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Anlage zur Extraktion von löslichen Stoffen aus festen pflanzlichen,
tierischen oder anorganischen Stoffen im Gegenstrom Bei den bekannten Verfahren
zur Extraktion bzw.
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Diffusion von löslichen Stoffen aus festen, pflanzlichen, tierischen
oder anorganischen Stoffen ist es allgemein üblich, die auszulaugenden Stoffe und
die Auslaugeflüssigkeit im Gegenstrom zueinander zu führen. Bei den kontinuierlich
arbeitenden Extraktions- bzw. Diffusionsverfahren sind zwei Verfahrensarten bekannt:
Die Gegenstromführung in einem einzigen Raum und die Gegenstromführung in einer
Vielzahl von hintereinander angeordneten Zellen, bei denen sich die Diffusionsflüssigkeit
beim Durchlauf durch die einzelnen Zellen allmählich mit Extraktionsstoffen anreichert,
während die auszulaugenden Stoffe von einer Zelle zur anderen ihre Extraktionsstoffe
an die Auslaugeflüssigkeit abgeben, so daß sie mit einem kleinstmöglichen Gehalt
an Extraktionsstoffen den Apparat verlassen. Es muß in jeder Phase des Verfahrens
ein Konzentrationsgefälle zwischen den auszulaugenden Feststoffen und der Auslaugeflüssigkeit
vorhanden sein.
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Man muß bestrebt sein, in jeder Phase des Verfahrens das optimal
mögliche Konzentrationsgefälle zwischen Auslaugegut und Auslaugeflüssigkeit einzuhalten.
Bei der Einraum-Diffusion kann dies nur dadurch erreicht werden, daß die Feststoffteilchen
und die Flüssigkeit in möglichster Ruhe aneinander vorbeigeführt werden, wodurch
allerdings die Auslaugezeit erheblich verlängert wird.
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Um die Auslaugezeit zu verkürzen, sind auch Gegenstrom-Extraktionsverfahren
entwickelt worden, bei denen in dem in Einzelzellen unterteilten Diffusionsraum
durch geeignete Mittel eine hohe Turbulenz für eine starke Verwirbelung von Feststoff
und Lösungsmittel erzeugt wird. Als Folge der starken Verwirbelung treten dann hohe
Relativgeschwindigkeiten zwischen den Feststoffteilchen und dem Lösungsmittel ein,
wodurch das weitgehend zerkleinerte Extraktionsgut außer dem Auslaugevorgang einem
zusätzlichen physikalischen Waschvorgang unterworfen wird, der bewirkt, daß die
jedes Feststoffteilchen umgebende ruhende Haftschicht, die geringere Konzentration
besitzt als das Feststoffteilchen und die das Teilchen von der es umgebenden Auslaugeflüssigkeit
trennt, öfters durch die Auslaugeflüssigkeit niederer Konzentration ausgetauscht
wird.
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Da diese Haftschicht unmittelbar Extraktionsstoffe aus den Feststoffteilchen
aufnimmt, und seine aufgenommenen Extraktionsstoffe durch den Waschvorgang schneller
und öfter an die Auslaugeflüssigkeit abgegeben werden, wird als Summe von Extraktion
und Waschvorgang der gesamte Auslaugeprozeß
verkürzt, so daß das jeweils benötigte
Extraktionsvolumen verkleinert werden kann.
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Dieses Ergebnis wird jedoch dadurch geschmälert, daß bisher das optimale
Konzentrationsgefälle in den einzelnen Zellen nicht eingehalten werden konnte, weil
der Gegenstrom von Feststoffen und Auslaugeflüssigkeit dabei ungeregelt und von
Zufälligkeiten abhängig ist. Insbesondere ist hierbei nicht die Aufgabe gelöst,
den die Feststoffe in die nächstfolgende Zelle einbringenden Teil der Auslaugeflüssigkeit
wieder in die vorangehende Zelle zurückzuführen, um das optimale Konzentrationsgefälle
in der nächstfolgenden Zelle nicht zu stören.
