离心分离装置

本发明涉及一种离心分离装置。

本发明特别适合用作对含糖溶液中的糖晶体进行分离的离心分离装 置，然而又并不仅仅限于上述用途。尽管下面将针对上述特定用途进行说 明，但是它仅仅是一种举例性质的。更具体地说，本发明涉及的分离能够 提供经过高度洗净的食用糖晶体和/或为糖的精加工提供高质量晶体原料。 然而，应当指出的是，本发明也适合用于其他用途，例如对其他液体和固 体的离心分离，尤其是对从液体中分离出流态固体的场合。

对于从含有固体的液体中分离出固体的离心分离来说，主要有两种分 离机械。其中过滤分离机械适合于这样的情况，即混合物中固体的体积分 数大于混物中固体之间的间隙率；排水机械适合于这样的情况，即混合物 中固体的体积分数小于混合物中固体之间的间隙率。如果固体的体积分数 等于间隙率，则称之为排水过渡。

在对糖晶体进行处理时，经常采用过滤离心分离工艺从糖溶液中分离 糖晶体。上述过滤离心分离工艺经常是以分批方式来进行的，在每一次批 处理之后，需要将设备腾空进行清洗，对于晶体质量要求很高的食用和精 加工高纯度糖晶体来说，尤其需要如此。这种分批处理方式会占用许多的 过滤分离时间，并需要配置一些其他设备，因此一个糖晶体加工工厂不得 不采用多个分离单元来满足其产量的需要。

人们曾试图为高质量糖生产工艺设计一种连续的过滤分离设备。然 而，由于在这种装置中，糖晶体与离心壳体侧壁的碰撞，常常会导致糖晶 体的破碎。这样的装置经常不能对糖晶体提供适当的清洗。此外，这种设 备上常常会聚结一层坚硬的糖和/或在产品中形成聚结的糖块。

在大多数工厂中，从糖膏中分离糖并进行清洗都是以分批方式来进行 的。在这种分批离心分离过程中，将预定量的糖膏装入到离心滚筒之中， 然后将该离心滚筒加速到预定的角速度，保持一定时间的旋转，以便达到 所需程度的杂质分离，然后再在预定的“清洗”时间中将清洗水和/或一种 不同的液体喷射到聚集的晶体层上。让滚筒保持上述角速度或者一种交替 变化的角速度，然后让离心滚筒减速，从中取出经过清洗的糖晶体。

上述批处理机械的优点是由于晶体没有经受高速冲击，因而能够保持 晶体的大小和形状，而且通过适当选择旋转和清洗时间能够将残余杂质控 制在所需的范围内。然而这种机械需要消耗时间来装入原料和取出产品， 也需要消耗时间来加速和减速滚筒，因而降低了其工作效率。

由于采用周期性操作方式，设备的维护要求变得很高，同时周期性操 作方式导致的低效率也增大了能源消耗。此外，由于需要交替地装载和取 出，因而增加了离心分离装置所需要的上流程设备和下流程设备。

连续离心分离被广泛地应用于“低纯度”场合，在这样的场合下对残 余杂质量和晶体大小分布的要求较低。

分批离心分离和连续离心分离目前都被人们所采用。由于连续离心分 离存在一些缺点，例如不能稳定地生产高纯度的糖(残余杂质的含量较 高)，因此在高纯度成品糖产生工艺中较少采用连续离心分离。

连续离心分离的另一个问题是由于离开锥形滤网的晶体与糖腔室侧壁 之的碰撞以及晶体之间的碰撞，会使得晶体产生破碎。此外，由于糖会堆 积在包括排出斗仓在内的腔室侧壁上，因而会形成潮湿的糖块，这种聚结 会影响糖晶体的质量。上述糖腔室也可以包括一个收集壁或偏转器。

本发明的目的是克服一个或多个上述缺点，提供一种可靠而又有效的 离心分离装置，用于从固体和液体的混合物中分离固体和液体。

根据上面所述，本发明总地说来涉及一种用于从液体中分离固体的离 心分离装置，包括：

离心装置，具有一个入口，一个液体排出口和一个固体排出口；

一个与所述固体排出口操作地相关联的偏转器，该偏转器用于阻挡离 开所述固体排出口的固体的运动轨迹，以便减小固体的运动速度和改变其 运动方向；

其中所述偏转器的形状和结构使得在使用过程中固体和偏转器产生多 次碰撞。偏转器的形状使得固体与偏转器的碰撞能够显著地消耗固体的径 向运动速度。偏转器的形式和结构最好能在使用过程中让固体与偏转器产 生3次至20次碰撞。此外，偏转器的形状和结构最好能在使用过程中让固体 滑过偏转器的表面。

