DE597792C - Vorrichtung zum Auskristallisieren von Loesungen, insbesondere von Zuckerloesungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf -eine Einrichtung zum Auskristallisieren von Lösungen, insbesondere Zuckerlösung«!!, durch Eindampfen oder Abkühlen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich besonders für das Eindicken von Zuckersäften und -sirupen, d.h. als Kochapparat; sie ist aber auch als Kühler für Zuckerfüllmassen und für Salzlösungen verwendbar.

Es sind bereits Kristallisationsapparate bekannt mit einem durch Trennwände in einzelne Kammern unterteilten Behälter für die zu behandelnde Flüssigkeit, die nach Maßgäbe der fortschreitenden Behandlung durch in den Trennwänden vorgesehene Öffnungen hindurch aus einer Kammer in die nächste übertritt. Bei diesen bekannten Apparaten wird der Durchtritt der Masse durch die Durchgangsöffnungen in den Trennwänden mittels Schieber geregelt, und zwar zu dem Zweck, jeweils nur die am weitesten in der Kristallisation fortgeschrittene, die gröberen Kristalle enthaltende Masse aus der betreffenden Kammer nach der nächsten Kammer übertreten zu lassen. Um den gröberen und spezifisch schwereren Kristallen Gelegenheit zu geben, sich nach unten hin abzusetzen, ist es erforderlich, das -Rührwerk außer Betrieb zu setzen, und auch beim Ablassen des nächsten Sudes Füllmasse muß das Rührwerk außer Befrieb bleiben, damit die frisch eingeführte, noch nicht auskristallisierte Masse sich nicht mit der in der ersten Kammer befindlichen älteren spezifisch schwereren Masse mischt. Demzufolge können die verschiedenen Sude nur getrennt nacheinander verarbeitet werden. Ein kontinuierlicher Betrieb, bei dem die zu behandelnde Masse ununterbrochen in den Behälter eingeführt wird, ist also nicht möglich.

Bei einem kontinuierlich arbeitenden Apparat ist es vielmehr erforderlich, daß die Flüssigkeit in den aufeinanderfolgenden Kammern gleichmäßig an der Heiz- oder Kühlfläche entlang fließt, weil es sonst nicht möglich wäre, ein gleichmäßiges Wachsen der Kristalle zu erzielen.

Zu diesem Zweck werden nach der Erfindung die Durchlaßöffnungen in den Trennwanden mittels Absperrorgane abwechselnd freigegeben und verschlossen, die derart versetzt zueinander antreibbar sind, daß sich jeweils zwei nicht unmittelbar benachbarte Absperrorgane in ihrer Schließstellung befinden, wenn die mit den dazwischenliegenden Trennwänden zusammenwirkenden Absperrorgäne geöffnet sind. Durch diese Anordnung wird die Masse in einem homogenen Strom ununterbrochen an der Heiz- oder Kühlfläche vorbeigeführt.

Die mit den Durchlaßöffnungen der Trenn-

wände zusammenwirkenden Absperrorgane werden vorzugsweise als zu den Trennwänden parallel um eine gemeinsame Achse umlaufende und gemeinsam antreibbare kreisausschnittförmige Scheiben ausgebildet.

Der Apparat kann besonders zweckmäßig mit einem umlaufenden Trommelbehälter ausgebildet werden. Zu diesem Zweck werden die Absperrscheiben als an der Innenwand ίο des umlaufenden Trommelbehälters vorgesehene ununterbrochene Ringrippen ausgebildet, die mit im Innern des Behälters feststehend angeordneten, nicht bis an die Behälterwandung reichenden Trennwänden zusammenwirken, wobei die Unterbrechungen aufeinanderfolgender Ringrippen versetzt zueinander liegen.

Vier Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung sind auf der Zeichnung schematisch dargestellt.

Fig. ι zeigt einen als Kochapparat ausgebildeten Kristallisator im Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2.

Fig. 2 ist ein Querschnitt dieses Kochapparates nach der Linie H-II der Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Teil eines Querschnittes dieses Kochapparates in vergrößertem Maßstabe nach der Linie III-III der Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen teilweise unterbrochenen Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. S einer zweiten Ausführungsform des Kristallisationsapparates, die sich besonders als Kühler für Salzlösungen eignet.

Fig. 5 ist ein Querschnitt dieses Kühlers nach der Linie V-V der Fig. 4.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 7 mit teilweiser Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Kristallisationsapparates, der als rotierender Vakuumkocher ausgebildet ist.

Fig. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6 dieses rotierenden Kochapparates.

