DE2546661C2 - Zentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist als betriebsinierner Stand der Technik eine Zentrifuge dieser Art in Form eines Entsafters bekannt, wie sie in den Fig. 1 und 2 der Figurenbeschreibung dargestellt ist.

Dieser Entsafter umfaßt im wesentlichen ein allgemein zylindrisches Gehäuse 20, eine Trommel 22, einen Siebeinsatz 24 und eine Raspelscheibe 26. Die Trommel ist konzentrisch im Gehäuse 20 angeordnet und hat einen zylindrischen, perforierten Trommelmantel 28, in dem zahlreiche öffnungen 30 ausgebildet sind, die gleichmäßig über die Fläche des Mantels 28 verteilt sind. Der Trommelmantel 28 hat in Radialrichtung einen gewissen Abstand von der Innenseite des Gehäuses 20, so daß ein zylindrischer Zwischenraum 32 zwischen der Innenseite des Gehäuses 20 und der Außenseite des Trommeimantels 28 besteht

Der Siebeinsatz 24 besteht aus einer dünnen Kunststoffolie, in der zahlreiche öffnungen 34 ausgebildet

ίο sind, die gleichmäßig über die Fläche der Folie verteilt sind, und sitzt herausnehmbar auf der Innenseite der Trommel 2Z Die Öffnungen 34 im Siebeinsatz 24 sind kleiner und dichter angeordnet als die öffnungen 30 in der Trommel 22. In der Regel haben die öffnungen 30 Ger Trommel 22 einen Durchmesser von ungefähr 3,0 mm.

Die Trommel 22 hat einen geschlossenen Boden 36, dessen Mittelbereich nach oben gezogen ist Arn diesem Mittelbereich ist die Raspelscheibe 26 befestigt. Die Raspelscheibe 26 weist auf ihrer Oberseite zahlreiche Zähne 38 auf. Die Trommel 22 ist um ihre senkrechte Mittelachse drehbar und wird von einem nicht dargestellten Motor, der unter dem Gehäuse 20 angeordnet ist gedreht. Das Gehäuse 20 iat einen ringförmigen Boden 40, in dem sich eine Austrittsöffnung 42 für Flüssigkeit befindet

Während des Betriebes des auf diese Weise aufgebauten Entsafters werden saftreichi: Frucht- oder Gemüsestücke, beispielsweise Apfelsch siben oder Mohrrübenstreifen, durch eine licht dargestellte Zuführung in die Trommel 22 eingeführt während diese vom Motor angetrieben wird. Die Frucht- bzw. Gemüsestücke werden gegen die mit Zähnen versehene Oberseite der Raspelscheibe 26 gedrückt die sich zusammen mit der Trommel 22 dreht, von den Zähnen .18 der Raspelscheibe 26 zerraspelt bzw. zerkleinert und in einen zähflüssigen Brei 44 überführt, der aus Flüssigkeit und Feststoffen aus festen und halbfesten Körnehi-n und Fasern besteht, die aus kleinen Bruchstücken a'.s zeikJeinerten Frucht bzw. Gemüsegewebes aufgebi-.ut sind. Aufgrund der Zentrifugalkraft die sich aus der Drehung der Raspelscheibe 26 ergibt, wird der zähflüssige Brei 44 in Tangentialrichtung von der Raspelscheibe 26 weggeschleudert und auf die Innenseite des ι ylindrischen Siebeinsatzes 24 gespritzt, der sich eben^:ails zusammen mit der Trommel 22 dreht. Die im zähflüssigen Brei 44 enthaltene Flüssigkeit gelangt dann durch die öffnung 34 im Siebeinsatz 24 und danach durch die öffnungen 30 in der Trommel 22 in den zylindriichen Zwischenraum 32, wie dies durch Pfeile angedeute st. Danach kann die Flüssigkeit durch die Austrittsölfnung 42 in dem ringförm.gen Boden 40 des Gehäuses 20 aus dem Gehäuse austreten. Auf diese Weise wird ein größerer Anteil der im zunächst zähflüssigen Brei 44· enthaltenen Flüssigkeit von den Feststoffen getrennt, d e demzufolge als Abfall in der Trommel 22 bzw. — genauer — innerhalb des zylindrischen Siebeinsatzes 24 ι jruckbleiben.

