Сепаратор, содержащий центрифугальный барабан
Группа изобретений относится к сепаратору и способу осветления напитка посредством такого сепаратора. Сепаратор содержит вращающийся барабан с вертикальной осью вращения, в котором предпочтительно установлен пакет тарелок, по меньшей мере два грейфера, не вращающиеся вместе с барабаном при работе и предназначенные для вывода отделенных друг от друга текучих фаз, при этом данные грейферы связаны с выпускными трубопроводами и размещены в соответствующих напорных камерах барабана. Грейферы имеют соответствующие стволы, выступающие из барабана в осевом направлении. Напорные камеры, содержащие два грейфера, проходят вокруг оси вращения на разных радиусах с радиальным смещением относительно друг друга так, что в радиальном направлении между внешней периферийной поверхностью внутреннего ствола грейфера и внутренней периферийной поверхностью внешнего ствола грейфера образована камера, в которую по каналу можно вводить текучую среду, например инертный газ, причем эта текучая среда может вытесняться из камеры в напорные камеры вращающейся системы. Согласно способу осветления напитка, в частности пива, от текучей твердой фазы, например от дрожжей, посредством сепаратора во время осветления напиток, как более легкую фазу, защищают от взаимодействия с кислородом при помощи инертного газа, в частности СО2. Техническим результатом является исключение взаимодействия обрабатываемого продукта с кислородом. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Данное изобретение относится к сепаратору, тип которого указан в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
При описании уровня техники следует упомянуть патентные документы DE 1802676, US 4417885 и US 5487720, в которых представлены сепараторы с вертикальной осью вращения, оснащенные двумя грейферами или напорными дисками. Согласно документу DE 1802676 в сепараторе предлагается периодически создавать изменения давления и потока. С нижней напорной камерой сообщается труба для подачи текучей среды. Кроме того, в нижней напорной камере можно понижать давление воздуха.
Сепаратор рассматриваемого типа известен также из патентного документа DE 102004051264. В случае чувствительных продуктов, например пива, возможное поглощение продуктом кислорода является существенной проблемой. Поэтому задача данного изобретения заключается в том, чтобы противодействовать этому негативному эффекту или вообще устранить его.
Поставленная задача решена путем разработки сепаратора по п. 1 и способа по п. 12 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением указанные напорные камеры, содержащие два указанных грейфера, проходят коаксиально кольцом вокруг оси D вращения. При этом в предпочтительном, но необязательном случае они частично смещены относительно друг друга в аксиальном направлении вдоль оси D вращения. Кроме того, в радиальном направлении между внешней периферийной поверхностью внутреннего ствола грейфера и внутренней периферийной поверхностью внешнего ствола грейфера образована кольцевая камера, в которую по каналу можно вводить текучую среду, например инертный газ, который может вытесняться из этой кольцевой камеры в напорные камеры вращающейся системы.
Таким образом, в данном изобретении предложен сепаратор, посредством которого при обработке чувствительного к кислороду продукта можно несложным способом ввести инертный газ в зону напорных камер, чтобы тем самым исключить возможность взаимодействия продукта с кислородом. Данный сепаратор особо предпочтителен при использовании в процессе очистки пива от дрожжей, поскольку при помощи инертного газа обеспечивает защиту пива, как более легкой фазы, от взаимодействия с кислородом.
Из патентного документа DE 202007009212 известно, что в верхнюю часть барабана, между грейфером для более легкой фазы и перепуском для вывода более тяжелой фазы, можно вводить газ. Однако согласно данному техническому решению, этот газ применяют исключительно для сдвига зоны разделения в барабане. В отличие от этого, в соответствии с настоящим изобретением в зону между двумя грейферами, применяя простые конструктивные средства, можно вводить инертный газ не под высоким давлением, которое могло бы вызвать смещение зоны разделения. При этом для реализации данной цели предпочтительной оказалась конструкция, содержащая две напорные камеры и два грейфера, расположенные радиально по существу "концентрически" относительно друг друга.
Предпочтительные варианты настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы.
Далее предложенное устройство описано более подробно на примере одного из вариантов его осуществления, раскрытого со ссылкой на сопутствующие чертежи.