Fig. 8 zeigt die entwickelte Innenwand des rotierenden Mantels des in den Fig. 6 und 7 dargestellten Kristallisationsapparates.

Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform im Längsschnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 10. Fig. 10 ist ein Querschnitt dieser Ausführungsform nach der Linie X-X der Fig. 9. Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kochapparat ι ist durch eine Reihe von senkrechten Querwänden 2 in mehreren Kammern 3 unterteilt. Die Querwände 2 erstrecken sich nicht ganz bis zum Boden des Behälters 1 und weisen an dieser Stelle eine etwa halbkreisförmige Öffnung 4 auf. In der Nähe des Bodens des Apparates erstreckt sich weiter eine Welle 5, welche mit ihrem einen Ende in einer Büchse 6 an der Hinterwand des Apparates gelagert ist und mit ihrem anderen Ende durch eine Stopfbüchse 7 an der Vorderwand des Apparates herausragt und an dieser Stelle mit einem Zahnrad 8 versehen ist, mittels welches die Welle in Drehung versetzt wird. Die Welle trägt eine Reihe von etwa halbkreisförmigen Scheiben 9, die um i8o° gegeneinander versetzt sind und die bei jeder Umdrehung die freie Durchlaßöffnung 4 der Querwände einmal nahezu vollständig ausfüllen. Die Scheiben 9 bringen daher jede zwei benachbarten Kammern 3 jedesmal miteinander in Verbindung und schließen diese Kammern darauf wieder voneinander ab.

Der Dicksaft wird dem Kocher durch den Eintrittsstutzen 10 zugeführt und kontinuierlich durch die Ableitungsröhre 1I abgeführt. Der Apparat ist in üblicher Weise mit !einem Dom 12 versehen,, der mittels einer Leitung an die Vakuumpumpe angeschlossen ist. In jeder Abteilung 3 des Apparates befindet sich eine Dampfschlange 13, die bei 14 an das Dampfzuleitungsrohr und bei 1S an eine Kondensatpumpe oder an einen Kondensattopf angeschlossen ist.

In der Fig. 2 ist die Welle 5 in solcher Stellung dargestellt, daß die zwei ersten Abteilungen 3 des Apparates miteinander kommunizieren; die Masse kann also in waagerechter Richtung ungehindert weiterströmen. Die Verbindung zwischen der zweiten und der dritten Abteilung ist jedoch abgeschlossen und gleichfalls die Verbindung zwischen der vierten und der fünften Abteilung., zwischen der sechsten und der siebenten Abteilung usw. Die Masse wird also jedesmal in zwei nebeneinanderliegenden Abteilungen aufgehalten, und dabei hängt die Dauer des Einsperrens von der Übergreifung ab, die die Platten 9 in ihrer tiefsten Stellung in bezug auf die Querwände 3 aufweisen. Es wird somit klar sein, daß die Flüssigkeit sich gleichsam periodisch von Abteilung bis Abteilung verschiebt und dabei gezwungen WmL an der ganzen Heizfläche der betreffenden Abteilung entlang zu fließen.

Die Förderung der Masse kann durch ihr eigenes Gefälle bewirkt werden; diese Wirkung kann aber besonders dadurch gefördert werden, indem auf der Welle 5 eine Transportschnecke angeordnet wird, wie dies in Fig. ι näher erläutert worden ist. Die Masse wird bei ihrer Bewegung von Abteilung bis Abteilung allmählich eingedickt und kann dabei auf ihrem Wege mit Dicksaft oder Sirupen gemischt werden, zu welchem Zwecke an verschiedene Stellen des Kochers eine Zufuhrleitung anzuschließen ist.

Zum Entleeren des Apparates nach Ab-Schluß des Betriebes, wenn der Spiegel der Füllmasse bis unter die Anschlußöffnung der

Abteilungsröhre 11 gefallen ist, hat man im Boden eine Austrittsöffnung 14' vorgesehen, die durch ein mit einem Absperrschieber 17 versehenes Verbindungsrohr 16 an die Ableitungsrohr« 11 angeschlossen ist.

Der oben beschriebene Apparat läßt sich noch dadurch einfacher ausbilden, indem man die Querwände 2 hohl ausführt und diese als Heizkörper benutzt. In diesem Falle können die Schlangenröhren 13 weggelassen werden. Die Welle 5 mit den halbkreisförmigen Platten kann auch im oberen Teil des Troges angeordnet werden, in welchem Fall die feststehenden Querwände 2 sich bis zum Boden des Troges erstrecken.

