NL8700585A - Centrifuge voor het afscheiden van zwaardere en lichtere bestanddelen uit een vloeibaar mengsel van deze bestanddelen, in het bijzonder uit vette drab van oliepalmvruchten. - Google Patents

Description

jf 865144/Ie/svo «

Korte aanduiding: Centrifuge voor het afscheiden vari zwaardere en lichtere bestanddelen uit een vloeibaar mengsel van deze bestanddelen, in het bijzonder uit vette drab van oliepalmvruchten.

De uitvinding heeft betrekking op een centrifuge voor het afscheiden van zwaardere en lichtere bestanddelen uit een vloeibaar mengsel van deze bestanddelen, omvattende een rotor in de vorm van een trommel, die aan de buitenzijde is 5 voorzien van uitstroomopeningen voor de zwaardere bestanddelen, een concentrisch ten opzichte van de rotoras aangebracht en in de trommel uitmondend toevoerkanaal voor de toevoer van het mengsel naar de trommel en een eveneens concentrisch ten opzichte van de rotoras aangebracht en in 10 de trommel uitmondend afvoerkanaal voor de afvoer van de lichtere bestanddelen uit de trommel.

Dergelijke centrifuges zijn bekend.

Bij een bepaald type centrifuge heeft de trommel de vorm van een ster en worden de uitstroomopeningen voor de 15 zwaardere bestanddelen gevormd door uitstroomtuiten, die verwisselbaar zijn. Het toevoerkanaal voor het mengsel bestaat uit een centrale stilstaande pijp, die concentrisch met de centrifuge-as is aangebracht en over een korte afstand in de trommel steekt. Het afvoerkanaal voor de 20 lichtere bestanddelen wordt eveneens gevormd door een centrale stilstaande pijp, die concentrisch met de centrifu-ge-as is aangebracht, binnenin de toevoerpijp is gelegen, en over nagenoeg de gehele axiale lengte van de trommel in de trommel steekt.

25 Bij toepassing van deze bekende centrifuge bij het afscheiden van olie uit vette drab van oliepalmvruchten, wordt de vette drab bestaande uit water, olie en vaste bestanddelen, aan de centrifuge toegevoerd door middel van de centrale toevoerpijp. Als gevolg van de centrifugaal-30 krachten, die op de mee-roterende vloeistof wordt uitgeoefend, wordt de lichtere olie naar het centrum van de centrifuge gedreven en de zwaardere bestanddelen naar de 87δδ'58$ '4 2 huizenzijde. Magere drab met een laag oliegehalte wordt uit de centrifuge verwijderd via de uitstroomtuiten aan het uiteinde van de uitsteeksels van de trommel, en een olierijk mengsel wordt afgevoerd via de centrale afvoerpijp. De 5 centrifuge wordt bedreven met een constant toerental. De vette drab wordt toegevoerd onder een statische druk, die bepaald wordt door het niveau van de vette drab in een met de centrifuge verbonden reservoir. Tijdens het centrifugeren is de centrifuge geheel gevuld.

10 De doorzet aan magere drab wordt bepaald door de stromingsweerstand in de uitstroomtuiten en het drukverschil over de uitstroomtuiten. Bij het vergroten van de opening van de uitstroomtuiten wordt de stromingsweerstand minder, terwijl bij constant toerental het drukverschil over de 15 tuiten constant blijft, zodat een groter debiet aan magere drab wordt verkregen. Daarbij wordt dan het debiet van het olierijke mengsel door de afvoerpijp minder, aangezien het drukverschil over de afvoerpijp afneemt. Dit drukverschil wordt bepaald door de statische toevoerdruk van de vette 20 drab verminderd met de drukval in de toevoerpijp. De drukval in de toevoerpijp neemt toe als gevolg van het vergrote debiet aan vette drab, die door de toevoerpijp stroomt. Bij het vergroten van de afmetingen van de opening in de uitstroomtuiten en bij constant toerental van de centrifuge en 25 constante toevoerdruk van de vette drab vindt het volgende plaats: toename van het debiet van de magere drab, waarbij het oliegehalte in hoofdzaak constant blijft, afname van het debiet van het olierijke mengsel, 30 waarbij het oliegehalte toeneemt.

