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Vorrichtung zum Entfernen einer Flüssigkeit aus solche enthaltenden Massen, insbesondere zum
Entsäuern nitrierter Stärke.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen der Flüssigkeit aus breiartigen Stoffen und eignet sich insbesondere zur Entsäuerung nitrierter Stärke. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht einen fortlaufenden Betrieb und eine besonders wirtschaftliche Arbeitsweise in jenen Fällen, wo die aus der Masse zu entfernende Flüssigkeit für weitere Operationen zurückgewonnen werden soll und ist für einen ununterbrochenen Arbeitsgang gebaut. Ein Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung zeigen die Abbildungen, u. zw. ist Fig. 1 eine Draufsicht, insbesondere des Antriebes, Fig. 1 a
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ein lotrechter Schnitt entlang der Linie 777-777 der Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht des Aufsatzes.
Fig. 5 zeigt in grösserem Massstab die Reinigungsvorrichtungen des Aufsatzes, Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch die Linie VII-VII der Fig. 3.
Fig. 8 zeigt die Säurezuleitung zu den einzelnen Zellen, Fig. 10 zeigt die Zuführungsvorrichtung der nitrierten Stärke zum Aufsatz.
Die gleichen Teile sind in allen Abbildungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die lotrechtstehende Welle 11 wird von der Welle 12 über die Kegelräder 13, 14 angetrieben.
Die Welle 12 dreht sich absatzweise und wird zu diesem Zweck vom Elektromotor 15 über das aus der Fig. 1 ersichtliche Getriebe betätigt. Der Motor 15 treibt über die Spindel 16 und das Schneckenrad 17 die Welle 18 an, an welcher ein Exzenter 19 verkeilt ist. Der Exzenter bewegt die an ihn mittels der Rolle 20 abgestützte Stange 21, die um den Zapfen 22 schwingbar gelagert und an ihrem freien Ende 23 mit einem Gewicht 24 belastet ist. Die Stange 21 trägt den Mitnehmer 25, der in die Zähne des Zahnrades 26 greift und so bei jedem Umlauf des Exzenters 19 die Welle 12 um eine Zehnteilung weiterdreht.
Am oberen Ende der Welle 11 ist ein Aufsatz 27 fest verkeilt, so dass dieser von der Welle 11 mitgenommen wird. Der z. B. aus säurebeständigem Stahl hergestellte'Aufsatz trägt an seiner oberen Fläche, in einem Kreisring nebeneinanderliegend eine Reihe segmentförmiger Ausschnitte, in welche Filtriersteine 281-303 genau passend eingesetzt sind. Unterhalb der Filtriersteine 281-303 sind im Inneren des Aufsatzes Hohlräume 29 vorgesehen, deren jeder in je einen, ebenfalls im Inneren des Aufsatzes vorgesehenen Kanal 30 mündet. Die unteren Mündungen 31 aller dieser Kanäle liegen an einer horizontalstehenden, kreisringförmigen Gleitfläche 32 des Aufsatzes, mit welcher der Aufsatz an den ebenfalls als Gleitflächen ausgebildeten Rändern 33 eines ringförmigen Körpers 35 gleitet.
In den Ring 35 sind entlang der Gleitfläche Schlitze 342-350 eingeschnitten, die zu einem weiter unten angeführten Zweck gruppenweise verschiedene Längen haben. Jeder dieser Schlitze 341-350 mündet in ein flexibles Rohr 361-370, durch welches der Inhalt der Kanäle 30 bzw. des Hohlraumes 29 abgeleitet werden kann. Der ringförmige Körper 35 wird an die Gleitfläche 32 des Aufsatzes 27 mittels einer Anzahl von Federn 37 fest angedrückt, so dass das Abnutzen der Gleitflächen keine Undichtigkeit beim Aufliegen verursachen kann. Das untere Ende der Federn 37 stützt sich auf das ortsfeste Gehäuse 38 der Welle 11.
An jedem der Filtersteine 281-303 liegt ein aus vier Seitenwänden bestehender Rahmen 39, dessen Wände so gestellt sind, dass der Querschnitt des Rahmens nach oben zu abnimmt. Diese konische Form hat den Zweck, dass beim Abheben des Rahmens vom Filterstein die eben filtrierte Masse vom Rahmen nicht mitgenommen wird.
