DE19952804A1

DE19952804A1 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Verarbeitung eines zur Schäumung neigenden Schleudergutes

Info

Publication number: DE19952804A1
Application number: DE19952804A
Authority: DE
Inventors: Helmut Figgener; Paul Bruening; Josef Von Heyden-Linden
Original assignee: Westfalia Separator Industry GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2019-11-03
Also published as: ES2210010T3; JP2003512928A; EP1225981B1; CN1377303A; CN1157261C; BR0015259B1; DE19952804C2; US6749552B1; CA2389287A1; PL354476A1; CA2389287C; BR0015259A; EP1225981A1; WO2001032314A1; PL195570B1; DK1225981T3; JP3990912B2; DE50005039D1; ATE257745T1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge (2) zur Verarbeitung eines zur Schäumung neigenden Schleudergutes, welche eine Schleudertrommel (3) mit einem Flüssigkeitsaustrag (34) und einem Feststoffaustrag (36) und einem drehbaren, Trommelmantel (4) aufweist, in dem eine drehbare Schnecke (12) angeordnet ist, wobei ein Zulaufabschnitt mit einem konzentrisch zur Drehachse der Schleudertrommel ausgebildeten, zentralen Zulaufrohr (20) zur Zuführung des Schleudergutes durch einen Verteiler (16) in den Schleuderraum (18) zwischen der Schnecke (12) und dem Trommelmantel (4) vorgesehen ist, der als im wesentlichen luftdichtes, geschlossenes System ausgelegt ist. Durch eine spezielle Art einer Stauscheibenanordnung (28, 30) wird ferner beim Schleudern des Schleudergutes entstehender Schaum am Austritt durch den Flüssigkeitsaustrag (34) und/oder den Feststoffaustrag (36) gehindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Verarbeitung eines zur Schäumung neigenden Schleudergutes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Dekanter in der Form von Vollmantel-Schneckenzentrifugen sind seit langem in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Einen bekannten Dekanter zeigt Fig. 2. Bei der Verarbeitung von leicht oxidierendem Schleudergut - z. B. aus zerkleinerten Früchten wie Äpfeln - ist es wünschenswert, die Möglichkeit zur Oxidation des Schleudergutes bei der Zentrifugalbehandlung so gering wie möglich zu halten.

Die Erfindung widmet sich zunächst diesem Problem und löst es durch den Gegen stand des Anspruches 1. Danach ist der Zulaufabschnitt durch das Zulaufrohr und den Verteiler bis in den Schleuderraum als im wesentlichen hermetisches, geschlossenes System ausgelegt, was auf einfache Weise die Möglichkeit zur Oxidation des Schleu derproduktes im Zulaufsystem bzw. -abschnitt der Trommel verringert. Die übrigen Abschnitte der Zentrifuge können - müssen aber nicht - ebenfalls geschlossen ausge legt sein. Bereits der hydrohermetische Zulauf verringert die Oxidation.

Nach einer Variante der Erfindung wird vorzugsweise das Zulaufrohr über den Ver teiler fest mit der Schnecke verbunden, so daß sich das Zulaufrohr bei Drehungen der Schnecke mit dieser mitdreht. Auf diese Weise wird anders als bei dem in Fig. 2 dar gestellten Stand der Technik eine "sanfte" Vorbeschleunigung und damit eine entspre chend schonende Behandlung des Schleudergutes erreicht. Da das Zulaufrohr drehbar ausgelegt ist, wird es zudem möglich, Verteiler und Zulaufrohr direkt quasi "einstüc kig" miteinander direkt spalt- und Öffnungsfrei zu verbinden, so daß kein Schaum mehr in irgendwelche Spalte oder Zwischenräume zwischen Zulaufrohr und Verteiler eindringen kann, was beim Stand der Technik der Fall war.

