DE2627404A1

DE2627404A1 - Zentrifugalabscheider zum trennen von fluessigkeit und gas

Info

Publication number: DE2627404A1
Application number: DE19762627404
Authority: DE
Inventors: Georg Hans Henrik Hauberg
Original assignee: Niro Atomizer AS
Current assignee: GEA Process Engineering AS
Priority date: 1975-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-01-13
Also published as: IE43772L; US4076507A; NL7606592A; AU505239B2; DK139742C; IE43772B1; NZ181204A; FR2314770A1; GB1496114A; AU1494076A; DK139742B; DK275775A; FI761766A; SE7606803L

Description

Anmelder; Aktieselskabet Niro Atomizer, 305 Gladsaxevej, DK - 2860 S0borg, Dänemark

Titel: "Zentrifugalabscheider zum Trennen von Flüssigkeit und Gas".

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider zum Trennen von Flüssigkeit und Gas, der aus einem Abscheidergehäuse mit einer als Drehfläche mit senkrechter Achse ausgebildeten Umfangswand und einer Bodenwand mit einem kuppeiförmig oder konvex aufgewölbten Mittelteil besteht, das dazu dient, ein in das Gehäuse eingeleitetes Gas-Flüssigkeits-Gemisch in Umlauf um die senkrechte Achse zu versetzen, sowie mit einem zentrisch innerhalb des oberen Gehäuseendes angeordneten Gasaustrittsrohr, dessen unteres, offenes Ende sich in einem größeren Abstand über dem Mittelteil der Gehäusebodenwand befindet, und einer an der Gehäusebodenwand im Bereich der Umfangswand angeordneten Flüssigkeitsableitvorrichtung mit einem zur Einhaltung eines vorbestimmten Mindestpegelstands für Flüssigkeit an der Gehäuseumfangswand dienenden Pegelstandsregler.

Vermittels derartiger Zentrifugalabscheider läßt sich ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch, das vorzugsweise die Form eines die Flüssigkeit als suspendierte Tröpfchen enthaltenden Gasstroms aufweist, wirksam in die gasförmige und die riü.ssiqo Phase trennen. Auf cf rund der UmI auf bewegung des

809882/079?

Gemischs im Abscheidergehäuse bewirken die dabei entstehenden Zentrifugalkräfte, daß sich die Flüssigkeitsteilchen inr'der Gehäuseumfangswand ansammeln und die flüssige Phase somit am Gehäuseboden durch die Flüssigkeitsableitvorrichtung abgeführt werden kann. Die Gasphase bildet einen sich im Bereich der senkrechten Achse des Abscheidergehäuses formierenden Gaswirbel aus, so daß das Gas durch das zentrisch im oberen Gehäuseteil angeordnete Gasaustrittsrohr abgeführt werden kann.

Wenn jedoch der Flüssigkeitsanteil im Flüssigkeits-Gas-Gemisch zu Schaumbildung neigt, treten in bekannten Zentrifugalabscheidern mehrere Probleme auf. So wirkt der Gaswirbel auf die im Abscheidergehäuse befindliche Flüssigkeit ein und führt zu Schaumbildung, wobei der dabei entstehende Schaum vom Gaswirbel mitgerissen und zusammen mit der Gasphase aus dem Abscheider abgeführt wird. Die Gasphase enthält daher nach wie vor Flüssigkeitsteilchen. Ein anderer Teil des entstehenden Schaums wird zusammen mit der Flüssigkeitsphase abgeführt, so daß die vom Abscheider abgegebene Flüssigkeit Gas enthält, was wiederum unter bestimmten Umständen Schwierigkeiten hervorruft.

Ein zur Schaumbildung neigendes Flüssigkeits-Gas-Gemisch kann natürlich von sehr unterschiedlicher Herkunft sein und aus weit voneinander abweichenden Verfahren stammen. Auch können die Gründe, aus denen die Trennung des Gemischs in die einzelnen Phasen erwünscht ist, sehr verschieden sein. Als Beispiel sei hier lediglich angeführt, daß das von einem Sprühtrocknungssystem zum Herstellen von Milch- oder Molkenpulver gelieferte Trocknungsgas in vielen Fällen von mitgeführten Pulverteilchen befreit werden muß. Das kann in der Weise geschehen, daß eine Flüssigkeit wie z.B. die Milch oder die Molke, welche anschließend in der Sprühtrocknungsvorrichtung getrocknet werden soll, in das

