DE19809863C2 - Kontinuierlich arbeitende Zentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Zentrifu­ ge, insbesondere zum Abschleudern von Zückerfüllmassen mit einer nach oben konisch erweiterten Schleudertrommel, die mit einer Zentrifugenwelle um eine lotrechte Achse rotiert, einer nach unten konisch erweiterten und bis in den Boden­ bereich der Schleudertrommel reichenden Verteilerglocke, die im wesentlichen koaxial zur Schleudertrommel ist, unten einen Abwurfrand bildet und um die gleiche lotrechte Achse wie die Schleudertrommel rotiert, und einem innerhalb und im oberen Bereich der Verteilerglocke vorgesehenen Verteiler­ topf mit Verteilerstiften und einem oberen Abwurfrand als Aufgabevorrichtung für das aus einer Füllmasseleitung zu­ führbare zu schleudernde Gut im Achsbereich der Zentrifuge und einer Zufuhreinrichtung für ein heißes Hilfsmedium.

Derartige Zentrifugen sind bekannt (EP 0 487 780 A1), um die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Füllmassen zu ver­ bessern.

Zu diesem Zweck ist eine feststehende Verteilerglocke vor­ gesehen, innerhalb der ein mehrteiliger Produktverteiler vorgesehen ist. Die kaskadenförmig angeordneten Ringele­ mente des Produktverteilers sollen die Füllmasse verteilen. Zur Unterstützung der Verteilung sind seitliche Dampfleitun­ gen vorgesehen, die den Dampf statisch in den von der In­ nenseite der feststehenden Verteilerglocke und der Außen­ seite des rotierenden Produktverteilers gebildeten Ringrau­ mes einführen. Die Ringelemente sind derart angeordnet, daß sie Ringschlitze bilden, durch die der Dampf in den In­ nenraum des Produktverteilers eintreten soll.

Zur Folge der seitlichen Zuführung des Dampfes kann sich keine gleichmäßige Verteilung der Füllmasse einstellen. Bei den kleinen Ringschlitzen, die von innen her durch die Füll­ masse verschlossen sind, muß der Dampf nicht nur die Ring­ schlitze frei blasen, sondern auch noch gegen die Rotations­ kraft der Zentrifuge ankämpfen. Somit stellt sich dem Dampf ein großer Strömungswiderstand entgegen. Er geht demzu­ folge den Weg des geringsten Widerstandes und fließt im Ringraum zwischen Verteilerglocke und Produktverteiler nach unten, so daß er nur an der untersten, von der Verteilergloc­ ke und dem Produktverteiler gebildeten Ringschlitz austritt und folglich nur auf die Oberfläche der in der Schleuder­ trommel strömenden Füllmasse auftrifft. Eine innige Vermi­ schung von Füllmasse und Dampf und somit eine optimale Verteilung des Produktes ist mit der älteren Zentrifuge nicht zu erreichen.

Bekannt ist die zentrale Zuführung von Flüssigkeiten in einen Separator (US 4 724 076) für die Reinigung von ölhaltigen Schlämmen. Zum Reinigen von Werkstücken ist eine Reini­ gungszentrifuge (DE 92 10 146 U1) bekannt. Bei dem Separator wird das Schlammwasser über eine hohle Separatorwelle in eine Separatortrommel geführt und von dort über in der hoh­ len Separatorwelle befindliches Zentralrohr wieder abgeführt. Bei der Reinigungszentrifuge befinden sich in der Schleuder­ trommel Werkstücke, die von anhaftenden Ölrückständen mittels einer zentral zugeführten Reinigungsflüssigkeit befreit werden. In beiden Fällen handelt es sich um die Beseitigung von ölhaltigen Substanzen.

Desweiteren ist ein Separator (US 4 759 744) für die Tren­ nung einer Flüssigkeitsmischung bekannt, bei der die flüssige Mischung über eine hohle Separatorwelle zugeführt wird und dabei leichtere und schwerere Komponenten voneinander ge­ trennt werden. Die getrennten Komponenten werden eben­ falls zentral abgeführt.

Zum Reinigen von Bier ist ein Zentrifugalseparator (DE-PS 823 126) bekannt, bei dem das Bier in die Separatortrommel oder aus dieser durch einen in der Separatorwelle vorgese­ henen Kanal geleitet wird. Es sind Einrichtungen vorgesehen, die eine Wärmeübertragung auf das Bier verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs ge­ nannten Zentrifuge die Verarbeitung von hochviskosen Suspensionen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit den Merkmalen des Anspruches 1 wird eine Zugabe des heißen Hilfsmediums in die Verteilerkammer erreicht. Das von unten zentral in die Verteilerkammer eingeführte Hilfsmedium beheizt den gesamten Verteilertopf, wodurch ei­ ne indirekte Anwärmung des zu verarbeitenden Produktes, ohne Auflösen von Kristallen, bewirkt wird. Über eine Rück­ führleitung innerhalb der Zentralbohrung der Zentrifugenwelle wird eine Zirkulation des heißen Hilfsmediums, z. B. Thermoöl oder Heißdampf, erreicht. Der aufgeheizte Vertei­ lertopf gibt seine Strahlungswärme an die Füllmasse ab.