Es ist jedoch bekannt, daß beträchtliche Mengen der Feststoffe durch die Öffnungen 54 im Siebeinsatz 24 und die Öffnungen 30 in der Trommel 22 dennoch austreten können, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, und dann teilweise auf der Innenseite des Gehäuses 20 abgelagert werden und teilweise zusammen mit dem abgeschiedenen Saft, der durch die Austrittsöffnung 42 im Gehäuse 20 austritt, aus dem Gehäuse austreten können. Die Feststoffe verschmutzen die Innenseite des Gehäuses, so daß der Benutzer das Gehäuse 20 nach jeder Benutzung des Entsafters reinigen muß, wenn er den Entsafter sauber

und hygienisch halten wilL Außerdem führen die Feststoffe, die aus dem Gehäuse 20 herausgelangen, zu einem Bodensatz und Rückständen im Saft

Da sich ferner zahlreiche öffnungen 34 im Siebeinsatz 24 mit Öffnungen 30 in der Trommel 22 überlappen, ergeben sich zahlreiche durchgehende Kanäle, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist Die Feststoffe im zähflüssigen Brei 44, die auf die Innenseite des Siebeinsatzes 24 treffen, werden daher unter dem Einfluß der aufgebrachten Zentrifugalkraft durch die öffnungen 34, die solche Durchlässe bilden, zwangsweise in und durch den Siebeinsatz 24 gezogen. Da die öffnungen 34 sehr klein sind, werden die den Siebeinsatz 24 durchdringenden Feststoffe in den Öffnungen 34 festgehalten, so daß viele der öffnungen 34 im Siebeinsatz 24 verstopfen. Dies führt nicht nur zu einer entscheidenden Verschlechterung des Safttrennwirkungsgrades, sondern kann auch ungewöhnliche Schwingungen und Geräusche erzeugen wenn die am Siebeinsatz 24 hängengebliebenen Feststoffe unregelmäßig verteilt sind oder einen begrenzten Abschnitt des Siebeinsatzes 24 einnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, er.<e Zentrifuge gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß die abgeschleuderte Flüssigkeit möglichst rückstandsfrei wird.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 gelöst Diese Merkmale definieren ein neuartiges Filterprinzip, das darin liegt daß eine perforierte, elastische Folie verwendet wird, die bei stillstehender Trommel ohne vorgegebenen Stützabstand an einem im wesentlichen voilwandigen Trommelmantel anliegt und bei Drehen der Trommel infolge einer Stauung der zwischen der Folie und dem Trommelmantel eingedrungenen Flüssigkeit vom Trommelmantel abgehoben wird. Die relativ geringe Dicke des entstehenden Zwischenraums stellt sich automatisch als Funktion der Drehzahl der Trommel, des Verhältnisses der Gesamtlochfiäche der Trommel zu derjenigen der Folie sowie der Art der abzuscheidenden Flüssigke'. ein. Der schmale Zwischenraum bildet somit einen Sekundärfilter, der winzige feste oder halbfeste Bestandteile aus der der Trommel zu entziehenden Flüssigkeit zurückhält Die erhaltene Flüssigkeit ist dadurch wesentlich reiner. Es hat sich ferner gezeigt daß wesentlich weniger Feststoffanteile die Folie in Richtung auf der. Trommeimantel durchdringen als im bekannten Fall, so daß auch das Reinigen erleichtert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele ci?r Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher eriäutert. Es.:eigt:

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer bereits erläuterten bekannten Zentrifuge als Entsafter.

F i g. 2 einen Ausschnitt eines im Maßstab vergrößerten Schnittes durch die Trommel und den Siebeinsatz der bereits erläuterten Zentrifuge nach F i g. 1,

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer ais Entsafter ausgebildeten Zentrifuge,

Fig.4 eine teilweise geschnittene Vorderansicht durch Trommel und Siebeinsatz der Zentrifuge nach Fig.3,

F i g. 5 einen Ausschnitt eines im Maßstab vergrößerten Schnitts durch Trommel und Siebeinsatz nach Fig. 4,

F i g. 6a bis 6d der F i g. 5 entsprechende Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele,

Fig.7 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der dem Entsafter nach F i g. 4 zugeführten Materialmenge und der erzeugten Schwingungsbes schleunigung, wobei als Material Äpfel eingesetzt werden,

Fig.8 in einer der Fig.7 entsprechenden Darstellung die gleiche Beziehung für den Fall zeigt daß in den Entsafter nach F i g. 4 Mohrrüben eingeführt werden,
to Fig.9 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Gesamtlochfiäciie der Trommel und des Siebeinsatzes eines Entsafters und der vom Entsafter erzeugten Schwingungsbeschleunigung,

Fig. 10 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Gesamtlochfiäche und der Saftausbeute und

F i g. 11 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Randwinkel des Materials, aus dem der Siebeinsatz besteht mit der abzuschleudernden Flüssigkeit (Saftausbeute).

Der bereits vorstehend benutzte Ausdruck »Saftausbeute« ist hier definiert als

Gewicht der abzuschleudernden Flüssigkeit
Gew«/ht des zugeführten Materials

χ 100.