Die Fig. 4 und 5 zeigen 'einen oben offenen Trog I, der zwei drehende Wellen 18 und 19 enthält. Die Welle 18 ist hohl und trägt mehrere Hohlscheiben 20, in denen Kühiao wasser zirkuliert, das durch die Welle 18 zu- und abgeführt wird. Die Hohlwelle 18 ist an ihren beiden Enden durch Stopfbüchsen 23 und 24 hindurch nach außen verlängert und trägt am einen Ende ein Zahnrad 25, das seine Bewegung von einem auf der Triebwelle 26 angeordneten Zahnrad 27 .erhält.

Zwischen, je zwei rotierenden Scheiben 20 ist eine feststehende Querwand 21 angeordnet, die sich nicht ganz bis zum Boden des Troges ι erstreckt, doch an dieser Stelle eine Öffnung 22 zum Durchlassen der Flüssigkeit aufweist.

Die Welle 19 ist in der Nähe des Bodens des Troges an ihrem einen Ende in einer Büchse 28 an der Hinterwand des Troges gelagert und ragt an ihrem anderen Ende aus einer Stopfbüchse 29 an der Vorderwand des Troges heraus und ist an dieser Stelle mit einem Zahnrad 30 versehen, das mit dem Rad 2 5 der Welle 18 in Eingriff steht und von diesem Rade in Drehung versetzt wird. Die Welle 19 trägt eine Reihe von etwa halbkreisförmigen Scheiben 31, die hier im Gegensatz zu der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 alle nach einer Seite gerichtet sind und die Öffnungen 22 der Querwände 21 vollständig zu überdecken vermögen. Wenn die Scheiben 31 ihre tiefste Stellung annehmen, so ist die waagerechte Strömung im Trog fast vollständig aufgehoben und wird die Flüssigkeit gezwungen, an den Hohlscheiben 20 entlang zu zirkulieren. Die dafür erforderliche Stauwirkung wird mittels Schraubenflügel 32 hervorgerufen, die gegenüber den Scheiben 31 auf der Welle 19 angeordnet sind. Diese Schraubenflügel fördern außerdem die Bewegung der Flüssigkeit in waagerechter Richtung.

Der oben beschriebene Apparat eignet sich besonders zum Kühlen von Salzlösungen, in welchem Falle die ausgeschiedenen Salzkristalle sich am Boden ansammeln und von den Schraubenflügeln 32 der Kettenrolle 34 der Kettenpumpe 33 in waagerechter Richtung zugeführt werden. Das treibende Rad 36 dieser Kettenpumpe ist auf der Welle 26 angeordnet. Das beförderte Salz wird in eine Rinne 3 s gehoben und darin gesammelt oder weiterbefördert.

Zwischen je zwei Scheiben 26 sind Schaber 27' angeordnet, welche die Scheiben 20 bei ihrer umlaufenden Bewegung abstreifen. Diese Scheiben sind am Umfange mit mehreren Einschnitten 38' versehen, die in solcher Weise angebracht sind, daß ein aufwärts gerichteter Flügel 32 der Welle jedesmal in einen Einschnitt 38' eingreift.

Der in den Fig. 6 und 7 dargestellte Apparat ist als rotierender Kristallisator ausgeführt, bei dem die als Dampfkasten ausgebildete Heizvorrichtung feststeht.

Die äußere Trommel 1 ist hier kegelförmig gestaltet und mit zwei Laufringen 37 bzw. 38 und mit einem Zahnkranz 39 versehen. Die Trommel ist mit ihren Laufringen auf Rollenpaaren 40 gelagert, die drehbar in im Zapfen der Stühle 42 schwingbaren Hebern 41 angeordnet sind. Die Trommel .erhält ihren Antrieb von der Welle 43, die eine feste und eine lose Riemenscheibe 44 besitzt und mit einem Zahnrad 45 auf den Zahnkranz 39 wirkt.

Im Innern der drehbaren Trommel 1 ist ein feststehender Dampfkasten 46 angeordnet, der mit einander kreuzenden Reihen von Zirkulationsröhren 47 für die Füllmasse versehen ist. Auf der Außenwand des Kastens 46 sind mehrere kreisförmige Schotten 48 befestigt, bei denen das obere Segment fehlt. Die Mittelpunkte der äußeren Kreise der Schotten

48 liegen auf der Mittellinie der Trommel 1, während der freie Rand zwischen den Schotten und der inneren Wand der Trommel für alle Schotten gleich groß ist. Die oberen Kanten der Schotten 48 liegen alle in gleicher Höhe. An den Stellen, wo die Schotten 48 liegen, sind an der inneren Wand der Trommel Ringe 49 befestigt, welche jedoch an einem Teil 50 unterbrochen sind. Diese Unterbrechungen 50 sind in den aufeinander- 1x0 folgenden Ringen, beispielsweise um 'einen Winkel von 135°, versetzt zueinander angeordnet, derart, daß die Unterbrechungen einander beim ersten und neunten Ringe, beim zweiten und zehnten Ringe usw. entsprechen.

