DE2029261C2

DE2029261C2 - Diskontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge

Info

Publication number: DE2029261C2
Application number: DE2029261A
Authority: DE
Inventors: Kurt 4048 Grevenbroich Pause
Original assignee: Maschinenfabrik Buckau R Wolf AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1970-06-13
Filing date: 1970-06-13
Publication date: 1979-06-28
Also published as: FR2104758A1; FR2104758B1; DE2029261A1; US3730768A

Description

Die Erfindung betrifft eine diskontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge mit einem Trommelmantel, der- iim Bereich von Boden und Deckel wenige Ablauföffnung^ für den Sirup aufweist und uif der" .inenseite mit eimern grobmaschigen Untertegsiet für ein feinmaschiges Decksieb versehen ist

Derartige Zentrifugen dienen beispielsweise ixm Ausschleudern von Weißzucker mit erhöhtem Faslungsvermögen in der Zentrifuge bei gleichbleibendem Schwungmoment Um eine besonders gute Füll- und Trenntechnik zu gewährleisten, ist der Trommelmamiel nur gering perforiert, wobei die wenigen Löcher für den Abfluß des Sirups in spannungsarme Zonen im Bereich von Deckel und Boden des Trommelmantels vertegt lind (deutsche Auslegeschrift 12 08 694). Demzufolge kann der Trommelmantel zwischen den spannungs armen Zonen (etwa 90% seiner Höhe) um etwa 40% in »einer Wandstärke schwächer ausgebildet werden. Hierdurch erhöht sich die Nennspannung im Trommdmantel um etwa 30%. Gleichzeitig erhöht sich aber die Nennspannung im Decksieb um den gleichen Betrag.

Diese Decksiebe sind in der Regel feingelochte Metallbleche. Ihre Sieblöcher haben einen Durchmesser von 0,5 mm bei einem Lochabstand von 1 mm.

Bei diesen Sieben kommt es aus trenntechnischen Gründen darauf an, daß der Abstand der Löcher so kl»,n wie möglich ist, damit die freie Siebfläche möglichst groß und der Anströmweg möglichst klein ist

Diese Decksiebe werden in die Zentrifugentrommel mit mindestens einer Trennstelle eingelegt die an Richtung der Trommelmantellinie liegt. Sie bilden also keinen geschlossenen zylinderförmigen Verband. S5ie haben aber vielmehr im Betrieb durch die Belastung des Zuckers oder eines anderen kristallinen oder amorphem Feststoffs vollkommenen Reibschluß mit dem Trommelmantel; denn bei Zuckerzentrifugentrommeln betrllijjt nach dem Stande der Technik der Massendruck dies Kristallhaufwerkes auf das Decksieb 17 bis 27 kp/citli², wodurch sich das Decksieb fest auf das Unterlegsieb legt und somit die absolute Dehnung des Trommelmiin-

tels mitmacht

Macht also das Decksieb die absolute Dehnung des Trommelmantels mit, so stellt sich im Decksieb eine Nennspannung ein, die im Verhältnis zur Trommelspannung den Elastizitätsmodulen von Mantel- und Siebwerkstoff direkt proportional ist Durch den periodischen Betrieb solcher Zentrifugen sind die Decksiebe wie die Trommelmäntel einer Zugschwellbeldstung ausgesetzt, wobei die Streckgrenze oder gar die

ίο Bruchgrenze der Werkstoffe in der Lebensdauer solcher Maschinenteile nur eine untergeordnete Rolle spielen. Maßgeblich allein ist die Dauerfestigkeit bzw. Zeitfestigkeit der betreffenden Werkstoffe. Dieser Werkstoffkennwert ist wesentlich geringer als die Streckgrenze.

Es sind Decksiebe bekannt (USA.-Patentschrift 33 34 751 und deutsches Gebrauchsmuster 66 04 763), bei denen die Ablauföffhungen in einer rhombischen Feldanordnung vorgesehen sind. Diese Siebperforation weist kerbtechnisch gesehen die ungünstigste Feldbedingung überhaupt auf. Sie ist nur auf freien Siebquerschnitt und kleine Anströmwege auf der Siebfläche ausgerichtet

Es sind fernerhin in diskontinuierlich arbeitenden Zentrifugen Decksiebe bekannt (USA.-Patentschriften 20 28 168 und 8 30 23Γ-), deren Ablauf öffnungen in einer quadratischen Feldanordnung vorgesehen sind. Diese Feldanordnung ist gegenüber jeder rhombischen Anordnung in bezug auf die Kerbspannung günstiger.