De capaciteit van een drabcentrifuge wordt in het algemeen uitgedrukt als het debiet aan magere drab, waarbij het oliegehalte een bepaalde waarde niet mag overschrijden. Het nadeel van de bekende centrifuge is dat bij toename 35 van de afmetingen van de opening in de tuiten vanaf een bepaalde waarde daarvan, het oliegehalte in de magere drab fluctueert, d.w.z. soms laag en soms hoog is, waarbij de gemiddelde waarde te hoog is. De capaciteit van de bekende 1} t i? v J o v·.

* 3 centrifuge is dus beperkt.

De uitvinding beoogt met eenvoudige middelen de capaciteit van de bekende centrifuges te vergroten, en in het bijzonder een centrifuge te verschaffen, die geschikt is 5 voor de behandeling van vette drab van oliepalmvruchten en daarbij een hoge opbrengst aan magere drab met een toelaatbare laag oliegehalte geeft.

Dit oogmerk wordt bereikt met een centrifuge van het bovengenoemde type, welke tot kenmerk heeft, dat de centri-10 fuge voorzien is van middelen die aan het de trommel binnenstromende mengsel een hoeksnelheid geven die overeenkomt met de hoeksnelheid van de draaiende trommel.

De uitvinding berust op de volgende gedachtengang.

Het algemene stromingspatroon van de vloeistof in de 15 bekende centrifuge lijkt op dat van een cylindrische trommel met een stationaire binnenpijp en een roterende buitenwand.

In radiale richting gezien neemt de tangentiële snelheid van de vloeistof toe vanaf een waarde nul ter plaatse van de wand van de stationaire binnenpijp tot de omtrekswaarde ter 20 plaatse van de roterende buitenwand. Wanneer de stroming laminair is, vindt er (in tangentiële richting) een afschui-ving van de vloeistofdeeltjes ten opzichte van elkaar plaats. Afhankelijk van de rotatiesnelheid van de buitenwand, de verhouding van de diameter van de binnenwand 25 (stilstaande pijp) en de buitenwand, alsmede van de dichtheid en de dynamische viscositeit van de vloeistof treedt er een getal van Reynolds op, dat groter of kleiner is dan het kritische getal van Reynolds dat de grens bepaalt tussen laminaire en turbulente stroming.

30 In de bekende centrifuge kan bij bepaalde waarden van de gemiddelde dichtheid en viscositeit van het toegevoerde mengsel en de rotatiesnel-heid van de centrifuge het kritische getal van Reynolds optreden. Bij waarden van het getal van Reynolds in de buurt van de kritische waarde, kunnen 35 radiaal gerichte stromingen, vooral van zwaardere bestanddelen in de richting van de uitstroomopeningen van de trommel, verstorend werken en aanleiding geven tot omslag van het stromingspatroon van laminair naar turbulent, waardoor de ε rr-i;? * 4 scheidende werking van de centrifuge nadelig wordt beïnvloed.

Door nu te zorgen dat het de trommel binnenstromende mengsel een hoeksnelheid krijgt die overeenkomt met de 5 hoeksnelheid van de draaiende trommel, zal de hoeksnelheid van elk deeltje in de trommel in principe gelijk zijn aan die van de draaiende trommel. De tangentiële snelheid van elk deeltje is daarbij gelijk aan het produkt van de hoeksnelheid van de roterende trommel en de straal waarop het 10 betreffende deeltje zich bevindt. Bij afwezigheid van stromingen in radiale richting zal er dan in het geheel geen afschuiving van deeltjes ten opzichte van elkaar plaatsvinden, zodat er ook geen neiging tot turbulentie aanwezig is.

