WO2013076243A1 - Diskontinuierliche zentrifuge mit einer drehbaren zentrifugentrommel mit einem mantel und verfahren zur herstellung des mantels - Google Patents

Diskontinuierliche zentrifuge mit einer drehbaren zentrifugentrommel mit einem mantel und verfahren zur herstellung des mantels Download PDF

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WO2013076243A1
WO2013076243A1 PCT/EP2012/073464 EP2012073464W WO2013076243A1 WO 2013076243 A1 WO2013076243 A1 WO 2013076243A1 EP 2012073464 W EP2012073464 W EP 2012073464W WO 2013076243 A1 WO2013076243 A1 WO 2013076243A1
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holes
jacket
centrifuge
cross
drum
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PCT/EP2012/073464
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Hans-Heinrich Westendarp
Dirk SPANGENBERG
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Bma Braunschweigische Maschinenbauanstalt Ag
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    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet

Definitions

  • the invention relates to a discontinuous centrifuge with a rotatable about a drum axis centrifuge drum with a jacket in which the cylindrical centrifuge shell is provided with holes for the passage of a liquid formed during centrifugation, which holes have a cross-section with an elliptical shape, the invention relates to addition a method of making a jacket for such a batch centrifuge. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a discontinuous centrifuge.
  • a centrifugal separator with radial openings is known from EP 0 804 291 B1 corresponding to DE 696 09 594 T2.
  • the rotor of the centrifugal separator is constructed with passages in the form of the radial openings so that in the radial passages the risk of blockages or wear is reduced and that by a special design of the cross section of the passages a reduction of the generated noise level and an influence on the Frequencies of the sound generated in the passages occurs.
  • the passage is formed so that its radially inner cross-section to the outside is initially constant or increases slowly and then jumps discontinuously in the middle of the passage outward Shen.
  • a feedstock is supplied, for example, a magma with enriched crystal suspensions, and then treated in the centrifuge drum so as to be deposited on the inner surface of a jacket of the centrifuge drum a product, for example, here a crystals, settles.
  • the syrup exits through a working sieve, which lies on the mantle.
  • Such a design also known as a periodic centrifuge for centrifuging filling compounds, is already known from DE 1 916 280 B. Holes are provided in the centrifuge jacket, through which the liquid separated from the sugar crystals during centrifuging is discharged to the outside and leaves the centrifuge drum.
  • DE 1 916 280 B proposes an elliptical shape for mechanical reasons, since this is advantageous for stability. These considerations have been confirmed. The stresses in the centrifuge shell in the region of the openings are thus reduced, thereby improving the durability and stability of the entire centrifuge drum.
  • elliptical holes ie holes with an elliptical cross section, are known from EP 1 693 1 12 B1.
  • the object of the invention is therefore to propose a discontinuous centrifuge which has a further optimization of the centrifuge shell.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing such a centrifuge.
  • the first object is achieved in a generic discontinuous centrifuge by means of the invention in that the cross section of the holes is continuous from the inside out that the diameter (a 2 ) of the cross sections of the holes parallel to the drum axis on the inside of the shell is equal to or nearly equal to the diameter (ai) of the cross sections of the holes parallel to the drum axis on the Au OHseite the holes and in that the diameter (l 2 ) of the cross sections of the circumferential holes on the inside of the shell is smaller than the diameter (12) of the cross sections of the circumferential holes on the outside of the shell, so that the cross sections of the holes expand outwardly.
  • the object is achieved by means of the invention in that the jacket is provided before or after the rounding of the jacket plate by means of water jet cutting with openings in elliptical shape.
  • the reason for this is as follows:
  • the centrifugal force causes the liquid in the drum, the centrifugal acceleration a z .
  • the liquid since the liquid is retained by the wall, the liquid has a velocity close to zero in the direction perpendicular to the drum wall. If a liquid particle enters the opening, it loses contact with the rotating reference system and thus the centrifugal acceleration also becomes zero. Since the particle is not further accelerated, so it takes a relatively long time to leave through the opening of the drum. It is very likely that it will be overtaken by the elliptical wall opening by the rotation of the drum and thus get back in contact with the rotating reference system. Here it is forced to the rear opening in the direction of rotation. There again the centrifugal acceleration acts and the particle is accelerated radially.
  • the opening area should become larger toward the outside.
  • a larger area is advantageous against which the liquid can "lean".
  • the introduction of such outward Shen extended elliptical holes is initially quite complex. It should be noted that the extension of the elliptical holes to the outside should not be done in every direction to the same extent. As is clear from the above considerations on the motion of the sugar particles or particles, it is mainly about perforated walls, which should behave differently in different directions. It turns out, in fact, that the cross-sections of the holes in a dimension parallel to the axis of the drum should not rise from the inside to the outside or at least not increase significantly.
  • the expansion of the cross-sections from the inside to the outside is by one dimension in the circumferential direction of the centrifuge drum, ie at the same time in the direction of movement of a rotating drum.
  • the wall of the hole should therefore be designed differently in the different areas of the hole wall.
  • the holes are introduced by means of a water jet cut before the rounding of the sheet to form the cylindrical centrifuge shell as openings in a cladding sheet.
  • an ellipse with running parallel to the drum axis web in the middle can be realized, which divides the ellipse into two halves symmetrical to each other.