Im folgenden wird auf den Entsafter nach F i g. 3 eingegangen, der ein unteres, stationäres Gehäuse 50 und darüber ein oberes, stationäres Gehäuse 52 umfaßt. Das untere, stationäre Gehäuse 50 hat einen oberen Wandabschnitt 54, in dem sich eine Öffnung 56 befindet Im unteren, stationären Gehäuse 50 ist ein Motor 58 fest angeordnet der eine senkrechte Abtriebswelle 60 aufweist die nach oben durch die Öffnung 56 aus dem Gehäuse 50 herausragt. Der Motor 58 ist über eine Ringhalterung 62 und Schrauben 64 am oberen Wandabschnitt 54 des Gehäuses 50 aufgehängt, um die Obertragung von Schwingungen vom Motor 58 zum Gehause 50 möglichst gering zu halten. Ferner ist eine Staubkappe 66 vorgesehen, die mit Hilfe der Schrauben 64 am Motor 58 befestigt ist und dazu dient das Eindringen von Staub in den Motor zu verhindern. Die Staubkappe 66 hat eine öffnung 68, durch die die Abtriebs-.-/eile 60 des Motors 58 nach oben ragt.

Das obere, stationäre Gehäuse 52 umfaßt eine zylindrische Wandung 70, die oben offen ist, sowie einen Boden 72 in Form einer umlaufenden Rinne, die eine Austrittsöffnung 74 für Flüssigkeit aufweist. Der ring-

förmige Boden 72 umgibt eine öffnung 76, die sich über der Öffnung 56 im oberen Wandabschnitt 54 des unteren, stationären Gehäuses 50 befindet. Konzentrisch im oberen, stationären Gehäuse 52 ist eine Trommel 78 angeordnet, deren senkrechte Mittelachse mit der Drehachse der Abtriebswelle 60 des Motors 58 fluchtet Die Trommel 78 besteht aus einem zylindrischen Trommelmantei 80. der in Radialrichtung Abstand von der Innenseite der zylindrischen Wandung 70 des Gehäuses 52 hat, so daß ein i ί wesentlichen zylindrischer Zwischenraum 82 entsteht, der oben durch einen nach innen verlaufenden Flansch 84 und unten durch einen ringförmigen Boden 86 begrenzt ist, der mit Abstand oberhalb des ringförmigen Bodens 72 des Gehäuses 52 liegt, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist Der Flansch 84 ist mit einer Anzahl von Abflußöffnungen 88 versehen, die in Umfangsrichtung des Flansches 84 mit gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Aus Gründen, die noch eriäutert werden, liegen die öffnungen 88 so, daß sie mit

ihrem vom inneren Umfangsrand entfernten Ende unmittelbar an die Innenseite des zylindrischen Trommelmantels 80 angrenzen, wie dies dargestellt ist. Jede der öffnungen 88 kann beliebige Größe und Form haben; bisherige Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß die öffnungen 88 kreisförmig sein und für normalen Gebrauch des Entsafters einen Durchmesser von ungefähr 2 mm haben sollten. Aus Gründen, die ebenfalls noch erläutert werden, werden bei einem Entsafter üblicher Größe ungefähr vierzig öffnungen 88 mit dem genannten Durchmesser vorgesehen.

Der ringförmige Boden 86 der Trommel 78 ist an seinem gesamten inneren Umfang fest mit einer kreisförmigen Rotorscheibe 90 verbunden, deren senkrechte Mittelachse mit der Drehachse der Abtriebswelle 60 des Motors 58 ausgerichtet ist. An der Rotorscheibe 90 sind in der Mitte ein außenverzahnter Vorsprung 92 der von df*r Ohernpitp der Rntnr<irhpihp 90 naph nhpn ract unrl

eine Nabe 94 ausgebildet, die von der Unterseite der Rotorscheibe 90 nach unten ragt. Das obere Ende der Abtriebswelle 60 des Motors 58 ist fest mit der Nabe 94 der Rotorscheibe 90 verbunden und trägt die Trommel 78 über die Rotorscheibe 90. Somit kann die Trommel 78 zusammen mit der Abtriebswelle 60 des Motors 58 um seine senkrechte Mittelachse gedreht werden, die mit der Drehachse der Abtriebswelle 60 ausgerichtet ist. Auf ihrer Oberseite trägt die Rotorscheibe 90 eine kreisförmige Raspelscheibe 96, die eine Mittelbohrung aufweist, die genau auf den unteren Abschnitt des oberen Vorsprungr 92 der Rotorscheibe 90 paßt. Die Raspelscheibe 96 weist eine aufgerauhte Oberseite auf, die mit einer Anzahl kleiner, scharfkantiger Zähne 98 versehen ist, die mit Abstand voneinander über die gesamte Fläche der Oberseite der Raspelscheibe % verteilt sind. Die Raspelscheibe 96 wird von einem abnehmbaren Spannknopf 100, der innen verzahnt ist, lösbar an der Rotorscheibe 90 befestigt, wobei der Spannknopf 100 in Eingriff mit dem außen verzahnten, oberen Vorsprung 92 der Rotorscheibe 90 tritt.