In de praktijk zal er als gevolg van het feit dat 15 materiaal uit de trommel wordt afgevoerd respectievelijk aan de trommel wordt toegevoerd wel een zekere stroming in radiale richting plaatsvinden, waarvan de grootte afhankelijk is van de grootte van de toe- en afvoerstromen. De tangentiële snelheid van zich in radiale richting van de 20 trommel bewegende deeltjes zal dus veranderen, d.w.z. toenemen als de deeltjes zich in buitenwaartse richting bewegen en afnemen als de deeltjes zich in binnenwaartse richting bewegen. Deze verandering van de tangentiële snelheid wordt bewerkstelligd door onderlinge afschuiving 25 van deeltjes in tangentiële richting, zodat er een zekere, zij het relatief geringe, neiging tot turbulentie van de stroming aanwezig is.

Bij geringe toe- en afvoerstromen zal de radiale snelheid van de deeltjes gering zijn, zodat ook de afschuif-30 krachten en de neiging tot turbulentie van de stroming in de trommel zeer gering zal zijn. Bij grotere toe- en afvoerstromen zal er een grotere neiging tot turbulentie aanwezig zijn, maar deze zal echter aanzienlijk kleiner zijn dan bij de bekende centrifuge.

35 Door toepassing van de maatregel volgens de uitvinding kan de capaciteit van de centrifuge aanzienlijk worden vergroot zonder dat het percentage lichtere bestanddelen in de zwaardere bestanddelen te hoog wordt.

* *v* V V *·' 5

In een voorkeursuitvoering van de centrifuge volgens de uitvinding wordt het toevoerkanaal voor het mengsel gevormd door een zich tot in de trommel uitstrekkende toevoerpijp en is tenminste het in de trommel stekende deel van de toevoer-5 pijp met de trommel mee-roterend uitgevoerd en voorzien van in de wand aangebrachte toevoeropeningen. Het de trommel binnenstromende mengsel heeft daardoor dezelfde hoeksnelheid als de vloeistof in de trommel, zodat op het moment van binenstromen geen afschuiving van deeltjes ten opzichte van 10 elkaar plaatsvindt.

Met voordeel is het roterende deel van de toevoerpijp voorzien van middelen voor het gedwongen laten meeroteren van het in het roterende deel van de toevoerpijp aanwezige mengsel/ waardoor ook het m de toevoerpijp aanwezige mengsel reeds dezelfde hoeksnelheid krijgt als de vloeistof 15 in de trommel. Bij voorkeur bestaan deze middelen uit in axiale richting verlopende schotten.

Teneinde kortsluitstromen vanaf de toevoeropeningen voor het mengsel naar de afvoeropeningen voor de lichtere bestanddelen te voorkomen, is het roterende deel van de 20 toevoerpijp voorzien van op de toevoeropeningen in de wand aangesloten, in hoofdzaak radiaal gerichte pijpen, die nabij hun uiteinden zijn voorzien van een opening of openingen.

Doelmatig bedraagt bij een centrifuge met een stervormige trommel de afstand van de openingen(en) in de radiaal 25 gerichte pijpen tot de draaiingsas van de stervormige trommel 0,15 tot 0,9 maal, bij voorkeur 0,4 tot -0,6 maal de afstand van het in het loodrecht op de draaiingsas staande symmetrievlak van de trommel gelegen aansluitpunt van twee naburige uitsteeksels van de trommel tot de draaiingsas van 30 de trommel.

De radiaal gerichte pijpen kunnen aan het uiteinde open zijn. Zij kunnen echter ook aan het uiteinde gesloten zijn en nabij het uiteinde voorzien zijn van in de pijpwand aangebrachte openingen. Beide uitvoeringsvormen geven 35 eenzelfde goede scheiding tussen lichtere en zwaardere bestanddelen.

In een uitvoeringsvorm van de centrifuge volgens de uitvinding, die bijzonder de voorkeur verdient, wordt het •p " Λ f: Γ e £ C: ,Λ V J * ' 6 afvoerkanaal door de afgescheiden lichtere bestanddelen gevormd door een binnen in de toevoerpijp voor het mengsel gelegen afvoerpijp die verbonden is met in de wand van het roterende deel van de toevoerpijp aangebrachte afvoeropenin-5 gen, waarbij in een praktische uitvoeringsvorm het roterende deel van de toevoerpijp aan het tegenover het vaste deel van de toevoerpijp gelegen uiteinde is afgesloten door middel van een in het eindgedeelte van de toevoerpijp aangebrachte langwerpige afsluitplug, de binnen de toevoerpijp gelegen 10 afvoerpijp eveneens tenminste gedeeltelijk met de trommel meeroterend is uitgevoerd en het begingedeelte van de afvoerpijp is aangesloten op een in de afsluitplug aangebracht kanaal dat anderzijds is aangesloten op de afvoerope-ningen in de wand van de toevoerpijp.