Erhöht wird die Hygienewirkung durch die weitere Maßnahme, den Verteiler direkt spalt- und Öffnungsfrei in Umfangsöffnungen des Schneckenkörpers zu befestigen. Hierdurch entsteht ein spalt- und Öffnungsfreier freier Weg vom Zulaufrohr bis in den Schleuderraum des Dekanters. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann kein Schleudergut mehr in den Bereich zwischen dem Außenumfang des Zulaufrohres und dem Innenumfang des Schneckenkörpers gelangen, da dieser Zulaufabschnitt der Zen trifuge "hydrohermetisch" geschlossen ausgelegt ist.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung wird der Verteiler im wesentlichen rohr artig ausgebildet, so daß er wenigstens eine - vorzugsweise zwei - radiale, in den Schleuderraum mündende Austrittsöffnungen aufweist. Weist der Verteiler zudem ei ne derartige radiale Erstreckung auf, daß er im Betrieb der Zentrifuge bis in die Flüs sigkeit bzw. unter den Flüssigkeitspegel im Schleuderraum ragt, so daß seine Aus trittsöffnungen unter dem Flüssigkeitsspiegel liegen, wird der Effekt des hermetischen Abschlusses des Zulaufabschnittes des Zentrifuge weiter verbessert. Auch diese Maß nahme trägt ferner dazu bei, daß eine besonders schonende Behandlung des Produk tes/Schleudergutes erfolgt.

Bei der Verarbeitung von Schleudergut, welches neben einer Feststoff und einer Flüs sigkeitsphase im Dekanter dazu neigt, quasi als dritte Phase einen Schaum auszubilden - z. B. ein Fruchtbrei zur Herstellung von Fruchtsaft oder ein stark eiweißhaltiges Schleudergut -, besteht das Problem, daß der Schaum unerwünscht mit durch den Flüssigkeitsaustritt aus dem Dekanter austritt und derart die Qualität der Flüssigkeits phase beeinträchtigt. Bei stark schäumenden Produkten besteht ferner das Problem, daß der Schaum den Dekanter verunreinigt, insbesondere dadurch, daß er in Spalte am Austritt des Zulaufrohres in den Verteiler eintritt und im schlimmsten Fall aus der Zentrifuge quasi herausquillt. Die Erfindung zielt ferner darauf ab, auch diese Proble me zu beheben.

Die Erfindung erreicht dieses weitere Teilziel durch den Gegenstand des Anspruches 8, also durch die konstruktive Maßnahme einer Stauscheibenanordnung, die dazu aus gelegt ist, beim Schleudern des Schleudergutes entstehenden Schaum am Austritt durch den Flüssigkeitsaustrag (und/oder - falls wieder Erwarten von Bedeutung - durch den Feststoffaustrag) zu hindern.

Besonders bevorzugt weist die Stauscheibenanordnung wenigstens eine oder bevor zugt sogar zwei Stauscheiben auf, welche in den Flüssigkeitspegel ragen und von de nen vorzugsweise die eine relativ zum Verteiler in Richtung des Flüssigkeitsaustrages am Schneckenkörper und die andere in Richtung des Feststoffaustrages am Schnec kenkörper angeordnet ist. Wenigstens eine Stauscheibe ragt in den Flüssigkeitsspiegel hinein und bildet derart eine Barriere für beim Schleudern des Schleudergutes entste henden Schaum in Richtung des entsprechenden Austrages.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung wird wenigstens eine der Stauscheiben direkt an den Verteiler und/oder den Außenumfang des Schneckenkörpers im Bereich des Verteilers angeformt.

Bevorzugt wird ferner die eine der Stauscheiben als Vollringscheibe ohne Öffnungen ausgebildet und die andere Stauscheibe wird zu ihrem inneren Umfang hin mit Öff nungen zum Durchlaß von Schaum in Richtung des Feststoffaustrages versehen, ins besondere dann, wenn die vorzugsweise zwischen dem Verteiler und dem Feststof faustrag angeordnete Stauscheibe derart bemessen ist, daß zwischen dem Trom melmantel und der Stauscheibe nur ein relativ enger Spalt verbleibt, der derart ausge legt ist, daß durch ihn eine schleimige Feststoffphase durchtreten kann, wobei der Rückfluß durch den Spalt durch die nachdrängende schleimige Feststoffphase verhin dert wird.