  • This has the advantage that with the web additional surface is created, which additionally accelerates the liquid and therefore the liquid leaves the drum faster.
  • the web surface is also slightly sloping outward in the direction of rotation here.
  • the inventive design of the centrifuge shell can still use another effect.
  • the cross-sectional shape of the holes in the form of an ellipse favors a centering opening surface, which then fewer holes are required in total.
  • the ellipse has a multiple of area compared to a hole having a circular cross section at the same dimension in the axis-parallel direction. For a smaller number of holes, fewer separate manufacturing steps are needed. Accordingly, for the forwarding and further processing of the fluids passing through the elliptical holes, fewer positions are to be taken into account at which the fluids exit on the outside of the centrifuge drum.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a discontinuous
  • Figure 2 is a section through the discontinuous centrifuge of Figure 1 taken perpendicular to the axis of the centrifuge drum; a jacket plate for producing a centrifuge casing according to the invention; a first example of a formation of a hole in a centrifuge shell according to the invention; a second embodiment of a formation of a hole in a centrifuge shell according to the invention; a third embodiment of a formation of a hole in a centrifuge shell according to the invention; and a plan view of an embodiment similar to Figure 4 showing a three-dimensional effect.
  • the centrifuge drum 10 has a drive spindle 1 1, which also forms the vertically arranged axis of the centrifuge drum 10 and the rotary drive for the.
  • the drive spindle 1 1 is indicated only schematically.
  • the direction of rotation 12 is additionally marked by an arrow.
  • the centrifuge drum 10 also has a jacket 13, which is rotated by the rotary drive 1 1 in a rotary motion.
  • the jacket 13 is substantially cylindrical and covered on its inner wall by a not-shown working screen.
  • the sugar crystals remain on the inside of the jacket 13 in the form of a crystallizate 14 and form a kind of sugar layer there.
  • the bottom 15 is arranged substantially perpendicular to the axis of the centrifuge drum 10. However, the bottom 15 has openings 16 through which the crystals 14 can escape from the centrifuge drum 10 due to its gravity. These openings 16 are closed during the centrifuging process and are only then opened.
  • a Ausippor 20 is provided in order to remove the adhering to the inner wall of the shell 13 crystallizate 14 from there.
  • the scraper 20 has a scraper bar 21 and an element 22 arranged on the scraper bar 21, for example a paring knife 22 or a razor.
  • the paring knife 22 or the Räumpflug are pivotable relative to the raking bar about the axis formed by the raking bar 21.
  • FIG. 3 shows a jacket sheet which would be suitable for producing a jacket 13 from FIGS. 1 and 2.
  • the holes 50 are thereby introduced by means of water jet cutting in the jacket plate for the jacket 13.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of a hole 50 at the top in section and at the bottom in a plan view.
  • the jacket plate for the jacket 13 in section and at the bottom of the region of the hole 50 in plan view can be seen above.
  • the hole 50 has an elliptical shape and is introduced into the jacket sheet by abrasive processes perpendicular to the plane of the sheet.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a hole 50 at the top in the section and at the bottom in a plan view.
  • the hole 50 is here composed of two individual regions 50a and 50b, which together form an elliptical shape with an intermediate web 51.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of a hole 50 at the top in the section and at the bottom in a plan view.
  • the hole 50 is in turn here elliptical and divided by two webs 51 a and 51 b, so that form three partial holes 50 a, 50 b and 50 c.
  • FIG. 7 shows a plan view of an embodiment of a hole 50, which initially resembles the illustration in FIG.
  • the hole 50 has a total of three dimensions.
  • a first dimension runs on the circumference of the cylinder drum and can be seen in the sheet plane from left to right in FIG.
  • a second dimension runs on the cylinder drum parallel to the drum axis and is shown in the sheet plane in Figure 7 from top to bottom.
  • a third dimension runs perpendicular to the jacket 13 of the centrifuge drum 10 and thus stands perpendicular to the plane of the sheet in FIG. 7.
  • the jacket 13 of the centrifuge drum has a finite dimension. He has an inside, which faces the drum axis, and a Au .seite, which faces the environment.
  • the hole 50 now has a cross section, which is constructed elliptical in each case.
  • the elliptical cross-section thus has a usually smaller diameter, which in the illustrated embodiment is parallel to the drum axis, in Figure 7 from top to bottom.
  • the diameter of the ellipse-like cross section on the outside of the jacket 13 is designated by ai and with a 2 the diameter of the ellipse-like cross section on the inside of the jacket 13.
  • both diameters and a 2 are equal and also coincide.
  • the second, in the majority of embodiments and in the illustrated embodiment larger diameter is perpendicular to the first diameters ai and a 2 in the circumferential direction of the shell 13 and thus in Figure 7 from left to right.
  • the Au on the outside of the drum shell located cross-section of the ellipse-like hole 50 is denoted by, located on the inside of the shell 13 diameter of the elliptical cross-section in this dimension is denoted by l 2 . It can be seen that greater than l 2 . Since the hole wall, the elliptical cross-sections au Shen on the shell 13 and inside the shell 13 continuously connects with each other, it follows that the hole wall in Figure 7 on the sides, which are in the illustration above or below, perpendicular to the page plane, while they are in the areas that are located to the left or right of the hole 50, obliquely to the leaf level.