本发明的另一方面涉及一种离心分离装置，它包括：

离心装置，具有一个入口，一个液体排出口和一个固体排出口；

一个与所述固体排出口操作地相关联的偏转器；

所述固体排出口包括唇边形状，使得排出的晶体的运动轨迹与其晶体 大小和/或其残余糖浆/水分的含量相对无关。

上面所述的固体排出口具有一个与所述偏转器相配合的弯曲边缘，使 得各种大小的固体和/或残余液体成分的初始碰撞点基本上位于偏转器的相 同位置上。所述固体和所述偏转器表面最好以小于15度的角度进行初始碰 撞。所述离心装置可以是一个过滤离心机构，但是最好该离心机构包括一 个圆锥形过滤离心器。

另一方面，本发明涉及一种离心分离装置，它包括：

离心机构，具有一个入口，一个液体排出口和一个固体排出口；

一个与所述固体排出口操作地相关联的偏转器；

所述固体排出口包括唇边结构，使得排出的晶体的运动轨迹与其晶体 大小和/或其残余糖浆/水分的含量相对无关。

另一方面，本发明涉及一种离心分离装置，并包括一个与所述固体排 出口操作地相关联的掺和机构，用于对所述离心分离装置所排出的固体进 行掺和与搓揉，从而使得排出的固体具有基本上一致的所需特性。另外， 所述离心分离装置包括：

离心机构，具有一个入口、一个液体排出口和一个固体排出口；

一个与所述固体排出口相配合的偏转器；

与所述固体排出口相配合的掺和机构，用于对所述离心分离装置所排 出的固体进行掺和与搓揉，从而使得排出的固体具有基本上一致的所需特 性。所述掺和机构最好包括一个滤网和至少一个转臂，该转臂能够在位于 所述滤网之上一定间距的平面上旋转。

离心机构最好包括一个离心滚筒，它具有一个上部部分和一个下部部 分，每一个部分具有通过钻孔所形成的上、下滤网部分，所述下部部分包 括一个半圆锥角和选取滤网特性，使得所通过的固体的排水过渡区位于所 述上部部分之中。所述上滤网部分的选取最好适合于固体的所需大小，所 述下滤网部分的选取是为了获得所通过液体的所需过滤速度。所述的离心 分离装置也包括两个部分，其第一部分或下侧部分与轴线之间的半圆锥角 度小于25度，其第二部分或上侧部分与轴线之间的半圆锥角度大于所述下 侧部分的相应角度，所述下部部分的半圆锥角最好在0度到15度的范围之 内，上部部分的半圆锥角最好在24度到26度的范围之内。所述固体包括糖 晶体，所述液体包括含水糖浆。

另一方面，本发明还提供了一种用于从包括糖晶体和糖浆在内的糖膏 中分离出糖的连续分离方法，包括如下步骤：

提供一种离心分离装置，该装置包括一个离心机构，该机构包括一个 入口、

一个液体排出口和一个固体排出口；

提供一个与所述离心机构操作地相关联的偏转器；

连续地将所述糖膏连续地送入所述入口；

操作所述离心机构，将所述晶体从所述糖浆中分离出来；

通过使晶体碰撞到所述偏转器上来收集由所述离心机构所分离出来的 晶体，使得至少一部分晶体与所述偏转器产生多次碰撞。

另一方面，本发明还涉及一种用于从包括糖晶体和糖浆在内的糖膏中 离心分离出糖的连续分离方法，包括如下步骤：

提供一种离心分离装置，该装置包括一个离心机构，该机构包括一个 入口；

一个液体排出口和一个固体排出口；

提供一个与所述离心机构操作地相关联的偏转器；

连续地将所述糖膏连续地送入所述入口；

操作所述离心机构，以便将所述晶体从所述糖浆中分离出来；

通过使得所述晶体碰撞到所述偏转器上来收集由所述离心机构所分离 出来的晶体，至少一部分晶体在所述偏转器阻挡的轨迹上予以收集，该偏 转器的阻挡使晶体减速并改变其运动方向，并使得晶体在偏转器上产生多 次碰撞。此外，可以让晶体在所述偏转器的至少一部分表面上滑过，所述 晶体最好是糖晶体，并最好与所述偏转器产生3次到20次碰撞，晶体与偏转 器表面以小于15度的角度进行初始碰撞。