609 882/0797

Ableitgas eingespritzt wird, wonach das Gemisch aus Ableitgas und Flüssigkeit in den Zentrifugalabscheider eingeleitet wird, der das abgetrennte, gereinigte Gas an die freie Atmosphäre abgibt und die mit aus dem Ableitgas ausgewaschenem Pulver angereicherte, abgetrennte Flüssigkeit beispielsweise einem Verdampfer zuführt. Eine Einsparung an Wärmeenergie läßt sich erzielen, wenn die anschließend im Sprühtrockner zu trocknende Flüssigkeit in das von diesem abgegebene Trocknungsgas eingeführt wird. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das vom Sprühtrockner abgegebene Trocknungsgas ein verhältnismäßig hohes Trocknungsvermögen aufweist, was beispielsweise bei der Sprühtrocknung von Molke der Fall ist. Bei Magermilchtrocknung ist das Trocknungsvermögen des Ableitgases etwas geringer.

Bei Verwendung bekannter Zentrifugalabscheider des eingangs genannten Typs für die beispielhaft genannten Zwecke ist das Entstehen von Schaum und das Ansaugen dieses Schaums in den mittigen Gaswirbel besonders nachteilig, weil dadurch in bestimmten Teilen des Abscheiders Bedingungen für bakterielles Wachstum gegeben sein können. Außerdem kann ein größerer Gehalt an Gasblasen in der vom Abscheider abgeleiteten Flüssigkeit zu Schwierigkeiten führen, wenn die Flüssigkeit wie oben erwähnt einem Verdampfer zugeführt wird.

In der deutschen Auslegeschrift DAS 1 168 868 ist ein Zyklon beschrieben, dessen Außenwand teilweise aus einem sich nach unten verengenden Kegelstumpf besteht, der an seinem unteren Ende eine Querschnittsverengung aufweist, die beispielsweise aus einem im unteren Teil des Zyklons nach oben vorstehenden Flüssigkeitsaustrittsrohr oder einem auf .einem senkrechten Schaft gehaltenen scheibenförmigen Einsatz besteht. In dieser PS wird behauptet, daß ein Zyklon dieses

609882/0797

-A-

Typs in der Lage sei, schäumende Sulfitlauge weitgehend zu entschäumen. Es wird jedoch zugegeben, daß die völlige Trennung von flüssiger und gasförmiger Phase unter Umstän- ^l den Schwierigkeiten bereitet und ein Teil der abgetrennten Flüssigkeit dazu neigt, sich zu dem mittigen Gaswirbel hin zu verlagern und dabei in Schaum übergeführt zu werden, der zum größten Teil zusammen mit der Gasphase abgeführt wird. Außerdem eignet sich dieser bekannte Abscheider nicht zur Aufbereitung von Nahrungsmittelerzeugnissen wie z.B. Milchprodukten, da in diesen Fällen eine ziemlich scharfe Trennung zwischen trockenen und nassen Oberflächenteilen des Abscheiders erforderlich ist und die Verweilzeit für alle Teile der Flüssigkeit oder des Schaums innerhalb des Abscheiders verhältnismäßig kurz sein muß, um das Entstehen günstiger Bedingungen für bakterielles Wachstum zu vermeiden. Die letztgenannte Bedingung ist bei dem vorgenannten bekannten Zyklon nicht erfüllt, da er in seinem unteren Teil eine sehr komplizierte Formgebung aufweist, welche dazu führen kann, daß sich für Teile der Flüssigkeit oder des Naßprodukts eine verhältnismäßig lange Verweilzeit an bestimmten Stellen des Abscheiders ergibt.

In der US-PS 3 739 467 ist ein Zentrifugalabscheider des eingangs genannten Typs mit einer zylindrischen Umfangswand und einer Flüssigkeitsableitvorrichtung mit einem Pegelstandsregler beschrieben. Der letztere dient dabei dazu, einen vorbestimmten Mindestpegelstand von Flüssigkeit im unteren Bereich der Gehäuseumfangswand vorzugeben. Die Endwände dieses bekannten Abscheidergehäuses weisen aus Stabilitätsgründen die bekannte kuppeiförmige Formgebung auf. Das Flüssigkeitsaustrittsrohr des bekannten Abscheiders ist mit dem Abscheidergehäuse an einem Punkt in einem Abstand oberhalb der höchsten Stelle der kuppeiförmigen Bodenwand des Gehäuses verbunden. Daher enthält das Abscheidergehäuse

