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Schleuder.
Schleudern, wie sie z. B. zum Abscheiden kristallinischen Zuckers aus einer Mutterlauge benutzt werden, haben meistens eine gelochte Trommel, deren Innenwand mit einem Sieb oder einem Gewebe-
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Die gelochte Platte läuft in einem feststehenden Gehäuse um, gegen das die abzuscheidende Mutterlauge geschleudert wird.
Eine derartige, in Fig. 1 schematisch dargestellte Schleuder hat im wesentlichen die folgenden Nachteile : a) Die durch die Zentrifugalkraft ausgetriebene Flüssigkeit wird emulgiert und in Schaum umgewandelt, weil der Ringraum zwischen der umlaufenden Trommel und dem feststehenden Gehäuse Luft enthält, die in turbulente Strömung gebracht wird. b) Das auf der gelochten Trommel abgeschiedene feste Produkt, z. B. Zucker, wird in den äusseren Lagen infolge der Turbulenz der Luft beträchtlich abgekühlt.
Diese Kühlung ist insbesondere nachteilig, wenn die abzusondernde Flüssigkeit bei niedriger Temperatur sehr zähflüssig ist und wenn der abgesonderte feste Stoff mittels heisser Flüssigkeiten oder Dampf geklärt werden soll, wie dies im allgemeinen bei Gewinnung von Zucker der Fall ist. c) Die ausgeschleuderte Flüssigkeit bleibt am feststehenden Gehäuse haften oder kleben, wenn sie infolge ihrer hohen Viskosität nicht hinreichend rasch abfliessen kann. Dieses Haften ist sehr schädlich, wenn die arme Mutterlauge von der reichen Mutterlauge während des Ausschleudern in der Schleuder und während des Klärens des Zuckers bzw. eines andern Produktes abgesondert werden soll.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schleudern mit einem ungelochten Aussengehäuse und einer gelochten Innentrommel auszurüsten, die mit der Aussentrommel umläuft, so dass der Ringraum zwischen den beiden Trommeln der Fliehkraft ausgesetzt ist, die zuerst die Abscheidung der Flüssigkeit vom festen Material und hierauf das Austreiben der abgeschiedenen Flüssigkeit bewirkt, welche durch Öffnungen im äusseren Mantel in den Sammler austritt. Da die Öffnungen ein stossfreies Abströmen nicht ermöglichen, ergeben sich dabei die oben angeführten Mängel.
Auch die Schleuder zur Abscheidung fester Stoffe aus Flüssigkeiten gemäss der Erfindung weist eine ungelochte umlaufende Trommel auf, in welcher innen ein Korb gleichachsig mit der Trommel befestigt ist und mit dieser einen Ringraum umschliesst, so dass sich das feste Material infolge der Fliehkraftwirkung auf dem gelochten Korb sammelt, während die vom festen Material abgeschiedene Flüssigkeit in den Ringraum abfliesst und aus der Trommel durch einen im Mantel angeordneten Auslass in einen die Trommel umschliessenden ringförmigen Sammler getrieben wird. Dieser Auslass aus der Ringkammer ist erfindungsgemäss durch Schaufeln in Kanäle unterteilt, die die Flüssigkeit stossfrei in den Sammler leiten.
Zweckmässig wird der Auslass durch die Schaufeln in krumme Kanäle unterteilt, deren Ausströmöffnung durch Öffnungen in einem mit der Trommel verbundenen einstellbaren Ring regelbar ist.
Durch die Ausgestaltung der Schleuder im Sinne der Erfindung werden die Nachteile, die sich bei Einwirkung der ausgetriebenen Flüssigkeit auf ein feststehend angeordnetes Gehäuse grosser Oberfläche ergeben, zum grossen Teil behoben.
Der gelochte Korb der inneren Trommel kann aus dünnen Zwischenwänden oder Platten bestehen, die vorteilhaft schraubenlinienförmig verlaufen und sich aussen an der Innenwand der ungelochten
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Trommel abstützen. Die inneren Kanten bilden die Abstützung für das Sieb oder das Gewebefilter, das das feste Material zurückhält. In dieser Weise entsteht ein Gebilde, dessen Zwischenwände ähnlich den Schaufeln einer Wasserturbine mit vertikaler Welle angeordnet sind. Man kann die Kammer zwischen den ungelochten Trommeln und dem Filter auch in anderer Art in eine Mehrzahl von Kanälen unterteilen, die alle in den Abzugskanal des äusseren Mantels münden.