15 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van de bijgaande tekening, waarin:

Figuur 1 een axiale doorsnede is van een gedeelte van de centrifuge volgens de uitvinding, waarbij het huis van de 20 centrifuge grotendeels is weggelaten;

Figuur 2 een dwarsdoorsnede van de centrifuge van figuur 1 is volgens de lijn II-II.

In figuur 1 en 2 is het rotorgedeelte weergegeven van een centrifuge voor het behandelen van vette drab van 25 oliepalmvruchten. De centrifuge omvat een rotor, in de vorm van een stervormige trommel 1, die door middel van aan de trommel bevestigde aseinden 2, 3 en lagerconstructies 4, 5 draaibaar is gelagerd in het huis 6 van de centrifuge, dat in figuur 1 slechts gedeeltelijk is weergegeven. De uit-30 steeksels 7 van de stervormige trommel 1 zijn aan hun uiteinden voorzien van uitstroomopeningen 8, waarin (hier niet weergegeven) verwisselbare uitstroomtuiten van verschillende grootte kunnen worden geschroefd.

De trommel 1 kan worden aangedreven via het aseinde 2. 35 De centrifuge is verder voorzien van een door het hol uitgevoerde aseinde 3 lopende toevoerpijp 9. De toevoerpijp 9 bestaat uit een vast deel 10 en een zich in de trommel 1 uitstrekkend en met de trommel meeroterend deel 11. Het *" " f \ ζ\ r» * 7 vaste deel 10 is verbonden met een aansluitstuk 12, waarop de toevoerleiding voor de te behandelen vette drab kan worden aangesloten. Het vaste deel 10 van de toevoerpijp 9 is aan de andere zijde gekoppeld met het met de trommel 1 5 meeroterende deel 11 van de toevoerpijp. De wand van het roterende deel 11 is voorzien van toevoeropeningen 13,. waardoorheen de te behandelen vette drab de trommel 1 kan binnenstromen. Op de toevoeropeningen 13 zijn radiaal gerichte pijpen 14 aangesloten. In de hier weergegeven 10 uitvoeringsvorm zijn deze pijpen 14 aan het uiteinde gesloten en nabij het uiteinde voorzien van in de wand aangebrachte openingen 15. Het is echter ook mogelijk om de pijpen 14 aan het uiteinde open te laten.

Het roterende deel 11 van de toevoerpijp is aan het 15 nabij het aseinde 2 gelegen einde afgesloten door middel van een langwerpige afsluitplug 16, die door middel van een één geheel ermee vormend tapeinde 17 in het aseinde 2 is bevestigd.

Door de toevoerbuis 9 strekt zich een afvoerbuis 18 20 uit, die evenals de toevoerbuis 9 concentrisch ten opzichte van de draaiingsas van de trommel 1 is aangebracht. De afvoerpijp 18 is aan de ene zijde aangesloten op een in de afsluitplug 16 aangebracht kanaal 19, welk kanaal anderzijds is aangesloten op afvoeropeningen 20 in de wand van het 25 roterende deel 11 van de toevoerpijp. De afvoerpijp 18 strekt zich aan de andere zijde door het aansluitstuk 12 uit en mondt uit in een vaste aansluitnippel 21. Doordat de afvoerpijp 18 via de afsluitplug 16 vast verbonden is met het roterende deel 11 van de toevoerpijp, zal de afvoerpijp 30 18 met de trommel meeroteren.

Op plaatsen waar draaiende delen op vaste delen aansluiten, zijn passende afdichtingen aangebracht.