此外，上述方法可以包括对所述偏转器表面进行润滑的步骤。所述离 心机构最好包括两个部分，其第一部分或下侧部分与轴线之间的半圆锥角 小于25度，而第二部分或上侧部分与轴线之间的角度大于下侧部分的相应 角度，对糖浆和晶体的分离由过滤机理到排水机理之间的过渡点不位于所 述下侧部分中。

所述方法最好包括在一个掺和机构中对所述晶体进行掺和的步骤，所 述掺和机构与所述固体排出口操作地相关联，对所述离心分离装置所分离 出来的晶体进行掺和与搓揉，以便使排出的晶体具有基本上一致的特性。

上述固体可以是含水的固体，例如沙子，矿物、食物或类似物。例如， 所述固体可以是糖晶体，所述液体可以是含水的糖溶液。

所述离心机构可以是一个连续的锥形过滤离心器，通过其入口将所述 糖溶液和糖晶体的混合物装入到连续锥形离心器的底部，该离心器的侧壁 是滤网。

在使用过程中，上述混合物形成了一个沿着所述锥形滤网朝上流动的 薄层(它可以由多个具有不同锥形角和/或采用不同类型的滤网的锥形部分 组成)。离心力使得糖溶液通过滤网过滤到一个收集该溶液的部位，并由一 个液体收集腔室予以排出，在进行糖分离时，该腔室为糖浆腔室。诸如糖 晶体之类的固体层朝外流上所述锥形滤网，在此过程中，对该固体层可以 进行清洗，以便除去固体中的残余液体。在进行糖分离的情况下，可以采 用糖浆或水来清洗沿着离心滚筒的滤网朝上流动的糖晶体。可以通过设置 清洗喷嘴和一个控制系统来实现对晶体的清洗，该控制系统根据原料的加 入速度来改变喷水的速度，以便保证均匀的晶体纯度。

排出的和/或经过清洗的晶体基本上沿着切向方向由离心滚筒的顶部处 排出，该离心滚筒可以具有弯曲形状的上部边缘，以便保证当具有各种尺 寸大小和/或残余糖浆和水分的晶体具有与进入糖腔室时相同或基本上相同 的运动轨迹。

所述偏转器可以具有任何结构，只要能够显著地降低糖晶体的径向运 动速度即可。例如，该偏转器可以包括一个静态或旋转的表面，使得晶体 进入糖腔室的运动轨迹受到该静态或旋转表面的阻挡，从而降低晶体的速 度并改变其运动方向，其中晶体可以和上述表面产生多次碰撞。

晶体可以和上述表面产生3次到20次碰撞，在一种最佳实施例中，晶体 与该表面碰撞至少6次，最好为10次。

此外，在使用过程中，当晶体与偏转器碰撞之后可以继续碰撞其表面 或沿着该表面滑动，直到晶体到达基本上丧失其径向速度的终点位置为 止。

这样，当使得偏转器与固体排出口操作地相关联并对由固体排出口排 出的固体产生作用时，可以使偏转器与这样的离心机构相配合，该离心机 构具有一个呈弯曲形状的边缘，从而使得由固体排出口排出的具有各种颗 粒大小和/或残余液体含量的固体形成基本上相同的运动轨迹。上述弯曲边 缘和偏转器最好能够相互配合，以便基本上防止在偏转器上堆积固体。

晶体随后可以通过一个固体收集腔室或糖腔室的下部部分，它通常包 括一个锥形排出斗。糖腔室的底部(通常位于所述锥形排出斗内部)可以 包括一个掺和装置，用于对糖产品进行搓揉和掺和，以便最终除去水分， 并消除和掺和有可能形成的潮湿糖块，并使得由糖腔室排出的产品糖具有 一致的排出速度。