809882/0797

im Betrieb eine verhältnismäßig große Menge umlaufender Flüssigkeit, welche den Gehäuseboden völlig bedeckt, da der Flüssigkeitspegel notwendigerweise höher sein muß als der Punkt, an welchem das Flüssigkeitsaustrittsrohr in das Gehäuse mündet. Das bedeutet, daß der mittige Kern des im Abscheider ausgebildeten Gaswirbels sich unmittelbar oberhalb der am Gehäuseboden stehenden Flüssigkeit befindet und Flüssigkeitsteilchen leicht vom Wirbelkern aufgesaugt werden können. Wenn die Flüssigkeit zu Schaumbildung neigt, enthält das durch das Gasaustrittsrohr aus dem Gehäuse abgeleitete Gas eine große Menge Schaum.

Aufgabe der Erfindung ist nunmehr die Schaffung eines Zentrifugalabscheiders des eingangs genannten Typs, der auch bei zur Schaumbildung neigenden Flüssigkeiten eine einwandfreie Phasentrennung eines Flüssigkeits-Gas-Gemischs gestattet und für Produkte geeignet ist, bei denen bakterielles Wachstum vermieden werden muß.

Der zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Zentrifugalabscheider ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsableitvorrichtung mit einem am unteren Ende der Gehäuseumfangswand ausgebildeten, eine Hohlkehle bildenden ringförmigen Kanal in Verbindung steht.

Im Betrieb des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zentrifugalabscheiders nimmt der als Hohlkehle ausgebildete ringförmige Kanal das untere Ende der entlang der Gehäuseumfangswand umlaufenden Flüssigkeitsschicht auf und verhindert damit, daß sich diese Flüssigkeitsschicht unter Schwerkrafteinfluß zu weit nach innen in Richtung der Abscheiderlängsachse und in den Bereich des Gaswirbels hin verlagert. Eine Berührung zwischen Flüssigkeitsphase und Gaswirbel wird außerdem auch durch den kuppeiförmig oder konvex aufgewölbten Mittelteil der Gehäusebodenwand verhindert, indem dieser konvex

109802/0797

aufgewölbte Mittelteil bewirkt, daß sich das obere Ende des mittigen Gaswirbels in einem Abstand oberhalb des dickeren unteren Endes der umlaufenden Flüssigkeitsschicht befindet. Somit führt der Ringkanal zur Ausbildung einer verhältnismäßig scharfen Grenze zwischen dem unteren Teil der umlaufenden Flüssigkeit und dem mittigen Gaswirbel, vorausgesetzt natürlich, daß die in das Abscheidergehäuse eingeleitete Flüssigkeitsmenge in einem bestimmten Verhältnis steht zur Abgabegeschwindigkeit der Flüssigkeit aus dem Ringkanal, sowie das Gehäuse stets nur eine geeignet kleine Flüssigkeitsmenge enthält. Auf diese Weise wird das bei bekannten Abscheidern zu beobachtende Mitreißen von Flüssigkeit durch den Gaswirbel und folglich auch das Abführen von Schaum zusammen mit der Gasphase vermieden. Aufgrund des Pegelstandsreglers, der zur Einhaltung eines vorbestimmten Mindestpegelstands für Flüssigkeit im Ringkanal dient, wird zugleich vermieden, daß Gas zusammen mit der Flüssigkeit aus dem Abscheidergehäuse abgeführt wird. Der erfindungsgemäße Zentrifugalabscheider ermöglicht somit eine wesentlich bessere Trennung von Flüssigkeits- und Gasphase als bekannte Zentrifugalabscheider des eingangs genannten Typs, und das insbesondere auch bei zu Schaumbildung neigenden Flüssigkeiten.

Unter der hier verwendeten Bezeichnung "kuppeiförmig oder konvex aufgewölbt" soll jeder Vorsprung beliebiger, glatter, gekrümmter oder winkliger Formgebung verstanden werden. So kann beispielsweise der aufgewölbte Mittelteil der Gehäusebodenwand auch die Form einer stumpfwinkligen Kegelfläche aufweisen.