Auf der Innenseite des zylindrischen Trommelmantels 80 der Trommel 78 sitzt herausnehmbar ein zylindri scher Siebeinsatz. Der Siebeinsatz hat zahlreiche kleine öffnungen 104, die gleichmäßig über die gesamte Fläche des Siebeinsatzes verteilt sind. Jede der öffnungen 104 ist so bemessen, daß sie halb so groß wie jede der Öffnungen 88 in der Trommel 78 ist. und hat einen Durchmesser von ungefähr !,0 mm, wenn die öffnungen 88 einen Durchmesser von ungefähr 2,0 mm haben, wie dies bereits erwähnt wurde. Der Siebeinsatz kann als Ganzes in Radialrchtung von der Innenseite des zylindrischen Trommelmantels 80 weg zusammengedrückt werden. Aus diesem Grund besteht der Siebeinsatz aus einer länglichen, dünnen, perforierten Folie 102 aus flexiblem Material mit freien Enden in Längsrichtung, die sich überlappen können, wenn die Folie 102 in der Trommel 78 zu einem Zylinder geformt ist Die Anzahl der öffnungen 104 je Flächeneinheit des Siebeinsatzes kann beliebig gewählt werden; für das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel wird jedoch angenommen, daß sich auf der gesamten Fläche des Siebeinsatzes 7320 Öffnungen 104 befinden. Ferner ist zu beachten, daß aus Gründen, die noch erläutert werden, der »zylindrische« Trommelmantel 80 und der »zylindrische« Siebeinsatz jeweils über ihre gesamte Länge bzw. Höhe gleichen Durchmesser haben, wobei allerdings der Durchmesser des Siebeinsatzes etwas vermindert wird, wenn der Siebeinsatz in Radialrichtung zusammengedrückt wird.

Der in F i g. 3 dargesteüte Entsafter umfaßt ferner einen Deckel 106, dessen äußerer Rand entsprechend dem oberen, freien Ende der zylindrischen Wandung 70 des oberen, stationären Gehäuses 52 ausgebildet ist, so daß er gut schließend, jedoch abnehmbar auf dem Gehäuse 52 sitzt, wenn das Gehäuse an seinem offenen, oberen Ende geschlossen werden soll. Zum Deckel 106 gehört ein rohrförmiger Ansatz 108, der nach unten in die Trommel 78 gerichtet ist und über der Oberseite der Raspelscheibe 96 endet, wenn sich der Deckel 106 in dargestellter Weise auf dem Gehäuse 52 befindet. Im rohrförmigen Ansatz 108 ist ein Kanal 110 ausgebildet, der die Teile des Materials leitet, die während des Betriebes des Entsafters auf die Raspelscheibe % gebracht werden sollen. Der Deckel 106 kann mit dem Gehäuse 52 mit Hilfe eines Spannmechanismus 112 lösbar verklammert werden Ferner ist ein Einführkolben 114 vorgesehen, der dazu benutzt werden kann, die Materialtpilrhpn dupfh rinn Kann! 110 711 tiriicUcn Mil dpin Rn- den 72 des Gehäuses 52 ist eine Tülle 116 verbunden, die einen Kanal bildet, der von der Austrittsöffnung 74 im Boden 72 ausgeht und in dargestellter Weise neben dem unteren, stationären Gehäuse 50 mündet.

