DE8105054U1

DE8105054U1 - "Kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge"

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Publication number: DE8105054U1
Application number: DE8105054U
Authority: DE
Original assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Current assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Priority date: 1981-02-24
Publication date: 1982-09-30

Description

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PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCH WEIG MÜNCHEN

Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG Am Alten Bahnhof 5 3300 Braunschweig

"Kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge"

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifugen sind in der Praxis seit langem im Einsatz. Sie sind periodisch arbeitenden Zuckerzentrifugen wegen ihres vergleichsweise einfachen Aufbaues, insbesondere aber auch wegen ihrer besonders energiesparenden Arbeitsweise weit überlegen. Dennoch kann die Zuckerindustrie bis zum heutigen Tage insbesondere dann nicht auf periodisch arbeitende Zuckerzentrifugen verzichten, wenn Qualitätszucker hoher Reinheit erzeugt werden soll, oder wenn mit nur einer Schleuderbehandlung ein großer Reinheitszuwachs des Zuckers erzielt werden muß.

Man hat schon seit langem erkannt, daß dafür die zuckertechnologischen Vorgänge beim Decken verantwortlich sind. Man hat ange-

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nommen, daß die Deckwirkung bei periodisch arbeitenden Zentrifugen dadurch begünstigt wird, daß der Zucker gegenüber einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge in vergleichsweise dicker Schicht und dichter Packung gedeckt wird. Die Intensität und auch die Wirkzeit des Kontaktes zwischen Deckwasser und Zuckerkristallen sollten dadurch optimal groß sein. Diesem Gedanken folgend wurden daraufhin sog. kontinuierlich arbeitende Dickschichtströmungszentrifugen entwickelt. Das Ergebnis war jedoch enttäuschend; wesentliche Steigerungen des Reinheitszuwachses des Zuckers wurden nicht erzielt. Es wurden daraufhin auch Versuche unternommen, den Zucker in solchen Zentrifugen anzustauen, um für das Decken ähnlich dichte Kristallpackungsverhältnisse zu erzielen, wie sie in einer periodischen Zentrifuge auftreten. Aber auch damit ließ sich die Reinheit des Zuckers nicht so verbessern, daß sie mit der Reinheit von Zucker aus periodisch arbeitenden Zentrifugen vergleichbar gewesen wäre.

Weit früher wurde versucht, die Deckwassermenge bei kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen zu vergrößern. Diese Maßnahme stößt in der Zuckerindustrie schon deswegen auf Ablehnung, weil dadurch die wiederaufzuarbeitende, insbesondere aber auch durch energieverbrauchende Wiedereindampfung aufzuarbeitende Ablaufmenge vergrößert wird. Das Ergebnis war außerdem überraschend negativ; denn die Reinheit des Zuckers konnte mit dieser Maßnahme nicht merklich verbessert werden. Statt dessen traten mit zunehmender Deckwassermenge zunehmende Zuckerverluste durch Teilauflösung von Zuckerkristallen ein.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge zu schaffen, mit der Reinheitssteigerungen des Zuckers erzielt werden können, die sich mit den Reinheitseteigerungen, welche periodisch arbeitende Zuckerzentrifugen erzielen, vergleichen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß beim Zentrifugieren Von Zucker in Zentrifugen eine wirksame Trennung des Deckvorganges vom Trocknungsvorgang unerläßlich ist, um einen hohen Reinheitszuwachs des Zuckers zu erzielen. Bei periodisch arbeitenden Zentrifugen ist diese Trennung durch das zeitliche Nacheinander gesichert. Bei kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen tritt an die Stelle des zeitlichen Nacheinanders von Decken und Trocknen ein zeitgleiches, räumlich getrenntes Nebeneinander. Bedingt durch den prinzipiellen Aufbau kontinuierlich arbeitender Zentrifugen muß der Zucker die kegelstumpfförmigen Schleudertrommeln vom im Durchmesser engen Aufgabebereich in Richtung auf den im Durchmesser großen Aufgabebereich durchwandern. Da das Decken zeitlich vor dem Trocknen stattfindet, liegt die Deckzone bei kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen auch räumlich vor der Trocknungszone, also in Bereichen der Schleudertrommel, die gegenüber der Trocknungszone einen kleineren Durchmesser aufweisen. Die Kegelform der Schleudertrommeln kontinuierDich arbeitender Zentrifugen erzeugt neben heftigen Luftturbulenzen

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u.a. auch eine recht heftige gerichtete Luftströmung, die vom engen in Richtung auf das weite Trommelende über die Zuckeroberfläche verläuft. Diese Luftströmung ist verantwortlich dafür, daß die räumliche Trennung von Decken und Trocknen in einer kontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge nicht die gleiche Wirkung hat wie die zeitliche Trennung dieser Vorgänge in einer periodisch arbeitenden Zentrifuge.