Eine noch schärfere Trennung zwischen dem unteren Teil der in Berührung mit der ümfangswand des Abscheidergehäuses umlaufenden Flüssigkeitsschicht und dem mittigen Gaswirbel wird erzielt, wenn die innere ümfangswand des ringförmigen

609382/0797

Kanals senkrecht steht oder in Radialrichtung schräg nach außen und oben geneigt ist. Der Pegelstandsregler seinerseits kann im Prinzip von beliebiger Ausführung sein und muß lediglich verhindern, daß sämtliche oder nahezu sämtliche Flüssigkeit aus dem Ringkanal im Abscheidergehäuse abgezogen werden kann. Beispielsweise kann der Pegelstandsregler aus einer Flüssigkeitsfalle bestehen, deren oberes Knie sich in einer Höhe oberhalb des Bodens des Ringkanals befindet. Andererseits kann der Pegelstandsregler auch die Form eines Gehäuses aufweisen, das über eine oder mehrere Flüssigkeitsrohrleitungen mit dem Abscheider verbunden ist und einen überlauf aufweist, dessen Mündung sich in gleicher Höhe wie der vorbestimmte Mindestpegelstand im Ringkanal des Abscheidergehäuses befindet. Eine solche Anordnung weist den Vorteil auf, daß das Gehäuse des Pegelstandsreglers aufgrund seines Fassungsvermögens als Pufferbehälter dienen kann, welcher Flüssigkeit in den Ringkanal abgeben kann, um den gewünschten Mindestpegelstand in diesem aufrecht zu erhalten, wenn aus irgendeinem Grunde zu viel Flüssigkeit aus dem Abscheidergehäuse abgeflossen sein sollte. Die Höhe, in welcher die Mündung des Überlaufs im Gehäuse des Pegelstandsreglers angeordnet ist, wird natürlich entsprechend einem möglichen Druckunterschied zwischen dem "Abscheidergehäuse und dem Behälter des Pegelstandsreglers bemessen.

Vorzugsweise weist der Pegelstandsregler außerdem zur Einhaltung eines vorbestimmten Flüssigkeits-Höchstpegelstands in dem Ringkanal dienende Mittel auf, um zu verhindern, daß der Mittelteil der Bodenwand während des Betriebs stets

ι
von Flüssigkeitbedeckt ist.

Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zentrifugalabscheiders besteht darin, daß der Mittelteil der Gehäusebodenwand eine geeignete Wölbung oder Konvexität

809882/0797

aufweist. Bei verhältnismäßig flachem Mittelteil besteht die Gefahr, daß sich ein zu großer Teil der umlaufenden Flüssigkeit nach innen zum mittigen Kern des Gaswirbels ^v hin ausbreitet und dieser daher Flüssigkeit mitreißt. Wenn jedoch die Wölbung oder Konvexität des Mittelteils zu stark ausgeprägt ist, kann dieser nicht als Auflagerfläche für den Gaswirbel dienen, so daß der letztere dazu neigt, sich radial nach außen in Richtung des Ringkanals auszubreiten. Wenn der Mittelteil der Bodenwand als Kegelfläche ausgebildet ist, liegt der Scheitelwinkel vorzugsweise zwischen 130 bis 170° und insbesondere zwischen 150 und 160°. Wie bereits erwähnt, braucht jedoch der Mittelteil der Gehäusebodenwand nicht notwendigerweise als Kegelfläche ausgebildet zu sein, sondern kann auch eine kuppeiförmige oder konvexe Formgebung aufweisen und eine Oberfläche'mit ähnlicher Steigung vorgeben.

Zur Erzielung einer einwandfreien Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders ist wichtig, daß der Abstand zwischen dem Gasaustrittsrohr und der aufgewölbten Mittelfläche der Gehäusebodenwand nicht zu klein bemessen ist, um genügend Platz für den Gaswirbel zu schaffen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen dem unteren, offenen Ende des Gasaustrittsrohrs und der höchsten Stelle des aufgewölbten Mittelteils der Gehäusebodenwand zwischen dem 0,35- bis 0,75-fachen und insbesondere angenähert dem 0,55-fachen des Innendurchmessers der Gehäuseumfangswand entspricht.

Der erfindungsgemäße Zentrifugalabscheider ist im nachfolgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser ist

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte schematische Seitenansicht einer ersten A\i s füh rungs form nines .Systems mit oinorn

809882/0797

erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheider,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Zentrifugalabscheider und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer

zweiten Ausführungsform des Systems nach Fig. 1.