Wenn der Motor 58 in Betrieb gesetzt wird, werden die Trommel 78. die Rotorscheibe 90, die Raspelscheibe 96 und der Siebeinsatz, also die Folie 102. als Einheit von der Ab'iriebswelle 60 des Motors 58 um die senkrechte Mittelachse der Trommel 78 gedreht. Aufgrund der dabei erzeugten Zentrifugalkraft dehnt sich die Folie 102 in Radialrichtung aus und wird gegen die Innenseite des Trommelmantels gedrückt. Nicht dargestellte, saftreiche Frucht- oder Gemüsestücke worden dann durch den Kanal 110 im rohrförmigen Ansatz 108 des Deckels 106, der am oberen, stationären Gehäuse 52 festgeklammert ist, eingeführt und gegen die Oberseite der Raspelscheibe 96 gedruckt, was bei Bedarf mit Hilfe des Einführkolbens 114 geschieht. Von den scharfkantigen Zähnen 98 der Raspelscheibe % wird das Material zerkleinert und in einen zähflüssigen Brei 118 (F i g. 4) überführt. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft wird der zähflüssige Brei in Tangentialrichtung von der Raspelscheibe 96 heruntergeschleudert, so daß er auf die Innenseite des zylindrischen Siebeinsatzes, also der Folie 102, trifft, und kräftig gegen die Innenseite des Siebeinsatzes iO2 gedrückt wird, wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Die im zähflüssigen Brei 118 auf der Innenseite des Siebeinsatzes enthaltene Flüssigkeit wird durch die Öffnungen 104 im Siebeinsatz durchgelassen: die Feststoffe, die nicht durch die Öffnungen 104 hindurchgegangen sind, werden auf der Innenseite des Siebeinsatzes gesammelt Die durch den Siebeinsatz hindurchgetretene Flüssigkeit enthält noch sehr kleine Mengen fester und halbfester Substanzen. Es sei nun angenommen, daß eine solche Substanz sich am Punkt Pin F i g. 5 befindet. Diese feste oder halbfeste Substanz unterliegt einer radial nach au-Ben gerichteten Kraft F" aufgrund der Zentrifugalwirkung. Wenn keinerlei Öffnungen und Ausnehmungen im zylindrischen Trommelmantel 80 vorhanden sind, wird zwischen der Innenseite des senkrechten Trommelmantels 80 und der Außenseite des Siebeinsatzes ein Druck erzeugt, der den Siebeinsatz entgegen der auf den Siebeinsatz und die Abfallmasse auf der Innenseite des Siebeinsatzes wirkenden Zentrifugalkraft radial nach innen drückt Dies hat zur Folge, daß der Siebeinsatz, also die Folie 102, etwas in Radialrichtung von der Innenseite der Trommel 78 abgehoben wird, so daß sich ein äußerst schmaler, zylindrischer Zwischenraum, ein Spalt 120 zwischen der Innenseite des zylindrischen Trommelmantels 80 und der Außenseite des Siebeinsatzes bildet.

wie dies in F i g. 5 gezeigt ist. Der im zylindrischen Spalt 120 entstandene Druck erzeugt eine Kraft F', die vom Punkt P aus nach oben gerichtet ist und ungefähr den gleichen Betrag wie die radial nach außen gerichtete Kraft F" hat. Die nach oben gerichtete Kraft F' wirkt auf die sehr kleine, feste oder halbfeste Substanz am Punkt P und drückt die Substanz von dort aus nach oben, ihr zylindrische Spalt 120 ist jedoch überall so eng, daß die Substanz am Punkt P festgehalten wird, so daß sich nur die Flüssigkeit aufgrund der Kraft F' nach oben durch den zylindrischen Spalt 120 zum mit Löchern versehenen Flansch 84 der Trommel 78 bewegen kann. Der zylindrische Spalt 120 bildet somit ein Sekundärfilter, das die kleinen Teilchen, die sonst den Bodensatz oder Rückstand bilden würden, aus der Flüssigkeit abscheidet, die durch den Siebeinsatz gegangen ist, der als Primärfilter dient. Die Flüssigkeit, die die öffnungen 88 im Flansch 84 der Trommel 78 erreicht hat, wird in Tangentialrichtung vom Flansch 84 aus abgeschleudert und trifft auf die Innenseite der zylindrischen Wandung 70 des oberen, stationären Gehäuses 52. Die Flüssigkeit läuft dann über die Innenseite der Wandung 70 nach unten, fließt dann auf der konkaven Oberseite des rinnenförmigen, umlaufender» Bodens 72 des Gehäuses 52 weiter und wird aus dem Gehäuse 52 durch die Austrittsöffnung 74 im Boden 72 des Gehäuses abgelassen. Dann wird die Flüssigkeit von der Tülle 116 weitergeleitet und in einem nicht dargestellten, geeigneten Behälter aufgefangen, der sich unter dem Auslaß der Tülle 116 befindet.

Damit eine ungestörte Strömung der Flüssigkeit durch den zylindrischen Spalt 120 erfolgen kann, ist es wichtig, daß der Spalt 120 über seine gesamte Länge bzw. Höhe gleichmäßige Dicke hat.

Dies wird dadurch gewährleistet, daß der zylindrische Trommelmantel 80 und der zylindrische Siebeinsatz jeden praktisch keine festen oder halbfesten Substanzen auf der Innenseite des Gehäuses 52 abgelagert. Daher kann auch das Gehäuse 52 leicht gereinigt werden, indem einfach die Innenseite des Gehäuses 52 mit einem Tuch abgewischt wird.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform befinden sich die Abflußöffnungen 88 der Trommel 78 im Flansch 84 der Trommel; diese öffnungen können jedoch auch als Öffnungen 88a (siehe F i g. 6a) im Boden

ίο 86 der Trommel oder als öffnungen 88ö bzw. 88c bzw. B8d (siehe Fig. 13b. 13c und 13d) im zylindrischen Trommelmantel 80 ausgebildet sein.