Перед описанием предпочтительных вариантов изобретения следует заметить, что эти раскрытые в подробностях варианты не ограничивают объем правовой охраны изобретения, который определяется только приложенной формулой. В частности, не следует рассматривать ограничивающими такие понятия как "вверху", "внизу", "спереди" и "сзади", они относятся только к конкретно представленному расположению. При описании отдельных компонентов устройства предполагается (если не указано иное), что они могут иметь разные конструкции. Кроме того, под объем правовой охраны изобретения подпадают также функциональные инверсии проиллюстрированных устройств и способов, а также эквивалентные им исполнения.
На чертежах изображено следующее.
Фиг.1 дает детальный вид верхней части предложенного сепараторного барабана.
Фиг. 2 схематично изображает сечение известного сепаратора.
На фиг.2 схематично показано сечение известного сепаратора 1, предназначенного для использования в непрерывном режиме. Сепаратор 1 имеет вращающийся барабан 2 и невращающийся кожух 3, который выполнен монолитным или состоящим из нескольких частей и окружает барабан полностью или в значительной степени.
Барабан 2 имеет вертикальную (если не учитывать прецессионное движение) ось D вращения. Он содержит впускную трубу 4, которая при работе сепаратора не вращается вместе с барабаном 2 и проходит в барабан 2, например, сверху. Ниже по потоку за впускной трубой 4 расположен распределитель 5, через который центрифугируемый материал подается в барабан 2. В барабане 2 предусмотрен пакет 6 тарелок, представленный группой конических тарелок 7.
Выпуск из барабана 2 жидких фаз, в данном примере двух жидких фаз, осуществляется при помощи двух напорных дисков или грейферов 8, 9, с которыми связаны выпускные трубопроводы 10, 11 и которые установлены в соответствующих напорных камерах 12, 13, расположенных одна над другой.
Во время работы грейферы неподвижны, т.е. они не вращаются вместе с барабаном.
Более легкая жидкая фаза проходит радиально внутрь и затем при помощи первого грейфера 8 выводится из вращающейся системы. В это время вторая жидкая фаза, более тяжелая по сравнению с первой жидкой фазой, направляется во вторую напорную камеру 13 через разделительную тарелку или канал 14 в крышке 26 барабана. Вывод более тяжелой жидкой фазы из второй напорной камеры осуществляется при помощи второго грейфера 9.
Тяжелая жидкая фаза может представлять собой едва текучую массу или дрожжевую суспензию, получаемую, например, при обработке содержащих твердые вещества суспензий, в частности избыточных дрожжей или отстоя, возникающих на пивоваренных и винодельческих заводах, а также фруктовых и цитрусовых соков.
В соответствии с фиг.2 для выгрузки из сепаратора твердых веществ, накапливающихся в камере 15 твердой фазы, используется поршневой золотник 16, который может приводиться в действие пневматическим или гидравлическим образом (не показано), и закрывает или открывает отверстия 17 для выгрузки твердой фазы.
В этом отношении фиг.2 служит только для пояснений. Данный чертеж не иллюстрирует конструкцию узла грейферов 8, 9, предложенную в настоящем изобретении.
Между тем, в соответствии с настоящим изобретением верхняя часть известного сепаратора заменена конструкцией, показанной на фиг.1. При этом все остальные элементы, в частности впускная труба, распределитель, пакет тарелок, поршневой золотник и т.д., в данном случае по-прежнему присутствуют.
В конструкции, показанной на фиг.1, по-прежнему используются два грейфера 8, 9, которые не вращаются вместе с барабаном при работе и предназначены для выгрузки двух текучих фаз.
Однако в отличие от показанного на фиг.2 в данном случае грейферы 8, 9 и напорные камеры 12, 13 расположены не друг над другом в вертикальном или осевом направлении, а почти на одинаковом по вертикали уровне. При этом первая напорная камера 12 первого грейфера 8, предназначенного для более легкой отводимой внутрь жидкой фазы, расположена глубже внутри (в радиальном направлении) относительно оси D вращения, а вторая напорная камера 13 второго грейфера 9, предназначенного для более тяжелой текучей фазы, выпускаемой в зоне, расположенной дальше в наружном направлении, находится в барабане 1 дальше в наружном направлении (в радиальном направлении). Радиальное смещение напорных камер 12, 13, проходящих кольцом вокруг оси вращения, следует понимать так, что обе камеры проходят на различных радиусах вокруг оси вращения в виде колец или окружностей. В результате, эти две напорные камеры расположены коаксиально по отношению друг к другу. Кроме того, на фиг.1 показано, что две напорные камеры 12, 13 расположены с частичным смещением относительно друг друга в осевом направлении, что соответствует особо предпочтительному варианту изобретения.