Um die Viskosität des zu schleudernden Produktes weiter herabzusetzen, wird weiterhin vorgeschlagen, daß von der Verteilerkammer ausgehend im Boden des Verteilertopfes Bohrungen vorgesehen sind, die im Innenraum des Vertei­ lertopfes enden. Demzufolge füllt sich der Verteilertopf mit ei­ nem rotierenden heißen Hilfsmedium, in das das von oben zugeführte Produkt auftrifft, sofort in Rotation versetzt und damit ein dynamischer Zwangseintrag erreicht wird.

Die Zentrifugenarbeit und die Separation von hochviskosen Suspensionen, wie z. B. Nachprodukt- und Nachproduktaffi­ nation-Füllmassen wird wesentlich verbessert, weil das in den Verteilertopf eintretenden Hilfsmedium rotierend mit dem von oben eintreffenden Füllmassestrom dynamisch vermischt und in kürzester Zeit eine Erhöhung der Suspensionstempe­ ratur bewirkt wird. Der erfindungsgemäße dynamische Effekt stellt sich dadurch ein, weil die Aufgabe des heißen Hilfsme­ diums dort erfolgt, wo das Produkt die größte Oberfläche aufweist.

Eine weitere Verbesserung der Vermischung von Produkt und Hilfsmedium wird dadurch erreicht, daß die Bohrungen zwischen Verteilerkammer und Innenraum der Verteilertopfes kopfseitig mit Düsenköpfen versehen und die Verteilerstifte rohrförmig ausgebildet und über Bohrungen mit der Verteiler­ kammer verbunden sind. Auch die Verteilerstifte sind kopf­ seitig mit Düsenköpfen versehen.

Das im Verteilertopf direkt beheizte und gut verteilte Produkt tritt über den oberen Rand des Verteilertopfes auf die Innen­ fläche der Verteilerglocke, die mit Schikanen versehen ist. Hierdurch wird eine weitere Vermischung und Verteilung des Produktes erzielt. Somit gelangt das Produkt optimal verteilt auf die Siebfläche der Schleudertrommel auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Zentrifuge,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Verteilertopfes und der Verteilerglocke,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-B in Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Drehdurchführung.