Ähnlich wie die öffnungen 88 im Flansch 84 der in F i g. 3 gezeigten Trommel 78 sollte jede der Öffnungen 88a im Boden 86 (siehe F i g. 6a) so angeordnet sein, daß sie mit ihrem vom Umfangsrand des Bodens 86 am weitesten entfernt liegenden Ende unmittelbar an die Innenseite des zylindrischen Trommelmantels 80 angrenzt. Diese Öffnungen im Trommelmantel 80 können nahe am oberen Ende des Trommelmantels 80 liegen, wie dies bei den Öffnungen 886 der Fall ist (siehe F i g. 6b), oder sie können in mittlerer Höhe liegen, wie dies bei den öffnungen 88c der Fall ist (siehe F i g. 6c), oder sie können nahe am unteren Ende des Trommelmantels 80 liegen, wie dies bei den Öffnungen 88d der Fall ist (siehe F i g. 6d). Obwohl dies nicht angezeigt ist, können die Öffnungen bei Bedarf sowohl im Flansch 84 als auch in der Bodenwand 86 der Trommel 78 ausgebildet sein. In diesem Fall sollte die Anzahl der einerseits im Flansch und andererseits im Boden ausgebildete öffnungen ungefähr halb so groß wie die Anzahl der allein im Flansch 84 oder dem Boden 86 oder im zylindrischen Trommelmantel 80 der in den F i g. 6b, 6c oder 6d dargestellten Trommel 78 ausgebildeten Löcher sein.

Wenn die Gesamtöffnungsfläche des perforierten Mantels der Trommel mit S bezeichnet wird und die

wetis LfUrcnrncsscf nÜDcn, uic UDcr infe gesamte Lange ucsäimüiifiüiigSnäCiic uc5 oi^uciii5äiZc5, ucT rCiic

bzw. Höhe gleich sind, so daß der auf den Siebeinsatz gespritzte, zähflüssige Brei 118 im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Innenseite des Siebeinsatzes verteilt wird, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist, so daß der zylindrische Spalt 120 über seine gesamte Höhe gleichmäßig dick ist. Wenn der zähflüssige Brei 118 auf die Innenseite des Siebeinsatzes trifft und aufgrund der aufgebrachten Zentrifugalkraft auf dem Siebeinsatz in Radialrichtung nach außen gedrückt wird, können gewisse Mengen fester und halbfester Körnchen und Fasern in die öffnungen 104 des Siebeinsatzes eindringen. Da jedoch in dem Abschnitt des Mantels der Trommel 78, der sich hinter dem Siebeinsatz befindet, keine öffnungen vorhanden sind und da ein Flüssigkeitsdruck herrscht, der den Brei 118 in Radialrichtung weg von der Innenseite des Siebeinsatzes drückt, können praktisch keine Körnchen und Fasern durch die öffnungen 104 hindurchgelangen. Die auf dem Siebeinsatz abgelagerten festen und halbfesten Substanzen können daher vom Siebeinsatz leicht entfernt werden, indem der Siebeinsatz aus der Trommel 78 herausgenommen und unter Wasser abgespült wird

Da ferner die Trommel 78 keine Öffnungen hai, die mit den Öffnungen 104 im Siebeinsatz fluchten, bleiben ebenso wie am Siebeinsatz auch an der Trommel 78 praktisch keine Feststoffe hängen. Die feinsten, auf der Innenseite der Trommel 78 abgelagerten Teilchen können daher von diesem einfach entfernt werden, indem die Trommel in Wasser abgespült wird. Da die Flüssigkeit, die durch die Öffnungen 104 der Trommel 78 hindurch gelangt ist, keine Rückstände mit sich führt, wermit Fbezeichnet wird, ergibt sich für das Verhältnis S/F im Falle des bekannten Entsafters nach F i g. 1 ein Wert von ungefähr 0,93. Dies bedeutet, daß die Gesamtöffungsflächen der öffnungen in der Trommel und im Siebeinsatz ungefähr einander gleich sind. Dies wiederum bedeutet, daß die im zähflüssigen Brei enthaltene Flüssigkeit, die den Siebeinsatz erreicht, schnell durch den Siebeinsatz und die Trommel hindurchgelassen wird, und bewirkt, daß der zähflüssige Brei innerhalb kurzer Zeit entwässert wird und seine Zähflüssigkeit verliert. Auf diese entwässerte und auf der Innenseite des Siebeinsatzes angesammelte Breimasse wird kontinuierlich oder in gewissen Intervallen von der Raspelscheibe frischer, zähflüssiger Brei geschleudert, so daß der entwässerte Brei losgerissen werden und vom Filtereinsatz herabfallen kann. Diese Erscheinung kann zu einer Erhöhung der vom Entsafter erzeugten Schwingung führen, so daß aus diesem Grunde bei herkömmlichen Entsaftern die Neigung besteht, daß die vom Entsafter erzeugten Schwingungen mit Zunahme der in der Trommel angesammelten Abfallmenge verstärkt werden. Die Fig. 7 und 8 zeigen die Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden, um die Beziehung zwischen der einem Entsafter zugeführten Materialmenge und der vom Entsafter erzeugten Schwingungsbeschleunigung zu untersuchen. Als Einheit für die Schwingungsbeschleunigung wurde dabei die Erdbe-

ocj oviiivuuiguug, \i. ii. jjUiiii/DCU gcvraiitt, uic lviaid iar menge wurde in g gemessen. Bei den F i g. 7 zugrundeliegenden Versuchen wurden Apfelscheiben als Material benutzt Bei den Fig.8 zugrundeliegenden Versu-

