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Absetzvorrichtung zum Klären von Säften, insbesondere von gekalktem
und mit Kohlensäure saturiertem Zuckerrübens aft Zum Klären von Säften, namentlich
in der Zuckerindustrie zum Ausscheiden der durch Atzkalk und C O2-Saturation ausgefällten
Nichtzuckerstoffe von dem sie umgebenden Klarsaft werden Absetzvorrichtungen verwendet,
bei denen der Saft an Leit- und Absetzflächen entlanggeführt und die auszuscheidenden
Stoffe durch Schwerkraftwirkung vom Saft getrennt werden.
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Bekannte Vorrichtungen dieser Art bestehen aus im waagerechten Querschnitt
runden oder viereckigen Gefäßen, in welche mehrere nach unten sich verengende und
in der Mitte eine große Öffnung aufweisende trichterförmige Leit- und Absetzkörper
eingehängt sind. Der sich auf den Kegelmantelflächen absetzende Schlamm gleitet
nach der Mitte hin ab und sammelt sich im unteren Teil des Absetzbehälters, während
der Klarsaft an den nach unten gekehrten Kegelmantelflächen zur Behälterwand des
Absetzgefäßes hin nach oben steigt und durch eine für jede Absetzkammer vorgesehene
Ringleitung abgenommen wird. Hierbei ist es, da das Absetzgefäß einen Umfang von
iiber 10 m hat, schwierig, den Klarsaft an allen Stellen des Absetzapparates vollständig
zu erfassen. Demzufolge ist die Ausbeute unbefriedigend.
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Hinzu kommt der weitere Nachteil, daß diese Absetzapparate keinen
Klarsaft liefern, so daß ein Nach filtrieren des gewonnenen geklärten Saftes und
ein Eindicken des anfallenden Dickschlammes notwendig ist, was zusätzliche Einrichtungen
und einen erhöhten Arbeitsaufwand erfordert.
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Für das Klären von Zuckerrübensaft gibt es weiterhin zylindrische
Absetzgefäße, in die mehrere flach geneigte, schalenförmige Absetzböden in Abständen
von etwa 1,5 m übereinander eingebaut sind.
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Durch die Absetzböden ist das Absetzgefäß in einzelne Absetzkammern
aufgeteilt. Der sich auf den Absetzböden absetzende Schlamm wird durch rotierende
Rechen zu einer Offnung in der Mitte der Böden gefördert und fällt durch die Öffnungen
in den unteren Teil des Absetzapparates, wo er abgezogen wird. Der in den Absetzkammern
aufsteigende Klarsaft wird im oberen Teil jeder Kammer abgenommen. In bezug auf
die Ausbeute werden mit diesen Absetzapparaten, da auch bei ihnen ein vollständiges
Erfassen des Klarsaftes durch Ringleitungen nicht möglich ist, keine besseren Ergebnisse
erzielt als mit den Absetzt gefäßen, die mit trichterförmigen Absetzkörpern ausgerüstet
sind. Durch die rotierenden Rechen oder Kratzer wird der Schlamm ständig aufgerührt,
was erklärlicherweise zu einer Trübung des anfallenden Klarsaftes führt.
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In der Wirkungsweise unbefriedigend sind schließlich auch die bekannten
einfachen Absetzvorrichtungen, die aus im Querschnitt runden oder viereckigen niedrigen
Kästen mit einem daran angebrachten konisch nach unten zu verjüngten unteren Teil
bestehen. Der Klarsaft wird hier über ein verstellbares Wehr aus dem oberen Teil
des Kastens abgelassen; der abfallende Schlamm sammelt sich im verjüngten unteren
Kastenteil und wird dort abgenommen.
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Die vorstehend erläuterten Unzulänglichkeiten der bisher gebräuchlichen
Absetzvorrichtungen treten besonders dann hervor, wenn, wie es heute bevorzugt gemacht
wird, für den Zweck der Saftreinigung möglichst geringe Kalkmengen verwendet werden,
um an Filterfläche bei den für das Filtrieren des Dickschlammes notwendigen Filtern
zu sparen. Für diese besondere Aufgabenstellung genügen die bisher bekannten Saftklärvorrichtungen
nicht mehr.