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Diese Nachteile werden bei einer Anlage zur Extraktion von löslichen
Stoffen aus festen pflanzlichen, tierischen oder anorganischen Stoffe, insbesondere
für die Zuckerindustrie, bei der die extrahierenden Stoffe und die Extraktionsflüssigkeit
im Gegenstrom nacheinander durch einzelne Zellen geführt werden und in jeder Zelle
das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mittels einer schnell umlaufenden Wirbelvorrichtung
in turbulenter Wirbelbewegung gehalten wird, vermieden, wenn erfindungsgemäß jede
Zelle ein rotierendes Sieb aufweist, das die Zelle in zwei Kammern teilt, wenn die
eine Kammer zur Rückführung der die Feststoffe transportierenden Flüssigkeit über
eine Leitung mit der Kammer der in Strömungsrichtung der Extraktionsflüssigkeit
folgenden Zelle verbunden ist und wenn die andere Kammer jeder Zelle mit der gleichartigen
Kammer der vorangehenden Zelle über eine zweite Leitung verbunden ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß das rotierende Sieb das in seinen Bereich
aus der Nachbarzelle herangeführte
Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
trennt, die Feststoffe in den Wirbelkreislauf der Zelle einführt und die abgetrennte
Flüssigkeit zusammen mit dem aus der Zelle abzuführenden Flüssigkeitsanteil im Sinne
des Gegenstroms in die Nachbarzelle zurückführt. Hierdurch kann in jeder Zelle das
optimale Konzentrationsgefälle eingehalten werden.
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Zwei grundsätzliche Ausführungsformen einer Anlage nach der Erfindung
werden vorgesehen. Bei der einen Ausführungsform dient das Sieb gleichzeitig zur
Erzielung der Wirbelbewegung und ist zu diesem Zweck konisch ausgebildet, und in
den Innenraum des Siebes mündet die Austrittsöffnung der das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
aus der vorangehenden Zelle heranführenden Leitung, vorzugsweise zentrisch, aus.
Hierbei kann die Austrittsöffnung der zweiten Leitung von einem mit dem verjungen
Teil zur Kammer weisenden Leitkörper umgeben und stromlinienförmig ausgebildet sein.
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Die konische Form des in dem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch umlaufenden
Siebes bewirkt bei schneller Umdrehung, daß die Flüssigkeit zufolge der senkrecht
zur Siebfläche wirksam werdenden Fliehkraftkomponente durch die Sieblöcher in die
Siebkammer hineingepreßt wird. In der Nähe der Drehachse entsteht ein Unterdruck,
der zum Ansaugen der zentrisch zugeführten und einzuführenden Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches
ausgenutzt wird. Je höher die Drehzahl des Siebes ist, desto größer ist das in der
Zeiteinheit durch das Sieb hindurchtretende Flüssigkeitsvolumen. Die Feststoffe,
die größer als die Sieblöcher sind, werden unter der Einwirkung der Fliehkraft sehr
schnell vom Sieb nach außen geschleudert. Auch die Feststoffe üben hierbei eine
senkrecht auf die Siebfläche wirkende Druckkomponente aus. Hierdurch wird die Siebfläche
ständig durch die Feststoffe selbsttätig gereinigt.
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Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß das zentrisch zur Siebfläche
herangeführte, aus der Leitung austretende Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch zufolge
der beschriebenen Wirkung des konischen Siebes von den Feststoffen befreit wird.
Der von dem stromlinienförmigen Leitkörper überdeckte Teil des Siebes läßt die Flüssigkeit
des herangeführten Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches in die zur Rückführung dienende
Kammer eintreten, ohne daß die Gefahr besteht, daß dieser Teil der Flüssigkeit seitwärts
in die Kammer eintritt, in der das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch verwirbelt wird.