In einem stationären Zentrifugengehäuse 1 mit einem Lager 23 ist eine über eine Keilriemenscheibe 27 angetriebene Zentrifugenwelle 3 mit einer Zentralbohrung 14 rotierend ge­ lagert. Mittels einer Nabe 24 ist eine Schleudertrommel 2 mit Siebbelag mit der Zentrifugenwelle 3 verbunden. An einem Nabenoberteil 33 ist mit seinem Boden 10 ein Verteilertopf 5 befestigt, der mit der Zentrifugenwelle 3 rotiert. Der Boden 10 ist als Zufuhreinrichtung 8 für ein heißes Hilfsmedium ausge­ bildet. Dazu ist der Boden 10 mit einer Ausnehmung 11 ver­ sehen, die mittels einer Abschlußplatte 12 eine Verteiler­ kammer 13 bildet. Die Abschlußplatte 12 weist eine Bohrung 34 auf, die der Zentralbohrung 14 der Zentrifugenwelle 3 zu­ geordnet ist. Über die Zentralbohrung 14 wird von unten ein heißes Hilfsmedium in die Verteilerkammer 13 eingeführt. Zur Aufrechterhaltung einer Zirkulation des heißen Hilfsmediums ist innerhalb der Zentralbohrung 14 eine Rückführleitung 36 vorgesehen. Auf dem Boden 10 sind mehrere rohrförmige Verteilerstifte 6 vorgesehen, die über Bohrungen 17 im Bo­ den 10 mit der Verteilerkammer 13 verbunden sind. Kopfsei­ tig sind die Verteilerstifte 6 mit Hohlkegeldüsen, den Düsenköpfen 19, versehen. Desweiteren ist der Boden 10 mit Bohrungen 15 versehen, wodurch eine Verbindung zwischen der Verteilerkammer 13 und dem Innenraum des Verteilertopfes 5 hergestellt ist. Auch die Bohrungen 15 sind kopfseitig mit Hohlkegeldü­ sen, den Düsenköpfen 18, versehen. Weiterhin ist der Boden 10 von der Vertei­ lerkammer 13 ausgehend mit Bohrungen 16 versehen, die im Innenraum einer Verteilerglocke 4 enden. Die Verteilerglocke 4 ist über Verbindungsstopfen 22 mit Abstand und somit ei­ nen Abwurfrand 9 bildend mit dem Verteilertopf 5 verbunden. An die Bohrungen 16 sind Verteilerrohre 20 angebracht, die auf die Innenseite der Verteilerglocke 4 gerichtet sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Verteilerrohre 20 waagerecht dargestellt. Es ist ebenso denkbar, die Verteilerrohre 20 unter einem Winkel zur Waagerechten anzubringen. Auch können die Verteilerrohre 20 abwechselnd nach oben, waagerecht oder nach unten gerichtet sein. Kopfseitig sind die Verteiler­ rohre 20 mit Flachstrahldüsen, den Düsenköpfen 21, mit variablen Winkeln ver­ sehen. Auf der Innenseite der Verteilerglocke 4 sind Schika­ nen 25 und 26 angebracht, die ringförmig und/oder leitblech­ förmig ausgebildet sein können. Die Schikanen wirken wie Leitschaufeln und tragen durch Vergrößerung der Oberfläche des Produktes zu einer weiteren Durchmischung und natür­ lich auch zu einer besseren Verteilung der Füllmasse bei, so daß auf der Sieboberfläche der Schleudertrommel 2 keine produktfreien Zonen entstehen. Die Leitschaufeln bewirken auch eine weitere Beschleunigung des Produktes. Das untere Ende der Zentrifugenwelle 3 ist mit einer Drehdurchfüh­ rung 28 versehen, über die die Zentralbohrung 14 der Zen­ trifugenwelle 3 mit einem festen Anschlußstutzen 29 für die Zuführung eines heißen Hilfsmediums versehen ist. Als Hilfsmedium kann heißes Wasser, Dampf od. dgl. eingesetzt werden. Die Dreheinführung besteht aus einem mit der Zen­ trifugenwelle 3 verbundenes Rotationsteil 31, einem mit dem Anschlußstutzen 29 fest verbundenes Festteil 30 und einer Dichtung 32 zwischen den Teilen 31 und 30. Die Drehdurch­ führung 28 kann mit einem Ein- oder Mehrweganschluß ver­ sehen sein, um einmal eine indirekte oder zum anderen eine direkte Beheizung der Füllmasse in dem Verteilertopf 5 zu bewirken. Für die indirekte Beheizung ist ein zusätzlicher Abführstutzen 39 vorgesehen, in dem sich eine feststehende Rückführleitung 40 befindet, die über eine Befestigung 38 mit dem Stutzen 39 verbunden ist. Die Rückführleitung 36 inner­ halb der Zentralbohrung 14 der Zentrifugenwelle 3 ist mit Befestigungen 37 an dem Rotationsteil 31 befestigt. Die Füllmasse wird über eine Füllmasseleitung 7 in das Zentrum des rotierenden Verteilertopfes 5 eingeführt.

Das Wesen der Erfindung ist das direkte und/oder indirekte- Anwärmen der Füllmasse durch den zwangsweisen dynami­ schen Eintrag des Hilfsmediums in den Verteilertopf 5. Wird beispielsweise Thermoöl als Hilfsmedium bei verschlossenen Bohrungen 15 bis 17 eingesetzt, so strömt dieses Öl über den feststehenden Anschlußstutzen 29 durch die rotierende Zentralbohrung 14 der Zentrifugenwelle 3 in die Verteiler­ kammer 13 ein und über die Rückführleitung 36 wieder zu­ rück. Dadurch wird nicht nur der Boden 10 des Verteilertop­ fes 5, sondern auch der Verteilertopf 5 selbst aufgeheizt. Hierdurch wird eine empfindliche Füllmasse, ohne Auflösung von Kristallen, indirekt beheizt.

Speziell für die Verarbeitung von Nachproduktfüllmassen und Nachproduktaffinationsmagmen kann die Viskosität dadurch herabgesetzt werden, in dem das heiße Hilfsmedium direkt in das Innere des Verteilertopfes 5 eingeleitet wird. Zu diesem Zweck sind die Bohrungen 15 bis 17 geöffnet. Füllmasse und Hilfsmedium treffen somit unmittelbar dynamisch aufeinan­ der, so daß die Erwärmung der Füllmasse in kürzester Zeit erreicht wird. Auch die Aufheizung der Verteilerglocke 4 über die Bohrungen 16 trägt zur Effektivität der Erfindung bei. Die besonders vorteilhafte Wirkung der Erfindung ist darin zu se­ hen, daß das heiße Hilfsmedium zentral von unten in das in­ nere des rotierenden Verteilertopfes 5 geleitet wird, wodurch auch das Hilfsmedium in Rotation versetzt wird. In dieses ro­ tierende Hilfsmedium wird die Füllmasse von oben über die Füllmasseleitung 7 eingeführt. Hierdurch ergibt sich eine in­ tensive Vermischung mit einer nachfolgenden optimalen Verteilung der Füllmasse. Diese gut verteilte Füllmasse strömt über den oberen Abwurfrand 9 auf die Innenseite der Verteilerglocke 4, wo die Vermischung und Verteilung, insbe­ sondere durch die Schikanen 25 und 26, weiter verbessert wird. Die optimal verteilte Füllmasse wird gleichmäßig über die Abwurfkante 35 ausgetragen und tritt mit nahezu gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie die Schleudertrommel auf die Sieboberfläche der Schleudertrommel 2 auf.