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Abstract

Eine diskontinuierliche Zentrifuge besitzt eine drehbare Zentrifugentrommel (10) mit einem Mantel (13). Der zylindrische Zentrifugenmantel (13) ist mit Löchern (50) für den Ablauf einer beim Zentrifugieren entstandenen Flüssigkeit versehen. Die Löcher (50) besitzen einen Querschnitt mit einer elliptischen Form. Der Querschnitt der Löcher (50) ist von innen nach außen erweitert. Die Lochwandung ist dabei stetig. Der Durchmesser der Querschnitte der Löcher ist parallel zur Trommelachse auf der Innenseite des Mantels (13) gleich dem Durchmesser der Querschnitte der Löcher (50) parallel zur Trommelachse auf der Außenseite der Löcher (50). Der Durchmesser der Querschnitte der Löcher (50) in Umfangsrichtung dagegen ist auf der Innenseite des Mantels (13) kleiner als der Durchmesser der Querschnitte der Löcher (50) in Umfangsrichtung auf der Außenseite des Mantels (13). Die Fläche der elliptischen Löcher kann zusätzlich noch durch Stege unterteilt sein.

Description

Diskontinuierliche Zentrifuge mit einer drehbaren Zentrifugentrommel mit einem Mantel und Verfahren zur Herstellung des Mantels
Die Erfindung betrifft eine diskontinuierliche Zentrifuge mit einer um eine Trommelachse drehbaren Zentrifugentrommel mit einem Mantel, bei dem der zylindrische Zentrifugenmantel mit Löchern für den Ablauf einer beim Zentrifugieren entstandenen Flüssigkeit versehen ist, welche Löcher einen Querschnitt mit einer elliptischen Form besitzen, Die Erfindung betrifft au ßerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Mantels für eine derartige diskontinuierliche Zentrifuge. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen diskontinuierlichen Zentrifuge.
Ein Zentrifugalabscheider mit radialen Öffnungen ist aus der EP 0 804 291 B1 entsprechend der DE 696 09 594 T2 bekannt. Der Rotor des Zentrifugalabscheiders ist dabei mit Durchlässen in Form der radialen Öffnungen so aufgebaut, dass in den radialen Durchlässen die Gefahr von Verstopfungen oder von Verschleiß reduziert ist und dass durch eine spezielle Ausbildung des Querschnittes der Durchlässe eine Reduzierung des erzeugten Geräuschpegels und einer Einflussnahme auf die Frequenzen des in den Durchlässen erzeugten Schalls auftritt. Damit dies der Fall ist, ist der Durchlass so ausgebildet, dass sein radial innerer Querschnitt nach außen zunächst konstant ist oder langsam zunimmt und dann in der Mitte des Durchlasses unstetig nach au ßen aufspringt. Hierzu ist entweder eine zunächst ungefähr konstante und dann trichterförmig sich erweiternde Form oder auch ein Übergang von einer konstanten zu einer Kugelkalotte oder in ähnlicher Form vorgesehen. Diese Konzeption mag für bestimmte Anwendungsfälle sinnvoll sein, hat sich bisher aber etwa in der Zuckerindustrie nicht als verwendbar herausgestellt. Diskontinuierliche Zentrifugen werden insbesondere auch für die Trennung von Zuckerkristallen aus Zuckerkristallsuspensionen eingesetzt.
Von oben wird ein Ausgangsstoff zugeführt, beispielsweise ein Magma mit angereicherten Kristallsuspensionen, und dann in der Zentrifugentrommel so behandelt, dass sich auf der Innenfläche eines Mantels der Zentrifugentrommel ein Produkt, beispielsweise hier ein Kristallisat, absetzt. Der Sirup tritt dabei durch ein Arbeitssieb aus, welches auf dem Mantel liegt.
Dieses Kristallisat bzw. diese Kristallschichten müssen dann aus der Zentrifugentrommel ausgeräumt werden, damit diese für den nächsten Einsatz bzw. die nächste Charge bereit ist.
Eine derartige, auch als periodisch arbeitende Zentrifuge zum Abschleudern von Füllmassen zu bezeichnende Konzeption ist bereits aus der DE 1 916 280 B bekannt. In dem Zentrifugenmantel sind Löcher vorgesehen, durch die die beim Zentrifugieren von den Zuckerkristallen getrennte Flüssigkeit nach au ßen abgeführt wird und die Zentrifugentrommel verlässt.
Für die Querschnittsform dieser Löcher schlägt die DE 1 916 280 B aus mechanischen Gründen eine Ellipsenform vor, da dies für die Stabilität vorteilhaft ist. Diese Überlegungen haben sich bestätigt. Die Spannungen in dem Zentrifugenmantel im Bereich der Öffnungen werden so reduziert und damit die Haltbarkeit und die Stabilität der gesamten Zentrifugentrommel verbessert. Bei einer anderen Form von Zuckerzentrifugen, nämlich bei kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen, sind ellipsenartige Löcher, also Löcher mit elliptischem Querschnitt, aus der EP 1 693 1 12 B1 bekannt.
