Druckverhältnisse durch die Zufuhr von Luft, Dampf
oder anderen Medien mittels des Zufuhrelementes 52 zur Glocke
zu nutzen und dadurch die Strömung durch die herkömmlichen
Ringspalte in das Innere des Produktverteilers vorzunehmen.
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Das
Zufuhrelement 52 wird jetzt lediglich benötigt,
um die Zusammensetzung des Mediums beziehungsweise des Dampfes oder
der Luft in dem Bereich innerhalb der Glocke 50 und außerhalb
des Produktverteilers 40 zu beeinflussen und festzulegen.
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Das
durch die Luftleitbleche der Einrichtung 61 mit den Luftleitelementen
strömende Medium strömt quasi parallel zu den
Flächen der Ringelemente 41 und 42 nach
unten; die Strömungsrichtung ist nicht notwendig exakt
lotrecht, sondern wird durch die Luftleitelemente beeinflusst. Auf
jeden Fall findet eine starke und erhebliche Beaufschlagung der
senkrecht zu den strömenden Medien nach außen
in horizontaler Richtung abgeschleuderten Zuckerkristalle statt,
die auf diese Weise mit den Dampfmolekülen oder anderen
gewünschten Zuschlagstoffen beaufschlagt werden.
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Die
auf diese Weise beaufschlagten Zuckerkristalle sowie die sonstigen,
sich jetzt auf der Innenseite des Ringelementes 42 befinden
Substanzen werden durch die Zentrifugalkraft auch hier nach unten
transportiert, bis sie auf den Übergang vom unteren Rand
des Ringelements 42 auf den oberen Rand des Ringelementes 43 treffen.
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Hier
wiederholt sich der gleiche Vorgang, da auch der Zwischenraum zwischen
dem unteren Rand des zweiten Ringelements 42 und dem oberen
Rand des dritten Ringelements 43 in gleicher Form gestaltet
ist und eine Einrichtung 62 mit Luftleitelementen aufweist,
die derjenigen der Einrichtung 61 entspricht, allerdings
einen etwas größeren Durchmesser besitzt. Dies
kann zur Folge haben, dass die Luftleitbleche oder Luftleitelemente
anders gestaltet sind, auch ihre Zahl kann sich von der der ersten
Einrichtung 61 unterscheiden.
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Auf
dem dritten Ringelement 43 wiederholt sich nun der Vorgang;
die bereits an zwei sprungartigen Übergängen zwischen
den Ringelementen umgewälzten und beaufschlagten Zuckerkristalle
werden weiter auf der konischen Innenwand nach unten transportiert.
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Am
unteren Rand erfolgt jetzt der dritte derartige sprungartige Übergang,
und zwar hier auf den unteren Bereich der Innenwand der Glocke 50,
der zugleich das vierte Ringelement 54 bildet. Da die Glocke 50 mit
dem Produktverteiler 40 gemeinsam um die gleiche Achse 16 rotiert
und die Umdrehungsfrequenz identisch ist, ist der sprungartige Übergang ähnlich
wie der zwischen den einzelnen Ringelementen 41, 42 und 43.
Allerdings befindet sich hier jetzt keine Einrichtung 61, 62 mit
Luftleitelementen, obwohl eine solche in speziellen Ausführungsformen auch
denkbar wäre. Angedeutet sind stattdessen Abstandhalter 67,
die eine Verbindung zwischen dem untersten Ringelement 43 des
Produktverteilers 40 und der Innenseite der Glocke 50 oberhalb
des Ringelements 54 schaffen.
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Diese
Abstandhalter 67 könnten auch in Form von Luftleitelementen
ausgebildet sein. Sie können auch an anderen Positionen
vorgesehen werden. Auch Verbindungselemente an anderen Stellen sind
möglich. Sowohl die Abstandhalter 67 als auch
andere Verbindungselemente können lösbar vorgesehen
werden.
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Damit
die Glocke 50 mit dem Produktverteiler 40 und
seinen Ringelementen 41, 42, 43 synchron umläuft,
ist sie wie oben erwähnt an der oberen Abdeckung 47 mit
den Vorsprüngen 48 fest verbunden.
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Die
Ringelemente 41, 42, 43 werden durch die
Einrichtungen 61 und 62 auch miteinander fest verbunden,
so dass es keiner weiteren Haltemechanismen oder Streben mehr bedarf.