Der nicht von dem Leitkörper überdeckte Teil des Siebes läßt Flüssigkeit aus der
Wirbelkammer in die Rückführkammer eintreten. Erst in der Rückführkammer vereinigen
sich beide Flüssigkeitsströme unterschiedlicher Konzentration und fließen in die
Wirbelkammer der nächstfolgenden Zelle.
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Die Wirbelwirkung des konischen Siebes kann nach einer weiteren Ausbildung
der Erfindung verstärkt werden, wenn sich an den Rand des Siebes eine rechtwinklig
oder stumpfwinklig zur Drehachse verlaufende flanschartige Scheibe anschließt, deren
Oberfläche vorteilhaft mit wellenförmigen Erhöhungen und Vertiefungen versehen ist,
die radial oder schräg zum Radius des Siebes verlaufen.
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Das rotierende Sieb kann nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung
auch als Zylindersieb ausgebildet und die eine Kammer von einem mitumlaufenden Zylinder
mit Boden und ringförmigem Deckel gebildet sein, wobei in den Zylinderhohlraum
das
feststehende, von einem doppelkonischen Leitkörper umgebene Rohr bis in die Nähe
des undurchlässigen Bodens hineinragt, und wobei eine Bandschnecke mit dem Leitkörper
verbunden ist und in den Zylinderhohlraum ein sich trompetenförmig zur anderen Kammer
erweiterndes Rohr kleineren Durchmessers hineinragt.
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Die andere grundsätzliche Ausführungsform sieht vor, daß sich die
Leitung in der Kammer der benachbarten Zelle, das umlaufende Sieb zum Teil abdeckend,
erweitert, gegen das Sieb offen ist und eine regelbare Austrittsöffnung für die
Feststoffe aufweist.
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Vorteilhaft ist hierbei, als Wirbelvorrichtung einen Doppelkonus an
der dem rotierenden Sieb gegenüberliegenden Seite der Zelle derart anzuordnen, daß
jeweils eine Konusfläche mit den Leitungen zusammenwirkt.
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Ein solcher in einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mit großer Drehzahl
sehr schnell umlaufender Konus bewirkt einen Überdruck im Bereich der größeren Grundfläche
und einen Unterdruck im Bereich der Spitze. Dieser Druckunterschied bewirkt die
erstrebte Turbulenz des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches in der Zelle. Das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
wird axial angesaugt und radial abgeschleudert.
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Eine solche Wirbelvorrichtung erfüllt bei einer Extraktionsanlage
nach der Erfindung zwei Funktionen: Der der Wirbelkammer zugewandte Konus dient
als Wirbelvorrichtung für den Kammerinhalt und der der Zellenwand zugeordnete Konus
zum Ansaugen und Verteilen der aus der vorangehenden Zelle herangeführten Extraktionsflüssigkeit.
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Die Zellen werden vorteilhaft übereinander angeordnet, wobei sie
unter einem regelbaren Flüssigkeitsdruck stehen, der durch einen Regler für den
Flüssigkeitsstand in dem Zulaufgefäß für die Extraktionsflüssigkeit in gleichbleibender
Höhe gehalten wird. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Behälter in waagerechter
Ebene oder stufenförmig anzuordnen.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten in
Ausführungsbeispielen erläutert, und z'var zeigt F i g. 1 eine Extraktionsanlage
mit übereinander angeordneten Zellen im lotrechten Querschnitt, Fig.2 den Einbau
in eine Zelle im lotrechten Querschnitt in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 eine Ansicht
in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 2, F i g. 4 einen Schnitt in Richtung der Linie
IV-IV der Fig. 3, F i g. 5 einen Schnitt in Richtung der LinieV-V der Fig. 2, F
i g. 6 a einen Schnitt in Richtung der Linie VIa-VIa der Fig. 3, Fig.Gb ein weiteres
Ausführungsbeispiel entsprechend F i g. 6 a, F i g. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Extraktionsanlage mit übereinander angeordneten Zellen im lotrechten Querschnitt,
F i g. 8 einen waagerechten Schnitt zu F i g. 7, Fig. 8 a eine Einzelheit zu F i
g. 8 in perspektivischer Darstellung, F i g. 9 einen Schnitt in Richtung M-IX der
F i g. 7, Fig. 10 eine perspektivische Darstellung der Fig. 9, Fig. 11 eine perspektivische
Darstellung des rotierenden Siebes,
Fig.12 ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Überleitkanals für das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch in Draufsicht, Fig. 13
bis 17 Ausführungsformen von rotierenden Sieben, Fig. 18 eine perspektivische Darstellung
nach Fig. 17.