Eine besonders vorteilhafte Wirkung erreicht schließlich eine Kombination aus Stau scheiben und dem drehbaren, abgedichteten Zulaufrohr, insbesondere im Sinne einer Kombination der Merkmale der Ansprüche 1 und 8 sowie vorzugsweise 9 und 10, da diese Anordnung sowohl höchste Hygieneanforderungen in Hinsicht auf den Schleu dergutzulauf als auch in Hinsicht auf die Schaumbarriere in Richtung des Flüssigkeits austrages erfüllt.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausfüh rungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Schleudertrommel einer erfindungsgemä ßen Vollmantel-Schneckenzentrifuge; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt eine Vollmantelschneckenzentrifuge 2, welche eine Schleudertrommel 3 mit einem äußeren Trommelmantel 4 aufweist, der einen zylindrischen Abschnitt 6 und einen sich an den zylindrischen Abschnitt 6 anschließenden, konisch verjüngen den Abschnitt 8 umfaßt. Innerhalb des äußeren drehbaren Trommelmantels 4, der nach Art der Fig. 1 wiederum an einem äußeren Maschinenrahmen 10 drehbar lagerbar ist ist, ist eine drehbare Schnecke 12 zum Austrag von Feststoffen angeordnet.

Die Schnecke 12 weist einen inneren, im wesentlichen zylindrischen Schneckenkörper 14 auf, dessen Geometrie im wesentlichen an die Geometrie des äußeren Zentrifugen- Trommelmantels 4 angepaßt ist und wiederum entsprechend der Kontur des Trom melmantels 4 einen zylindrischen Abschnitt 14a sowie einen sich an den zylindrischen Abschnitt anschließenden konischen Abschnitt 14b umfaßt. Diese hier bevorzugte Geometrie ist rein beispielhaft zu verstehen. Alternative Geometrien des Schnecken körpers 14 - z. B. rein zylindrische - sind im Rahmen der Erfindung denkbar.

Im Endbereich des zylindrischen Abschnittes 14a wird der Schneckenkörper 14 von einem im Querschnitt vorzugsweise rechteckigen Verteiler(rohr) 16 durchsetzt, wel ches an seinen beiden axialen Enden offen in den Schleuderraum 18 zwischen dem Schneckenkörper 14 und dem Trommelmantel 4 mündet und am Schneckenkörper verschweißt ist, so daß eine direkte - quasi einstückige - spalt- und Öffnungsfreie Ver bindung zwischen dem Zulaufrohr 20 und dem Schneckenkörper 14 realisiert wird.

Im Bereich der Mittellachse der Schneckenzentrifuge ist das Zulaufrohr 20 ausgebil det. Das Zulaufrohr 20 ist an seinem vom Verteiler 16 abgewandten Ende über einen Ring 22 am Innenumfang des Schneckenkörpers 14 befestigt, der wiederum mit Wälzlagern 24 drehbar an einem Ansatz des axialen Deckels 26 gelagert ist, welcher den Trommelmantel 4 im wesentlichen axial verschließt. An seinem vom Deckel 24 abgewandten Ende durchsetzt das Zulaufrohr 20 eine Öffnung im Verteiler 16. Auch das drehbare Zulaufrohr 20 ist am Verteiler 16 somit derart angeordnet (z. B. ver schweißt), daß zwischen diesen Elementen eine spaltfreie Verbindung realisiert wird und kein Schleudergut oder Schaum in irgendwelche Spalte in diesem Bereich gelan gen kann. Das Zulaufrohr 20 ragt hier von rechts bzw. vom zylindrischen Abschnitt der Zentrifuge in diese hinein. Eine umgekehrte Anordnung des Zulaufrohres 20 von der linken bzw. konischen Seite der Trommel 4 her ist denkbar.

Am Außenumfang des Schneckenkörpers 14 ist eine Stauscheibenanordnung ausgebil det, welche hier aus zwei Stauscheiben 28, 30 besteht, von denen die eine (die Stau scheibe 28) in Richtung des Flüssigkeitsaustrages hier im zylindrischen Abschnitt 14a des Schneckenkörpers 14 und die andere (die Stauscheibe 30) zur Seite des Feststof faustrages hier im konischen Abschnitt 14b des Schneckenkörpers auf diesen aufge setzt ist. Beide Stauscheiben 14 haben eine derartige radiale Erstreckung, daß sie im Betrieb der Schneckenzentrifuge zwar in den Flüssigkeitsspiegel F hineinragen. Die am zylindrischen Abschnitt des Schneckenkörpers 14 befestigte Stauscheibe 28 ist als Ringscheibe ohne Öffnungen ausgebildet, während die am konischen Abschnitt des Schneckenkörpers 14 befestigte Stauscheibe 30 zum inneren Umfang hin Öffnungen 32 - beispielsweise schlitzartig oder mit anderer Kontur - aufweist. Die radiale Er streckung dieser Stauscheibe 30 ist größer als die der Stauscheibe 28 im zylindrischen Bereich des Schneckenkörpers 14. Sie ist derart bemessen, daß zwischen dem Trom melmantel 4 und der Stauscheibe 30 nur ein relativ enger Spalt 31 verbleibt.