如上所述，固体排出口可以包括一个唇边结构，它使得排出晶体的运 动轨迹基本上与晶体的大小尺寸和/或其残余糖浆/水分含量无关。

上述结构可以是一种曲线、逐渐减小的半径或类似结构。在一种实施 例中，该唇边结构是一种唇边半径。

上述唇边的数值最好等于或大于由下述公式所计算出的数值：

V2/δ＝9.8cosθ＋Rw2sinθ

其中：V是晶体与离心滚筒之间的相对速度；

θ是自由晶体离开离心滚筒时与水平方向之间的夹角，(其数值 最好小于或等于2度)；

R是离心滚筒的半径在θ处的滚筒半径；

W是离心滚筒的旋转速度，其单位为每秒弧度；

δ是位于离心滚筒顶部的顶部半径。

V难于确定，但是通常在0.5-5ms-1的范围之内，对于高等级糖来说， 最好接近于1ms-1。θ通常大约为1度，参见附图5。

此外，被排出的晶体可以和一个静止或运动的偏转器相碰撞，晶体与 偏转器以小于90度，最好是小于15度的角度进行初始碰撞。偏转器的形状 应当这样来选取，即使得随后的碰撞点都彼此靠近，以获得至少10次碰撞， 使固体与偏转器之间的碰撞成为一种所谓的“滑动式”碰撞。

上述偏转器最好包括一个朝内弯曲的部分和一个朝外弯曲的部分，并 使得固体在偏转器上的初始碰撞点接近于所述朝内弯曲部分和朝外弯曲部 分之间的交界处。更为理想的是使得偏转器朝着其下端具有一个逐渐减小 的半径。

在另一个最佳实施例中，选取偏转器的形状，使得晶体在离开偏转器 之后到随后与糖腔室或监视器壳体相碰撞之前的飞行距离尽可能地大。这 一点在具体实践中可以通过让偏转器朝着其下端具有逐渐减小的半径来实 现。

晶体与偏转器之间的碰撞被认为会在偏转器上形成一层糖和/或糖浆 膜，该膜又会进一步导致形成糖和/或糖浆的堆积。为了避免这一点，可以 通过喷射细小的水或蒸汽来润滑偏转器表面，喷射位置应靠近晶体离开离 心滚筒的位置，可以喷射在晶体或滚筒上，也可以直接喷射在偏转器表面 上。

对于预定数量的糖来说，需要予以施加的润滑剂量主要取决于在偏转 器上的初始碰撞周长。在本发明的最佳实施例中，相互碰撞半径应当尽可 能地小，其限度用于提供一个足够的间隙，以便让有可能包含在糖膏中的 其他异物能够通过该间隙。

在采用本发明装置的工艺方法中，可以使得固体以某种运动轨迹由离 心机构中排出来。然而，由离心机构中排出来的固体最好具有基本上相同 的运动轨迹，该轨迹受到偏转器的阻挡，以便使固体减速并改变固体的运 动方向，固体与偏转器之间的碰撞能够有效地减小固体的径向运动速度。

更具体地说，上述工艺方法包括如下步骤：

将混合物装载到旋转离心滚筒底部的一个“装载区域”中，该混合物 在离心滚筒所支承的锥形滤网上形成一个薄层，所述装载区域可以具有钻 孔并具有一个带滤网的衬垫层，以便实现糖浆的早期分离。

随着逐渐将离心力施加到混合物上，将会形成一个混合物薄层，在该 薄层朝上流向锥形滤网的过程中，通过所述滤网不断地排出混合物中的糖 浆。

可以在所述薄层上喷射一种液体，通常是水或者是所含杂质少于糖浆 的另一种液体，以便帮助对糖浆的分离。

也可以在所述薄层的附近喷射蒸汽。

将排出的糖浆和冲洗液收集在一个腔室中并从离心器中予以排出，或 者分别予以收集并从离心器中予以分离。

在滤网上的所述薄层的过滤和运动导致了对晶体的分选，使得细小的 晶体能够通过该薄层流向滤网。

排出的晶体被认为以切向方向离开锥形滚筒的顶部边缘，其垂直和径 向分量在一定程度上小于圆周方向上的分量。此外，晶体速度的垂直分量 是很小的。

对滤网上的薄层中的晶体分选可能会导致排出的晶体在离开滚筒时具 有不同的运动轨迹。更具体地说，细小的晶体会包含一定的残余液体，因 而预计会沿着滚筒的顶部边缘运动并具有很小的垂直分量，而较大的晶体 在离开时具有类似于它们朝着滤网上方运动时的垂直速度分量。然而，尽 管存在上述分选过程，固体排出口的唇边半径形状将使得所有固体都具有 相似的运动轨迹。