Im Hinblick auf die große Zahl an eingesetzten diskontinuierlich arbeitenden Zentrifugen gerade im Bereich der Zuckerindustrie besteht ein erhebliches Interesse an einer weiteren Verbesserung auch der Zentrifugenmäntel.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine diskontinuierliche Zentrifuge vorzuschlagen, die eine weitere Optimierung des Zentrifugenmantels aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Zentrifuge anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen diskontinuierlichen Zentrifuge mittels der Erfindung dadurch gelöst, dass der Querschnitt der Löcher von innen nach außen stetig ist, dass der Durchmesser (a2) der Querschnitte der Löcher parallel zur Trommelachse auf der Innenseite des Mantels gleich oder nahezu gleich dem Durchmesser (ai) der Querschnitte der Löcher parallel zur Trommelachse auf der Au ßenseite der Löcher ist und dass der Durchmesser (l2) der Querschnitte der Löcher in Umfangsrichtung auf der Innenseite des Mantels kleiner als der Durchmesser ( ) der Querschnitte der Löcher in Umfangsrichtung auf der Außenseite des Mantels ist, so dass sich die Querschnitte der Löcher nach außen erweitern. Bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird die Aufgabe mittels der Erfindung dadurch gelöst, dass der Mantel vor oder nach dem Runden des Mantelbleches mittels Wasserstrahlschnitt mit Öffnungen in elliptischer Form versehen wird.
Überraschend wird durch diese zunächst auf den ersten Blick geringfügig verändert scheinende Ausbildung der Löcher in den Zentrifugen eine erhebliche Verbesserung des Verhaltens möglich.
Der Grund dafür ist folgender: Die Zentrifugalkraft bewirkt auf die Flüssigkeit in der Trommel die Zentrifugalbeschleunigung az. Da die Flüssigkeit jedoch durch die Wand zurückgehalten wird, hat die Flüssigkeit in senkrechter Richtung zur Trommelwand eine Geschwindigkeit nahe null. Tritt ein Flüssigkeitsteilchen in die Öffnung ein, verliert es den Kontakt zum drehenden Bezugssystem und damit wird die Zentrifugalbeschleunigung ebenfalls null. Da das Teilchen nicht weiter beschleunigt wird, benötigt es also eine relativ lange Zeit, um durch die Öffnung die Trommel zu verlassen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass es von der elliptischen Wandöffnung durch die Drehbewegung der Trommel eingeholt wird und damit wieder Kontakt zum drehenden Bezugssystem erhält. Hier wird es zur in Drehrichtung hinteren Öffnungsfläche gezwungen. Dort wirkt wieder die Zentrifugalbeschleunigung und das Teilchen wird radial beschleunigt.
Um die oben beschriebenen Effekte zu unterstützen, sollte daher die Öffnungsfläche nach au ßen hin größer werden. Gleichzeitig ist eine größere Fläche vorteilhaft, gegen die sich die Flüssigkeit„lehnen" kann. Das Einbringen derartiger nach au ßen erweiterter ellipsenförmiger Löcher ist zunächst recht aufwändig. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Erweiterung der elliptischen Löcher nach außen nicht in jeder Richtung in gleichem Maße erfolgen sollte. Wie sich nämlich aus den oben stehenden Überlegungen zu den Bewegungsverhältnissen der Zuckerpartikel bzw. Teilchen ergibt, geht es vor allem um Lochwandungen, die in unterschiedlichen Richtungen sich verschieden verhalten sollten. Es zeigt sich nämlich, dass die Querschnitte der Löcher in einer Dimension parallel zur Trommelachse von innen nach außen nicht oder jedenfalls nicht wesentlich ansteigen sollten. In dieser Richtung parallel zur Trommelachse gibt es nämlich in der Zentrifugentrommel keine Bewegung bzw. nur geringe Ausweichbewegungen der Partikel und eine Erweiterung oder Verengung des Loches in dieser Dimension ist mithin nicht sinnvoll und wie sich herausgestellt hat, auch gar nicht erwünscht.
Unter der Formulierung, dass der Durchmesser der Querschnitte der Löcher parallel zur Trommelachse auf der Innenseite des Mantels gleich dem Durchmesser der Querschnitte der Löcher parallel zur Trommelachse auf der Au ßenseite der Löcher sein soll, wird verstanden, dass diese beiden Durchmesser um weniger als 5% voneinander abweichen sollen. Eine leichte Abweichung, insbesondere eine leichte Erweiterung des Querschnittes nach au ßen auch in dieser Dimension ist noch tolerierbar, wenn sie auch möglichst gering sein sollte.
Statt dessen geht es bei der Erweiterung der Querschnitte von innen nach außen um eine Dimension in Umfangsrichtung der Zentrifugentrommel, also zugleich in der Bewegungsrichtung einer sich drehenden Trommel.
Die Wandung des Loches sollte also in den verschiedenen Bereichen der Lochwandung unterschiedlich gestaltet sein.
Dies ist durch eine besonders sorgfältige Bearbeitung des Mantelbleches der Zentrifugentrommeln mit unterschiedlichen Verfahren möglich. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Löcher mittels eines Wasserstrahlschnittes vor dem Runden des Bleches zur Bildung des zylindrischen Zentrifugenmantels als Öffnungen in ein Mantelblech eingebracht sind.
Es hat sich nämlich herausgestellt, dass mit einer besonders geschickten Fertigung der Zentrifugenmäntel eine solche wie vorbeschrieben unterschiedlich nach außen erweiterte Gestaltung der ellipsenförmigen Löcher besonders zuverlässig, präzise und zugleich kostengünstig erfolgen kann.