In Figur 1 ist ein Gasskrubbersystem mit einem Gebläse 10, einem Venturirohr 11, einem Zentrifugalabscheider 12 und einem Pegelstandsregler 13 dargestellt.

Das Gebläse 10 saugt über ein Ansaugrohr 14 im Skrubber zu waschendes oder zu reinigendes Gas an und bläst dieses durch das Venturirohr 11 in den Zentrifugalabscheider 12. In den Engpaß 15 des Venturirohrs 11 wird kontinuierlich durch eine Flüssigkeitsspeiseleitung 16 eine geeignete Flüssigkeitsmenge eingeführt, so daß innerhalb des Venturirohrs 11 ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch in Form eines suspendierte, gleichförmig verteilte Flüssigkeitströpfchen enthaltenden Gases ausgebildet wird.

Der Zentrifugalabscheider 12 weist ein Abscheidergehäuse mit einer zylindrischen Umfangswand 17 und einer Bodenwand mit einem nach oben aufgewölbten Mittelteil 18 auf, dessen Innenfläche kuppeiförmig oder konvex nach oben vorsteht. Ein nach oben offener Kanal 19 in Form einer Hohlkehle ist zwischen der Innenseite der Umfangswand 17 und der Innenseite des Mittelteils der Gehäusebodenfläche ausgebildet. Ein oberhalb des Abscheidergehäuses befindliches Gasaustrittsrohr 20 ist mittig mit einem Rohrstutzen 21 in den oberen Gehäuseteil eingeführt.

Der Pegelstandsregler 13 gewährleistet einen vorbestimmten Mindestpegelstand für Flüssigkeit innerhalb des Kanals und besteht bei dem hier dargestellten Alisführungsbeispiel

609802/0797

aus einem Flüssigkeitsbehälter mit einem Überlauf 22, der an seinem oberen Ende einen Trichter 23 aufweist. Der Behälter des Pegelstandsreglers steht über eine Verbindungsleitung 24 mit dem Ringkanal 19 in Verbindung, so daß der Mindestpegelstand im Ringkanal der Höhe des freien Randes des Trichters 23 entspricht, sofern die Drücke in Abscheidergehäuse und im Behälter des Pegelstandsreglers gleich hoch sind. Stattdessen kann der Behälter des Pegelstandsreglers auch mit einer hier nicht dargestellten Ableitung versehen sein, deren Durchfluß durch einen Schwimmer oder dgl. in der Weise steuerbar ist, daß innerhalb des Behälters und damit im Kanal 19 ein Mindestpegelstand eingehalten wird. In diesem Falle kann der überlauf 22 zur Vorgabe eines Hochstpegelstands für die Flüssigkeit innerhalb des Behälters und im Kanal 19 dienen.

Das Venturirohr 11 ist mit dem oberen Teil des Abscheidergehäuses an einer Einlaßöffnung 25 verbunden und mündet an der zylindrischen Umfangswand 17 tangential in das Gehäuse ein. Bei der hier dargestellten Ausführungsform befindet sich das untere, freie Ende des Einlaßstutzens 25 in einem Abstand oberhalb des unteren, freien Endes des Rohrstutzens 21. Wenn durch das Gebläse 10 ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch durch den Einlaßstutzen 25 hindurch in das Abscheidergehäuse eingeblasen wird, wird das Gemisch verwirbelt, so daß unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften die Flüssigkeitsteilchen sich als umlaufende Flüssigkeitsschxcht 26 entlang der Innenseite der umfangswand 17 ansammeln, wohingegen das Gas einen mittigen Gaswirbel 25a im Abscheidergehäuse ausbildet. Die abgetrennte Gasphase wird kontinuierlich durch das Gasaustrittsrohr 20 abgeführt, während die Flüssigkeitsphase von dem Kanal 19 kontinuierlich über die Verbindungsleitung 24, den Pegelstandsregler 13 und den überlauf 22 abgeleitet wird. Die Verbxndungsleitung 24 mündet vorzugsweise tangential in den Kanal 19 ein, so daß die Umlauf-

109882/079^

bewegung der im Abschexdergehäuse umlaufenden Flüssigkeit den Flussigkextsdurchtritt durch die Verbindungsleitung 24 begünstigt. Die Hündung der Verbindungsleitung 24 am Ringkanal 19 ist verhältnismäßig groß, wobei sich der Querschnitt der Verbindungsleitung 24 in Abstromrichtung verringert. Die Verbindungsleitung 24 kann zu diesem Zweck sich konisch verjüngend ausgebildet sein. Diese Maßnahme dient dazu, das Ableiten von Schaum zusammen mit aus dem Kanal abgeführter Flüssigkeit zu verhindern.