Обе напорные камеры 12, 13 находятся во вращающемся барабане 1. Стволы 19, 20 грейферов 8, 9 выведены из барабана вверх.
Напорные камеры 12, 13 ограждены соответствующими крышками 23, 24, при этом внешний (верхний) грейфер имеет отдельную крышку 24, которая при работе не вращается и в вертикальном направлении расположена над первой крышкой 23, которая при работе вращается и может быть образована верхней частью крышки 26 барабана.
При этом между внешней периферийной поверхностью внутреннего ствола 19 грейфера и внутренней периферийной поверхностью внешнего ствола 20 грейфера образована кольцевая камера 21. В эту камеру 21 по каналу 22, предусмотренному в верхней крышке 24 напорной камеры, через которую проходят оба ствола, снаружи от вращающейся системы можно ввести текучую среду, например, инертный газ, который может вытесняться из этой камеры 21 в напорные камеры 12, 13 вращающейся системы, в частности под второй внешний грейфер 9. Кольцевая камера 21 расположена над обеими напорными камерами в осевом направлении (если смотреть вдоль по существу вертикальной оси D вращения) и сообщается с ними посредством каналов 27, 28 для текучей среды. Каналы 27, 28 для текучей среды начинаются в нижней части камеры 21 и образованы (опять же в виде кольцевого пространства) под камерой 21, один - между внутренней периферийной поверхностью нижней первой крышки 23 напорной камеры (при работе предпочтительно вращающейся) и стволом 19 напорного диска (при работе неподвижным), а второй - между внешней периферийной поверхностью крышки 23 напорной камеры и внутренней периферийной поверхностью ствола 20 напорного диска (при работе неподвижного).
В результате, путем вдувания инертного газа, например CO2, можно простым, но эффективным способом исключить возможность проникновения воздуха или кислорода в напорные камеры, в частности во внутреннюю напорную камеру 12, предназначенную для выпуска собственно продукта. Такое решение особенно предпочтительно при очистке пива от дрожжей, поскольку в этом случае кислород не может проникнуть в продукт, т.е. в пиво.
При осуществлении выгрузки из сепараторного барабана, в барабане может возникнуть отрицательное давление. Его компенсируют инертным газом.
Во время процесса очистки в систему вместо газа подают чистящую текучую среду, это значит, что данное техническое решение обеспечивает также возможность несложной, но качественной чистки системы.
Тяжелую, но все еще текучую фазу можно выводить не через разделительную тарелку, а при помощи сопла, в особенности при помощи сопла типа Viscon. В отличие от обычных сопел, сопла типа Viscon (насколько известно заявителю, например, в отношении концентрации биомассы) благодаря автоматическому внутреннему регулированию концентрации гарантируют по существу постоянную концентрацию биомассы даже при флюктуирующих значениях подводимых потоков и концентраций. В этом случае сопло типа Viscon размещают выше по потоку от внешней напорной камеры 13, если смотреть в направлении вывода (не показано). Оно обеспечивает превосходное регулирование концентрации более тяжелой, но все еще текучей фазы, например, дрожжевой фазы при изготовлении пива.
Наконец, между кожухом 3 и барабаном 2 образована дополнительная полость 25, которую можно наполнять инертным газом, например СО2, в частности, при помощи какого-либо необязательного питающего устройства (не показано).