De werking van de centrifuge zal in het hiernavolgende nader worden toegelicht. Tijdens bedrijf van de centrifuge 35 wordt de vette drab, bestaande uit een mengsel van water, olie en vaste bestanddelen, dus zwaardere en lichtere bestanddelen, toegevoerd via het aansluitstuk 12. De vette drab stroomt via het vaste deel 10 en het roterende deel 11 C * ’ Λ ?· ~- *. ** t - 0 ^ fï r* k 8 van de toevoerpijp 9 en verder via de toevoeropeningen 13, de radiale pijpen 14 en de openingen 15 naar het inwendige van de stervormige trommel 1. Opgemerkt wordt dat tijdens bedrijf de trommel 1 geheel gevuld is met vloeistof. In de 5 roterende trommel worden als gevolg van de centrifugaal-kracht, die op de meeroterende vloeistofdelen worden uitgeoefend, de lichtere oliedeeltjes naar het midden van de centrifuge gedreven en de zwaardere vloeistofdelen naar de buitenzijde. De magere drab met een laag oliegehalte wordt 10 uit de trommel verwijderd via de uitstroomopeningen 8, waarin uitstroomtuiten van een bepaalde grootte zijn aangebracht. Het olierijke mengsel dat zich in het centrum van de trommel heeft verzameld wordt via de afvoeropeningen 20, het kanaal 19 in de afsluitplug 16 en de afvoerpijp 18 afge-15 voerd.

Aangezien het deel 11 van de toevoerbuis met de trommel meeroteert, is de hoeksnelheid van de vette drab, die de trommel binnenkomt gelijk aan de hoeksnelheid van de trommel zelf. Daardoor vindt er bij binnenkomst in de trommel in 20 tangentiële richting geen afschuiving van vloeistofdeeltjes ten opzichte van elkaar plaats. De neiging tot turbulentie van de stroming binnen in de trommel is daardoor relatief gering. De radiale pijpen 14 voorkomen dat er kortsluitstromen optreden tussen de toevoeropeningen 13 en de afvoerope-25 ningen 20. De openingen 15 in de radiale pijpen 14 liggen op een afstand van de draaiingsas van de trommel, die 0,15 tot 0,9 maal en bij voorkeur 0,4 tot 0,6 maal de afstand bedraagt van het in het loodrecht op de draaiingsas staande symmetrievlak van de trommel gelegen aansluitpunt 22 van 30 twee naburige uitsteeksels 7 van de trommel tot de draaiingsas van de trommel.

Teneinde de vette drab reeds in de toevoerpijp een hoeksnelheid te geven, die gelijk is aan de hoeksnelheid van de roterende trommel, kunnen in het roterende deel 11 van de 35 toevoerpijp in axiale richting verlopende schotten zijn aangebracht, welke hier niet nader aangegeven.

Door het stabiele stromingspatroon binnenin de roterende trommel, kan de capaciteit van de centrifuge aanzienlijk

' r f> 7 o K

9 worden vergroot ten opzichte van de bekende centrifuge. De capaciteit van een drabcentrifuge wordt in het algemeen uitgedrukt als het debiet aan magere drab, waarvan het oliegehalte een bepaalde waarde niet mag overschrijden. Deze 5 vergroting aan capaciteit kan op eenvoudige wijze worden verkregen door vergroting van de uitstroomtuiten, waardoor het debiet aan magere drab wordt vergroot. Daarbij blijft het oliegehalte van de magere drab op een toelaatbare lage waarde.

i !, . ^ ··'

Claims (11)

1. Centrifuge voor het afscheiden van zwaardere en lichtere bestanddelen uit een vloeibaar mengsel van deze bestanddelen, in het bijzonder voor het afscheiden van olie uit vette drab van oliepalmvruchten, bestaande uit een mengsel 5 van water, olie en vaste bestanddelen, omvattende een rotor in de vorm van een trommel, die aan de buitenzijde is voorzien van uitstroomopeningen voor de zwaardere bestanddelen, een concentrisch ten opzichte van de rotoras aangebracht en in de trommel uitmondend toevoerkanaal voor de 10 toevoer van het mengsel naar de trommel en een eveneens concentrisch ten opzichte van de rotoras aangebracht en in de trommel uitmondend afvoerkanaal voor de afvoer van de lichtere bestanddelen uit de trommel, met het kenmerk, dat de centrifuge is voorzien van middelen die aan het de 15 trommel (1) binnenstromende mengsel een hoeksnelheid geven, die overeenkomt met de hoeksnelheid van de draaiende trommel.