Da das untere Ende der umlaufenden Flüssigkeitsschicht 26 von dem Ringkanal 19 aufgenommen wird, wird die Flüssigkeit im normalen Betrieb nicht von dem mittigen Gaswirbel 25a aufgesogen. Das Ansaugen von Flüssigkeit durch den Gaswirbel wird außerdem durch den nach oben .aufgewölbten Mittelteil der Bodenwand des Abscheidergehäuses verhindert. Folglich ergeben sich bei dem beschriebenen Skrubbersystem keine Schwierigkeiten mit Schaumbildung, auch wenn die aufbereitete Flüssigkeit zu Schaumbildung neigt. Der Pegelstandsregler 13 verhindert, daß der Pegelstand der Flüssigkeit innerhalb des Kanals 19 so weit abfällt, daß die Einlaßöffnung der Verbindungsleitung 24 freiliegt und somit der Gasphase ausgesetzt ist. Damit wird verhindert, daß Gasblasen durch die abgeführte Flüssigkeitsphase mitgeführt werden können. Die Entstehung von Gasblasen muß natürlich verhindert werden, um wie weiter unten erläutert Schwierigkeiten zu vermeiden, wenn die abgeführte Flüssigkeit beispielsweise einem (hier nicht dargestellten) Verdampfer zugeführt wird.

In Figur 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform dargestellt, bei welcher der in Fig. 1 gezeigte Pegelstandsregler durch eine Vorrichtung ersetzt ist, vermittels welcher der Flüssigkeitspegel im Kanal 19 automatisch innerhalb vorbestimmter Höchst—und Mindestwerte gehalten werden kann. Eine

609882/0797

mit dem Kanal 19 im Zentrifugalabscheider 12 in Verbindung stehende Ableitung 27 führt zu einer Absaugpumpe 33. Ein mit LT bezeichneter Druckfühler oder Pegelabtaster 31 ist auf der AufStromseite der Absaugpumpe 33 mit der Ableitung 27 verbunden und erzeugt dem Pegelstand im Kanal 19 entsprechende Signale, welche über eine Leitung 32 einem mit LC bezeichneten Druck- oder Pegelregler 30 zugeführt werden. Der Druck- oder Pegelregler 30 steuert ein auf der Abstromseite der Absaugpumpe 33 in der Ableitung 27 abgeordnetes Stellventil 29 in der Weise, daß der Pegelstand im Kanal 19 innerhalb vorbestimmter Höchst- und Mindestwerte gehalten wird. Der Mindestwert ist vorzugsweise so gewählt, daß die Gasphase an einem Austritt durch die Ableitung 27 gehindert ist, während der Höchstwert vorzugsweise in der Weise gewählt ist, daß während des Betriebs der Mittelteil der Abscheiderbodenwand nur.hin und wieder durch eine- dünne Flüssigkeitsschicht bespült wird, durch welche Feststoffablagerungen abgespült werden.

Das in der Zeichnung dargestellte System entspricht den an einen sogenannten sanitären Skrubber gestellten Forderungen, d.h. es läßt sich zur Aufbereitung flüssiger Nahrungsmittel wie z.B. Milch und Milchprodukten verwenden. Im nachstehenden sind zwei Anwendungsbeispiele beschrieben.

Beispiel 1 .

Ein Skrubbersystern der in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführung wurde in Verbindung mit einer Anlage zur Herstellung von Trockenmilchpulver durch Eindicken und Sprühtrocknen eingesetzt.

Die zylindrische Umfangswand 17 des Äbscheidergehäuses wies einen Durchmesser von 2800 mm und eine Höhe von 3100 mm auf, wobei der mittige Rohrstutzen 21 einen Durchmesser von 1250 mm hatte. Der Mittelteil 18 der Gehäusebodenwand war

609882/0797

kegelig mit einem Scheitelwinkel von 150°, und der Ringkanal 19 wies eine radiale Breite von 250 mm und eine maximale Tiefe von 200 mm an der zylindrischen Umfangswand 17 auf.