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Nach Fig. 1 besteht der Extraktionsapparat aus mehreren hintereinandergeschalteten
Zellen I, II... n- 1, n, wodurch angedeutet werden soll, daß die Zellenzahl den
jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Zwei einander folgende Zellen sind
jeweils durch Rohrleitungen 1 und 2 verbunden, deren Funktion später erklärt wird.
Ferner befinden sich in jeder Zelle die in den Fig. 2 bis 6 dargestellten eingebauten
Teile, die des besserenVerständnisses wegen zunächst beschrieben werden.
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Das wesentliche Element dieses Einbaues ist ein rotierendes, konisches
Sieb 3, das auf einer durch die Zellenwand hindurchgeführten Nabe 4 mit Tragarmen
4 a befestigt ist und von einer von einem Motor angetriebenen Welle 5 in schnelle
Umdrehung versetzt wird. An den Tragarmen 4 a des Siebes 3 ist ein ringförmiger
Flansch 6 befestigt, dessen der Zellenstirnwand abgekehrte Oberfläche nach Fig.
5 in in Wellenform verlaufenden Erhöhungen 6 a und Vertiefungen 6b versehen ist.
Die wellenförmigen Erhöhungen 6 a und Vertiefungen 6 b können vorteilhaft, wie aus
F i g. 3 ersichtlich, radial oder schräg zum Radius verlaufen. Der ringförmige Flansch
6 kann auch die in F i g. 2 in gestrichelten Linien dargestellte konische Form erhalten.
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Das Sieb 3 teilt die Zelle in eine größere Kammer 9 a, Wirbelkammer
genannt, und eine kleinere Kammer 9 b, Rückführkammer genannt. Der dem Zelleninnern
zugewandte Rand der Kammer 9 b ist bis nahe an das Sieb 3 bzw. an den Flansch herangeführt
und damit von der Kammer 9 a abgeschlossen. Ein an die Kammer 9 b angeschlossenes
Verbindungsrohr 1 ist zu der Kammer 9a der Nachbarzelle geführt, während das von
dieser Zelle kommende, durch die Zellenwand hindurchgeführte Verbindungsrohr 2 kurz
vor dem Sieb 3 endet. Die Austrittsöffnung 2a des Rohres 2 ist erweitert und konzentrisch
zur Drehachse des Siebes 3 angeordnet. Sie ist von einem Leitkörper 7 umgeben, der
einen Rotationskörper mit stromlinienförmigem Axialschnitt darstellt. Der Abstand
des Leitkörpers 7 von dem Sieb 3 ist veränderlich, beispielsweise durch Verschieben
des Rohres 2 in einer stopfbuchsenartigen Durchführung 8 der Zellenwand.
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Die Lochweite des Siebes 3 richtet sich nach der Größe der Teilchen
des zu behandelnden Feststoffes.
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Die Sieblöcher 3 a können senkrecht zur Siebebene oder zur Vermeidung
einer Zerkleinerung des Extraktionsgutes schräg zur Siebfläche verlaufen, wie in
F i g. 6 a dargestellt.