2. Centrifuge volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het toevoerkanaal voor het mengsel wordt gevormd door een 20 zich tot in de trommel uitstrekkende toevoerpijp (9) en' tenminste het in de trommel stekende deel (11) van de toevoerpijp met de trommel (1) meeroterend is uitgevoerd en is voorzien van in de wand aangebrachte toevoeropeningen.

3. Centrifuge volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat 25 het roterende deel (11) van de toevoerpijp (9) is voorzien van middelen voor het gedwongen laten meeroteren van het in het roterende deel van de toevoerpijp aanwezige mengsel.

4. Centrifuge volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het roterende deel van de toevoerpijp aan de binnenzijde is 30 voorzien van in axiale richting verlopende schotten.

5. Centrifuge volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het roterende deel (11) van de toevoerpijp (9) is voorzien van op de toevoeropeningen (13) in de wand aangesloten, in hoofdzaak radiaal gerichte pijpen (14), die nabij hun 35 uiteinde zijn voorzien van een opening of openingen (15).

6. Centrifuge volgens conclusie 5 met een stervormige LOOPSS 11 ’ * trommel, met het kenmerk, dat de afstand van de opening(en) (15) in de radiaal gerichte pijpen (14) tot de draaiingsas van de stervormige trommel (1) 0,15 tot 0,9 maal de afstand bedraagt van het in het loodrecht op de draaiingsas staande 5 symmetrievlak van de trommel gelegen aansluitpunt (22) van twee naburige uitsteeksels (7) van de trommel (1) tot de draaiingsas van de trommel.

7. Centrifuge volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de afstand van de opening(en) (15) in de radiaal gerichte 10 pijpen (14) tot de draaiingsas van de stervormige trommel 0,4 tot 0,6 maal de afstand bedraagt van het in het loodrecht op de draaiingsas staande symmetrievlak van de trommel gelegen aansluitpunt (22) van twee naburige uitsteeksels (7) van de trommel (1) tot de draaiingsas van de trommel.

8. Centrifuge volgens een der conclusies 5-7, met het kenmerk, dat de radiaal gerichte pijpen (14) aan het uiteinde open zijn.

9. Centrifuge volgens een der conclusies 5-7, met het kenmerk, dat de radiaal gerichte pijpen aan het uiteinde 20 gesloten zijn en nabij het uiteinde voorzien zijn van in de pijpwand aangebrachte openingen (15).

10. Centrifuge volgens een of meer der conclusies 2-9, met het kenmerk, dat het afvoerkanaal voor de afgescheiden lichtere bestanddelen wordt gevormd door een binnenin de 25 toevoerpijp (9) voor het mengsel gelegen afvoerpijp (18), die verbonden is met in de wand van het roterende deel (11) van de toevoerpijp (9) aangebrachte afvoeropeningen (20).

11. Centrifuge volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het roterende deel (11) van de toevoerpijp (9) aan het 30 tegenover het vaste deel (10) van de toevoerpijp (9) gelegen uiteinde is afgesloten door middel van een in het eindge-deelte van het roterende deel (11) van de toevoerpijp aangebrachte langwerpige aansluitplug (16), de binnen de toevoerpijp (9) gelegen afvoerpijp (18) eveneens tenminste 35 gedeeltelijk met de trommel (1) meeroterend is uitgevoerd en het begingedeelte van de afvoerpijp is aangesloten op een in de afsluitplug (16) aangebracht kanaal (19) dat anderzijds is aangesloten op de afvoeropeningen (20) in de wand van het roterende deel (11) van de toevoerpijp. V V --