Dies geschieht nämlich besonders günstig dann, wenn die Ellipsen in ein noch flaches Blech eingebracht werden, und dieses Blech dann gerundet wird, um den Zylinder der Trommel zu formen. Wird die Ellipse nahezu senkrecht in das Blech eingebracht, wird sie beim Runden eine nur in einer Dimension leicht konische Form bekommen. Genau dieser Effekt ist vorteilhaft, da hierdurch der Austrag der Flüssigkeit beschleunigt wird. Gesteigert werden kann der Effekt dadurch, dass die Öffnung schon gewissermaßen in dieser Beziehung „konisch" in das flache Blech eingebracht wird. Hier reichen schon kleine Winkel im Bereich von 0,1 ° bis 10°, vorzugsweise von 0,2 bis 3 °, um große Effekte zu erzielen.
Vorteilhaft ist hier die Einbringung der Öffnungen mittels abrasivem Wasserstrahlschnitt, da sich hier die Schrägstellung der Schnittfläche zur Blechoberfläche einfach einstellen lässt und zugleich sichergestellt werden kann, dass keine Schrägstellung in der zweiten, senkrecht dazu verlaufenden Dimension erfolgt.
Um den Austrageffekt durch größere Flächen zu verstärken, kann in eine bevorzugte Ausführungsform auch eine Ellipse mit parallel zur Trommelachse verlaufenden Steg in der Mitte realisiert werden, die die Ellipse in zwei symmetrisch zueinander gleiche Hälften teilt. Dies hat den Vorteil, dass mit dem Steg zusätzliche Fläche geschaffen wird, die die Flüssigkeit zusätzlich beschleunigt und daher die Flüssigkeit schneller die Trommel verlässt. Vorzugsweise ist auch hier die Stegfläche leicht nach außen hin in Drehrichtung abfallend. Auch Ausführungsformen mit Ellipsen mit mehr als einem Steg besitzen Vorteile, erhöhen jedoch den Fertigungsaufwand, so dass nicht mehr als 5 Stege technisch sinnvoll sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Zentrifugenmantels lässt sich noch ein weiterer Effekt nutzen. Die Querschnittsform der Löcher in Gestalt einer Ellipse begünstigt eine zentrierende Öffnungsfläche, wodurch dann insgesamt weniger Löcher benötigt werden. Die Ellipse besitzt nämlich im Vergleich zu einer Bohrung mit kreisförmigem Querschnitt bei der gleichen Abmessung in achsparalleler Richtung ein Vielfaches an Fläche. Für eine geringere Zahl an Löchern werden weniger separate Arbeitsschritte zur Herstellung benötigt. Auch für die Weiterleitung und weitere Verarbeitung der durch die elliptischen Löcher hindurchtretenden Fluide sind dementsprechend weniger Positionen zu berücksichtigen, an denen die Fluide auf der Au ßenseite der Zentrifugentrommel austreten.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gegeben beziehungsweise in der Figurenbeschreibung näher erläutert.
Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer diskontinuierlichen
Zentrifuge in einer Ausführungsform der Erfindung, mit einem
Schnitt vertikal durch die Zentrifuge parallel zur Achse einer Zentrifugentrommel;
Figur 2 einen Schnitt durch die diskontinuierliche Zentrifuge aus Figur 1 , genommen senkrecht zur Achse der Zentrifugentrommel; ein Mantelblech zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zentrifugenmantels; ein erstes Beispiel für eine Ausbildung eines Loches in einem erfindungsgemäßen Zentrifugenmantel; ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Ausbildung eines Loches in einem erfindungsgemäßen Zentrifugenmantel; ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Ausbildung eines Loches in einem erfindungsgemäßen Zentrifugenmantel; und eine Draufsicht auf eine Ausführungsform ähnlich Figur 4 mit Darstellung eines dreidimensionalen Effektes.
In der schematischen Darstellung in der Figur 1 sieht man in einem lotrechten Mittelschnitt eine Zentrifuge, etwa einer Zuckerzentrifuge, mit einer Zentrifugentrommel 10. Die Zentrifugentrommel 10 besitzt eine Antriebsspindel 1 1 , die auch die vertikal angeordnete Achse der Zentrifugentrommel 10 bildet und den Drehantrieb für die gesamte Zentrifugentrommel 10 bereitstellt. In der Figur 1 ist die Antriebsspindel 1 1 lediglich schematisch angedeutet. Die Drehrichtung 12 ist durch einen Pfeil zusätzlich markiert. Die Zentrifugentrommel 10 weist ferner einen Mantel 13 auf, der durch den Drehantrieb 1 1 in eine Drehbewegung versetzt wird. Der Mantel 13 ist im Wesentlichen zylindrisch und auf seiner Innenwandung durch ein nicht näher dargestelltes Arbeitssieb abgedeckt.
In die Zentrifugentrommel 10 wird ein Magma aufgegeben, dass insbesondere Zuckerkristalle noch mit ihrem Muttersirup aufweist. Dieses Magma wird von der hochtourig angetriebenen Zentrifugentrommel 10 abgeschleudert, wobei die Zuckerkristalle das Arbeitssieb nicht durchdringen, dagegen der Sirup durch das Arbeitssieb austritt und aus in dieser Figur nicht dargestellten Bohrungen (50) im Mantel 13 nach au ßen austritt.