Die Funktion dieser Schneckenzentrifuge ist wie folgt:
Ein stark zur Schaumbildung neigendes Schleudergut (z. B. ein Brei aus zerkleinerten Äpfeln, aus denen Apfelsaft gewonnen werden soll) tritt durch das sich drehende Zu laufrohr 20 in den Verteiler 16 und durch diesen in den Schleuderraum 18 ein. Da das Zulaufrohr 20 drehbar ausgelegt ist und an seinem zum Verteiler 16 weisenden Ende in einer Öffnung des Verteiler 16 verschweißt ist und da ferner der Verteiler 16 am Schneckenkörper 14 verschweißt ist, kann kein Schaum in irgendwelche Öffnungen oder Schlitze eindringen und den Dekanter verunreinigen. Es wird eine hermetischer Zulaufabschnitt vom Zulaufrohr 20 durch den Verteiler 16 bis in den Schleuderraum 18 gebildet. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß die seitlichen (radial zum Zulaufrohr 20 und axial in Richtung des Verteilers 16 liegenden) Austrittsöffnungen des hier als Rechteckrohr ausgebildeten Verteilers 16 bis in den Flüssigkeitsspiegel ragen, so daß das zulaufende Schleudergut beim Einlauf in den Schleuderraum eben falls quasi nicht mit Luft in Berührung kommen kann, was die Oxidation des zulau fenden Schleudergutes vermindert. Das sich drehende Zulaufrohr 20 hat zudem den Vorteil, daß das zulaufende Schleudergut im Zulaufrohr 20 quasi "vorbeschleunigt" wird, was wiederum in einer besonders schonenden Behandlung des Schleudergutes resultiert.

Durch die Stauscheibe 28, welche in den Flüssigkeitsspiegel ragt, wird der Austritt von Schaum durch den Flüssigkeitsaustrag 34 verhindert, was die Qualität der Flüssig keitsphase weiter verbessert. Zum Feststoffaustrag 36 hin kann der Schaum dagegen durch die schlitzartigen Öffnungen 32 in der Stauscheibe 30 hin aus dem Dekanter austreten. Die Stauscheibe 30 dient im wesentlichen dazu, den Rückfluß einer aus dem engen Spalt 31 drängenden schleimigen Feststoffphase durch den Spalt 31 zurück in den zylindrischen Abschnitt 8 der Trommel 4 zu verhindern. Die Öffnungen 32 in die ser Stauscheibe 30 ermöglichen dabei den Austritt des Schaumes in Richtung des Fest stoffaustrags, der bei einer geschlossenen Auslegung dieser Stauscheibe 30 ohne die Öffnungen 32 nicht aus der Trommel 4 entweichen könnte.

Der Flüssigkeitsspiegel wird am Flüssigkeitsaustrag 34, an welchem die Flüssigkeit durch ein Schälrohr 38 abgeleitet wird, durch die Lage des Innenumfanges einer weite ren Stauscheibe 40 bestimmt. Im vorliegenden Fall reicht der Flüssigkeitsspiegel na hezu bis an den Schneckenkörper 14 heran.

Eine Beeinträchtigung der Qualität der Flüssigkeitsphase (z. B. Apfelsaft) durch Oxi dation und/oder Schaum wird auf diese Weise ohne größeren konstruktiven Aufwand bei Gewährleistung eines besonders hohen Hygienestandards vermieden.