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Jeder Rahmen 39 ist an einem einarmigen Hebel 40 befestigt, wobei sämtliche Hebel 40 um kranzförmig angeordnete horizontale Zapfen 41 schwenkbar gelagert sind. Zwischen den Rahmen 39 und den Zapfen 41 ist am Aufsatz ein Ring 42 befestigt, dessen oberer Rand 43 schräg nach aufwärts gehoben und für jeden der Arme 40 mit einem schwalbenschwanzförmigen Ausschnitt 44 versehen ist. Diese Ausschnitte bilden Führungen für die Arme 40 und haben den Zweck, die Zapfen 41 von seitlichen Biegungsbeanspruchungen zu entlasten, wenn die Arme 40 durch die unten beschriebenen Bahnen zwangläufig angehoben bzw. auf die Filtersteine zurückgesenkt werden. Um die Arme 40 an den Kanten der Ausschnitte 44 zu führen, sind an denselben Rollen 45 angeordnet.
An einem Teil der Kreisbahn liegt als zwangläufige Führung ortsfest angeordnet eine Rippe 46, die sich mit dem Aufsatz nicht mitdreht und deren Höhe von einem Ende an fortlaufend bis zu einem aus der Fig. 3 ersichtlichen Höhe zunimmt und welche dazu dient, um die Arme 40 in einem bestimmten Abschnitt ihrer Bahn vom zugehörigen Filterstein abzuheben und dann wieder auf denselben Stein zurückzuführen. Um die Arme 40 an der Bahn 46 zu führen, sind an denselben Rollen 47 vorgesehen.
An jenem Teil der Ereisbahn, wo die Rahmen 39 vollständig angehoben sind, liegen drei Reinigungsvorrichtungen, u. zw. : die Schnecke 48, die im Sinne des Pfeiles 49 umlaufend die Filtersteine reinigt und das dort anhaftende Arbeitsgut von den Steinen über den Rand 58 des Aufsatzes in einen Behälter 59 fördert. Nach der Schnecke folgt eine endlose Bürste, die aus an Ketten 50 befestigten Einzelbürsten 51 besteht. Die Ketten laufen um Rollen 52, 53, von welchen die Rolle 52 lose läuft, die Rolle 53 aber an der Antriebswelle 54 befestigt ist. Die Welle 54 treibt über ein Schneckenrad 55 die Schnecke 48 und über zylindrische Schraubenräder 55', 56 die kegelförmige Bürste 57, die den nach abwärts gebogenen Rand 58 des Aufsatzes reinigt. Alle drei Reinigungsvorrichtungen fördern das Arbeitsgut in den Behälter 59.
Das zu verarbeitende Gut wird den einzelnen durch je einen Filterstein und einen Rahmen gebildeten Zellen aus einem Behälter 60 zugeführt. Der Behälter 60 ist trichterförmig und seine untere, weite Öffnung 61 ist mit einem Kegelventil 62 abgeschlossen. Das Ventil 62 ist mit dem einen Ende des doppelarmigen, um den Zapfen 63 schwingbaren Hebel 64 verbunden und wird übet die Zugstange 65 betätigt. Zu diesem Zwecke ist die Zugstange 65 mit dem Arm 66 eines dreiarmigen Hebels verbunden, dessen zweiter Arm 67 über die Stange 68 mit dem um den Zapfen 69 schwingenden Hebel 70 gelenkig verbunden ist. Der Schwinghebel 70 trägt an seinem freien Ende eine Rolle 701.
Das am dritten Arm 71 des dreiarmigen Hebels befestigte Gewicht 72 drückt einerseits über die Stange 65 und den Hebel 64 das Ventil 62 in seinen Sitz und anderseits über den Hebel 67 und die Stange 68 die Rolle 701 gegen die an der Hohlwelle 73 angeordnete Nockenscheibe 74. Die mit der Welle 12 koaxial angeordnete Hohlwelle 73 wird über das Kettenrad 75, die Kette 76 und das Kettenrad 77 von der Welle 18 des Schneckenrades 17 angetrieben.
Diese Übersetzungen sind so gewählt, dass die Hohlwelle 73, also die an dieser angeordnete Nockenscheibe 74 mit den Nocken 78 jeweils eine Umdrehung macht, während der Mitnehmer 25 die Wellen 12 und 11 um eine Zahnteilung verdreht. Die Zahl der Zähne des Rades 26 ist derart gewählt, dass bei jeder Umdrehung des Exzenters 19 der Aufsatz 27 um einen Stein weitergedreht wird und dann eine gewisse Zeit stillsteht. Der Nocken 78 ist so angeordnet, dass er das Gestänge 65,64 des Ventils 62 während des Stillstandes des Aufsatzes 27 einmal im Sinne des Öffnens und darauffolgenden Schliessens des Ventils 62 betätigt.