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Mit der Erfindung wird bezweckt, die vorgeschilderten Mängel und
Nachteile zu vermeiden und eine Absetzvorrichtung zum Klären von Säften, insbesondere
gekalktem und saturiertem Zuckerrübensaft zu schaffen, bei welcher keine Einbußen
an Klarsaft in Kauf genommen werden müssen und der Klarsaft in einwandfrei geklärtem
Zustand abgenommen werden kann. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß
durch einen an der unteren Randkante jeder Kegelhaube gebildeten zylindrischen Fortsatz
zwischen diesem und der inneren Mantelfläche des zylindrischen Behälters eine ringspaltförmige
axiale Durchfluß stelle gebildet ist, deren Gesamtquerschnittsfläche kleiner ist
als der Durchgangsquerschnitt zwischen der Randkante des zylindrischen Fortsatzes
und der mit freiem Abstand von ihr angeordneten nächsten Absetzhaube, daß in der
Höhe der obersten Kegelhaube in einem von einer Zwischenwand umgrenzten Ringraum
eine ringförmige Verteilerrinne angebracht ist, über welche der zu klärende Saft
an mehreren Eintrittsstellen von
außen her in den Absetzbehälter
eingeleitet wird, und daß zwischen der obersten Kegelhaube und der ebenfalls keglig
gestalteten Deckenwand des Behälters eine erste volumenmäßig größte Absetzkammer
geschaffen ist.
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Durch die vorbeschriebene Ausbildung und Anordnung der übereinanderliegenden
spitzkegligen Absetzhauben und durch die Zuführung des Zuckerrübensaftes über eine
von einer ringförmigen Zwischenwand umgebene Verteilerrinne ist eine ruhige, geglättete
Abwärtsströmung des Zuckerrübensaftes in der Absetzvorrichtung sichergestellt.
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Die Durchgangs querschnitte zwischen den zylindnschen Fortsätzen an
den unteren Randkanten der Kegelhauben und der Innenmantelfläche des Behälters sind
so bemessen, daß an diesen Stellen die Fließgeschwindigkeit des Saftes kleiner ist
als die Sinkgeschwindigkeit der auszuscheidenden Stoffe. Der Eintrittsquerschnitt
zu jeder Absetzkammer ist noch größer als der Gesamtquerschnitt der vorangehenden
axialen Durchflußstelle. Dadurch wird die Fließgeschwindigkeit beim Übertritt des
Saftes in die Absetzkammer noch weiter vermindert mit dem Erfolg, daß die Trennung
der auszuscheidenden Stoffe von dem in der Absetzkammer aufwärts strömenden Saft
außerordentlich begünstigt wird. Der Öffnungswinkel der Kegelhauben ist so gewählt,
daß der sich auf den Oberflächen der Kegelhauben absetzende Schlamm durch Eigengewichtswirkung
nach unten rutscht und wieder in die Hauptströmung hineingelangt, wo er mit einer
Geschwindigkeit nach unten sinkt, die größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit
des Saftes.
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Mit der Einbeziehung des oberen Teiles des Behälters der Absetzvorrichtung
in den Gesamtabsetzraum wird erreicht, daß ein großer Teil des Klarsaftes schon
oberhalb der Absetzhauben abgezogen wird. Dies ermöglicht einen entsprechend großen
Durchsatz an Zuckerrübensaft in der Zeiteinheit und schafft somit die Voraussetzung
für einen wirtschaftlichen Einsatz von Absetzvorrichtungen ohne bewegliche Teile.
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Der Absetzbehälter bildet einen geschlossenen Raum, der ständig gefüllt
ist und nicht leerlaufen kann, wenn, wie es die Erfindung vorsieht, der Zulaufbehälter,
aus dem die Trübe entnommen wird, und der Sammelbehälter für den Klarsaft in. Höhenlagen
über der höchsten Stelle des Absetzbehälters angeordnet werden.
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Die Leit- und Absetzhauben werden vorteilhaft in solcher Anzahl angeordnet,
daß die Aufstieggeschwindigkeit des zu klärenden Saftes keinesfalls größer sein
kann als die Sinkgeschwindigkeit der auszuscheidenden Stoffe.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Leit- und Absetzhaube
aus zwei Kegel- bzw. Kegelstumpfabschnitten zusammengesetzt, wobei der obere Kegdabschnift
mit kleinerem Öffnungswinkel ausgeführt ist als der untere Kegelstumpfabechnitt,
dessen Öffnungswinkel zumindest so groß gewählt ist, daß der sich auf ihm absetzende
Schlamm durch Eigengewichtswirlcung nach unten gleitet. Hiermit wird erreicht, daß
die Durchflußquerschnitte zu den obersten Stellen der teilweise einander übergreifenden
Hauben zunehmend enger werden, so daß in der letzten Aufstiegstrecke des Klarsaftes
auch kleinste Sinkstoffteilchen mit Sicherheit ausgeschieden werden.
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Die einzelnen Leit- und Absetzhauben können zweckmäßigerweise am Behältermantel
durch mehrere in gleichmäßiger Winkelteilung angeordnete, radial zur
Behälterachse
stehende Bleche befestigt werden, die, etwa über die halbe Höhe der Hauben reichend,
als Leitorgane für den abwärts strömenden Saft dienen.
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Diese über eine verhältnismäßig große Höhe reichenden Bleche tragen
wesentlich dazu bei, daß der zu klärende Saft in gleichmäßigem ruhigem Strom an
der Innenmantelfläche des Absetzbehälters langsam nach unten fließt.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die in schematischer Darstellung
ein Ausführungsbeispiel einer im Sinne der Erfindung ausgebildeten Absetzvorrichtung
im vertikalen Längsmittelschnitt zeigt, näher erläutert.
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Der Hochbehälter 1, dem die Trübe durch den Stutzen 2 zugeleitet
wird, ist mit einer Überlaufleitung 3 und mit einem der Entlüftung dienenden Dunstrohr
4 ausgerüstet und enthält einen Schwimmer 5, welcher ein in der zum Absetzbehälter
6 führenden Rohrleitung 7 eingebautes Ventil 8 schließt, wenn der Hochbehälter 1
leerläuft. Die Rohrleitung 7 mündet in eine Ringleitung 9, die in einer um den Absetzbehälter
6 am höchsten Abschnitt des zylindrischen Behältermantelteiles herumgelegt und an
mehreren Stellen durch Krümmer 10 mit dem Behälterinnern verbunden ist. Unterhalb
der Eintrittsstellen ist an der Behälterinnenseite eine Verteilerrinne 11 angebracht,
welche die zulaufende Trübe gleichmäßig iiber den Behälterumfang verteilt. Eine
die Rinne umgebende Zwischenwand 12 leitet die zufließende Trübe in eine an der
Behälterwand nach unten fließende Strömungsrichtung.
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Der im Mittelabschnitt in zylindrischer Form ausgeführte Absetzbehälter
6 ist oben und unten durch je einen spitzkegligen Wandungsteil 6a, 6b abgeschlossen.
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Der trichterförmige untere Behälterteil 6b weist einen Stutzen 13
auf. durch den der sich unten im Behälter ansammelnde Schlamm bzw. das Konzentrat
abgenommen wird. In den zylindrischen Mittelabschnitt des Absetzbehälters 6 sind
in regelmäßigen oder auch in unregelmäßigen Abständen übiereinander und teilweise
einander übergreifend Leit- und Absetzhauben t4 von im wesentlichen spitzkegliger
Form konzentrisch zur Behältermittelachse eingebaut. Jeder dieser Hauben 14 ist
so angeordnet, daß die Haubenspitze nach oben und der Haubenrand nach unten gelehrt
ist.
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Im gezeichneten Beispiel ist jede Haube aus vier Abschnitten zusammengesetzt,
nämlich aus einem spitzkegligen obersten Abschnitt 14a, einem kleinen zylindrischen
Übergangsabschnitt 14b' einem kegelstumpfförmigen Mittelabsclmitt 14c und einem
zylindrischen unteren Endabschnitt 14d Die Durchmesser der zylindrischen Endabschnitte
14d sind so groß gewählt, daß die Endabschnitte, welche die nach unten weisenden
Öffnungen der Hauben 14 umgrenzen, nahe an die zylindrische Behälterwandung heranreichen,
und zwar um so näher, je höher die Hauben liegen.
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Die Hauben werden von je drei um 1200 oder von je vier um 900 versetzte
Bleche 15 getragen, die, über die Endabschnitte 14d und einen Teil der kegligen
Mittelabschnitte reichend, an diesen Haubenabschnitten und an der Innenfläche des
zylindrischen Behälterabschnittes angeschweißt sind. Die oberste Haube 14 ist außerdem
noch an drei oder vier Blechen 15a aufgehängt, die über den spitzwinkligen obersten
Abschnitt 14aus den zylindrischen Übergangsabschuitt 14b und einen Teil des kegelstumpfförmigen
Mittelabsehnittes 14C reicht und mit den anderen Kanten an die Zwischenwand 12 sowie
an den darüberliegenden Abschnitt des zylindrischen Behälterwandungsteiles angeschweißt
sind.