Bezugszeichen

2

Vollmantel-Schneckenzentrifuge

3

Trommel

4

Trommelmantel

6

zylindrischer Abschnitt

8

konisch verjüngter Abschnitt

10

Maschinenrahmen

12

Schnecke

14

Schneckenkörper

14

a zylindrischer Abschnitt

14

b konischer Abschnitt

16

Verteiler(rohr)

18

Schleuderraum

20

Zulaufrohr

22

Ring

24

Wälzlager

26

axialer Deckel

28

,

30

Stauscheiben

31

Spalt

32

schlitzartige Öffnungen

34

Flüssigkeitsaustrag

36

Feststoffaustrag

38

Schälrohr

40

Stauscheibe
F Flüssigkeitsspiegel

Claims

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (2) zur Verarbeitung eines zur Schäumung neigenden Schleudergutes,

- welche eine Schleudertrommel (3) mit einem Flüssigkeitsaustrag (34) und einem Feststoffaustrag (36) und einem drehbaren, vorzugsweise zy lindrisch-konischen Trommelmantel (4) aufweist, in dem eine relativ zum Trommelmantel (4) drehbare Schnecke (12) angeordnet ist,
- wobei ein Zulaufabschnitt mit einem konzentrisch zur Drehachse der Schleudertrommel ausgebildeten, zentralen Zulaufrohr (20) zur Zufüh rung des Schleudergutes durch einen Verteiler (16) in den Schleuder raum (18) zwischen der Schnecke (12) und dem Trommelmantel (4) vor gesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- der Zulaufabschnitt durch das Zulaufrohr (20) und den Verteiler (16) bis in den Schleuderraum (18) als im wesentlichen hermetisches, geschlos senes System ausgelegt ist.

2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufrohr (20) über den Verteiler (16) fest mit der Schnecke (12) ver bunden ist, so daß sich das Zulaufrohr bei Drehungen der Schnecke (12) mit dieser mitdreht.

3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Zulaufrohres (20) direkt spalt- und öffnungsfrei mit dem Verteiler (16) verbunden ist.

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (16) direkt spalt- und öffnungsfrei in Umfangsöffnungen des Schneckenkörpers (14) befestigt ist.

5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (16) im we sentlichen rohrartig ausgebildet ist.

6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (16) wenig stens eine radiale, in den Schleuderraum (18) mündende Austrittsöffnung auf weist.

7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (16) eine derartige radiale Erstreckung aufweist, daß er im Betrieb der Zentrifuge bis un ter den Flüssigkeitspegel im Schleuderraum (18) ragt, so daß seine Austrittsöff nungen unter dem Flüssigkeitsspiegel liegen.

8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch eine Stau scheibenanordnung (28, 30), die dazu ausgelegt ist, beim Schleudern des Schleudergutes entstehenden Schaum und/oder andere Klein- und Schwebeteil chen am Austritt durch den Flüssigkeitsaustrag (34) und/oder den Feststoffaus trag (36) zu hindern.

9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Stauscheibenanordnung wenigstens eine Stau scheibe (28) aufweist, welche in den Flüssigkeitsspiegel im Schleuderraum hin einragt und zwischen dem Verteiler und einem der Austräge (34, 36) angeord net ist.

10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Stauscheibenanordnung zwei Stauscheiben (28, 30) aufweist, von denen die relativ zum Verteiler (16) in Richtung des Flüssigkeitsaustrages (34) am Schneckenkörper und die andere in Richtung des Feststoffaustrages (36) am Schneckenkörper (14) angeordnet ist.

11. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Stauscheiben (36) an einem konischen Abschnitt (14b) des Schneckenkörpers (14) angeordnet ist.

12. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der am Schneckenkörper (14) be festigten Stauscheiben (28) als Vollringscheibe ohne Öffnungen ausgebildet ist.

13. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Stauscheiben - vorzugsweise die zwischen dem Verteiler (16) und dem Feststoffaustrag (36) angeordnete Stauscheibe (16) - zu ihrem inneren Umfang hin Öffnungen (32) zum Durchlaß von Schaum in Richtung des Feststoffaustrages (36) aufweist.

14. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der zum Feststoffaustrag (36) hin liegenden Stauscheibe (30) größer ist als die der anderen Stauscheibe (28) zum Flüssigkeitsaustrag (34) hin.

15. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Verteiler (16) und dem Feststof faustrag (36) angeordnete Stauscheibe (30) derart bemessen ist, daß zwischen dem Trommelmantel (4) und der Stauscheibe (30) nur ein relativ enger Spalt (31) verbleibt, der derart ausgelegt ist, daß durch ihn eine schleimige Feststoff phase durchtreten kann, wobei der Rückfluß durch den Spalt (31) durch die beim Schleudern nachdrängende schleimige Feststoffphase verhindert wird.

16. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Stauscheiben (28, 30) direkt an den Verteiler (16) angeformt ist.