ίο

chen wurden Mohrrüben als Material benutzt. In den Fig.7 und 8 geben die Kurven A₁ und Q die Schwingungsbeschleunigung wieder, die von einem herkömmlichen Entsafter der in Fig. 1 dargestellten Art erzeugt wird, und zeigen die Kurven Ai und Ci die Schwingungsbeschleunicung, die von einem Entsafter erzeugt wird, der im wesentlichen gemäß Fig.3 aufgebaut ist und der fernei eine Verbesserung aufweist, die noch beschrieben wird. Wie die Kurven A\ und Q zeigen, nimmt die von einem herkömmlichen Entsafter erzeugte Schwingungsbeschleunigung unabhängig von der Art des verwendeten Materials ungefähr proportional zur Menge des in den Entsafter eingegebenen Materials zu. Wie die vorstehende Erläuterung gezeigt haben dürfte, ist dieser Verlauf im wesentlichen eine Folge der Beziehung zwischen den Gesamtöffnungsflächen des Siebeinsatzes und des perforierten Mantels der Trommel. Es wurden daher Versuche angestellt, um die Beziehung

nungsflächen des perforierten Mantels der Trommel und des Sieheinsatzes einerseits und der vom Entsafter erzeugten Schwingungsbeschleunigung zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in F i g. 9 wiedergegeben. Das Verhältnis S/F zwischen den Gesamtöffnungsflächen der Trommel und des Siebeinsatzes bestimmt nicht nur die Schwingungsbeschleunigung eines Entsafters, sondern auch die mit dem Entsafter erreichbare Saftausbeute gemäß obiger Definition. Fig. 10 zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden, um die Beziehung zwischen dem Verhältnis S/Fund der Saftausbeute zu bestimmen. Die in den F i g. 9 und 10 dargestellten Ergebnisse wurden bei Versuche ermittelt, bei denen jeweils 600 g Mohrrüben in den Entsafter eingeführt wurden.

Aus F i g. 9 ist ersichtlich, daß die Schwingungsbeschleunigung des Entsafters bei Zunahme des Verhältnisses S/F bis zum Wert 0.1 stark anwächst und nur schwach anwächst, wenn das Verhältnis S/F über 0.1 hinaus zunimmt.

Die Schwingungsbeschleunigung erreicht ungefähr die fünffache Erdbeschleunigung, wenn das Verhältnis S/Fzu 0,93 wird, wie die V urve Ci in F i g. 8 zeigt. Daher ist es ratsam, die Trommel und den Siebeinsatz so mit Löchern zu versehen, daß das Verhältnis S/F auf einen möglichst geringen Wert vermindert wird. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Saftausbeute stark abnimmt, wenn das Verhältnis S/F unter den Wert 0,02 sinkt, wie F i g. 10 zeigt, sollte jedoch das Verhältnis S/F nicht kleiner als 0.02 werden. Die Öffnungen in der Trommel und im Siebeinsatz des Entsafters sind daher so ausgebildet und angeordnet, daß sie ein Verhältnis S/Fim Bereich von 0.02 bis 0,1 ergeben, damit die vom Entsafter erzeugten Schwingungen möglichst gering sind und dennoch eine optimale Saftausbeute erreicht wird. Die Kurven A2 und Ci in den F i g. 7 und 8 wurden für einen Entsafter ermittelt, dessen Trommel und Siebeinsatz so ausgebildet waren, daß sie ein Verhältnis S/F von 0,02 hatten. Aus den Kurven A2 und C2 ist ersichtlich, daß die Schwingungsbeschleunigung wesentlich niedriger als die von einem herkömmlichen Entsafter eo erzeugte Schwingungsbeschleunigung äst und unabhängig von der Menge des in den Entsafter eingegebenen Materials ungefähr konstant bleibt. Es wird angenommen, daß die Verminderung der Schwingungen jedoch nicht nur an der Verminderung des Verhältnisses S/F &s liegt, sondern auch auf die wesentlichen Merkmale eines Entsafters zurückzuführen ist, bei dem erstens die festen und halbfesten Körnchen und Fasern nicht durch den Siebeinsatz gedrückt werden un;d daher leichter auf der Innenseite des Siebeinsatzes gleiten können und bei dem zweitens die Körnchen und Fasern auf der Innenseite des Siebeinsatzes fließfähig und auf dem Siebeinsatz verschiebbar gehalten werden, und zwar einerseits weil der Flüssigkeitsgehalt des. zähflüssigen Breis im Siebeinsatz während eines längeren Zeitraumes bleiben kann, und andererseits weil der Brei auf der Innenseite des Siebeinsatzes durch die öfllnungen im Siebeinsatz dauernd in Berührung mit der Flüssigkeit auf der Außenseite des Siebeinsatzes gehalten wird.