Wenn die Unterbrechungen 50 des Ringes

49 sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden, füllt der Ring die Durchlaßöffnung für die Flüssigkeit zwischen der Innenwand der Trommel 1 und den Schotten 48 ganz aus. Die Flüssigkeit wird also jedesmal zeitweilig zwischen mehreren und beim Ausführungs-

beispiel zwischen neun Ringen eingeschlossen sein.

Weil die Flüssigkeit bei diesem Kochapparat jedesmal durch eine verhältnismäßig große Zahl nebeneinanderliegender Abteilungen weiterströmen kann, entsteht hier vom Eintritt nach dem Austritt des Apparates eine praktisch homogene Strömung.

Der Dampfkasten 46 endet in einem an der Dampf zuführungsleitung angeschlossenen Stutzen 51. Dieser Stutzen wird von 'einem Kasten 52 umschlossen, in den der Dicksaft durch die Eintrittsöffnung 53 zugeführt wird und durch die Öffnung 54 hindurch in das Innere der Trommel 1 gelangt. Der feststehende Kasten 52 ist mittels 'einer Stopfbüchse 55 gegenüber der Trommel 1 ab- - gedichtet.

An der Hinterwand des Dampfkastens 46 ist ein zweiteiliger Abführungskasten 56 befestigt, der mit einem zylindrischen Ansatz durch eine Stopfbüchse 57 herausragt. Der untere Teil des Abführungskastens dient zum Abführen der Füllmasse und ist za diesem Zwecke mit einem Ableitungsrohr 58 versehen. Der obere Teil des Kastens 56 wird zum Ableiten der Dämpfe benutzt und ist mit dem Stutzen 59 an die Dampfleitung der zentralen Kondensationsvorrichtung angeschlossen. Über der Eintrittsöffnung 60 für die Dämpfe ist ein Saftfänger 61 angeordnet, wodurch verhindert wird, daß der von den Dämpfen mitgeführte Saft in die Dampfleitung gelangt. Weil die Masse beim oben beschriebenen Apparat mit rotierender Trommel gezwungen wird, besonders gleichmäßig an dem feststehenden Heizkörper vorbeizufließen, kann man diesen Apparat besonders vorteilhaft als kontinuierlich arbeitenden Vakuumkocher für Zuckersäfte und -sirupe verwenden.

Der in den Fig. 9 und 10 dargestellte; Apparat ist ebenfalls als Vakuumkocher ausgebildet. Der Trog 1 enthält bei diesem Ausführungsbeispiel eine waagerechte Welle 62, die an ihren beiden Enden durch Stopfbüchsen 63 und 64 an den Stirnwänden des Troges herausragt. Die Welle 62 trägt an ihrem Ende ein Schneckenrad 65, das seine Bewegung von einer in beliebiger Weise angetriebenen Schnecke 66 erhält. Auf der Welle 62 ist eine Reihe von kreisförmigen Scheiben 67 befestigt, deren äußerer Durchmesser dem inneren Durchmesser des Troges ι ungefähr entspricht. Jede Scheibe 67 weist an ihrem Umfang einen Ausschnitt 68 auf, welche Ausschnitte für die aufeinanderfolgenden Scheiben jedesmal um 90⁰ gegeneinander versetzt sind. Zwischen den Scheiben 67 sind an der Wand des Troges 1 feststehende Hohlplatten 69 befestigt, die in der Mitte des Troges eine Öffnung zum Durchlassen der Füllmasse frei lassen. Diese Hohlplatten werden außerdem als Heizkörper verwendet und sind zu diesem Zwecke an eine Dampfleitung angeschlossen.

Der Dicksaft wird durch den Anschlußstutzen 10 in den Trog eingeführt und kontinuierlich durch das Ableitungsrohr 11 abgeführt. Der Trog ist in üblicher Weise mit einem Dom 12 versehen, der mittels einer Dampfleitung an die zentrale Kondensationsanlage angeschlossen ist.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Boden eine Öffnung 14' zum Entleeren des Troges angeordnet, welche Öffnung mittels eines mit einem Absperrschieber 17 versehenen Verbindungsrohres 16 an die Abführungsleitung 11 angeschlossen ist.