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haben dreieckigen Längsschnitt (s. Fig. 8), wobei die gemeinsame Achse 79 durch die zuunterst liegende Ecke eines jeden Dreiecks durchgeführt ist.
Jeder Behälter liegt im Inneren eines ortsfesten Gefässes 90-96, wobei jedes Gefäss in seinem untersten Teil je in ein Rohr 100-106 mündet. Jedes Rohr hat ein gerade auslaufendes Ende, das mit Löchern 87 versehen ist, und in radialer Richtung zur Welle 12 derart geführt ist, dass es beim Stillstand des Aufsatzes sich in der Mitte ober einem der Rahmen 39 befindet.
Die Achse 79 ist in Konsolen 88, 89 schwingbar gelagert und ist über den Hebel 97 und die Zugstange 98 mit einem dreiarmigen Hebel 99 verbunden, dessen anderes Ende mit dem Gewicht 100 belastet ist. Der dreiarmige Hebel schwingt um die ortsfeste Achse 101 und sein dritter Arm 102 ist über die Stange 103 mit dem um die Achse 104 schwingbar gelagerten Hebel 105 verbunden. Der Hebel 105 trägt eine Rolle 106, die am Umfang der Norkenscheibe 107 rollt und vom Nocken 108 betätigt wird.
Beim Auswaschen nitrierter Stärke arbeitet die beschriebene Vorrichtung wie folgt :
Die Rohrleitungen 361-370 münden in Sammelgefässe, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und in denen Unterdruck erzeugt wird. Dem Behälter 60 wird die breiartige, nitrierte Stärke in einer im voraus bestimmten Menge zugeführt. Der Behälter 80 wird mit konzentrierter Schwefelsäure, die Behälter 81-83 werden mit Salpeter-und Schwefelsäurelosungen von stufenweise geringerer Konzentration und die Behälter 84, 85 und 86 mit Wasser gefüllt. Diese Auffüllung der Behälter
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erfolgt ununterbrochen. Vorteilhaft werden Rohrleitungen 110 angelegt, über die die Zuführung zu den einzelnen Behältern erfolgt.
Zunächst öffnet der Nocken 78 durch die Betätigung des Gestänges 67,66, 65, 64 das Ventil 62.
Da die untere Öffnung 61 des Behälters 60 sehr weit ist, entladet sich der Behälter 60 plötzlich und sein Inhalt ergiesst sich auf den eben unter dem Behälter 60 stehenden Filterstein 281. Die plötzlich auf den Stein ergossene breiartige Masse verteilt sich auf dem Stein, im darüberliegenden Rahmen mit einer überall gleichen Schichthöhe.
Zur gleichen Zeit betätigt der Nocken 108 das Gestänge 103, 102, 99, 98, 97 und verschwenkt die Achse 79 im Sinne des Pfeiles 111, so dass sich der Inhalt sämtlicher Behälter 80-86 in die Trichter 90-96 ergiesst und über die Rohre 100-106 und deren feine Bohrungen 87 auf die jeweils unter den Rohrenden stehenden, zwischen je zwei Fortschaltungen abgenutschten nitrierten Stärkemassen abrieselt. Die so zugeführten Säuren bzw. das Wasser bilden im Moment des Abrieselns Flüssigkeitsschichten, die in gleicher Höhe über den einzelnen Nitrostärkeschichten stehen.
Es fliesst aus dem Behälter 80 auf den leeren Stein 282 konzentrierte Schwefelsäure und wird durch das unter dem Stein herrschende Vakuum durch den Stein gezogen. Der Zweck dieser Operation ist, den Stein 282 von dem im selben vorhandenen Wasser zu befreien. Das Absaugen dieser Säure wird noch in der nächstfolgenden Stellung des Steines, wo in der Zeichnung Fig. 4 der Stein 283 steht, fortgesetzt. Die Abzugkanäle der Steine 282 und 283 münden in der gezeichneten Stellung durch den Schlitz 350 des Ringkörpers 35 in die gemeinsame flexible Leitung 361. Die hier abgezogene Säure wird regeneriert.
Die aus dem Behälter 60 fallende frische Masse der nitrierten Stärke fällt auf den Stein 281.