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Zur Vereinfachung der Herstellung können die Löcher 3 a sich zum
Flüssigkeitsaustritt hin konisch erweitern, und ihre gegenüberliegenden Kanten können
abgefast sein, wie dies in F i g. 6b dargestellt ist. Die Siebleistung kann durch
besondere Formgebung der Tragarme 4 a noch erhöht werden. Nach F i g. 3 sind die
Tragarme mit Bezug auf die Drehrichtung des Siebes 3 nach hinten gekrümmt und erhalten
gemäß F i g. 4 einen etwa dreieckförmigen Querschnitt. Die Spitze des Dreiecks liegt
in der Siebebene und in der Drehrichtung vorn. Hierdurch
wird die durch das Sieb
3 in die Rückführkammer 9 b eingetretene Flüssigkeit aus dem Zentrum des Siebes
nach außen geführt und die Siebfläche für die nachfolgende anzusaugende Flüssigkeit
freigemacht.
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Gleichzeitig erhält die Flüssigkeit eine axiale Bewegungskomponente
mit dem gleichen Effekt.
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Die Siebleistung kann durch Regelung der Drehzahl des Siebes 3 oder
durch Bemessung des Neigungswinkels des Siebkegels verändert werden. Beispielsweise
ist für Feststoffe, die von besonders weicher Struktur sind, ein flacherer Siebboden
geeignet, weil eine starke Neigung den Anpreßdruck der Feststoffe an das Sieb 3
unter Umständen so verstärkt, daß die Extraktionsstoffe durch die Kanten der Sieblöcher
teilweise zerkleinert werden. Nach Fig. 1 werden die zu extrahierenden Stoffe durch
den Einlaß 10 in den mit einer Rührvorrichtung 11 ausgerüsteten Trog 12 gebracht
und dort mit einem Teil der aus Zelle I der Anlage mittels des Rohres 1 abgeführten
Extraktionslösung hoher Konzentration zu einem pumpfähigen Gemisch eingemaischt
und mittels der Pumpe 13 durch die Rohrleitung 2 zentral vor das Sieb 3 der ZelleI
gepumpt. Das rotierende Sieb 3 trennt die eingeführte Flüssigkeit in der oben beschriebenen
Weise von den eingeführten Feststoffen, und die abgetrennte Extraktionslösung fließt
sofort wieder durch die an die Rückführkammer 9 b angeschlossene Rohrleitung 1,
vermischt mit der aus der Wirbelkammer 9a durch das Sieb 3 ausgetretenen Flüssigkeit,
in den Trog 12 zurück.
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Die mittels des Siebes 3 von dem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch getrennten
Feststoffe werden von dem Sieb 3 in die Wirbelkammer 9 a der ZelleI in Richtung
der eingezeichneten Pfeile geschleudert, wobei das in der Wirbelkammer 9a der Zelle
1 befindliche Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch niedrigerer Konzentration als die darin
befindlichen Feststoffe unter der Mitwirkung des mit dem Sieb 3 umlaufenden Kranzes
6 in wirbelnde Bewegung versetzt wird. Die Wirbelströmung verläuft vom Siebzentrum
nach außen an den Zellenwänden entlang, und die erzeugte Strömung verläuft von der
dem Sieb 3 gegenüberliegenden Seite der Zelle in Richtung der Sieb achs wieder auf
das Siebzentrum zurück. Der Leitkörper 7 verhindert eine Vermischung der in der
Wirbelkammer 9 a umlaufenden Flüssigkeit mit der mittels des Rohres 2 eingeführten
Flüssigkeit, die gemäß der Erfindung sofort wieder aus der Zelle austreten soll.
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Der Leitkörper 7 überdeckt einen so großen Teil des Siebes 3, daß
die als Transportflüssigkeit für die in die Zelle einzubringenden Feststoffe dienende
Flüssigkeit durch das Sieb unmittelbar in die Rückführkammer 9b eintreten kann.
Das in der Wirbelkammer 9 b in wirbelnder Bewegung befindliche Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
strömt axial gegen den Leitkörper 7 und wird von diesem zum großen Teil der Schleuderscheibe
6 zugeleitet, um wiederum turbulent in den Kammerraum zurückzufließen.