Beim Decken wird nämlich ein erheblicher Teil der Deckflüssigkeit nach dem Auftreffen auf die Zuckerschicht mechanisch vernebelt und zurückgeworfen, wobei die von der Deckflüssigkeit von den Kristalloberflächen abgelösten Verunreinigungen mitvernebelt und zurückgeworfen werden. Bei kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen werden diese verunreinigten Deckflüssigkeitsnebel von der erwähnten heftigen Luftströmung erfaßt und in die Trocknungszone getragen, in der sie den Zucker wieder verunreinigen. Die extrem kurzen Verweilzeiten des Zuckers in einzelnen Bereichen der Schleudertrommel reichen nicht aus, um eine solche Wiederverschmutzung wieder zu beseitigen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht daher darin, diese WiederverunA-einigung des Zuckers in der Trocknungszone zu verhindern, indem der Zucker in der Trocknungszone gegenüber den mitgerissenen Nebeln verunreinigter Deckflüssigkeit wirksam abgeschirmt wird.

Bei der Zentrifuge nach dem Anspruch ί wird diese Abschirmung von der Abdeckhaube und dem möglichst eng ausgebildeten Zucker-

durchtrittsspalt bewirkt, wobei eine getrennte Auffang- und Ableiteinrichtung dafür sorgt, daß die Nebel verunreinigten Deckwassers vom Zuckerauffangraum der Zentrifuge ferngehalten werden. Im theoretischen Idealfall ist der Zuckerdurchtrittsspalt so eng bemessen, daß außer Zucker kein^lei Luft, welche verunreinigte Deckwassernebel mitreißen könnte, in den Raum unter der Abdeckhaube eintreten kann. In der Praxis ist diese Iaealforderung jedoch nur annäherungsweise verwirklichbar. Um der Idealforderung möglichst nahe zu kommen, ist bei der Zentrifuge nach Anspruch 2 vorgesehen, daß sich die Abdeckhaube mil ihrem engen Ende mittels stegförmiger, als Lüfterflügel ausgebildeter Tragbleche auf der Deckstufe abstützt.

Gemäß Anspruch 3 ist die Weite des Zuckerdurchtrittsspaltes verstellbar.

Beide Weiterbildungen helfen bei der Annäherung an die Ideallösung. Die lüfterflügelartigen Tragbleche verstärken den über die Trommelinnenoberfläche verlaufenden Luftstrom und wirken einer Ablenkung desselben in Richtung durch den Zuckerdurchtrittsspalt entgegen. Die Verstellbarkeit der Weite des Zuckerdurchtrittsspaltes erlaubt es, diesen Spalt so eng wie unter den jeweilig gegebenen Arbeitsbedingungen irgend möglich einzustellen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Zentrifuge hat sich im Versuch erfolgreich bewährt. Es wurde Zucker erschleudert, dessen

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Reinheit nur noch um vernachlässigbar? Werte von Zucker aus periodisch arbeitenden Zentrifugen abwich. Hinsichtlich der Reinheit war der Zucker in die gleiche Qualitätsstufe wie der Zucker aus den periodisch arbeitenden Zentrifugen einzuordnen. Damit wurde bei einer kontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge erstmals ein Reinheitsgewinn des Zuckers erzielt, der mit dem Reinheitsgewinn der mit einer periodisch arbeitenden Zentrifuge vergleichbar ist.

Daß die Erkenntnis, die der Erfindung zugrunde liegt, richtig sein muß, ergab sich beim Versuch aus der Tatsache, daß aus der getrennten Auffang- und Ableiteinrichtung für Deckwassernebel, -kondensat und Zuckerklumpen eine sehr dunkel gefärbte Flüssigkeit anfiel. Diese stark verunreinigte Flüssigkeit beaufschlagt bei bekannten Zentrifugen den Zucker in der Trocknungssone.