离开滚筒之后，被排出的晶体以一个与偏转器表面之间的较小角度穿 越糖腔室到达偏转器的表面，以便让碰撞能量足够小，从而防止使晶体破 碎，但是这会导致速度的减小和运动方向的改变。可以使晶体和/或偏转器 表面变得潮湿，以便有利于晶体在与偏转器碰撞之后继续运动。

在一种最佳实施例中，让晶体通过环状糖腔室之前与偏转器产生若干 次随后的碰撞，然后碰撞到糖腔室的侧壁上，其位置低于偏转器端部一定 距离。

在离开糖腔室之前，可以对包含不同大小的晶体和不同水份以及有可 能包含糖块(通常是潮湿的糖晶体)的成品糖以一种平缓的方式进行混合， 以便提供一种经过充分混之后的晶体成品，它具有相对均匀的水份含量和 晶体大小分布，并不包含糖块。

在一种最佳实施方案中，滚筒具有两个部分。其中第一或下部部分与 轴线之间的锥形半角小于25度，最好在0-15度的范围之内，更好为9-12度。 结合滤网的类型(过滤阻力主要由诸如网孔大小、开口面积和厚度等参数 来确定)适当地选取这一部分中滤网的长度，以便仅仅对糖浆获得足够的 排出作用，使得从过滤机构至排出机构的转变点不存在于所述下部部分之 中。对于粘度很低的糖浆来说，最好这样来选取下部部分的滤网，使之基 本上不排出糖浆。

上部部分与轴线之间的锥形半角最好大于下部部分的这一角度，可以 大于18度，它取决于需要被分离的固体的大小和其他性质。当糖晶体具有 大于600μm的等效直径时，该锥形半角最好在24-26度的范围之内，最好 为25度。这一部分滚筒具有滤网，使得糖浆能够被快速分离，并使得滤网 的较大部分高于排出过渡点，以便通过排出机理并通常借助于清洗来排出 残余的糖浆。

偏转器的形状和位置是根据这样的要求来确定的，即晶体以一种较小 的角度碰撞在偏转器表面的碰撞点上，然后以较小的间距与偏转器产生若 干次随后的碰撞(至少6-10次)，在离开偏转器之后，经过一段较长的飞行 距离，最后碰撞在离心分离装置的壳体上。因此，关于偏转器的形状和位 置有3条设计原则：第一、尽可能减小初始碰撞角度；第二、与偏转器表 面产生多次碰撞；第三、让晶体在离开偏转器之后飞行尽可能长的距离。

对于上述第一条原则来说，要想尽可能地减小固体到第一次碰撞点的 运动路径的角度，应选取偏转器的形状和位置，使得偏转器通过碰撞点的 横截面具有如附图11所示的较小切向角度。在剖视图方向上的角度是必要 的，但是还不足以将碰撞角度减小到最小程度。第二个要求是尽可能减小 碰撞路径角度在平面视图上的角度，例如如附图12所示尽可能地减小碰撞 点的半径。上述后一要求应当与下面一点相权衡，即在滚筒开口和偏转器 之间保留适当的径向间距，以便让有可能出现的异物或结块能够由所述间 距中通过。

对于上述第二条原则来说，要想设计一种能够以较小间距产生多次碰 撞的偏转器，需要设计一种三维模式的偏转器，以便准确地预计糖晶体在 离开离心滚筒之后的运动轨迹和对各种形状的偏转器的碰撞。

上述三维模式也应让人们能够预计晶体在离开偏转器之后的运动路 径，从而实现上述第三条原则，即保证固体在与壳体产生碰撞之前飞行尽 可能长的距离。

已经开发了一种计算机模型，用于预计晶体沿着偏转器和离开偏转器 之后的运动路径，以便选择最佳的几何形状和结构。可以采用一个计算机 程序，根据上述公式所确定的模型来计算晶体的轨迹图形。

上述计算机模型被用于精确地预计糖晶体在离开离心滚筒之后和碰撞 到各种形状的偏转器上的运动轨迹。这样的计算机程序可以涉及多种偏转 器形状，包括多个锥形角度、连续曲线以及圆柱体的结合等等，以便确定 晶体的运动路径。