Damit die Flüssigkeit, z. B. die verbrauchte Mutterlauge, während des Zentrifugierens an der Innenwand des Sammlers nicht haften bleibt und um beim Arbeiten mit Flüssigkeiten verschiedener Konzentration zu verhindern, dass Rückstände der einen Flüssigkeit, die an den Wänden des Sammlers haften bleiben, sich mit der in der nächsten Stufe verwendeten Flüssigkeit vermischen, wodurch die Gewinnung von Flüssigkeiten einer im voraus genau bestimmten Konzentration erschwert wäre, ist es zweckmässig, den Sammler in eine entsprechende Anzahl gleichachsig angeordneter Kammern zu unterteilen, von welchen jede zur Aufnahme einer Flüssigkeit bestimmten Konzentrationsgrades dient.
Um zu bewirken, dass die ausgeschleuderte Flüssigkeit in die für sie bestimmte Kammer geleitet wird, ist ein einstellbares Verteilungsorgan vorgesehen oder der Sammler selbst einstellbar angeordnet.
Der Sammler kann feststehend angeordnet und ähnlich einem Schneckengehäuse geformt sein, so dass sich der Querschnitt wie beim Spiralgehäuse einer Turbopumpe ändert. In diesem Fall wirkt die umlaufende Trommel mit den Leitschaufeln wie der Rotor einer Turbopumpe.
Aul der Zeichnung sind Austuhrungsbeispiele von bcnlleudern gemaa der Jtnmdung dargestellt, die sich insbesondere zur Gewinnung von Zucker eignen.
Fig. 1 zeigt eine Schleuder der bisher üblichen Ausgestaltung, Fig. 2 eine Schleuder gemäss der Erfindung teils in Ansicht, teils in Schnitt mit einer Trommel in der Gestalt eines Kegelstumpfes, dessen grössere Öffnung oben liegt, Fig. 3 in grösserem Massstab einen Schnitt durch die Auslassöffnung, die mit einer Vorrichtung zur Regelung der Grösse des Auslassquerschnittes ausgestattet ist, Fig. 3 a eine Seitenansicht der Regelungseinrichtung, Fig. 4 einen horizontalen Schnitt in der Höhe des Auslasses für die Mutterlauge, Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung der äusseren Trommel mit einer Innentrommel abgeänderter Ausgestaltung, Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Schleuder im Vertikalschnitt, u. zw. stellt die rechte Seite einen Schnitt nach der Linie A-B, die linke Seite einen Schnitt nach der Linie C-B der Fig. 7 dar.
Fig. 7 zeigt einen Horizontalsehnitt durch die Schleuder gemäss Fig. 6 in der Höhe der Auslassöffnung des äusseren Mantels.
Die Schleuder gemäss Fig. 2 weist eine äussere ungelochte Trommel 1 auf, die sich nach oben erweitert und mit Speichen 2 versehen ist, an welchen die Vertikalwelle der Zentrifuge befestigt ist.
Die Welle kann von oben oder von unten angetrieben sein. Am oberen Rand ist die Trommel zu einem Flansch 3 abgebogen, der zusammen mit einem Kranz 4 eine über den ganzen Umfang sich erstreckende Auslassöffnung bildet. Die Öffnung ist durch Profileisen 6 in spiralförmig verlaufende Kanäle 5 unterteilt. Die Teilungswände haben die Gestalt von Schaufeln und können am abgebogenen Flansch 3 oder am Kranz 4 z. B. durch Nieten befestigt sein. Sie können auch aus dem Material dieser beiden Teile herausgearbeitet sein. Mit Hilfe eines zylindrischen Ringes 7 können die Kanäle 5, die in einen feststehenden Sammler 8 ausmünden, mehr oder weniger geöffnet werden.
Der Sammler kann nachgiebig gelagert und ähnlich dem spiralförmigen Gehäuse einer Turbomaschine ausgebildet sein, wenn die Vorrichtung nach Art einer Turbopumpe die Förderung der ausgeschleuderten Flüssigkeit bewirken soll.
An den Boden der ungelochten Trommel 1 ist eine gelochte Trommel 9 angenietet, die oben mit dem Kranz 4 verbunden ist. Die Innenwand dieser Trommel ist in bekannter Weise mit einer gelochten und gerieften Platte 10 oder einem oder mehreren Rosten ausgerüstet, die ein Sieb oder ein anderes geeignetes Filter 11, z. B. ein Gewebe, abstützen.
Die innere Trommel 9 ist in der ungelochten äusseren Trommel 1 so untergebracht, dass zwischen beiden Trommeln eine Ringkammer 14 vorhanden ist, die sich nach oben gegen den Auslass 5 zu erweitert.