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An
den Vorsprüngen 48 zwischen Produktverteiler 40 und
Glocke 50 sind ebenfalls strömungstechnisch optimierte
Bleche zu erkennen, die bevorzugt in Stecktechnik angeordnet sein
können. Diese strömungstechnisch optimierten Bleche
führen ebenfalls zu einem Sogeffekt von oben nach unten
oder anders ausgedrückt, sie schieben gewissermaßen die
Luft, den Dampf oder das sonstige Medium innerhalb des Innenraums
der Glocke 50 nach unten. Es entsteht hier eine weitere
Einrichtung 64 mit Luftleitelementen, die allerdings keinen
Sog durch nach außen abgeschleuderte Zuckerfüllmassen
hervorruft, sondern lediglich eine Luftströmung innerhalb
des Innenraums der Glocke 50 fördert.
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Anders
als in der herkömmlichen Zentrifuge aus der
EP 0 487 780 B1 gibt es
hier keine Differenzgeschwindigkeit von Glocke und Produktverteiler. Dadurch
kann vermieden werden, dass es zu einer räumlichen Nähe
von stehenden Teilen einerseits und sich schnell drehenden Teilen
andererseits kommt. Dadurch wird auch vermieden, dass entsprechende
Sicherungsmaßnahmen zur Vermeidung von Fehlfunktionen in
Extremfällen getroffen werden müssen.
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Stattdessen
wird eine mitdrehende Haube oder Glocke über dem mehrstufigen
Produktverteiler gestülpt, wobei diese mitdrehende Glocke
gleichzeitig die letzte Stufe beziehungsweise das letzte Ringelement
für den Produktverteiler bildet. Das hat den Vorteil, dass
sich das zur Aufbereitung der Kristallsuspension eingeleitete Medium,
vorzugsweise also Dampf, Wasser oder Sirup komplett mit der Kristallsuspension
der Zuckerfüllmassen vermischt und dass dieses Gemisch kontinuierlich
bis zu seinem Austritt aus der letzten Stufe des unteren Ringelements
beschleunigt wird.
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Das
Medium wird über den sich drehenden Teilen durch das rohrförmige
Zufuhrelement 52 (vergleiche 1) an einer
oder mehreren Stellen aufgebracht und durch die Leitbleche der Einrichtung 64 in den
Bereich zwischen Glocke 50 und Produktverteiler 40 gezogen.
Durch das rasche Drehen aller Teile wird eine optimale Verteilung
des Mediums in dem Raum zwischen der Innenseite der Glocke 50 und der
Außenseite des Produktverteilers 40 erreicht.
In jeder Stufe wird ein Teil des erwähnten Mediums über die
Einrichtungen 61, 62 mit den Luftleitelementen beziehungsweise
Leitblechen, Flügeln oder Schaufeln mit der Zuckerfüllmasse
in Kontakt gebracht. Die letzte erwähnte Stufe entsteht
durch den Sprung der Kristallsuspension vom Produktverteiler 40 zur
mitdrehenden Glocke 50. Hier wird der noch vorhandene Rest
des Mediums mit der Kristallsuspension vermischt.
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Auf
Grund des gemeinsamen Drehens von Glocke 50 und Produktverteiler 40 muss
also kein Sicherheitsabstand zwischen diesen beiden Bauteilen mehr
berücksichtigt werden. Der Raum zwischen diesen beiden
Teilen kann also so konzipiert werden, dass für jede Stufe
und für jeden Sprung der Zuckerfüllmassen die
optimale Menge an Medium aus dem Innenraum der Glocke 50 in
den Produktverteiler 40 geleitet beziehungsweise durch
die Einrichtungen 61, 62 mit den Luftleitelementen,
Leitblechen, Schaufeln beziehungsweise Flügeln gesaugt
wird.
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Zwischen
den Ringelementen 41, 42, 43, 54 besteht
jeweils eine Sprungweite, die von den Zuckerkristallen überwunden
werden muss. Diese Sprungweite zwischen den einzelnen Stufen kann durch
eine entsprechende Wahl der Durchmesser der Ringelemente danach
ausgerichtet werden, wie viel von dem angesaugten Medium in der
jeweiligen Stufe jeweils eingebracht werden soll. Nimmt man dabei
den einen Wert von a als Gesamtmaß für alle Sprünge
und einen Wert von n für die Anzahl der vorgesehenen Stufen,
so ergeben sich für die Wahl der Abstände zwischen
zwei Ringelementen beziehungsweise für die Größe
eines Sprunges Werte zwischen a/n und a/2. Möchte man aus
verschiedenen Gründen beispielsweise in der ersten Stufe
relativ viel Dampf zuführen, so kann man den Abstand zwischen
dem oberen Rand 33 des Produktverteilers 40 und
der Innenseite des obersten Ringelementes 41 entsprechend
vergrößern und dafür die Abstände zwischen
den anderen Ringelementen entsprechend verkleinern. Ebenso kann
man zwischen den anderen Ringelementen vorgehen. Hierzu werden jeweils die
Ringelemente und die Luftführungselemente ausgetauscht.