Claims (16)

1. Kontinuierlich arbeitende Zentrifuge, insbesondere zum Abschleudern von Zuckerfüllmassen mit einer nach oben ko­ nisch erweiterten Schleudertrommel (2), die mit einer Zentri­ fugenwelle (3) um eine lotrechte Achse rotiert, einem nach unten konisch erweiterten und bis in den Bodenbereich der Schleudertrommel (2) reichenden Verteilerglocke (4), die im wesentlichen koaxial zur Schleudertrommel (2) ist, unten ei­ nen Abwurfrand bildet und um die gleiche lotrechte Achse wie die Schleudertrommel (2) rotiert, und einem innerhalb und im oberen Bereich der Verteilerglocke (4) vorgesehenen Verteilertopf (5) mit Verteilerstiften (6) und einem oberen Ab­ wurfrand (9) als Aufgabeeinrichtung für das aus einer Füll­ masseleitung (7) zuführbare zu schleudernde Gut im Achsbe­ reich der Zentrifuge und einer Zufuhreinrichtung (8) für ein heißes Hilfsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ fuhreinrichtung (8) für eine direkte und/oder indirekte Auf­ wärmung des rotierenden Verteilertopfes (5) fest mit diesem verbunden und mit einer Verteilerkammer (13) versehen ist, von der verschließbare Bohrungen (15) in das Innere des Verteilertopfes (5) abgehen und dass an die Verteilerkammer (13) die mit einer Zentralbohrung (14) versehene Zentrifu­ genwelle (3) angeschlossen ist, die am unteren Ende über eine Drehdurchführung (28) mit einem feststehenden Anschlußstutzen (29) für das heiße Hilfsmedium verbunden ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehdurchführung (28) mit einem Ein- oder Mehr­ weganschluß versehen ist.

3. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß innerhalb der Zentralbohrung (14) eine Rückführleitung (36) vorgesehen ist, die über die Dreh­ durchführung (28) und eine feststehenden Rückführleitung (40) mit einem feststehenden Abführstutzen (39) verbunden ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Rückführleitung (40) außerhalb des Abfuhrstutzens (39) mit einem Absperrventil versehen ist.

5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Verteilerkammer (13) ausgehend im Boden (10) des Verteilertopfes (5) Bohrungen (15) vorgesehen sind, die im Innenraum des Verteilertopfes (5) enden.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (15) kopfseitig mit Düsenköpfen (18) ver­ sehen sind.

7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerstifte (6) rohrförmig ausgebildet und über Bohrungen (17) mit der Verteilerkammer (13) verbunden sind.

8. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerstifte (6) kopfseitig mit Düsenköpfen (19) versehen sind.

9. Zentrifuge nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenköpfe (18, 19) als Hohlkegeldü­ sen ausgebildet sind.

10. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Verteilerkammer (13) ausgehend im Boden (10) des Verteilertopfes (5) Bohrungen (16) vorgesehen sind, die im Innenraum der Verteilerglocke (4) enden.

11. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (16) an der Außenseite mit Verteilerroh­ ren (20) versehen sind.

12. Zentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Verteilerrohre (20) mit Düsenköpfen (21) versehen sind.

13. Zentrifuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenköpfe (21) als Flachstrahldüsen mit variablen Winkeln ausgebildet sind.

14. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Verteilerglocke (4) Schikanen (25, 26) vorgesehen sind.

15. Zentrifuge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen (25, 26) ringförmig und symetrisch ange­ ordnet, und/oder als Schaufelleitbleche ausgebildet sind.

16. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am unteren Ende der Zentrifugenwelle (3) vorgese­ hene Dreheinführung (28) aus einem mit der Zentrifugenwelle (3) verbundenes Rotationsteil (31) und einem mit dem fest­ stehenden Anschlußstutzen (29) verbundenes Festteil (30) besteht und zwischen dem Rotationsteil (31) und dem Fest­ teil (30) eine Dichtung (32) eingebaut ist.