Die in die Schleuder eingeführte Masse wird unter Zentrifugalkraftwirkung auf dem Sieb 11 gleichförmig verteilt. Die Mutterlauge tritt in die Kammer M, steigt entlang der Wand der äusseren Trommel 1 in die Höhe und wird schliesslich durch die Kanäle 5 in das spiralförmige Gehäuse 8 geschleudert, von wo es entweder durch den Auslass 15 (Fig. 2) oder durch die Verbindungsleitung 16 (Fig. 4) ausströmt.
Auf diese Weise wird eine Zentrifugalkraftwirkung wie bei einer Turbopumpe erreicht. Die umlaufenden Trommeln 1 und 9 mit der am äusseren Mantel vorgesehenen Auslassöffnung bilden den Rotor. Da der zum Decken verwendete Dampf durch den festen Stoff und durch die Kammer 14 durchgeleitet wird, wird in der Trommel und im festen Stoff die erforderliche Temperatur aufrechterhalten.
Um die Vorrichtung einer Turbopumpe noch mehr anzupassen, können an Stelle der Trommel 9 dünne spiralförmig verlaufende Zwischenwände vorgesehen sein, deren Anordnung aus Fig. 5 hervorgeht. Diese von der ungelochten Trommel 1 abgestützten Zwischenwände, die ziemlich nahe nebeneinanderliegen, unterteilen die Kammer 14 in Kanäle 14'und dienen mit ihren äusseren Kanten als
Stützen für das Sieb oder Filter H.
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In dieser Weise ist eine Einrichtung zum Zentrifugieren mit einer Einrichtung zur Förderung der Mutterlauge vereinigt. Diese Einrichtung entspricht im wesentlichen einer Wasserturbine mit vertikaler Achse und wirkt gleichzeitig auch als Schleuder.
Wenn in den gebräuchlichen Schleudern eine Masse verarbeitet wird, deren flüssiger Anteil sich sehr leicht und demnach auch sehr rasch vom festen Stoff abscheidet, so zeigt sich, dass der feste Stoff nicht Zeit findet, sich auf der Filterfläche gleichförmig zu verteilen, und das Bestreben hat, sich auf dem Boden b der Innentrommel anzusammeln, während der obere Teil des Siebes a (Fig. 1) unbedeckt bleibt. Bei einer derartigen Art der Ablagerung ist das nachfolgende Decken des festen Stoffes mittels einer Flüssigkeit wenig oder gar nicht wirksam, weil die Flüssigkeit das Bestreben hat, durch den blossliegenden Teil a des Siebes, der den geringsten Widerstand bietet, zu entweichen, so dass ein Auswaschen des festen Materials nicht stattfindet.
Um die Nachteile, die sich als Folge eines zu geringen Gehaltes an festen Anteilen in der behandelten Masse einstellen, zu vermeiden, muss die Austrittsgesehwindigkeit der abgeschiedenen Flüssigkeit entsprechend verkleinert werden. Dadurch wird das Verhältnis der flüssigen und festen Anteile im behandelten Gemisch für eine gewisse Zeit aufrechterhalten, so dass die Zentrifugalkraft die gleichförmige Verteilung des Gemisches auf der Innenwand der inneren Trommel bewirken kann, bevor die Abscheidung einsetzt.
Diese Wirkung, die bei Schleudern der bisher üblichen Ausgestaltung nicht herbeigeführt werden kann, ist bei den Schleudern gemäss der Erfindung leicht erreichbar. Es ist nur notwendig, den Ring 7 (Fig. 2 und 3) entsprechend einzustellen. Je nach der Einstellung wird der Austrittsquerschnitt für die ausgeschleuderte Flüssigkeit vergrössert oder verkleinert und dementsprechend die Geschwindigkeit des Ausschleudern der Flüssigkeit beschleunigt oder verzögert. Es besteht somit die Möglichkeit, die Austrittsgeschwindigkeit der wirksamen Zentrifugalkraft entsprechend zu ändern.
Eine Schleuder gemäss der Erfindung kann also für die Verarbeitung verschiedenartiger Massen benutzt werden, weil die Möglichkeit zu einer Einstellung gegeben ist, durch die die Betriebsbedingungen in weiten Grenzen der Beschaffenheit der Masse angepasst werden können. Der Ring 7 (Fig. 2) wird so ausgestaltet, dass die Einstellung leicht und rasch durchgeführt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3.
Der Auslass für die ausgeschleuderte Flüssigkeit erstreckt sich über den ganzen Umfang und ist durch Zwischenstücke p in Kanäle t unterteilt. Der einstellbare Ring 7 zur Regelung der Grösse der Auslassöffnung hat feste Zwischenwände P in der Grösse der Öffnungen p und Öffnungen F, die den Öffnungen t entsprechen. Wenn die festen Wände P und p einander gegenüberstehen, so decken sich auch die Öffnungen F und f. Der Auslass hat dann den grösstmöglichen Querschnitt.