上述程序能够计算出单个晶体离开离心滚筒并与偏转器、壳体和排出 锥体产生多次碰撞的轨迹。可以包括多种变量，例如沿着离心滚筒向上的 垂直速度、偏转器的形状、壳体和排出锥体的几何形状、碰撞效率等，以 便使得该模型具有普遍适用性。

采用上述程序来设计本发明的一种具有自清洗功能的偏转器，使得晶 体能够和该偏转器产生多次碰撞，通常大于12次。在上述多次碰撞之间， 应当让晶体保持在靠近偏转器表面的位置上，以便防止形成堆积物。

轨迹模型能够涉及各种不同形状的偏转器，包括多个锥体、连续曲线、 圆柱体的组合或其他类似情况，以便确定晶体的运动轨迹。在一种最佳实 施例中，偏转器的形状由如下的公式来确定：

Rref－R＝(K1/Z)k2＋K3Zk4

其中变量R和Z的定义如附图8所示，参数Rref、K1、K2、K3和K4的 数值选取如下：

Rref＝0.7-1.2，最好为大于0.85；

K1  ＝0.0005-0.002，最好为大约0.001；

k2  ＝0.4-0.66，最好为大约0.5；

K3  ＝0-3，最好为2.5；

K4  ＝0-4，最好为3.5。

应当指出的是，也可以计算出其他形状，用于满足上面所述的三条原 则。然而，上述推荐参数所形成的偏转器形状接近于附图6和7所示的偏转 器形状，这种偏转器在实际使用过程中能够获得期望的物理和工艺指标。

如附图8所示的晶体弹跳曲线是基于按照上面所列参数所确定的偏转 器来获得的，并假定其弹跳效率为1。在实际中，弹跳效率小于1，因而将 轻微改变其弹跳曲线。当采用本发明的偏转器，特别是采用上面所列的参 数时，晶体事实上将会保持在非常接近于偏转器表面的位置上，甚至看起 来好像是沿着偏转器表面滑过。

离心滚筒顶部的唇边半径使得基本上所有的晶体与偏转器的碰撞都集 中在一个狭小的碰撞区域上，如上所述的偏转器形状能够导致一种类似于 滑动的运动，亦即多次碰撞。

在一种实施例中，可以采用直接驱动方式来驱动离心滚筒，这可以省 略V形皮带和与之相关联的护罩，因为糖晶体有可能会碰撞在这样的护罩 上，形成结块。采用这种直接驱动方式，旋转齿轮和糖浆腔室通过一种“十 字架”结构支承在一个框架上，该结构具有基本上与离开离心滚筒的糖晶 体的圆周运动路径相平行的轮辐，以便减小晶体有可能碰撞并形成结块的 区域。

此外，对采用本发明的装置所生产的糖可以进行相对平缓的研磨，用 于混合糖，提供一种其晶体大小、湿度和残余糖浆或杂质量均较为均匀的 晶体产品。在实施例中，上述处理是通过让糖在两个表面之间进行研磨来 实现的，这两个表面的最大相对线速度小于30ms-1，大于0.3ms-1，最好 在3-10ms-1的范围之内。

此外，上述表面中的一个可以钻孔，以便使得经过掺和之后的糖晶体 通过所述孔由该机器排出。钻孔表面可以是静止的表面，而运动表面可以 是一个转子，具有延伸到静止表面整个直径上的转臂，以便能够连续地扫 过该表面。

上述两个表面之间的间隙可以为1-50mm，最好在3-12mm的范围之 内。类似地，对其中一个表面进行钻孔，孔的大小可以为1-50mm，最好在 3-12mm的范围之内，更好在5-8mm的范围之内。

为了便于对设备进行维护，可以将所述研磨装置设置在产品糖离开糖 腔室的出口点上。这一位置通常位于锥形排出斗的底部。然而，研磨装置 也可以位于糖晶体运动轨迹的任何位置上。在一种实施例中，将研磨装置 设置在糖晶体离开偏转器的位置上，或者设置在与糖腔室产生第一次碰撞 之后的位置上，但最好设置在晶体由于其自身重力而产生一个朝下的速度 分量的位置上。