Nach weiteren Arbeitsschritten, beispielsweise einer Waschung der auf diese Weise abgesetzten Kristalle mit einer reinen Flüssigkeit, bleiben auf der Innenseite des Mantels 13 die Zuckerkristalle in Form eines Kristalisats 14 haften und bilden dort eine Art Zuckerschicht.
Nach unten ist die Zentrifugentrommel 10 durch einen Boden 15 abgeschlossen. Der Boden 15 ist im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Zentrifugen- trommel 10 angeordnet. Der Boden 15 weist allerdings Öffnungen 16 auf, durch die das Kristallisat 14 aus der Zentrifugentrommel 10 aufgrund seiner Schwerkraft austreten kann. Diese Öffnungen 16 sind während des Zentrifugier- vorganges geschlossen und werden erst danach geöffnet. Um das an der Innenwand des Mantels 13 haftende Kristallisat 14 von dort entfernen zu können, ist ein Ausräumer 20 vorgesehen. Der Ausräumer 20 weist eine Räumstange 21 und ein an der Räumstange 21 angeordnetes Element 22, beispielsweise ein Schälmesser 22 oder einen Räumpflug auf. Das Schälmesser 22 oder der Räumpflug sind relativ zur Räumstange um die von der Räumstange 21 gebildete Achse schwenkbar.
Das Schälmesser 22 bzw. der Räumpflug verlaufen parallel zur Achse der Zentrifugentrommel 10 und somit vertikal. Sie erstrecken sich über die ganze oder nahezu die ganze Höhe des Mantels 13. Diese Schwenkbewegung führt dazu, dass das Schälmesser 22 in das Kristallisat 14 einfahren kann und sukzessiv die Schichten des Kristallisats 14 dort abschält. Nach dem Abschälvorgang fallen die Zuckerkristalle des Kristallisats 14 aufgrund ihrer Schwerkraft innerhalb der Zentrifugentrommel 1 1 nach unten in Richtung auf den Boden 15 und dort durch die nun nicht mehr verschlossenen Öffnungen 16. In der Figur 2 sieht man nun die gleiche Situation der gleichen Zentrifugentrommel 10 in einem Schnitt senkrecht zur Trommelachse und somit senkrecht zur Antriebsspindel 1 1 .
Man kann hier gut erkennen, dass der Ausräumer 20 mit seiner Räumstange 21 von einem Element 22 in Form eines Schälmessers oder Räumflugs ergänzt wird. In der dargestellten Position reicht dieses Element 22 nicht bis in das Kristallisat 14 hinein. Diese Position aus der Figur 1 und der Figur 2 wird also während des Zentrifugierens eingenommen. Der Mantel 13 ist mit einer größeren Zahl von Löchern 50 versehen. Diese Löcher 50 sind im Verhältnis so klein, dass sie in der Darstellung in den Figuren 1 und 2 nicht separat aufscheinen.
Durch diese Löcher 50 kann Sirup, der aus der Zuckerkristallsuspension beim Zentrifugiervorgang entweicht und das Kristallisat 14 hinterlässt, aus der Zentrifugentrommel 10 mit dem Mantel 13 nach au ßen entweichen. Das Kristallisat 14 selbst bleibt an einem Sieb (nicht dargestellt) hängen, das auf der Innenseite des Mantels 13 aufgelegt ist. In der Figur 3 ist ein Mantelblech dargestellt, dass für die Herstellung eines Mantels 13 aus den Figuren 1 und 2 geeignet wäre.
Man sieht, dass in dem Mantel 13 eine Vielzahl von ellipsenförmigen Löchern 50 vorgesehen ist. Die ellipsenförmigen Löcher 50 sind über das für den Mantel 13 vorgesehene Mantelblech verteilt. Hier ist eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar.
Die Löcher 50 werden dabei mittels Wasserstrahlschneidens in das Mantelblech für den Mantel 13 eingebracht.
In der Figur 4 sieht man eine erste Ausführungsform eines Loches 50 oben im Schnitt und unten in einer Draufsicht. In der Figur 4 ist oben das Mantelblech für den Mantel 13 im Schnitt und unten der Bereich des Loches 50 in Draufsicht zu erkennen.
Man sieht hier, dass das Loch 50 eine elliptische Form besitzt und in dem Mantelblech durch senkrecht zur Blechebene stehende abrasive Verfahren eingebracht wird.
Wird nun das Mantelblech in einer Zylinderform zur Herstellung des Mantels 13 gebogen, so kann man sich in Figur 4 gut vorstellen, dass dann etwa bei einer Biegung nach oben das Loch 50 auf der oberen Seite gestaucht und auf der unteren Seite gezerrt wird. Dieser Vorgang ist gleichmäßig, so dass sich allein durch diese Krümmung eine stetige Form des Loches 50 ergibt, die in der Figur 4 nach unten geöffnet ist. Weitere Erläuterungen hierzu finden sich im Zusammenhang mit der Beschreibung zu Figur 7 weiter unten.
In der Figur 5 sieht man eine zweite Ausführungsform eines Loches 50 oben im Schnitt und unten in einer Draufsicht. Das Loch 50 ist hier aus zwei einzelnen Bereichen 50a und 50b zusammengesetzt, die gemeinsam eine Ellipsenform mit einem dazwischenliegenden Steg 51 ausbilden.
Im Querschnitt, der oben in der Figur 5 dargestellt ist, zeigt sich, dass auch diese Ausführungsform durch ein vertikales Wasserschneiden in das Mantelblech für den Mantel 13 eingebracht wird.
Bei einer Biegung dieses Bleches zur Herstellung des zylinderförmigen Mantels 13 ergibt sich wiederum eine in einer Dimension etwa als konisch zu bezeichnende Verformung des elliptischen Aufbaus ähnlich wie in der Figur 4. Der Steg wird vorteilhaft schon leicht schräg gefertigt (in der Draufsicht betrachtet) und zwar nach au ßen in Drehrichtung stetig abfallend.
In der Figur 6 sieht man eine dritte Ausführungsform eines Loches 50 oben im Schnitt und unten in einer Draufsicht. Das Loch 50 ist hier wiederum elliptisch und durch zwei Stege 51 a und 51 b unterteilt, so dass sich drei Teillöcher 50a, 50b und 50c bilden.
In der Figur 7 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Loches 50 dargestellt, die zunächst der Darstellung in der Figur 4 ähnelt.
Allerdings ist bei dieser Darstellung der Schwerpunkt auf einen anderen Aspekt gelegt. Das Loch 50 besitzt insgesamt drei Dimensionen. Eine erste Dimension verläuft auf dem Umfang der Zylindertrommel und ist in der Figur 7 in der Blattebene von links nach rechts zu erkennen.
Eine zweite Dimension verläuft auf der Zylindertrommel parallel zur Trommelachse und ist in der Blattebene in der Figur 7 von oben nach unten dargestellt.
Eine dritte Dimension verläuft senkrecht zum Mantel 13 der Zentrifugentrommel 10 und steht mithin senkrecht auf der Blattebene in der Figur 7.
Der Mantel 13 der Zentrifugentrommel hat eine endliche Abmessung. Er besitzt eine Innenseite, die der Trommelachse zugewandt ist, und eine Au ßenseite, die der Umgebung zugewandt ist.
Das Loch 50 nun besitzt einen Querschnitt, der jeweils ellipsenartig aufgebaut ist. Der ellipsenartige Querschnitt besitzt mithin einen üblicherweise kleineren Durchmesser, der in der dargestellten Ausführungsform parallel zur Trommelachse verläuft, in der Figur 7 also von oben nach unten. Dabei ist mit ai der Durchmesser des ellipsenartigen Querschnittes auf der Außenseite des Mantels 13 bezeichnet und mit a2 der Durchmesser des ellipsenartigen Querschnittes auf der Innenseite des Mantels 13. Wie man sieht, sind beide Durchmesser und a2 gleich groß und fallen auch aufeinander. Der zweite, bei der Mehrzahl der Ausführungsbeispiele und auch in der dargestellten Ausführungsform größere Durchmesser verläuft senkrecht zu den ersten Durchmessern ai und a2 in Umfangsrichtung des Mantels 13 und damit in der Figur 7 von links nach rechts. Hier ist der auf der Au ßenseite des Trommelmantels befindliche Querschnitt des ellipsenartigen Loches 50 mit bezeichnet, der auf der Innenseite des Mantels 13 befindliche Durchmesser des ellipsenartigen Querschnittes in dieser Dimension ist mit l2 bezeichnet. Man sieht, dass größer ist als l2. Da die Lochwandung die ellipsenartigen Querschnitte au ßen auf dem Mantel 13 und innen im Mantel 13 miteinander stetig verbindet, folgt daraus, dass die Lochwandung in der Figur 7 auf den Seiten, die in der Darstellung oben oder unten sind, senkrecht zur Blattebene verläuft, während sie in den Bereichen, die sich links oder rechts von dem Loch 50 befinden, schräg zur Blattebene verlaufen.
Bezugszeichenliste
10 Zentrifugentrommel
1 1 Antriebsspindel der Zentrifugentrommel 10
12 Drehrichtung der Zentrifugentrommel 10
13 Mantel
14 Kristallisat auf der Innenseite des Mantels 13
15 Boden
16 Öffnungen
20 Ausräumer
21 Räumstange des Ausräumers 20
22 Element, insbesondere Schälmesser oder Räumpflug des Ausräumers 20 23 Schwenkrichtung des Elements 22 des Ausräumers 20
24 Aufnehmer für Kraft und/oder Drehmoment bei der Schwenkbewegung des Elements 22
50 Loch
50a Teilloch
50b Teilloch
50c Teilloch
51 Steg
51 a erster Steg
51 b zweiter Steg
Durchmesser des Loches 50 in Vertikalrichtung auf der Außenseite des Mantels 13
Durchmesser des Loches 50 in Vertikalrichtung auf der Innenseite des Mantels 13
Durchmesser des Loches 50 in Horizontalrichtung auf der Au ßenseite des Mantels 13
Durchmesser des Loches 50 in Horizontalrichtung auf der Innenseite des Mantels 13

Claims

Patentansprüche
1 . Diskontinuierliche Zentrifuge
mit einer um eine Trommelachse drehbaren Zentrifugentrommel (10) mit einem Mantel (13),
bei dem der zylindrische Zentrifugenmantel (13) mit Löchern (50) für den Ablauf einer beim Zentrifugieren entstandenen Flüssigkeit versehen ist, welche Löcher (50) einen Querschnitt mit einer elliptischen Form besitzen,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querschnitt der Löcher (50) von innen nach au ßen stetig ist, dass der Durchmesser (a2) der Querschnitte der Löcher (50) parallel zur Trommelachse auf der Innenseite des Mantels (13) gleich oder nahezu gleich dem Durchmesser (a^ der Querschnitte der Löcher (50) parallel zur Trommelachse auf der Au ßenseite der Löcher (50) ist, und
dass der Durchmesser (l2) der Querschnitte der Löcher (50) in Umfangsrichtung auf der Innenseite des Mantels (13) kleiner als der Durchmesser ( ) der Querschnitte der Löcher (50) in Umfangsrichtung auf der Au ßenseite des Mantels (13) ist, so dass sich die Querschnitte der Löcher (50) nach außen erweitern.
2. Diskontinuierliche Zentrifuge nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sich nach au ßen erweiternden elliptischen Querschnitte der Löcher (50) Lochwandungen mit einem Winkel relativ zur Senkrechten zum Mantel (13) an den äu ßeren Enden des Durchmessers (\ l2) in Umfangsrichtung von mehr als 0,1 ° und weniger als 10 °, vorzugsweise von mehr als 0,2° und weniger als 3 ° aufweisen. 3. Diskontinuierliche Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lochwandungen der Löcher (50) auch in Umfangsrichtung stetig sind.
4. Diskontinuierliche Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Löcher (50) mittels eines Wasserstrahlschnittes vor dem Runden des Bleches zur Bildung des zylindrischen Zentrifugen- mantels (13) als Öffnungen in ein Mantelblech eingebracht sind.
5. Diskontinuierliche Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser (\ l2) der Querschnitte der elliptischen Löcher (50) in Umfangsrichtung grö ßer ist als der Durchmesser (ai , a2), der
Löcher (50) parallel zur Trommelachse, und
dass das Halbachsenverhältnis der Ellipsen zwischen 1 :2,5 bis 1 :7,5 liegt, vorzugsweise zwischen 1 :4,5 bis 1 :5,5.
Diskontinuierliche Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die offene Fläche einer jeden Ellipse zwischen 80 mm2 u 1 50 mm2 liegt, vorzugsweise zwischen 95 mm2 und 1 05 mm2 liegt.
7. Diskontinuierliche Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Löcher (50) in dem Mantel (13) der Zentrifugentrommel (1 0) über die Trommelhöhe verteilt einen unterschiedlichen Öffnungsquerschnitt aufweisen.
8. Diskontinuierliche Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Löcher (50) in dem Mantel (13) der Zentrifugentrommel (1 0) unterschiedliche Abstände voneinander über die Höhe der Trommel aufweisen.
9. Diskontinuierliche Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialstärke des Mantelbleches des Mantels (13) der Zentrifugentrommel (10) zwischen 8 mm und 25 mm beträgt, vorzugsweise zwischen 10 mm und 17 mm.
10. Diskontinuierliche Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine, mehrere oder alle Ellipsen der Löcher (50) in dem Mantel (13) der Zentrifugentrommel (10) mindestens einen parallel zur Trommelachse verlaufenden Steg (51 ) in der Mitte aufweisen, welcher die Ellipse vorzugsweise in zwei symmetrisch zueinander gleiche Hälften teilt. 1 1 . Diskontinuierliche Zentrifuge nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsfläche der Stege (51 ) nach außen abnehmend ausgebildet ist, und
dass die Lochwandung auch im Bereich der Stege (51 ) stetig ist.
12. Diskontinuierliche Zentrifuge nach Anspruch 10 oder 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ellipse mehrere Stege (51 a, 51 b) aufweist, vorzugsweise zumindest zwei und höchstens fünf.
13. Verfahren zur Herstellung einer diskontinuierlichen Zentrifuge mit einer Zentrifugentrommel (10) und einem Mantel (13) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantel (13) vor dem Runden des Mantelbleches mittels
Wasserstrahlschnitt mit Öffnungen in elliptischer Form versehen wird, aus denen nach dem Runden die Löcher (50) mit dem elliptischen Querschnitt gebildet werden.
14. Verfahren zur Herstellung einer diskontinuierlichen Zentrifuge nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnungen in elliptischer Form vor dem Runden des Mantelbleches mittels Wasserstrahlschnitt eine konische Form erhalten.
15. Verfahren zur Herstellung einer diskontinuierlichen Zentrifuge mit einer Zentrifugentrommel (10) und einem Mantel (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantel (13) nach dem Runden des Mantelbleches mittels Wasserstrahlschnitt mit Löchern (50) mit einem Querschnitt in elliptischer Form versehen wird,
dass die Wandungen der Löcher (50) von innen nach außen und in Umfangsrichtung stetig ausgebildet werden, und
dass der Durchmesser (l2) der Querschnitte der Löcher (50) in Umfangsrichtung auf der Innenseite des Mantels (13) kleiner als der Durchmesser ( ) der Querschnitte der Löcher (50) in Umfangsrichtung auf der Außenseite des Mantels (13) ausgebildet wird, so dass sich die Querschnitte der Löcher (50) nach au ßen erweitern.
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