Dem Ansaugrohr 14 des Gebläses 10 wurden 41 500 kg/h Abluft vom Sprühtrocknungssystem mit einer Temperatur von 90 ⁰C zugeführt, welche 175 mg/Nm³ Milchpulver enthielt.

Dem Engpaß 15 des Venturirohrs 11 wurden 10 000 l/h Magermilch mit einem Feststoffgehalt von 8,7 % und einer Temperatur von 8 ⁰C durch die Flüssigkeitsspeiseleitung 16 zugeführt. 9875 l/h konzentrierte Magermilch mit einer Temperatur von 44,5 ⁰C wurden von dem Zentrifugalabscheider 12 durch die Verbindungsleitung 24 abgeführt. Somit entsprach die im Abscheider verdampfte Flüssigkeitsmenge 125 l/h.

Die durch das Gasaustrittsrohr 20 aus dem Abscheider abgeführte Luft wies eine Temperatur von 55,0 ⁰C und einen Milchpulvergehalt von 28 mg/Nm³ auf.

Das Skrubbersystem wurde 22 Stunden lang kontinuierlich betrieben, wobei stüidlich Proben für mikrobiologische Analysen entnommen wurden. Die Analysen zeigten,.daß die Bakterienzahl beim Durchgang durch den Zentrifugalabscheider nicht oder nicht nennenswert zunahm, so daß trotz Verwendung eines Skrubbersystems die Qualitätsanforderungen an Milchpulver erfüllt werden konnten, wie sie beispielsweise in den Vorschriften des amerikanischen Trockenmilchinstituts ADMI (American Dry Milk Institute Inc.) festgelegt sind.

Nach 22 Stunden Betriebszeit fand sich auf der Innenfläche des Rohrstutzens 21 nur eine dünne Schicht von leichtem Trockenpulver.

809882/0797

Beispiel 2

Ein Skrubbersystem der in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführung wurde in Verbindung mit einer Anlage zur Herstellung von Molkenpulver durch Eindicken und Sprühtrocknen eingesetzt. Die zylindrische Umfangswand des Abscheidergehäuses wies einen Durchmesser von 2360 mm und eine Höhe von 2700 mm auf, und der Durchmesser des Rohrstutzens 21 betrug-1070 mm. Der Mittelteil 18 der Bodenwand des Abscheidergehäuses war kegelförmig,mit einem Scheitelwinkel von 160°. Die radiale Breite des umlaufenden Ringkanals 19 betrug 250 mm, und ihre maximale Tiefe an der Umfangswand 17 betrug 200 mm.

Durch das Ansaugrohr 14 wurde 30 000 kg/h Abluft mit einer Temperatur von 73 ⁰C von dem Sprühtrocknungssystem dem Gebläse 10 zugeführt. Diese Abluft enthielt 250 mg/Nm³ Molkenpulver.

Dem Engpaß 15 des Venturis wurde durch die Flüssigkeitsspeiseleitung 16 Molke in einer Menge von 10 500 l/h, mit einem Feststoffgehalt von 5,75 % und einer Temperatur von 8 ⁰C zugeführt. Die Flüssigkeitsabgabe von dem Abscheider durch die Verbindungsleitung 24 betrug 10 075 l/h, mit einer Temperatur von 35 ⁰C. Folglich wurden in dem Abscheider 425 l/h Flüssigkeit verdampft.

Durch das Gasaustrittsrohr 20 wurde Luft mit einer Temperatur von 37 ⁰C und einem Gehalt von 20 mg/Nm³ Molkenpulver abgegeben.

Das Skrubbersystem war 22 Stunden lang kontinuierlich in Betrieb. Nach dieser Betriebsdauer wies die Innenfläche des Rohrstutzens 21 lediglich eine dünne Pulverschichtablagerung auf.