Die Erfindungsmerkmale lassen sich auf alle bekannten auf dem Markt bzw. im Einsatz befindlichen kontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifugen mit kegelstumpfförmigen Schleudertrommeln mit gleichem Erfolg anwenden.

Bei der Zentrifuge nach der DE-PS 65 118 ist es zwar bekannt, den oberen Teil der konusähnlichen Schleudertrommel mit einer mitrotierenden Schürze aus nachgiebigem Werkstoff abzudecken, jedoch soll diese Schürze Deckflüssigkeit bzw. Dampf intensiver

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mit dem Schleudergut in Kontakt bringen. Infolgedessen werden ; auch die verunreinigten Deckwassernebel wieder auf das Schleudergut zurückgeführt. Eine Abschirmung im Sinne der Erfindung ist weder angestrebt noch verwirklicht.

Die DE-OS 24 47 125 offenbart zwar die Erkenntnis, daß mitgerissene Deckwassernebel außerhalb der Deckzone für den Zucker schädlich sindj denn sie tragen Feuchtigkeit in Bereiche, in denen der Zucker trocken werden bzw. bleiben soll. Die wesentliche Erkenntnis, daß die mitgereissenen Deckwassernebel verantwortlich für den vergleichsweise niedrigen Reinheitsgewinn des Zuckers in einer kontinierlich arbeitenden Zentrifuge sind, ist jedoch nicht of f r-nbart.

Außerdem wird eine unpraktische, technologisch nachteilige Lösung offenbart. Es wird nämlich vorgeschlagen, die Deckzone

']' kammerartig gegenüber dem übrigen Zentrifugen-, insbesondere

Schleudertrommelinnenraum abzudichten. Diese Abdichtung ist nur möglich, wenn geeignete Dichtelemente mit ausreichend hohem Druck auf der Zuckerschicht aufliegen, die über die Innenoberfläche der Schleudertrommel bzw. ihres Trennsiebes wandert. Solche Maßnahmen beeinträchtigen den ungehinderten Fluß des Zuckers. Da dessen Schichtstärke niemals ausreichend gleichmäßig stark ist, ergeben sich entweder undichte Stellen oder unerwünschte Fließbehinderungen des Zuckers. Nicht zuletzt sind die benötigten Dichtelemente durch den unter ihnen vorbei-

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fließenden Zucker starkem Verschleiß ausgesetzt, wobei auch Zuckerkristalle durch Abrieb geschädigt werden. Die vorgeschlagene Lösung ist daher im Betrieb nachteilig.

Außerdem wird die wesentliche Erkenntnis der Erfindung nicht verwirklicht. Diese besteht darin, den verunreinigten Deckwassernebel von dem Zucker fernzuhalten und getrennt abzuführen. Bei kammerartiger Abdichtung der Deckzone werden verunreinigte Deckwassernebel zwangsweise wieder auf den Zucker zurückgeführt. Der Zucker wird wieder verschmutzt,und bei den geringen Sekundenbruchteile bzw. wenige Sekunden betragenden Durchlaufzeiten des Zuckers durch die Deck- oder Trockenzone bzw. die gesamte Maschine gelingt es nicht mehr, diese Rückverschmutzung wieder zu beseitigen.

/usführungs- bzw. Einbaubeispiele der Erfindungsmerkmale bei kontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifugen sind in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Schemaschnittzeichnung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zuckerzentrifuge, Fig. 2-12 zeigen weitere Ausführungsbeispiele.

Die Fig. 1 zeigt eine mehrstufige kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge 1. Diese weist eine Füllmasse-Einspeiseeinrichtung 2, einen Beschleunigungstopf 3 sowie eine Beschleunigungs-

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glocke 4 auf. Das Schleudergut gelangt aus der Beschleunigungs glocke i* in eine nach oben öffnende, kegelstumpfförmige, besiebte Vortrennstufe 5·

Aus der Vortrennstufe 5 wird der vorgeschleuderte Zucker gegen einen schräg nach unten und innen geneigten ortsfesten Einmaischring 6 geschleudert und mit geeigneter Einmaischflüssigkeit, die ein mit der Vortrennstufe 5 mitrotierender Verteilring 7 zuführt, zu einer neuen Füllmasse homogen verknetet.

