DE2508503A1

DE2508503A1 - Selbstreinigende hermetische schleudertrommel

Info

Publication number: DE2508503A1
Application number: DE19752508503
Authority: DE
Inventors: Sen Heinrich Hemfort
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1975-02-27
Filing date: 1975-02-27
Publication date: 1976-09-09
Also published as: FR2302140B1; BR7508674A; US4017023A; FR2302140A1; DE2508503B2; JPS51115365A; GB1531979A

Description

Selbstreinigende hermetische Schleudertrommel

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstreinigende hermetische Schleudertrommel, bei der der rotierende Trommelraum mit der stillstehenden Ablaufleitung mittels einer Manschettendichtung abgedichtet verbunden ist. Die U-förmig ausgebildete Dichtmanschette weist einen von ihrem äußeren axial verlaufenden Schenkel ausgehenden Ringflansch auf, der in die die Trommel umgebende stillstehende Ablaufeinrichtung fest eingespannt wird, während der innere axiale Schenkel durch die unter Druck stehende Flüssigkeit dicht an den Trommelhals angedrückt wird. Eine solche Schleudertrommel ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift Nr. 1 094 193 bekannt.

Schleudertrommeln der hermetischen Bauart werden meist bei Schleuderflüssigkeiten eingesetzt, die zur Vermeidung von Oxydationen nicht mit der Luft in Berührung kommen dürfen.

Auf Grund der hermetischen Abdichtung sind Trommeln dieser Bauart schon nach kurzer Betriebszeit vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, da die beim Anfahren in der Trommel befindliche Luft von der Flüssigkeitsströmung mitgerissen wird. Im Laufe des weiteren Betriebes ist dann eine Berührung mit der Außenluft ausgeschlossen.

In der Getränkeindustrie werden selbstreinigende hermetische Schleudertrommeln in den meisten Fällen mit Teilentleerung betrieben, d.h. es wird in relativ kurzen Zeitabständen - z.B. alle drei Minuten - nur ein Teil der aus der Flüssigkeit ausgeschiedenen Feststoffe ausgeworfen, während der andere Teil als Sicherheitsring in der Trommel zurückgehalten wird, um Verluste an Nutzflüssigkeit zu vermeiden. Im Gegensatz zu Vollentleerungen braucht deshalb während der Teilentleerungen der Zulauf nicht gesperrt zu werden.

Die Austrittsgeschwindigkeit der Feststoffe ist bei Vernachlässigung der inneren Reibung gleich der Umfangsgeschwindigkeit

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der Trommel, so daß schon in einer Sekunde eine relativ große Menge der in der Trommel angesammelten Feststoffe ausgestoßen wird. Dabei bildet sich bei einer hermetisch geschlossenen Trommel im zentralen Teil ein luftleerer Raum, der eine entsprechende Saugwirkung hervorruft.

Angenommen, eine Trommel werde mit 24.000 l/h, d.h. mit 6,66 l/sec mit Schleuderflüssigkeit beschickt, und es würden bei einer Teilentleerung 18 1 Feststoff in einer Sekunde ausgestoßen. Es entsteht dann im zentralen Teil der Trommel ein luftleerer Raum von 18 1, vermindert um die in dieser Zeit nachströmende Flüssigkeitsmenge, die aber infolge der Saugwirkung größer als 6,66 sein wird, sofern in die Zulaufleitung keine volumetrische Pumpe eingebaut ist. Beträgt die erhöhte Zulaufmenge 10 l/sec, dann verbleibt noch ein luftleerer Raum von 8 1, der nach einem Druckausgleich sucht.

Bezüglich der Weiterförderung der geklärten Flüssigkeit durch die Ablaufleitung gibt es im wesentlichen zwei Bauarten. Bei der einen Bauart drückt die Zulaufpumpe die Schleuderflüssigkeit durch die Trommel und die Ableitung. Die Flüssigkeit steht somit überall unter Druck und bewirkt auch das feste Anliegen der Dichtmanschette am Trommelhals. Wenn sich aber bei den Teilentleerungen in der Trommel ein luftleerer Raum bildet, kann sich der Pumpendruck nicht mehr bis in die Ableitung fortpflanzen, so daß sie drucklos wird. Dabei hebt sich die Dichtmanschette vom Trommelhals ab, so daß Luft in die Trommel eingesogen wird. Daß in diesem Falle auch ein Teil der geklärten Flüssigkeit aus der Ableitung in die Trommel zurückgesogen werden kann, kann außer Betracht bleiben.

Bei der anderen Bauart ist in der stillstehenden Ableiteinrichtung eine besondere Kammer vorgesehen, in der eine mit der Trommel rotierende Schleuderradpumpe umläuft. Die Zulaufpumpe drückt die Flüssigkeit bis in diese Kammer, aus der sie dann von der Schleuderradpumpe weitergefördert wird. Wenn sich nun bei den Teilentleerungen in der Trommel ein luftleerer Raum bildet, wird auch in diesem Falle die Dichtmanschette drucklos und hebt

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sich vom Tromnielhals ab, so daß die Trommel Luft einsaugen kann. Ein Unterschied gegenüber der erstgenannten Bauart besteht darin, daß in diesem Falle ein Zurücksaugen geklärter Flüssigkeit aus der Ableitung überhaupt nicht möglich ist.

_3 Die Dichte der Luft beträgt bei Atmosphärendruck 1,29 mg · cm und ihr Sauerstoffgehalt 21 #.

Zieht bei einer Teilentleerung die Trommel 8 1 Luft ein, dann entspricht das einer Sauerstoffmenge von 2167»2 mg. Bei der eingangs genannten Leistung von 24.000 l/h durchströmen während einer Schleuderperiode von 3 min. 1.200 1 Flüssigkeit die Trommel Mit dieser Flüssigkeitsmenge vermischt sich die eingesogene Luft, so daß der Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit 1,8 mg/l beträgt. Die Brauereien streben aber einen Sauerstoffgehalt von weniger als 0,15 mg/l an, der bei den angegebenen Daten mit den bisher bekannten Konstruktionen selbstreinigender hermetischer Trommeln nicht erreichbar ist. Bei geringeren Ausstoßmengen und längeren Schleuderperioden kann die genannte Forderung weitgehend eingehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schleudertrommel der genannten Art so auszubilden, daß während der Teilentleerungen jegliches Einsaugen atmosphärischer Luft unmöglich ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am oberen Trommelende eine Flüssigkeitsdichtung vorgesehen ist, die einem äußeren Überdruck von 1 atm. mindestens das Gleichgewicht hält.

Flüssigkeitsdichtungen sind an sich bei nicht hermetischen Schleudertrommeln bekannt. So zeigt z.B. die britische Patentschrift Nr. 675 648 eine oberhalb der Schälkammer gelegene und mit der Trommel rotierende Kammer, die wenigstens teilweise mit Flüssigkeit gefüllt wird, in die eine stillstehende Scheibe eintaucht. Auf diese Weise wird verhindert, daß Außenluft in die Schälkammer und somit zu den Schälkanälen der Schälscheibe gelangen kann.

Bei dieser bekannten Einrichtung besteht in der Abdichtungskammer oberhalb und unterhalb der eintauchenden Scheibe praktisch der gleiche Druck. Sie hat also nicht die Aufgabe, ein im Trom-

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melraum entstehendes Vakuum gegenüber dem Außendruck abzuschirmen. Bei der bekannten Trommel kann nämlich im Trommelraum kein Vakuum entstehen. Die Abdichtungskammer ist auch unabhängig vom Strömungsweg der geklärten Flüssigkeit.