§09882/0797

In der nachstehenden Tabelle sind bevorzugte Höchst-, Normal- und Mindestwerte für die verschiedenen Abmessungen im Verhältnis zum Innendurchmesser D der Gehäuseumfangswand 17 angegeben (siehe auch Fig. 1):

Tabelle

	Mindestwert	Normalwert	Höchstwert
d	0,4 χ D	0,45 χ D	0,6 χ D
H	0,35 χ D	0,55 χ D	0,75 χ D
D1	d	0,8 χ D	D - 200 mm
h	100 mm	0,1 χ D	D - D1
	130 °	150 °	170 °

In dieser Tabelle ist d der Innendurchmesser des Rohrstutzens 21 ,
H der Abstand zwischen dem unteren Ende des Rohrstutzens

21 und der höchsten Stelle des Mittelteils 18 des Gehäusebodens ,
D1 der Außendurchmesser der innenliegenden Seitenwand des Kanals 19,

h dxe~ Höchsttiefe des Kanals 19 und <* der Scheitelwinkel des etwa kegelförmigen Mittelteils

Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsform lassen sich weitgehend abändern. So braucht beispielsweise die außenliegende Seitenwand des Ringkanals 19 keine Verlängerung der zylindrischen Umfangswand 17 darzustellen, sondern kann auch in Form einer ringförmigen Ausbauchung ausgeführt sein. Als Pegelstandsregler 13 läßt sich statt der hier dargestellten Vorrichtung jede andere wie z.B. ein Syphon, eine Flüssigkeitsfalle und dgl. verwenden.

- Patentansprüche: -

609882/079?

Claims

Patentansprüche

Λ1 J Zentrifugalabscheider zum Trennen von Flüssigkeit und Gas, bestehend aus einem Abscheidergehäuse mit einer als Drehfläche mit senkrechter Achse ausgebildeten Umfangswand und einer Bodenwand mit einem kuppeIförmig oder konvex aufgewölbten Mittelteil, das dazu dient, ein in das Gehäuse eingeleitetes Gas-Flüssigkeits-Gemisch in Umlauf um die senkrechte Achse zu versetzen, sowie mit einem zentrisch innerhalb des oberen Gehäuseendes angeordneten Gasaustrittsrohr, dessen unteres, offenes Ende sich in einem größeren Abstand über dem Mittelteil der Gehäusebodenwand befindet, und eine an der Gehäusebodenwand im Bereich der Umfangswand angeordnete Flüssigkeitsableitvorrichtung mit einem zur Einhaltung eines vorbestimmten Mindestpegelstands für Flüssigkeit an der Gehäuseumfangswand dienenden Pegelstandsregler, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsableitvorrxchtung (13, 24) mit einem am unteren Ende der Gehäuseumfangswand (17) ausgebildeten, eine Hohlkehle bildenden ringförmigen Kanal (19) in Verbindung steht.
2. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgewölbte Mittelteil (18) der .Gehäusebodenwand die Form einer stumpfwinkligen Kegelfläche aufweist.

•
3. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangswand des ringförmigen Kanals (19) senkrecht steht oder in Radialrichtung schräg nach außen und oben geneigt ist.

609882/0-797
4. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem der Pegelstandsregler aus einem Behälter mit einem oder mehreren Flüssigkeitsableitungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelstandsregler (13) mit einem überlauf (22, 23) versehen ist, dessen Eintritt soff nung sich in Höhe des vorbestimmten Mindestpegelstands für Flüssigkeit im ringförmigen Kanal (19) des Abscheidergehäuses befindet.
5. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsableitvorrichtung aus einer oder mehreren, in Drehrichtung des Gas-Flüssigkeits-Gemischs tangential von dem ringförmigen Kanal (19) nach außen vorstehenden Rohrleitungen (24) für Flüssigkeit besteht.
6. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder die mehreren, von dem ringförmigen Kanal (19) nach außen geführten Rohrleitungen (24) abnehmenden Querschnitt aufweisen.
7. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgewölbte Mittelteil (18) der Gehäusebodenwand eine konvexe Formgebung aufweist und seine Krümmung innerhalb eines Kegelscheitelwinkels zwischen 130° und 170° und insbesondere 150° und 160° fällt.
8. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem unteren, offenen Ende des Gasaustrittsrohrs (20, 21) und der höchsten Stelle des aufgewölbten Mittelteils (18) der Gehäusebodenwand zwischen dem 0,35- bis 0,75-fachen und insbesondere angenähert dem 0,55-fachen des Innendurchmessers der Gehäuseumfangswand (17) entspricht,

609882/0797
9. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelstandsregler (29 32) außerdem zur Einhaltung eines vorbestimmten Flüssigkelts-Höchstpegelstands in dem ringförmigen Kanal (19) ausgelegt ist.

609B82/0797

Leerseite