Ссылочные обозначения
| Сепаратор | 1 |
| Барабан | 2 |
| Кожух | 3 |
| Впускная труба | 4 |
| Распределитель | 5 |
| Пакет тарелок | 6 |
| Тарелка | 7 |
| Напорные диски | 8, 9 |
| Выпускные трубопроводы | 10, 11 |
| Напорные камеры | 12, 13 |
| Разделительная тарелка | 14 |
| Камера твердой фазы | 15 |
| Поршневой золотник | 16 |
| Отверстия для выпуска твердой фазы | 17 |
| Ствол | 19, 20 |
| Камера | 21 |
| Канал | 22 |
| Крышка напорной камеры | 23, 24 |
| Полость | 25 |
| Крышка барабана | 26 |
| Каналы для текучей среды | 27, 28 |
| Ось барабана | D |
1. Сепаратор, содержащий:
а) вращающийся барабан (2) с вертикальной осью (М) вращения, в котором предпочтительно установлен пакет (7) тарелок;
б) по меньшей мере два грейфера (8, 9), не вращающиеся вместе с барабаном при работе и предназначенные для вывода отделенных друг от друга текучих фаз, при этом данные грейферы связаны с выпускными трубопроводами (10, 11) и размещены в соответствующих напорных камерах (12, 13) барабана (1);
в) причем грейферы (8, 9) имеют соответствующие стволы (19, 20), выступающие из барабана в осевом направлении,
отличающийся тем, что
г) указанные напорные камеры (12, 13), содержащие два указанных грейфера (8, 9), проходят вокруг оси (D) вращения на разных радиусах с радиальным смещением относительно друг друга так, что в радиальном направлении между внешней периферийной поверхностью внутреннего ствола (19) грейфера и внутренней периферийной поверхностью внешнего ствола (20) грейфера образована камера (21), в которую по каналу (22) можно вводить текучую среду, например, инертный газ, причем эта текучая среда может вытесняться из камеры (21) в напорные камеры (12, 13) вращающейся системы.
2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что две напорные камеры (12, 13) проходят вокруг оси (D) вращения на разных радиусах с радиальным смещением от этой оси так, что они расположены коаксиально по отношению друг к другу.
3. Сепаратор по п. 2, отличающийся тем, что две напорные камеры (12, 13) расположены относительно друг друга с частичным смещением в осевом направлении.
4. Сепаратор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что указанная камера (21) выполнена кольцеобразной.
5. Сепаратор по п. 3, отличающийся тем, что кольцевая камера (21) сверху ограничена крышкой (24) напорной камеры, а снизу - крышкой (23) напорной камеры.
6. Сепаратор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что кольцевая камера (21) расположена аксиально выше обеих напорных камер, если смотреть вдоль вертикальной оси (D) вращения, и сообщается с ними посредством каналов (27, 28) для текучей среды.
7. Сепаратор по п. 6, отличающийся тем, что указанные каналы (27, 28) для текучей среды расположены следующим образом: один - между внутренней периферийной поверхностью нижней первой крышки (23) напорной камеры и внутренним стволом (19) напорного диска, а второй - между внешней периферийной поверхностью крышки (23) напорной камеры и внутренней периферийной поверхностью внешнего ствола (20) напорного диска.
8. Сепаратор по любому из пп. 1-3, 5, 7, отличающийся тем, что он оснащен системой выгрузки твердой фазы, предпочтительно содержащей поршневой золотник (16), предназначенный для открытия и закрытия предусмотренных в барабане (2) отверстий (14) для выгрузки твердой фазы.
9. Сепаратор по любому из пп. 1-3, 5, 7, отличающийся тем, что напорные камеры (12, 13) ограждены соответствующими крышками (23, 24), при этом внешний грейфер (9) имеет отдельную крышку (24), которая при работе не вращается и в вертикальном направлении расположена над первой крышкой (23) грейфера.
10. Сепаратор по любому из пп. 1-3, 5, 7, отличающийся тем, что выше по потоку от внешней напорной камеры предусмотрено сопло, в частности сопло с автоматическим внутренним регулированием концентрации.
11. Сепаратор по любому из пп. 1-3, 5, 7, отличающийся тем, что между барабаном (2) и кожухом (3), который ограждает этот барабан и не вращается во время работы, образована полость (25), которую можно наполнять инертным газом.
12. Способ осветления напитка, в частности пива, от текучей твердой фазы, например от дрожжей, посредством сепаратора по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что во время осветления напиток, как более легкую фазу, защищают от взаимодействия с кислородом при помощи инертного газа, в частности СО2.