Die Saftausbeute hängt nicht nur vom Verhältnis S/F sondern auch vom in der Flüssigkeit, die in Berührung mit der Innenseite und der Außenseite des Siebeinsaues steht, gemessenen Berührungs- bzw. Randwinkel ab. Fig. 18 zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die zur Untersuchung der Saftausbeute- durchgeführt wurden, die beim Abscheiden von Apfelsaft mit dem erfindungsgemalie" tr.tsattcr unter verwendu·^ von jiCiytinaaizen aus Polycarbonat (PC), Polyäthylen (PE) und Äthy-Ientetrafluorid (ETF) erreicht wurde. Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, haben die Versuche ergeben, daß der Siebeinsatz aus Polycarbonat mit einem Randwinkel von 56" eine Saftausbeute von ungefähr 77.6% ergibt, daß der Siebeinsatz aus Polyäthylen mit einem Randwinkel von 77° eine Saftausbeute von ungefähr 68.9% ergibt und daß der Siebeinsatz aus Äthylentetrafluorid mit einem Randwinkel von 104° eine Saftausbeute von ungefähr 65,6% ergibt. Durch Verbinden der Punkte PC, PE und ETF in F i g. 11 ist erkennbar, daß die Saftausbeute umgekehrt proportional zum Randwinkel des Materials des Siebeinsatzes ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß Entsafter in der Regel eine Saftausbeute von mehr als 75% liefern sollen, ist der Kurve PC— PE— ETF in Fig. ί 1 ferner zu entnehmen, daß der Siebeinsatz aus einem Material bestehen sollte, das einen Randwinkel von weniger als 60° hat. beisDielsweise also aus Polycarbonat. Die erhöhte Saftausbeutc bei Verwendung eines solchen Siebeinsatzes kann darauf zurückgeführt werden, daß erstens der Saft die Oberfläche des Siebeinsatzes aus dem Material m* kleinem Randwinkel gut benetzt und daher leicht durch die Öffnungen im Siebeinsatz treten kann, so daß die schließlich im Abfall verbleibende Flüssigkeitsmenge vermindert ist, und daß zweitens die Flüssigkeit in Form eines dünnen Films auf der Oberfläche mit geringem Randwinkel verteilt wird, so daß der auf die durch den zuvor beschriebenen, zylindrischen Spalt zwischen dem Filtereinsatz und dem Schleuderkorb strömende Flüssigkeit ausgeübte Widerstand geringer ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Zentrifuge mit einer hohlen, um eine vertikale Achse drehenden Trommel, die einen zylindrischen Trommetaante! und eine Mehrzahl von Abflußöffnungen aufweist, wobei der Trommelmantel unten einen Boden und oben einen radial nach innen verlaufenden Flansch besitzt, und in die Trommel ein entsprechend zylindrischer Siebeinsatz eingesetzt ist, der über seine ganze Zylinderfläche mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist dadurch gekennzeichnet, das der Siebeinsatz ausschließlich aus einer radial aufweitbaren und zusamrnenziehbaren perforierten elastischen Folie (102) besteht und das Verhältnis der Gesamtlochfläche der Trommel (78) zu derjenigen der Folie bei etwa 0,02 bis 0,1 liegt

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ö<3 die Abflußöffnungen (88) in dem Flansch (84) vorgesehen sind.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß jede Abflußöffnung (88) mit ihrem am weitesten radial außen liegenden Ende mit der Innenoberfläche des Trommeimantels (80) fluchtet

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Abflußöffnungen (88a) im Boden (86) vorgesehen sind.

5. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß jede Abflußöffnung (88a) mit ihrem am weitesten raiT.af außen liegenden Ende mit der Innenfläche des Trommelmantel^c '8O) fluchtet

6. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnung'· -i (886,88c, 88d) im Trommelmantel (80) vorgesehen sind.

7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnungen (SSb) am oberen Ende des Trommeimantels (80) vorgesehen sind.

8. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnungen (88<r) in einem Zwischenabschnitt zwischen oberen und unterem Rand des Trommeimantels angeordnet sind.

9. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnungen (88d) am unteren Rand des Trommelmantels (80) angeordnet sind.

10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Folie (102) aus einem Material besteht, das mit der abzuschleudernden Flüssigkeit einen Randwinkel von weniger als 60° hat.

11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Polycarbonat besteht.