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Diese
Anzahl der Stufen ist in der dargestellten Ausführungsform
durch die drei Ringelemente 41, 42, 43 und
das vierte Ringelement 54 gegeben; es kann jedoch auch
eine kleinere oder größere Zahl an Ringelementen
vorgesehen werden. Die dargestellte Form ist jedoch die bevorzugte
Gestaltung.
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Auch
der Abstand zwischen dem Produktverteiler 40 und dem Siebkorb 20 beziehungsweise der
Zentrifugentrommel kann durch das Drehen aller Teile mit der gleichen
Frequenz optimal ausgeführt werden. Das bedeutet, dass
auch der Verteilertopf 30 als Aufgabeort der Kristallsuspension
im Durchmesser größer ausgeführt werden
kann, um eine bessere Aufbereitung der Zuckerfüllmassen
zu erreichen.
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In
der 3 ist nochmals ein Schnitt wiedergegeben, und
zwar durch das Detail der Zentrifuge, das in der 2 in
perspektivischer Darstellung zu sehen ist. Man sieht also außen
die Glocke 50, die in ihrem unteren Bereich das vierte
Ringelement 54 ausbildet, und darin den Produktverteiler 40 mit
den anderen drei Ringelementen 41, 42, 43.
Zwischen den Ringelementen 41 und 42 einerseits
und 42 und 43 andererseits sieht man jeweils die
Einrichtungen 61 und 62 mit den Luftleitelementen,
die hier nur angedeutet sind. Man erkennt jedoch, dass das Medium zwischen
der Innenseite der Glocke 50 und der Außenseite
der Ringelemente 41, 42 und 43 des Produktverteilers 40 durch
diese Einrichtungen 61 und 62 in das Innere des
Produktverteilers 40 hineingezogen werden.
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Im
Inneren des Produktverteilers 40 sieht man oben innerhalb
des ersten Ringelements 41 den Verteilertopf 30 mit
seiner zylindrischen Wand 32 und deren oberen Rand 33 sowie
den Stäben 34 auf dem Boden 31. Der obere
Rand 33 der zylindrischen Wand 32 des Verteilertopfs 30 ist
hier nicht abgedeckt und zeigt deutlich, dass von diesem oberen Rand 33 die
Zuckerfüllmassen nach Erreichen eines entsprechenden Füllungsgrades
außen abgeschleudert werden und auf die Innenwand des konisch
sich nach unten erweiternden ersten Ringelements 41 treffen.
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Der
weitere Verlauf ist wie in den 1 und 2 beschrieben.
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- 10
- ortsfestes
Gestell
- 11
- Boden
des Gestells
- 12
- Seitenwände
des Gestells
- 13
- Abdeckung
des Gestells
- 14
- Einfülltrichter
- 15
- Schacht
- 16
- lotrechte
Achse
- 20
- Siebkorb
- 21
- Prallfläche
- 22
- oberer
Rand des Siebkorbs
- 30
- Verteilertopf
- 31
- Boden
des Verteilertopfes
- 32
- zylindrische
Wände des Verteilertopfes
- 33
- oberer
Rand des Verteilertopfes
- 34
- Stäbe
- 40
- Produktverteiler
- 41
- Ringelement
- 42
- Ringelement
- 43
- Ringelement
- 47
- obere
Abdeckung des Produktverteilers
- 48
- Vorsprünge
zur Verbindung des Produktverteilers mit der Glocke
- 50
- Glocke
- 52
- Zufuhrelement
zur Glocke
- 54
- Ringelement
- 61
- Einrichtung
mit Luftleitelementen
- 62
- Einrichtung
mit Luftleitelementen
- 64
- Einrichtung
mit Luftleitelementen
- 67
- Abstandhalter
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2207663
C3 [0002, 0005]
- - DE 3828204 C2 [0002, 0005]
- - EP 0152855 A3 [0006]
- - EP 0487780 B1 [0007, 0008, 0015, 0033, 0067, 0082]