Im oberen Teil des Troges ist eine Reihe von rechteckigen Querwänden 70 angeordnet, welche Wände sich nach unten so weit in die Füllmasse erstrecken, daß sie die Ausschnitte 68 der Scheiben 67 vollständig überdecken, wenn diese Ausschnitte ihre höchste Lage erreicht haben. In diesem Falle ist die Durchlaßöffnung für die Masse in der betreffenden Querschnittsfläche vollständig abgesperrt. Wenn die Scheibe 67 mit ihrem Ausschnitt 68 weiter als die Querwand 70 gedreht ist, so kann die Masse wieder un- go gehindert durchfließen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Ausschnitte in den aufeinanderfolgenden Scheiben jedesmal um 90⁰ gegeneinander versetzt sind, werden immer vier nebeneinanderliegende Abteilungen des Troges miteinander in Verbindung stehen und vom übrigen Teil des Troges abgeschlossen sein. Die Füllmasse wird in diesen Abteilungen dann während einer kurzen Zeit in waagerechter Richtung aufgehalten werden, bis die der Austrittsöffnung zugewendete Scheibe mit ihrem Ausschnitt 68 von der mit dieser Scheibe zusammenwirkenden Querwand 70 freikommt. Demzufolge wird auch bei dieser Ausführungsform eine Strömung der Flüssigkeit erzielt, die in waagerechter Richtung jedesmal während einer kurzen Zeit unterbrochen wird. Durch die Anordnung der Heizkörper 69 zwischen den Querwänden 67 und die versetzte Lage der Ausschnitte 68 in den aufeinanderfolgenden Scheiben wird die Füllmasse gezwungen, besonders gleichmäßig an der Heizfläche entlang zu fließen, so daß der Apparat sich insbesondere als kontinuierlich arbeitender Kocher eignet.

Anstatt die feststehenden Platten 69 hohl auszuführen, kann man auch die rotierenden Scheiben 67 als Hohlscheiben ausbilden und diese als Heizkörper benutzen. Bei einer solchen Anordnung erzielt man dann den Vorteil, daß die Heizfläche durch die Füll-

masse hindurchdreht, wodurch die gleichmäßige Auskristallisierung noch gefördert wird. Diese rotierenden Scheiben können am Umfang auch mit mehr als einem Ausschnitt versehen sein, so daß die Strömung in waagerechter Richtung noch gleichmäßiger wird und der kontinuierlichen Strömung vollständig entspricht.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Auskristallisieren von Lösungen, insbesondere Zuckerlösungen, in ununterbrochenem Betriebe

t5 mit einem durch Trennwände in einzelne Kammern unterteilten Behälter für die zu behandelnde Flüssigkeit, die nach Maßgabe der fortschreitenden Behandlung durch in den Trennwänden vorgesehene Öffnungen hindurch aus einer Kammer in die nächste übertritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen in den Trennwänden mittels Absperrorgane abwechselnd freigegeben und verschlossen werden, die derart versetzt zueinander antreibbar sind, daß sich jeweils zwei nicht unmittelbar benachbarte Absperrorgane in ihrer Schließstellung befinden, wenn die mit den dazwischenliegenden Trennwänden zusammenwirkenden Absperrorgane geöffnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Durchlaßöffnungen der Trennwände zusammenwirkenden Absperr organe als zu den Trennwänden parallele, um eine gemeinsame Achse umlaufende und gemeinsam, antreibbare, kreisausschnittförmige Scheiben ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 mit umlaufendem Trommelbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrscheiben als an der Innenwand des umlaufenden Trommelbehälters vorgesehene unterbrochene Ringrippen ausgebildet sind, die mit im Innern des Behälters feststehend angeordneten, nicht bis an die Behälterwandung reichenden Trennwänden zusammenwirken, wobei die Unterbrechungen aufeinanderfolgender Ringrippen versetzt zueinander liegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrorgane als umlaufende kreisförmige Scheiben ausgebildet sind, die an ihrem Umfang je einen oder mehrere Ausschnitte aufweisen und mit im oberen Teil des Behälters fest angeordneten Verschlußplatten für die Scheibenausschnitte zusammenwirken.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei benachbarten Absperrscheiben in das Behälterinnere ragende Trennschotten vorgesehen sind, die den Querschnitt des Behälters nur zum Teil abdecken und gegebenenfalls als Heiz- oder Kühlelemente ausgebildet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen