DE3933136C2 - - Google Patents
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- DE3933136C2 DE3933136C2 DE3933136A DE3933136A DE3933136C2 DE 3933136 C2 DE3933136 C2 DE 3933136C2 DE 3933136 A DE3933136 A DE 3933136A DE 3933136 A DE3933136 A DE 3933136A DE 3933136 C2 DE3933136 C2 DE 3933136C2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- C13B30/00—Crystallisation; Crystallising apparatus; Separating crystals from mother liquors ; Evaporating or boiling sugar juice
- C13B30/04—Separating crystals from mother liquor
- C13B30/06—Separating crystals from mother liquor by centrifugal force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Schleudern einer Suspension gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 und eine kontinuierlich
arbeitende Siebzentrifuge zur Durchführung
des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 5.
Kontinuierlich arbeitende Siebzentrifugen sind in
vielfältiger Form bekannt. Doppelzentrifugen der
obengenannten Art dienen dazu, zwei
verfahrenstechnisch notwendige bzw. erwünschte
Schleuderstufen möglichst effektiv, energiesparend
bei gleichzeitig geringstmöglichem Stell- bzw.
Grundflächenbedarf durchzuführen. Ein Beispiel
dafür ist die in der DE 34 15 519 A1 beschriebene
Doppelzentrifuge für das kontinuierliche Schleudern
der zweiten Zuckerfüllmasse des sogenannten
B-Zuckers.
Die beiden Schleudertrommeln nach
DE 36 22 959 A1 sind unter Beibehaltung derselben
Verfahrensschritte von oben angetrieben, um dadurch
Schwingungen, die sich aus der unvermeidlichen Unwucht
infolge einer Ungleichverteilung der Füllmassen ergeben,
zu vermeiden oder zu dämpfen.
Für die Behandlung von hochviskosen oder/und zu
Klumpenbildung neigenden Suspensionen, wie z. B. der
Zuckernachproduktfüllmasse, des sogenannten C-Zuckers,
mußte auf Doppelzentrifugen
wegen der außerordentlich hohen Viskosität
dieser Füllmassen bisher verzichtet werden. Bei
solchen hochviskosen Füllmassen wurde dieser
Verfahrensschritt unter Inkaufnahme des zusätzlichen
Platzbedarfes, des Investitionsaufwandes und des
erhöhten Energiebedarfes in einer zweiten separat
stehenden Zentrifuge durchgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mindestens zwei
Schleuderstufen räumlich übereinander, in
einem gemeinsamen Gehäuse, d. h. bei minimalem
Grundflächenbedarf, für hochviskose oder/und zur
Klumpenbildung neigende Suspensionen, insbesondere
bei einer Zuckernachproduktfüllmasse durchzuführen.
Diese Aufgabe wird beim Verfahren dadurch gelöst, daß die Suspension
vor dem Eintritt in die erste
Schleuderstufe, die sogenannte Vorschleuderung durch
Schwerkrafteinwirkung in seiner Viskosität so weit
herabgesetzt und homogenisiert wird, daß sie als
sämige Füllmasse der Vorschleuderung zugeführt
werden kann, daß die Zuführung der Füllmasse in die
Vorschleuderung ohne Fördereinrichtung, lediglich
durch die Schwerkraftwirkung erfolgt, daß die Vor-
und Nachschleuderung räumlich übereinander und
zusammen mit der Einmaischung in einem gemeinsamen
Zentrifugengehäuse angeordnet sind und das
aus der Vorschleuderung kommende und
dann eingemaischte Produkt
ohne Fördereinrichtung lediglich durch die
Schwerkraftwirkung der Nachschleuderung zugeführt
wird.
Die Viskosität beispielsweise einer
Zuckernachproduktfüllmasse, die in mindestens zwei
Schleuderstufen behandelt werden soll, ist so
hoch, daß selbst bei zentrischer Aufgabe in die
erste Schleuderstufe, d. h. in einen dort
üblicherweise vorhandenen Vorbeschleuniger, eine
gleichmäßige Verteilung der Füllmasse auf die
oberste Siebtrommel nur bedingt zu erreichen ist.
Das bedeutet, daß bei Einsatz einer
Doppelzentrifuge mit untenliegendem Antrieb nach
DE 34 15 519 A1 für ein solches Produkt die daraus
resultierenden Unwuchten äußerst schwer zu beherrschen
wären. Darin ist der Grund zu sehen, warum solche
Doppelzentrifugen für derartiges Schleudergut
nicht eingesetzt werden.
Noch wesentlich schwieriger gestaltet sich das
Verteilungsproblem bei einer oben angetriebenen
Doppelzentrifuge, weil das Schleudergut in diesem
Falle außermittig aufgegeben werden muß. Es würde
sich aufgrund der hohen Viskosität zwangsläufig
eine ungleichförmige Verteilung auf die oberste
Zentrifugentrommel ergeben. Durch einen
zusätzlichen Verfahrensschritt, bei dem das
Schleudergut in einer Misch- und
Homogenisiervorrichtung vor seinem Eintritt in
den Vorbeschleuniger der ersten Schleuderstufe
einer Scherkraft-Einwirkung unterworfen wird, ist
es möglich geworden, auch hochviskose oder/und zu
Klumpenbildung neigende Suspensionen, wie z. B.
Zuckernachproduktfüllmasse, in zwei oder mehr räumlich
übereinander liegenden Schleuderstufen zu
behandeln, so daß sich auch für solche schwierigen
Produkte die Vorteile dieser platzsparenden
Verfahrensweise nutzen lassen. Durch den
mechanischen Einfluß von Scherkraft erzeugenden
Mischwerkzeugen in der Misch- und
Homogenisierstufe gelingt es nämlich - die
Thixotropie einer Suspension ausnutzend - die
Viskosität so weit herabzusetzen, daß eine
gleichmäßige Verteilung selbst bei außermittiger
Zuführung erreicht wird. Unter der
Scherkrafteinwirkung wird auch eine Suspension mit
Klumpen oder sonstigen Inhomogenitäten so weit
homogenisiert, daß eine sämige Füllmasse entsteht.
Je nach Konsistenz der zu behandelnden Suspension
kann es vorteilhaft
sein, dieser Suspension vor der
Viskositätsherabsetzung und Homogenisierung ein
Hilfsmedium zuzusetzen. Aufgabe dieses
Hilfsmediums ist es, die eventuell zur Erreichung
einer vorgegebenen Viskosität notwendige
Flüssigkeitsmenge bereitzustellen. Sie kann aber
auch als Gleitmittel dienen.
Als Hilfsmedium kann vorteilhaft das aus der
Vorschleuderung abgeschleuderte Filtrat, im Falle
von Zuckernachproduktfüllmasse die Melasse, verwendet
werden.
Je nach Schleudergut kann es angebracht sein, das
Hilfsmedium aufzuheizen, vorzugsweise auf eine
Temperatur zwischen 40 und 70°C.
Diese Aufgabe wird bei
einer kontinuierlich arbeitenden Siebzentrifuge
mit mindestens zwei mit Abstand übereinander
angeordneten und über eine gemeinsame, von oben
angetriebene Zentrifugenwelle miteinander
verbundenen Schleudertrommeln, die in einem
gemeinsamen Zentrifugengehäuse untergebracht sind,
bei der die aus einer Zuführleitung kommende zu
behandelnde Suspension einem Beschleuniger der
oberen Schleudertrommel über ein Regelventil und
eine Speiseleitung zuführbar ist, dadurch gelöst, daß auf dem
Zentrifugengehäuse zwischen Regelventil und Speiseleitung eine Misch- und
Homogenisiervorrichtung mit einem in einem Gehäuse
mit Boden und einer Gehäuseöffnung umlaufenden Rotor und einem
separaten, außenliegenden Antriebsmotor angeordnet
ist.
Das zu behandelnde Schleudergut wird dabei über
das Regelventil der Misch- und
Homogenisiervorrichtung zugeführt. Durch
den separaten, außenliegenden Antriebsmotor ist
eine von der
Schleuderdrehzahl unabhängige Drehzahl des Rotors
frei wähl- und regelbar. Durch
den direkten Aufbau der Misch- und
Homogenisiervorrichtung auf dem Zentrifugendeckel sind
Leitungen und Fördereinrichtungen
entbehrlich.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung
besteht darin, daß die Misch- und
Homogenisiervorrichtung mittels eines Sockels auf
dem Zentrifugengehäuse befestigt ist, daß der
Rotor sich um eine vertikale Achse dreht und als
Topf mit Platte und Topfwand ausgebildet ist,
dessen oberer Rand einen aus einem Flansch und
einem Deckel gebildeten Ringschlitz aufweist und
dessen Platte mit Scherkräfte erzeugenden
Mischwerkzeugen versehen ist.
Durch die vertikale Drehachse ist die genau
mittige Aufgabe des Schleudergutes auf die
Innenfläche der Platte des Rotors möglich. Das
durch die Mischwerkzeuge in seiner Viskosität
herabgesetzte und homogenisierte Schleudergut wird
an der Topfwand nach oben geleitet und über den
von dem Flansch des Rotors und einem Deckel
gebildeten Ringschlitz in den Gehäuseinnenraum
geleitet. Insbesondere bei einem mit
Mischwerkzeugen, z. B. Stiften ausgestatteten Rotor
zeigen sich die Vorteile einer unabhängig von der
Schleuderdrehzahl wählbaren Rotordrehzahl. Sie
kann dadurch auf das zu behandelnde
Schleudergut abgestimmt werden. Bei zu geringer
Geschwindigkeit der Mischwerkzeuge würde nämlich
die Suspension nicht oder nicht ausreichend
verflüssigt, bei einer zu hohen Geschwindigkeit
würde das Schleudergut ggf. Schaden nehmen, z. B.
würden im Falle einer Zuckernachproduktfüllmasse bei
einer Unfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge über
10 m/s die Kristalle zerschlagen.
Einem möglichen Rückfluß der bereits in der
Viskosität herabgesetzten und homogenisierten
Füllmasse kann vorteilhafterweise dadurch vorgebeugt werden, daß sich
an den Flansch des Rotors ein nach unten weisender
Kragen mit einem Abstand zur Topfwand anschließt
und daß in den dadurch gebildeten Freiraum ein
Zylinder eingreift, der auf dem Boden des Gehäuses
befestigt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in
den restlichen Unteransprüchen angegeben.
Um den Abfluß des vorbehandelten Schleudergutes
aus der Misch- und Homogenisiervorrichtung zu
erleichtern und kontinuierlich zu gestalten, kann
zwischen dem Gehäuse und dem Zylinder eine von
oben nach unten geführte Wendel vorgesehen sein,
die im unteren Teil im Bereich der Gehäuseöffnung
endet, wobei sich an die Gehäuseöffnung über ein Gleitblech
eine Zuführung zur Speiseleitung anschließt.
Die Zuführung besteht aus einem Rohr, einer Gummimuffe,
einem rohrförmigen Schauglas und einer Verbindungsmuffe.
Für den Fall, daß dem zu behandelnden Schleudergut
ein flüssiges Hilfsmedium zugesetzt werden muß, ist
vorgesehen, daß in den Rotor ein mit dem
Regelventil verbundener Leitkonus mündet und an
diesem eine Leitung für das Hilfsmedium
angeschlossen ist, die vorzugsweise tangential
mündet. Der Leitkonus wird dazu mittig und mit
großem Spiel durch den Deckel des Rotors geführt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
in den Fig. 1 und 2
dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Doppelzentrifuge
mit Misch- und Homogenisierstufe sowie
zwei Schleuderstufen,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Misch- und
Homogenisiervorrichtung.
Die in einem Zentrifugengehäuse 2 untergebrachte
Doppelschleuder 1 weist die beiden
übereinanderliegenden Schleudertrommeln 3 und 4
auf, die von einer gemeinsamen Zentrifugenwelle
mit obenliegendem Motor 6 angetrieben werden.
Beide Schleudertrommeln 3 und 4 sind jeweils mit
einem Vorbeschleuniger 7 versehen.
Anstelle der bisherigen, direkten Einführung des
zu schleudernden Gutes ist eine
Misch- und Homogenisiervorrichtung 8 zwischen dem
Regelventil 11 und der Speiseleitung 9 und zwar
direkt auf dem Zentrifugengehäuse 2 angeordnet.
Die Speiseleitung 9 führt zum Vorbeschleuniger 7
der oberen Schleudertrommel 3. Das zu behandelnde
Schleudergut wird mittels einer Zuführleitung 10
und einem Regelventil 11 der Misch- und
Homogenisiervorrichtung 8 zugeführt. Mittels einer
Leitung 12 kann ein Hilfsmedium dem Schleudergut
zugesetzt werden. Die Misch- und
Homogenisiervorrichtung 8 ist mit ihrem Gehäuse 16
und einem Sockel 14 auf dem Zentrifugengehäuse 2
aufgesetzt. Innerhalb des Gehäuses 16 ist ein
Rotor 13 vorgesehen, der von einem separaten,
außenliegenden Antriebsmotor 22 angetrieben wird.
Der Motor 22 ist an einem Boden 15 befestigt. Im
wesentlichen besteht der Rotor 13 aus einem Topf
18, auf dessen Platte 20 Mischwerkzeuge 17
befestigt sind. Nach oben hin ist der Topf 18 mit
einem Deckel 25 versehen, der auf Distanzstücken
24 abgestützt ist und damit einen Ringschlitz 19
als Austrittsöffnung bildet. Die Distanzstücke 24
sitzen auf einem Flansch 26 der zylinderförmigen
Topfwand 23. Am äußeren Umfang des Flansches 26
ist ein nach unten ragender, zylinderförmiger
Kragen 27 angebracht, der zusammen mit der Topfwand
23 einen Freiraum bildet. In diesen Freiraum ragt
ein Zylinder 28 hinein, der mit seiner unteren
Seite fest mit dem Boden 15 verbunden ist.
Zwischen dem Zylinder 28 und der Gehäusewand 16
ist eine von oben nach unten verlaufende Wendel 29
angeordnet, auf der das vorbehandelte Schleudergut,
die Füllmasse, gut fließbar der Gehäuseöffnung 30
zugeleitet wird. Am unteren Ende der Wendel 29 ist
ein Gleitblech 41 vorgesehen, mit dem die
Zuführung des Schleudergutes in die Gehäuseöffnung
30 erleichtert wird. Von hier fließt die Füllmasse
über die Zuführung 31 in die Speiseleitung 9. Die
Zuführung 31 besteht aus einem Rohr 32, an das
mittels einer Gummimuffe 33 ein zylinderförmiges
Schauglas 34 angeschlossen ist. Dieses wiederum
ist mittels einer Verbindungsmuffe 35 mit
dem oberen Ende der in Fig. 2 nicht dargestellten
Speiseleitung 9 verbunden.
Die Misch- und Homogenisiervorrichtung 8 ist nach
oben hin über eine Dichtung 39 mittels eines
Deckels 38 verschlossen. Mit dem Deckel 38 ist ein
Leitkonus 36 dicht verbunden und ragt mit Spiel
durch den Deckel 25 in den Topf 18. In diesen
Leitkonus mündet (vorzugsweise tangential) die
Leitung 12 für das Hilfsmedium eingeführt. Mittels
eines Flansches 37 wird das Regelventil 11 mit dem
Leitkonus 36 verbunden.
Das schlecht fließende Schleudergut,
beispielsweise eine Zuckernachproduktfüllmasse, fällt auf
das Zentrum der Innenfläche 40 des Tellers 20, der
mit seiner Nabe 21 rotiert. Die Mischwerkzeuge 17
sorgen für eine Herabsetzung der Viskosität und
innige Homogenisierung des Schleudergutes, wobei
das über die Leitung 12 zugegebene Hilfsmittel
gleichzeitig als Gleitmittel die Homogenisierung
und damit die Herabsetzung der Viskosität
verbessert. Das zunächst hochviskose Schleudergut
erhält in der Misch- und Homogenisiervorrichtung
eine fließfähige bzw. sämige Konsistenz, so daß es
über den Ringschlitz 19 aus dem Topf 18 des Rotors
13 austreten und damit auf die Wendel 29 gelangen
kann. Von hier gleitet es über die Gehäuseöffnung
30 und die Zuführung 31 in die Speiseleitung 9 und
durch diese hindurch in den Vorbeschleuniger 7 der
oberen Schleudertrommel 3. Jetzt wird das zu
schleudernde Gut ohne Schwierigkeiten gleichmäßig
auf die Siebfläche der Schleudertrommel 3
verteilt. Die weitere Verfahrensweise entspricht
dem Stand der Technik.
Claims (11)
1. Verfahren zum Schleudern einer Suspension in
Form einer hochviskosen oder/und zur
Klumpenbildung neigenden Suspension insbesondere
einer Zuckernachproduktfüllmasse, in mindestens zwei
kontinuierlich arbeitenden Schleuderstufen,
einer Vor- und einer Nachschleuderung mit
dazwischenliegender Einmaischung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Suspension außerhalb des Zentrifugengehäuses vor dem Eintritt in die erste Schleuderstufe, die sogenannte Vorschleuderung, durch Scherkrafteinwirkung in seiner Viskosität so weit herabgesetzt und homogenisiert wird, daß sie als sämige Füllmasse der Vorschleuderung zugeführt werden kann,
daß die Zuführung der Füllmasse in die Vorschleuderung ohne Fördereinrichtung, lediglich durch die Schwerkraftwirkung erfolgt,
daß die Vor- und Nachschleuderung räumlich übereinander und zusammen mit der Einmaischung in einem gemeinsamen Zentrifugengehäuse angeordnet sind und das aus der Vorschleuderung kommende und dann eingemaischte Produkt ohne Fördereinrichtung, lediglich durch die Schwerkraftwirkung der Nachschleuderung zugeführt wird.
daß die Suspension außerhalb des Zentrifugengehäuses vor dem Eintritt in die erste Schleuderstufe, die sogenannte Vorschleuderung, durch Scherkrafteinwirkung in seiner Viskosität so weit herabgesetzt und homogenisiert wird, daß sie als sämige Füllmasse der Vorschleuderung zugeführt werden kann,
daß die Zuführung der Füllmasse in die Vorschleuderung ohne Fördereinrichtung, lediglich durch die Schwerkraftwirkung erfolgt,
daß die Vor- und Nachschleuderung räumlich übereinander und zusammen mit der Einmaischung in einem gemeinsamen Zentrifugengehäuse angeordnet sind und das aus der Vorschleuderung kommende und dann eingemaischte Produkt ohne Fördereinrichtung, lediglich durch die Schwerkraftwirkung der Nachschleuderung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Suspension vor der
Viskositätsherabsetzung und Homogenisierung ein
Hilfsmedium zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Hilfsmedium das aus der
Vorschleuderung abgeschleuderte Filtrat
verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hilfsmedium aufgeheizt
wird, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen
40 und 70°C.
5. Kontinuierlich arbeitende Siebzentrifuge zur
Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit mindestens zwei, mit
Abstand übereinander angeordneten und über eine
gemeinsame, von oben angetriebene
Zentrifugenwelle miteinander verbundenen
Schleudertrommeln, die in einem gemeinsamen
Zentrifugengehäuse untergebracht sind, bei der die
aus einer Zuführleitung kommende zu
behandelnde Suspension einem Beschleuniger
der oberen Schleudertrommel über ein
Regelventil und eine Speiseleitung zuführbar
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Zentrifugengehäuse (2) zwischen Regelventil (11) und Speiseleitung (9) eine Misch-
und Homogenisiervorrichtung (8) mit einem in
einem Gehäuse (16) mit Boden (15) und einer
Gehäuseöffnung (30) umlaufenden Rotor (13) und
einem separaten, außenliegenden Antriebsmotor
(22) angeordnet ist.
6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Misch- und
Homogenisiervorrichtung (8) mittels eines
Sockels (14) auf dem Zentrifugengehäuse (2)
befestigt ist, daß der Rotor (13) sich um eine
vertikale Achse dreht und als Topf (18) mit
Platte (20) und Topfwand (23) ausgebildet ist,
dessen oberer Rand einen aus einem Flansch (26)
und einem Deckel (25) gebildeten Ringschlitz
(19) aufweist und dessen Platte (20) mit
Scherkräfte erzeugenden Mischwerkzeugen (17)
versehen ist.
7. Zentrifuge nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an den Flansch (26) des
Rotors (13) ein nach unten weisender Kragen (27)
mit Abstand zur Topfwand (23) anschließt und daß
in den so gebildeten Freiraum ein Zylinder (28)
eingreift, der auf dem Boden (15) des Gehäuses
(16) befestigt ist.
8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse
(16) und dem Zylinder (28) eine von oben nach
unten geführte Wendel (29) vorgesehen ist, die
im unteren Teil im Bereich der Gehäuseöffnung
(30) endet und daß sich an die Gehäuseöffnung
(30) über ein Gleitblech (41) eine Zuführung
(31) zur Speiseleitung (9) anschließt.
9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuführung (31) aus
einem Rohr (32), einer Gummimuffe (33), einem
zylinderförmigen Schauglas (34) und einer
Verbindungsmuffe (35) besteht.
10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (12)
zur Zuführung des Hilfsmediums vorgesehen ist, die in
den Einlauf der Misch- und Homogenisiervorrichtung
mündet.
11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Rotor (13) ein mit dem
Regelventil (11) verbundener Leitkonus (36) mündet und
an diesem die Leitung (12) für das Hilfsmedium
angeschlossen ist, die vorzugsweise tangential mündet.
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