Diese neue Füllmasse fällt unter Schwerkraftwirkung vom Einmaischring 6 in eine Beschleunigungs- und Trennstufe 8.

An die Trennstufe 8 schließt sich eine stärker als diese nach außen geneigte Deckstufe 9 an, in welcher aus ortsfest angeordneten Deckdüsen 10 Deckflüssigkeit auf den Zucker aufgesprüht wird. In dieser Deckstufe 9 entstehen durch Zurückprallen von Deckflüssigkeitströpfchen, die bereits Kontakt mit dem Zucker hatten und infolgedessen Anteile der an den Krista] oberflächen haftenden Verunreinigungen enthalten, Nebel verunreinigten Deckwassers, die erfindungsgemäß an einem erneuter Kontakt mit dem Zucker gehindert werden müssen.

Zu diesem Zweck ist die nachfolgende Trocknungsstufe 11 innen mit einer Abdeckhaube 12 versehen; zugleich ist die Trocknungs stufe 11 im Durchmesser stufenartig erweitert. Die untere Kante der Abdeckhaube 12 fluchtet mit der Mantellinie der Innenoberfläche der Deckstufe 9. Um in die Trocknungsstufe 11 zi

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gelangen, wird der Zucker von der Oberkante der Deckstufe 9 ab- | geworfen und muß einen Spalt 13 zwischen dieser Oberkante der Deckstufe 9 und der Unterkante der Abdeckhaube 12 passieren. Dieser Spalt 13 ist so klein wie irgend möglich bemessen; er ist zumindest kleiner als alle Durchtrittsquerschnitte, die der Zucker nachfolgend noch innerhalb der Zentrifuge passiert. Um ihn jeweiligen Gegebenheiten optimal anzupassen, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 an der Unterkante der Abdeckhaube 12 ein Einstellring lh vorgesehen, der in Richtung der Pfeile 15 verstellbar ist.

Infolge der Abdeckhaube 12, die geschlossen ausgebildet ist, werden die Nebel verschmutzten Deckwassers aus der Deckstufe 9 innerhalb der Abdeckhaube 12 gehalten, während der Zucker nach Passieren des Spaltes 13 hinter dieser Abdeckhaube 12, geschützt durch die Trocknungsstufe 11, wandert und an deren oberem Ende in einen - nicht gezeigten - Zuckerauffangraum abgeworfen wird. Die Nebel verschmutzten Deckwassers, Deckwasserkondensat und auch Zuckerklumpen, die zu groß sind, um den Spalt 13 zu passieren, wandern innerhalb der Abdeckhaube 12 nach oben und werden von einer - nicht gezeichneten - jedoch auf übliche bekannte Weise sorgfältig gegenüber dem Zucker getrennten Ableiteinrichtung aus der Zentrifuge ausgetragen.

Zwischen der Abdeckhaube 12 und dem Zucker in der Trocknungsstufe 11 besteht ein Spaltraum 16, durch den ebenfalls Luft strömt. Um zu verhindern, daß Anteile verschmutzten Deckwasser-

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nebels in diesen Spaltraum 16 und damit auf den Zucker gelangen, wird der Spalt 13 so klein wie irgend möglich gewählt. Außerdem können Tragbleche 17, mit denen sich die Abdeckhaube 12 auf der Deckstufe 9 abstützt, als Lüfterbleche ausgebildet werden. Diese erzeugen dann im Bereich des Spaltes 13 einen hinreichend starken Luftstrom, um den verschmutzten Deckwassernebel am Spalt 13 vorbeizutreiben.

Bei dem Beispiel in Fig. 2 sind für einander entsprechende Bauteile gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1 verwendet worden. Bei dieser Zuckerzentrifuge 1 ist anstelle eines ortsfesten Einmaischringes 6 ein System gegensinnig geneigter Ringe 6a als Einmaischeinrichtung vorgesehen.

Bei dem Beispiel gemäß Fig. 3 handelt es sich um eine vergleichsweise einfache, kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge 1 mit hängend angeordneter Schleudertrommel. Es sind wiederum für einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in den Pig. I und 2 eingetragen.