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In der gleichen Weise, wie in die Zelle I durch die Rohrleitung 2
eine gewisse Menge Feststoffe zusammen mit zum Transport derselben dienender Flüssigkeit
eingeführt und die Transportflüssigkeit (Maischflüssigkeit) durch das Sieb 3 über
die Rückführkammer 9b und das Rohr 1 aus der Zelle abgeführt wird, wird ein Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
aus der Zelle I in regelbarer Menge über die Rohrleitung 2 in die folgende Zelle
II eingeführt, wobei wiederum die zum Transport benutzte Flüssigkeit über die
Rohrleitung
1 in die Zelle I zurückgeführt wird und die Feststoffe in der Zelle II in wirbelnde
Bewegung gesetzt werden. Die Feststoffe gelangen also auf diese Weise allmählich
durch sämtliche Zellen bis zur letzten Zelle n, aus der sie zusammen mit einem Teil
der Auslaugeflüssigkeit abgezogen und von derAuslaugeflüssigkeit getrennt werden.
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Die Extraktionsflüssigkeit wird aus dem Behälter 14 mittels der Rohrleitung
14 a in die Zelle n eingeführt. In dem Behälter 14 wird durch einen Niveauregler
15 bekannter Bauart ein gleichbleibender Flüssigkeitsstand gehalten.
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Da die durch die Rohrleitungen 1 und 2 verbundenen Zellen 1, In ...
n 1, n eine geschlossene, mit Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch gefüllte Anlage darstellen,
muß zur Erzielung der Gegenströmung der Extraktionsflüssigkeit aus der Zelle I Extraktionsflüssigkeit
ständig entnommen werden. Hierzu ist die an die Rückführleitung 1 angeschlossene
Rohrleitungla vorgesehen, von der eine regelbare Menge der mit Extraktionsstoffen
angereicherten Flüssigkeit zur weiteren Verarbeitung abgezogen wird. Der Flüssigkeitsstand
im Behälterl4 wird von dem Regler 15 durch Zugabe einer der abgezogenen Menge entsprechenden
Flüssigkeitsmenge in gleicher Höhe gehalten.
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Die in die Wirbelkammer 9 a der Zellen eintretende Extraktionsflüssigkeit
gelangt sofort in den Wirbelkreislauf, wo sie Extraktionsstoffe aus den Feststoffen
aufnimmt. Aus dem Wirbelkreislauf tritt durch den gegenüber dem Leitkörper 7 überstehenden
Teil des Siebes 3 ein entsprechender Anteil Extraktionsfiüssigkeit in die Rückführkammer
9 b. Da hierzu der äußere Siebteil dient und dabei die Extraktionslösung zufolge
der Form des Leitkörpers 7 das Sieb 3 von außen nach innen anströmt, wird strömungsmäßig
verhindert, daß die aus der Rohrleitung 2 austretende Transportflüssigkeit aus dem
Zentrum des Siebes 3 nach außen in den Zellenraum gelangen kann. Die stetig in die
Rückführkammer 9 b eintretenden beiden Flüssigkeitsströme werden gemeinsam durch
die Rohrleitungl in die nächstfolgende Zelle n- 1 eingeführt. Dieser Vorgang wiederholt
sich von Zelle zu Zelle bis zur Zellen, so daß die durch die Rohrleitungl4a zugeführte
Flüssigkeitsmenge der durch die Rohrleitungla abgeführten Flüssigkeitsmenge entspricht.
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Da bei jedem Extraktionsprozeß in Abhängigkeit von der Größe des
gesamten Extraktionsvolumens zur Erreichung der erforderlichen Extraktionszeit ein
bestimmtes Verhältnis von Feststoffen zur Flüssigkeit erforderlich ist, muß das
Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von Zelle zu Zelle regelbar sein. Hierzu sind
für jede Zelle die Größe der Eintrittsöffnung der Rohrleitung 2 regelnde Schieber
16 vorgesehen.