为了便于理解本发明并予以实施，下面将结合附图对本发明的典型实 施例进行详细说明。

附图1是一种离心分离装置的部分剖视图；

附图2是如附图1中所示离心分离装置采用的离心滚筒的示意图；

附图3是离心滚筒一部分的示意图，显示了原料在其上的放置情况；

附图4是离心滚筒一部分的示意图，显示了离心滚筒开口部分的形状；

附图5是如附图4所示离心滚筒的一部分的详细示意图，显示了由其内 排出的固体的运动轨迹；

附图6是如附图1所示离心分离装置采用的一种偏转器的剖视图；

附图7是如附图6所示偏转器的示意性剖视图；

附图8是本发明的一种偏转器上的晶体弹跳曲线；

附图9、10分别是掺和装置的顶视图和剖视图；

附图11、12分别显示了固体与偏转器的初始碰撞角度。

参见附图1，一种离心分离装置10包括一个离心滚筒11，该离心滚筒上 装有一个原料入口32；一个与离心滚筒11的过滤侧运转地相关联的糖浆排 出口31；以及一个与糖腔室24运转地相连接的固体排出口18。所述糖腔室 通过糖浆腔室侧壁19与离心滚筒11的过滤侧相隔开。

如附图所示，离心滚筒11包括一个上部部分12和一个底部部分13。此 外，在监视器壳体28中设置了一个偏转器23，它与糖腔室24的侧壁相连接。 排放斗25与糖腔室24的底部相连接。

还设置了一个糖浆腔室30，具有与糖浆排放口31相连接的液体通道， 如附图中的箭头14所示的原料流进入原料入口32。此外，还提供了3个水喷 射管道，它们与一个流喷枪一起设置于水喷射到离心分离装置10中。糖腔 室24上还设置了一个监视窗口35。

离心滚筒11由一个离心电机37驱动旋转，离心分离装置10安装在4个离 心装置安装架上(附图中仅仅显示了其中两个)。应当指出的是，电机37可 以从上方或下方来驱动离心滚筒，可以根据要求采用电能、水能或者其他 适合于这一用途的能源来予以驱动。最好通过控制阀来为热水喷射管道33 供水。

参见附图2，所述离心滚筒11包括一个顶部部分12和一个底部部分13。 该底部部分与垂直方向之间的夹角通常为12度，顶部部分12与垂直方向之 间的夹角为25度。

参见附图2和3，过滤区域16跨越整个底部部分13，并部分地进入顶部 部分12，在顶部部分12的其余部分上形成了排水区域15。排水区域15与过 滤区域16之间的交界处应位于顶部部分12与底部部分13之间的交界处之 上。换句话说，排水区域15需要位于其倾斜角度等于或大于24度的那一部 分离心滚筒上。当粘度较低时，可以让过滤区域15完全在整个顶部部分12 中。换句话说，底部部分13应当设置具有很高过滤阻力的滤网或者完全不 设置滤网(不予以钻孔)。

离心滚筒11的侧壁最好通过钻孔方式形成孔，并包括一个具有相对较 高渗透率的支持网，用于支持一个滤网，适当地选取该滤网的网孔大小， 以便过滤出大于所需尺寸的晶体。

排水区域15的长度最好是过滤区域16的长度的5至20倍。当需要提高从 被过滤固体中去除杂质的效率，或者当糖浆的粘度增大或颗粒尺寸减小 时，应当增大排水区域与过滤区域16之间的长度比例。

附图4和5以示意方式显示了离心滚筒11的一部分，整个离心滚筒11可 以在箭头17所示的方向上旋转，它包括一个唇边42，其细部47在附图4中更 为详细地予以显示。

离心滚筒11具有由附图标记R来表示的离心半径40，唇边细部47表明所 述的唇边42具有由标记δ来表示的唇边半径41。糖晶体在离心半径40处沿 着晶体轨迹43离开唇边42。上述晶体轨迹43与水平方向45之间形成一个用 标记θ来表示的轨迹角度44。不难看出，该轨迹角度44是轨迹与垂直方向 之间夹角的余角。

参见附图6和7，偏转器23包括朝内弯曲部分61和一个朝外弯曲部分 62。应当注意的是，偏转器23在接近其底端65的部位上具有减小的半径， 因此使得偏转器在其底端处的半径小于糖腔室24的半径，其底端在半径方 向上朝内离开糖腔室24的侧壁。这一特征是确保晶体在碰撞到壳体之前获 得最大飞行路径的主要措施。