Sie enthält noch viel Säure, die durch das Vakuum unter dem Stein zum Teil schon in dieser, zum Teil in den nächstfolgenden beiden Stellungen des Steines abgezogen wird. Dieses Abnutschen der Stärke erfolgt gleichzeitig auf den Steinen 284 und 285. Die den drei Steinen 281, 284 und 285 zugeordneten Abflusskanäle 30 münden bei der gezeichneten Stellung des Aufsatzes über den Ausschnitt 342 im Ringkörper 35 in die diesem Ausschnitt zugeordnete flexible Leitung 362. Die hier abgezogene konzentrierte Säure wird regeneriert und wieder zum Nitrieren frischer Stärke verwendet.
Aus dem Behälter 81 wird jene Säure der am Stein 286 liegenden nitrierten Stärke zugeführt, die aus der Masse abgezogen wurde, die auf den Steinen 289, 290 und 291 liegt. Das Absaugen folgt in den drei aufeinanderfolgenden Stellungen 286, 287 und 288 über den diesen Stellungen gemeinsamen Schlitz 343 durch das Rohr 363. Die hier abgezogene Säure wird regeneriert und zum Nitrieren frischer Stärke verwendet.
Aus dem Behälter 82 wird jene Säure geringerer Konzentration der auf dem Stein 289 liegenden Masse zugeführt, die der auf den Steinen 292,293 und 294 liegenden Masse entzogen wurde. Die den Steinen 289, 290 und 291 zugeordneten Kanäle 30 münden durch den gemeinsamen Schlitz 344 in das flexible Rohr 364. Die hier abgezogene Säure wird über den Behälter 81 dem Stein 286 zugeführt.
Aus dem Behälter 83 wird jene wässerige Säure dem Filterstein 292 zugeführt, die der auf den Steinen 295-298 liegenden Masse entzogen wurde. Das Absaugen erfolgt in den drei aufeinanderfolgenden Stellungen 292,293 und 294 durch den diesen Stellungen zugeordneten gemeinsamen Schlitz 345 des Ringes 35 und durch die flexible Leitung 365 und wird über den Behälter 82 dem Stein 289 zugeführt.
Aus dem Behälter 84 fliesst reines Wasser auf die am Stein 295 liegende Masse. Das Abnutschen erfolgt in den beiden aufeinanderfolgenden Stellungen 295 und 296 und die abgezogene Flüssigkeit gelangt durch den Schlitz 346 in die flexible Leitung 366. Es wird dem Behälter 83 zugeführt, von wo es auf den Stein 292 gelangt.
Desgleichen fliesst aus dem Behälter 85 ebenfalls reines Wasser auf die am Filterstein 297 liegende Masse. Das Absaugen erfolgt in den zwei aufeinanderfolgenden Stellungen 297 und 298 durch den Schlitz 347 und das Rohr 367 und die abgezogene Flüssigkeit wird dem Behälter 83 zugeführt.
Die auf dem Stein 299 liegende Masse erhält reines Wasser aus dem Behälter 86, welches in den Stellungen 299 und 300 durch den Schlitz 348 und die Leitung 368 abgeleitet wird.
Von der Stellung 300 an werden die Rahmen 39 durch die Rippe 46 angehoben, so dass sie über die Fördervorrichtungen 48 und 51 hinweggleiten. Diese Fördervorrichtungen entfernen die von der Säure befreite Masse in den Behälter 59, gleichzeitig wird der Rand des Aufsatzes durch die Bürste 57 gereinigt. Dem unter den Reinigungsvorrichtungen hervortretenden Stein wird noch Wasser durch den Schlitz 350 in die Rohre 361 und 370 entzogen.
Diese für eine Ruhestellung beschriebene Arbeitsweise der Vorrichtung wiederholt sich bei jedem Schritt des Aufsatzes, wobei immer ein Stein mit der frischen, nitrierten Stärke bedeckt, den übrigen, mit Ausnahme der unter den Reinigungsvorrichtungen stehenden Steinen Säuren der beschriebenen verschiedenen Konzentrationen bzw. Wasser zugeführt wird. Der Wasserverbrauch beträgt bei dem beschriebenen Verfahren etwa 0-7 kg pro Kilogramm Nitrostärke.
Die beschriebene Vorrichtung kann ausser zum Entsäuern nitrierter Stärke auch zu ähnlichen andern Arbeitsverfahren, wie z. B. zum Auslaugen von Erzen, verwendet werden, bei welchen das Arbeitsgut von einer Flüssigkeit befreit werden soll.