Jedoch liegt die Feidgüte in einem Gebiet in dem die maximalen Kerbspannungen an den Lochrändern noch zu hoch sind.

Auch bei Zentrifugentrommeln ohne Decksiebe ist es bekannt die Ablauföffnungen in einem quadratischen Feld anzuordnen. Bei diesen Trommeln ist die Nennspannung so gering, daß die Kerbspannung, auch bei ungünstigster Feldanordnung der Ablauföffnungen, die Streckgrenze bei statischer bzw. die Dauerfestigkeit bei dynamischer Betrachtung erheblicn unterschreitet.

Die Kerbwirkung und damit die Foldgüte kann hier unberücksichtigt bleiben.

Durch die wesentlich höheren Tangentialspannungen im Sieb trat nunmehr bei Zentrifugen mit geringfügig perforiertem Trommelmantel das Kerbverhalten der Siebe und insbesondere der Decksiebe in den Vordergrund.

Kerbtechnische Untersuchungen bei einem Decksieb mit der bisher bekannten rhombischen Feldteilung ergaben einen Lochfaktor ιχκ von 3,6 und einen Feldgütefaktor von 1,5. Die Stegschwächung betrug dabei 0,53. Erfahrungsgemäß darf im Zugschwellbereich die Stegschwächung im Lochfeld nur 0,2 betragen, soll das Feld dauerfest sein. Für Zeitfestigkeit genügt der Wert 0,4 für die Stegschwächung. Insgesamt ergab die Kerbwirkung bei diesen Siebblechen mit rhombischer Feldteilung einen Faktor für die Erhöhung der Nennspannung zur maximalen Kerbspannung β κ = 3 3-Wenn sich früher in der stark perforierten, aber dickwandigen Trommel eine Tangentialspannung von 13 kp/mm² einstellte, so bedeutete das eine Tangentialspannung bzw. Nennspannung im Sieb von 6,2 kp/mm² und mit dem Kerbwirkungsfaktor von 3,3 eine maximale Kerbspanriung an den Sieblöchern von 20,5 kp/mm², Diese Verhältnisse wurden bei den bisherigen Trom* mein mit ausreichender Sicherheit auch über einen längeren Zeitraum ertragen.

Heute aber tragen die eingangs erwähnten unperfo* rierten Trommeln eine Nennspannung von 17 kp/mm²,

die Siebe demzufolge eine Spannung von 8,1 kp/mm² und unterliegen in der bekannten rhombischen Feldteilung einer maximalen Kerbspannung von 26,7 kp/mm².

Diese letzte Spannung liegt bereits über der Streckgrenze. Dauerfestigkeit oder auch nur Zeitfestigkeit ist damit nicht mehr gegeben. Dies ist der Grund dafür, daß die bisher bewährten Decksiebe in den eingangs erwähnten Zentrifugen nicht mehr genügten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Decksieb zu schaffen, das mindestens eine Kampagne ohne Beschädigung durchsteht, wobei die Siebperforation ein kerbtechnisch günstigeres Verhalten zeigt, ohne den freien Siebquerschnitt nennenswert zu verändern, also trenntechnisch gleichwertig bleibt

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß bei an sich bekannter Anordnung der kreisrunden Sieblöcher des Decksiebes in einem rechteckig geteilten Feld die Lochabstände der Sieblöcher in Umfangsrichtung der Trommel kleiner sind als die Lochabstände in Richtung der Mantellinie der Trommel, und zwar derart, daß das Verhältnis von Lochdurchmesser zu Lochabstand in Umfangsrichtung der Trommel ca. 0,6 und das Produkt aus diesem Verhältnis und dem Verhäixnis der Lochabstände in Umfangsrichtung zu den Lochabständen in Richtung der Mantellinie der Trommel kleiner als 0,4 ist

Mit dieser Anordnung der Sieblöcher wird die Feldanordnung günstiger, und damit werden die Kerbverhältnisse gegenüber der bekannten quadratischen Feldteilung bei gleichbleibenden maximalen Anströmwegen wesentlich besser, d. h. die Kerbspannungen und die Stegschwächung haben ein Minimum.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Ausschnitt aus einem Decksieb mit der erfindungsgemäßen Feldteilung.