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Die in den Absetzbehälter 6 eingeführte Trübe fließt zwischen den
Haubenrändern und dem Behältermantel an dessen Innenseite in verhältnismäßig langsamer
Strömungsgeschwindigkeit nach unten, so daß die spezifisch schwereren Sinkstoffe
dem Klarsaft voreilen. An der unteren Kante der Zwischenwand und an den Haubenrändern
wird jeweils ein Teil des Saftes nach oben umgelenkt. Hierbei wird bereits der größte
Teil der spezifisch schwereren Stoffe aus dem Saft ausgeschieden. Die ausgeschiedenen
Teile fließen an der oder in der Höhe der Behälterinnemnantelfläche weiter nach
unten, während der zu klärende Saft in den Raum, der zwischen der obersten Abdeckhaube
und der kegligen Behälterdeckenwand abgegrenzt ist, und die Räume zwischen je zwei
übereinanderliegenden Hauben 14 nach oben steigt, wie in der Zeichnung mit Pfeilen
angedeutet ist. Durch Erweiterung der Querschnitte und den Umstand, daß zufolge
der Verteilung des Saftes auf mehrere Hauben sich die Strömungsgeschwindigkeit in
diesen Abschnitten weiter verlangsamt, werden in den Räumen zwischen je zwei übereinanderliegenden
Hauben auch die kleinsten Stoffteilchen vom Saft getrennt. Diese Teilchen setzen
sich als Schlamm auf den nach oben gekehrten Kegelmantelflächen der Hauben ab, gleiten
auf diesen Abschnitten abwärts und gelangen wieder zurück in die nach unten gehende
Strömung. Wichtig für diesen Effekt ist, daß der Öffnungswinkel der kegligen Abschnitte
14c der Hauben 14 nach Maßgabe des 5 edimentationskoeffizienten entsprechend klein
gewählt wird.
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Der Klarsaft steigt nach oben und sammelt sich an den engsten höchsten
Stellen der kegligen Deckenwand 6a und der einzelnen Leit- und Absetzhauben 14.
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Von dort wird er durch Rohrleitungen 16 zu einem hochgelegenen Sammelbehälter
17 weiter gefördert.
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Die Anschlußstellen der Rohrleitungen 16 an den Sammelbehälter 17
sind in einer Höhenlage oberhalb der höchsten Stelle des Absetzbehälters 6 und in
solchem Abstand über dem Boden des Sammelbehälters angebracht, daß der Klarsaft
nicht zum Absetzbehälter zurückfließen kann, wenn die Zufuhr von Trübe in den Absetzbehälter,
der normalerweise immer ganz gefüllt ist, unterbrochen wird.
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In jede Rohrleitung 16 ist ein Absperrorgan 18 eingebaut, das geschlossen
werden kann, wenn der von einer der Hauben 14 bzw. vom kegligen Deckenabschnitt
6a des Absetzgefäßes 6 kommende Klarsaft getrübt ist und bis zum Wiedererreichen
der völligen Klärung zeitweilig abgeschaltet werden muß.
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Der Klarsaft tritt durch den Stutzen 19 aus dem Sammelbehälter 17
aus.
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PATENTANSPROCHE: 1. Absetzvorrichtung zum Klären von Säften, insbesondere
von gekalktem und mit Kohlensäure saturiertem Zuckerrübensaft, bestehend aus einem
zylindrischen Behälter und zentrisch in diesen ein-
gebauten Leit- und Absetzflächen
in Form von spitzkegligen Hauben, die teilweise ineinandergreifend und mit ihren
großen Öffnungen dem Behälterboden zugekehrt im freien Abstand von der Innenmantelfläche
des Behälters angeordnet sind und an deren nach oben gekehrte engste Stelle je eine
den Klarsaft abführende Rohrleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
durch einen an der unteren Randkante jeder Kegelhaube (14) gebildeten zylindrischen
Fortsatz (14d) zwischen diesem und der Innenmantelfläche des zylindrischen Behälters
(6) eine ringspaltförmige axiale Durchflußstelle gebildet ist, deren Gesamtquerschn.ittsfläche
kleiner ist als der Durchgangsquerschnitt zwischen der Randkante des zylindrischen
Fortsatzes (14d) und der mit freiem Abstand von ihr angeordneten nächsten Absetzhaube,
daß in der Höhe der obersten Kegelhaube in einem von einer Zwischenwand (12) umgrenzten
Ringraum eine ringförmige Verteilerrinne (11) angebracht ist, über welche der zu
klärende Saft an mehreren Eintrittsstellen von außen her in den Absetzbehälter eingeleitet
wird, und daß zwischen der obersten Kegelhaube und der ebenfalls keglig gestalteten
Deckenwand (6a) des Behälters eine erste volumenmäßig größte Absetzkammer geschaffen
ist.