Die Trommel gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine am oberen Trommelende angeordnete, an sich bekannte Flüssigkeitsabdichtung, wobei der oder die Ableitkanäle siphonartig ausgebildet sind und der Innendurchmesser des Eintritts und der Außendurchmesser des den Siphon bildenden Teils so bemessen sind, daß die sich über diesen Bereich erstreckende Flüssigkeitssäule einen Druck von mehr als 1 atm. erzeugt.

Sind r-j_ der Innenradius des Eintritts, r_a der Außenradius des den Siphon bildenden Teils, O die Dichte der Flüssigkeit und

(jj die Winkelgeschwindigkeit der Trommel, dann ist der Flüssigkeitsdruck im Abstand r_a von der Drehachse

Soll dieser Druck mindestens 1 atm. betragen, dann muß

2 2 2kp —2

r„ - ta !& sein, wenn 1 atm. gleich 1 kp · cm gesetzt

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Die Erfindung ist in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Schleudertrommel zeigt, und zwar die rechte obere Hälfte eines lotrechten Schnittes durch eine hermetische selbstreinigende Zentrifuge.

Die Leitungen 1 und 2, die für den Zulauf und Ablauf des Schleudergutes dienen und im feststehenden Teil der Zentrifuge angeordnet sind, werden durch U-förmig ausgebildete und fest eingespannte Dichtmanschetten 3 und 4, ebenfalls im feststehenden Teil angeordnet, voneinander getrennt und dichten die Leitungen zugleich zum rotierenden Teil der Zentrifuge ab.

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Die wesentlichen Teile der Schleudertrommel sind der Verteiler 5i Tellersatz 6 und der Trommeldeckel 7 sowie die Ablaufpumpe Das geklärte Schleudergut wird durch die Zulaufleitung 1 und den Einlauf 9 des Verteilers 5 dem Tellersatz 6 in bekannter Weise unter Druck zugeführt. Im Tellersatz 6 erfolgt die Klärung des Schleudergutes, wobei der Feststoff in den nicht gezeigten äußeren Schleuderraum abgeschleudert und bei selbstreinigenden Schleudertrommeln in bestimmten Zeitabständen ausgetragen wird.

Das geklärte Schleudergut wird über einen Sammelraum 10 über den Innendurchmesser r^ und den Außendurchmesser r_a des siphonartig ausgebildeten Teils 11 zur Ablaufpumpe 8 geleitet und über die Leitung 2 abgeführt.

Bei einem Entschlammungsvorgang in der Trommel weicht der Flüssigkeitsspiegel um das Volumen des ausgetragenen Feststoffes oder Flüssigkeit im Sammelraum 10 und im Tellersatz 7 zur Peripherie der Trommel zurück, so daß in der Schleudertrommel ein entsprechendes Vakuum entsteht. Da in dem erfindungsgemäß siphonartig ausgebildeten Teil durch entsprechend angeordnete Innendurchmesser r^ des Eintritts und entsprechend angeordnete Außendurchmesser r_a des Austritts ein Flüssigkeitsverschluß bleibt, überträgt sich das Vakuum nicht auf die Ablaufleitung 2 und verhindert somit ein Abheben der Dichtmanschette 4 vom rotierenden Trommeldeckelhals Ja und damit auch ein Ansaugen von atmosphärischer Luft bzw. Sauerstoff.

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Claims

25U8503

PATENTANSPRUCH

Selbstreinigende hermetische Schleudertrommel, bei der der rotierende Trommelraum mit der stillstehenden Ablaufleitung mittels einer Manschettendichtung abgedichtet verbunden ist, gekennzeichnet durch eine am oberen Tromnielende angeordnete, an sich bekannte Flüssigkeitsabdichtung, wobei der oder die Ableitkanäle siphonartig ausgebildet sind und der Innendurchmesser des Eintritts und der Außendurchmesser des den Siphon bildenden Teils so bemessen sind, daß die sich über diesen Bereich erstreckende Flüssigkeitssäule einen Druck von mehr als 1 atm. erzeugt.

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