参见附图7，在一个最佳实施例中让偏转器由3个弧形部分A、B、C形 成，这些弧形部分的半径如下：

弧               A          B          C

开始    X     760.000    759.252    633.846

        Y     0.000      270.672    375.081

中心    X     326.226    616.014    642.168

        Y     132.373    226.145    444.585

端部    X     759.252    633.846    572.168

        Y     270.672    375.081    444.585

弧半径        460.00     150.00     70.00

角度          34.22      65.9       83.17

参见附图8，当晶体离开如附图1和2所示的离心滚筒11时，它们由排出 点22处排出，并在进入糖腔室24和排出斗25之前碰撞到偏转器23上，附图8 所示的是晶体弹跳路径20的一种“两维”表示形式。应当注意的是，晶体 弹跳路径20具有螺旋形状，附图中显示的图形是省略了被排出晶体在圆周 方向或切向位置上的运动之后的一种两维表示形式。此外，附图8所示的晶 体弹跳路径仅仅是示意性的，为了清楚起见只表示了5个碰撞点，但是对于 具有所示形状的偏转器来说，实际上的碰撞次数超过12次，这些弹跳碰撞 点集中在接近初次碰撞点的位置上。

偏转器23位于附图1和2所示的离心分离装置10的顶部26，而排出斗25 位于附图1所示离心分离装置10的底部。

参见附图9和10，糖晶体在离开偏转器之后碰撞在壳体上，最后进入锥 形排出斗，并沿着排出斗的侧壁下滑，进入一个包装机80。固体首先落到 一个滤网90上，一部分固体通过该滤网90，其余的保留在该滤网上，在转 子93的4个转臂94中的一个与滤网90之间予以搓揉。当转臂94在箭头92所示 的方向上旋转时，一些糖与转臂94一起运动。

当所述固体是糖晶体时，上述搓揉动作使得产品糖成为没有结块的能 够自由流动的颗粒状物质。上述滤网90由纤维网构成，具有边长为7mm的 方形孔，从而使得经过掺和的产品能够在转子的轻微压力下很容易地通过 所述孔。

在上述实施例中，转臂94由直径为20至40mm的圆棍制成。转臂94的底 部与滤网90之间的间隙大约为8mm。转臂的外直径与滤网盘的直径相同， 大约为1000mm。转子的转速大约为150rpm。在这样的条件下，能够在不 破碎单个晶体的情况下有效地实现掺和与分散。

参见附图11，离开唇边42的固体沿着轨迹110，以具有垂直分量为αs 的角度在初始碰撞点111处撞击到偏转器23上，上述分量应当尽可能地小， 最好为小于15度。参见附图12，如图所示的轨迹110与内偏转器120和外偏 转器121相交，可以看出该轨迹与内偏转器120的初始接触角α1的水平分量 小于与外偏转器121的接触角α2。这样，首先偏转器在垂直方向上的位置 应当使得第一次碰撞点111接近于偏转器的弯曲点，也就是说接近于朝内弯 曲部分61和朝外弯曲部分62的交界点，因此碰撞点的轻微改变只会对接触 角αs产生很小的影响，其次偏转器23应当尽可能地接近由唇边42的排出 点。

可以采用离心分离装置10从糖膏中分离糖晶体，在使用中，将含有糖 浆和糖晶体的混合物(糖膏)的原料流14送入到离心分离装置10的原料入 口32，通过起动离心电机37，使离心滚筒11旋转。糖膏的原料流进入离心 滚筒11的底部部分13，在旋转离心滚筒11的离心力的作用下，朝上和朝外 地流向顶部部分12。

通过离心滚筒11过滤的糖浆进入糖浆腔室30，由糖浆排出口31排出， 从糖浆中分离出来的糖晶体经过离心滚筒11，在多次碰撞偏转器23之后进 入到糖腔室24中。糖腔室24中的糖晶体流过排出斗25。滚筒的旋转速度应 使得糖晶体在排出时的切向速度不大于80ms-1，最好是小于60ms-1。

由排出点排出的糖晶体通过在一个旋转转子和一个静态滤网之间进行 搓揉来予以搅拌和掺和。经过掺和之后的糖晶体通过上述滤网上的孔送 出。

应当指出的是，上述说明仅仅是本发明的一种举例说明，本技术领域 里的普通技术人员在本发明的实质性内容范围内还可以对本发明作出种种 改进，这些改进都在下述权利要求所要求保护的范围之内。