Fig. 4 zeigt eine kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge mit den Merkmalen der Erfindung, bei der Beschleunigungstopf 3 und Beschleunigungsglocke H anders als in den Fig. 1 und 2 ausgebildet sind. Wie bei dem Beispiel in Fig. 3 fehlt auch bei der Zuckerzentrifuge 1 nach Fig. 4 eine Vortrenn- und eine Einmaischstufe.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, wie die Merkmale der Erfindung bei einer weiteren bekannten Zentrifuge 1 verwirklicht werden können.

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Bei der bekannten Zentrifuge 1 gemäß Pig. 7 muß die vom Hersteller an sich vorgesehene kammerartige Abdichtung der Deckeinrichtung 10 weggelassen werden, damit die - wie gezeigt - verwirklichten Erfindungsmerkmale zur Wirkung kommen können.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere einfache, auf dem Markt befindliche Zuckerzentrifuge, nachdem sie mit den Erfindungsmerkmalen versehen wurde.

Fig. 9 zeigt die Zentrifuge eines anderen Herstellers. Die Deckeinrichtung 10 wirkt in Richtung auf den Boden der Schleudertrommel. Die Erfindungsmerkmale sind auch bei dieser Zentrifuge eingezeichnet.

Die Fig. 10 und 11 zeigen die Zentrifuge eines weiteren Herstellers, nachdem die Erfindungsmerkmale eingezeichnet wurden.

Fig. 12 zeigt eine Zentrifuge eines anderen Herstellers_} bei der die Trommelstufen gegensinnig geneigt sind. Es bietet sich hier an, die Erfindungsmerkmale bei beiden Trommelstufen also zweimal anzuwenden, um Zucker extrem hoher Reinheit zu gewinnen, jedoch ist in der Zeichnung nur für die äußere Stufe die Anwendung der Erfindung gezeigt, wobei die Bezugszeichen für die Bauteile mit dem Index "a" versehen sind.

Die vorgezeigten Einbau- bzw. Anwendungsbeispiele der Erfindung erfassen nicht alle auf dem Markt bzw. in Betrieb befindlichen

Zentrifugenarten. Sie deuten jedoch an, daß die Erfindung generell mit dem gewünschten Erfolg einsetzbar ist. Auch Zen trifugen mit waagerecht verlaufender Drehachse können erfindungsgemäß ausgebildet werden.

Claims

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN Ansprüche

1. Kontinuierlich arbeitende Zuckerzentrifuge mit Füllmasse-Einspeiseeinrichtung, Füllmasseverteil- und -beschleunigungs-Einrichtung mit einer rotierend angetriebenen, von unten nach oben öffnenden, kegelstumpfartigen Schleudertrommel, die innen mit einem Trennsieb ausgestattet und durch feststehend angeordnete Deckwasserdüsen in eine im engeren Schleudertrommelbereich liegende Deckstufe und eine nachfolgende im weiteren Schleudertrommelbereich liegende Trocknungsstufe unterteilt ist, sowie mit getrennten Auffang- und Abführeinrichtungen für Zucker und Abläufe_v dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudertrommel im Bereich der Trocknungsstufe (11) gegenüber der Deckstufe (9) im Durchmesser stufenartig erweitert ist, daß die Trocknungsstufe innen mit einer im Abstand von deren Trennsieb angeordneten, mitrotierenden und der Schleudertrommelform im wesentlichen angepaßten geschlossenen Abdeckhaube (12) versehen ist, deren untere im Durchmesser enge Kante zusammen mit einer oberen Zuckerübertrittskante der Deckstufe einen Zuckerdurchtrittsspalt (13) begrenzt, dessen Spaltweite enger als alle Spaltweiten der nachfolgenden Zuckerdurchtrittsquerschnitte der Zentrifuge ist.

2. Zuckerzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic hnet, daß die Abdeckhaube (12) an ihrem engen Ende mittels stegfÖrmiger, als Lüfterflügel ausgebildeter Tragbleche (17) auf der Deckstufe (9) abgestützt ist.

3. Zuckerzentrifuge nach Anspruch 1 und/oder 2_S dadurch gekennzeichnet, daf. die Weite des Zuckerdurchtrittsspaltes (13) einstellbar ist.

4. Zuckerzentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante der Abdeckhaube (12) mit der Mantellinie des Trennsiebes der Deckstufe (9) fluchtet oder geringfügig nach außen zurückspringt.

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