Durch Verdrehen des Ringes 7 um den Kranz 4 kann man die festen Wände P mehr oder weniger vor die Öffnungen t bringen und dadurch den Auslassquerschnitt im gewünschten Ausmass verkleinern.
Mit Hilfe von Schrauben c, die Schlitze im Ring 7 durchsetzen, kann der Ring in der eingestellten Lage festgestellt werden. Im Grenzfalle befinden sich die festen Wände P des drehbaren Ringes 7 genau gegenüber den Öffnungen t im Rotor, so dass die Menge der ausgeschleuderten Flüssigkeit Null wird. Wenn der Auslass nicht durch Zwischenwände unterteilt ist, so ersetzt man den Ring 7 durch einen vollen Zylinder, der in der Richtung der Achse der zylindrischen Öffnung einstellbar ist.
Die Schleuder gemäss den Fig. 6 und 7 hat gleichfalls eine ungelochte äussere Trommel 1, die Kegelstumpfform aufweist und von Speichen 2 getragen wird. Der Auslass wird von einem abgebogenen Flansche der Trommel und einem Kranz 4 gebildet und kann gegebenenfalls durch Zwischenwände 6 in spiralförmige Kanäle 5 unterteilt sein. Mit dem Boden der ungeloehten Trommel 1 ist die gelochte Innentrommel 9 durch Nieten oder in anderer Weise verbunden. Oben ist die Trommel 9 am Kranz 4 befestigt.
In der Höhe des Auslasses und diesem gegenüber befindet sich ein Verteiler 18, der von einem Gehäuse 17 getragen wird. Der Verteiler ist mit Führungsfläehen 19 in der Anzahl der Kanäle 5 ausgestattet und steht mit einem Sammler in Verbindung, der durch eine vertikale Zwischenwand 20 in zwei Kammern 21 a und 21 b unterteilt ist. Der Boden der beiden Kammern ist geneigt, um das Abfliessen der abgeschiedenen Flüssigkeit zu erleichtern (Fig. 6). Die beiden Kammern sind gleichachsig angeordnet. Die innere Kammer 21 a ist oben mit Rinnen 22 ausgerüstet, die Öffnungen 23 der Zwischenwand 20 durchsetzen und die Kammer 21 a überqueren.
Durch eine besondere Einstellung kann bewirkt werden, dass die ausgeschleuderte Flüssigkeit entweder durch Öffnungen 24 zwischen den Rinnen 22 in die Kammer 21 a oder über die Rinnen 22 in die Kammer 21 b austritt. Auf diese Weise kann man durch eine vorangehende Einstellung bewirken, dass die Flüssigkeit je nach ihrem Konzentrationsgrad in die eine oder die andere Kammer gelangt.
Bei der Einstellung gemäss Fig. 7 schliessen die Führungen- 19 des Verteilers, die so gekrümmt sind, dass die resultierende Kraft gegen den Auslass gerichtet ist, die Öffnungen 24, die zur Kammer 21 a führen, ab, während die Öffnungen 25, die durch die Rinnen 22 mit der Kammer 21 b in Verbindung stehen, offen bleiben.
Wenn die ausgeschleuderte Flüssigkeit einen ändern Konzentrationsgrad aufweist als die Flüssigkeit in der Kammer 21b, wird sie in die andere Kammer 21a abgeführt. Um dies zu erreichen, ist es nur notwendig, die Einstellung der Führungen 19 mit Bezug auf die Öffnungen 24 und 25 zu ändern. Dies kann durch Verdrehung des Verteilers 18 oder des Sammlers bewirkt werden.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 ist der Sammler, der die Kammern 21a und 21b enthält, um die Zentrifuge drehbar. Er ruht zu diesem Zwecke mit einer Schiene 27, die am Boden befestigt
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Gegebenenfalls können auch drei oder vier Kammern nach Art der Kammern 21a und 21b vorgesehen sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schleuder zur Abscheidung fester Stoffe aus Flüssigkeiten mit einer ungelochten Aussen- trommel (1) und einem mit dieser gleichachsig angeordneten gelochten Innenkorb (9), der mit der
Aussentrommel verbunden ist und mit dieser eine Ringkammer (14) bildet, die in einen ringförmigen Sammler (8) für die abgeschiedene Flüssigkeit ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass der im
Mantel der umlaufenden Trommel vorgesehene Auslass der Ringkammer durch Leitschaufeln (6) unterteilt ist.