Das Decksieb 1 ist mit Sieblöchern 2 versehen, die in einem rechteckig geteilten Feld angeordnet sind. Die rechteckige Feldteilung ist im Ausführungsbeispiel so vorgesehen, daß die Lochabstände t_u in Umfangsrichtung der Zentrifugentrommel kleiner sind als die Lochabstämde /, in Richtung der Mantellinie der ZentrifugentrommeL Mit d ist der Durchmesser der Sieblöcher 2 und mit A der maximale Anströmweg des Ablaufes bezeichnet

Zur Verdeutlichung der Erfindung sei ein Ausführungsbeispiel mit folgenden Werten angenommen:

Locbdurchmesser d => 0,55 mm
Lochabstand t_u = 03 mm
Lochabstand t, = 13 mm

Mit diesen Wertet sind die Bedingungen erfüllt, daß (_μ=0β mm kleiner ist als U= 1,5 mm und daß das mit o„ bezeichnete Verhältnis

_s ä _ 0,55

also etwa 0,6 ist

Das Verhältnis von — wird mit τ bezeichnet und ίο i„

ist im Ausführungsbeispiel

0,9
1,5

= 0,6.

Das Produkt von <5„ · τ (0,61 · 0,6=0,366) ist kleiner als 0,4. Dieses Produkt wird auch als Stegschwächung bezeichnet

Die maximalen Anströmwege betragen auf Grund der vorstehend genannten Werte 0,6 nun.

Ein Sieb mit den vorstehend genannten Werten weist einen freien Siebquerschnitt von 17,6% auf. Die Kerbverhältnisse werden aber wegen der günstigen Feldanordnung wesentlich besser. Der Lcchfaktor χχ.

wird 1,70, die Feldgüte 13 und die Gesamtkerbwirkung nur 1,63 bei einer Stegschwächung von 0,366.

Die entsprechenden Werte einer rhombischen Teilung bei gleichem Bohrungsdurchmesser und gleichem Anströmweg ist der Tabelle zu entnehmen. Diese Tabelle zeigt, daß die maximale Kerbspannung im Decksieb bei einer rhombischen Feldteilung 20,5 kp/mm² beträgt.

Würde man von dieser Kerbspannung ausgehen, so könnte man bei Anwendung der erfindungsgemäßen

Maßnahme die Nennspannung der Trommel auf 26,7 kp/mm² und die des Decksiebes auf 17 kp/mm² erhöhen, ohne damit das Decksieb im Dauerbetrieb zu zerstören. Da die Nennspannung bei den eingangs erwähnten Zentrifugentrommeln aber nur 17 kp/mm²

beträgt erhöht sich bei einem Decksieb mit gemäß der Erfindung rechteckig geteiltem Lochfeld die Nennspannung im Sieb nur auf 8,1 kp/mm². Zufolge der geringeren maximalen Kerbwirkung von 1,63 beträgt die maximale Kerbspannung im Sieb jetzt nur noch 13,2 kp/mm². Aus dieser Gegenüberstellung ist zu ersehen, daß Decksiebe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen wesentlich höher beiastet werden können als bisher. Das hat wiederum zur Folge, daß solche Decksiebe auch in Zentrifugentrommeln einsetzbar sind, die sogar aus Kunststoff mit einem wesentlich kleineren Elastizitätsmodul bestehen. Decksiebe mit den Erfindungsmerkmalen könnten sogar aus Kunststoff gefsrtigt sein, obv/ohl Kunststoffe eine erheblich geringere Nennspannung ertragen als Metallsiebe.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Diskontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge mit einem Trommelmantel, der im Bereich \on Boden und Deckel wenige Ablauföffnungen für den Sirup aufweist und auf der Innenseite mit einem grobmaschigen Unterlegsieb für ein feingelochtes Decksieb versehen ist, dadurch gekeranzeichnet, daß bei an sich bekannter Anordnung der kreisrunden Sieblöcher (2) des Decksiebes (U) in einem rechteckig geteilten Feld die Lochabstärtde (tu) der Sieblöcher in Umfangsrichtung der Tromiiael kleiner sind als die Lochabstände (t,)'m Richtung der Mantellinie der Trommel, und zwar derart, daß das Verhältnis (3_H^von Lochdurchmesser (d) tm Lochabstand in Umfangsrichtung der Trommel ca. 0,6 und das Produkt aus diesem Verhältnis und <3«m Verhältnis (rider Lochabstände in Umfangsrichtung zu den Lochabständen in Richtung der Mantellinie der Trommel kleiner als 0,4 ist

2. Decksieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximalen Anströmwege (A) des Ablaufes im Feld kleiner als 1 mm sind.