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Während bei der Extraktionsanlage nach den F i g. 1 bis 6 das rotierende
Sieb 3 gleichzeitig dazu dient, in jeder Zelle die turbulente Wirbelbewegung zu
erzeugen und einen Teil der Extraktionsflüssigkeit aus der Zelle von den Feststoffen
zu trennen, ist demgegenüber in den F i g. 7 bis 12 eine Extraktionsanlage dargestellt,
bei der zur Erzeugung der turbulenten Wirbelbewegung und zur Trennung der Extraktionsflüssigkeit
von den Feststoffen je eine gesonderte Vorrichtung vorgesehen ist.
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Die Anlage besteht wiederum aus einzelnen untereinander durch Flüssigkeitsleitungen
1, 2 bzw. 20 verbundenen Zellen I, II .. n- 1, n. Die Zuführung
der eingemaischten
Feststoffe zur ZelleI erfolgt in der gleichen Weise, wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1. Die entsprechenden Bezugszeichen bedeuten gleiche Teile. Zur Erzeugung
der turbulenten Wirbelbewegungen dient ein durch einen Motor 17 angetriebenes, auf
der Welle 18 sitzendes, in der Nähe der einen Stirnseite der Zelle angeordnetes
Wirbelrad, das aus zwei Konussen 19 a, 19 b besteht, deren größere Grundflächen
aneinanderliegen. Die konischen Oberflächen können rauh oder mit Rippen 19c (Fig.
10), die schraubenlinig verlaufen, oder mit Rillen versehen sein. Der dem Zelleninnern
zugewandte Konus 19 a erzeugt die bereits bei der Anlage nach Fig. 1 beschriebene
Wirbelbewegung des Zelleninhaltes, während der der Zellenstirnwand zugeordnete Konusl9b
dazu dient, Flüssigkeit über die Rohrleitung 1 aus der Rückführkammer 9 b der vorangehenden
Zelle II anzusaugen und in die Wirbelkammer 9 a der ZelleI einzuführen. Das dem
Wirbelrad 19 a, 19 b gegenüberliegende Sieb 3 dient zur Abtrennung der in jeder
Zelle von der benachbarten Zelle eingeführten Feststoffe von ihrer zum Transport
dienenden Flüssigkeit und zur Rückführung derselben zusammen mit einem Teil der
in jeder Zelle umlaufenden Flüssigkeit. Das Sieb 3 wird in ähnlicher Weise wie bei
dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 und 3 von einer motorisch angetriebenen Welle
5' angetrieben und teilt ebenfalls die Zelle in eine Wirbelkammer 9 a und eine Rückführkammer
9 b. Die Anordnung des Siebes 3 ist in den Fig. 9 bis 11 im einzelnen dargestellt,
wobei die F i g. 9 und 10 die Anordnung beispielsweise in den ZellenI und II zeigen.
Einen Teil des durch die Oberflächenrauhigkeit des Konusses 19 a in den Raum der
Zelle I tangential abgeschleuderten Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches tritt durch
die in ihrer Größe durch einen von Hand oder mechanisch einstellbaren Schieber 16
regelbare Eintrittsöffnung in einen Kanal 20 ein, der wirkungsmäßig der Rohrleitung
2 entspricht und durch die die Zellen I und I trennende gemeinsame Wand bis in die
Zelle II hineinragt und mit einem erweiterten Teil das rotierende Sieb 3 abdeckt.
Der das Sieb 3 abdeckende Teil des Kanals 20 ist zur Siebfiäche hin offen. Die Stirnseite
des Kanals 20 wird von den beiden kurvenförmigen Abstreifern20b und 20c begrenzt.
Letzterer sitzt an einem beweglichen Gehäuseteil 20 d des Kanals 20 und ist gegenüber
dem übrigen Gehäuse des Kanals 20 um die Drehachse 5 des Siebes 3 mittels des von
außen bedienbaren Gestänges 1 verstellbar.
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Bei der Rotationsbewegung des Siebes 3 in Richtung des in Fig.9 und
11 eingezeichneten Pfeiles streift der Abstreifer 20 b die mit der Wirbelströmung
herangeführten Feststoffe wieder in den Raum der Zelle II ab, während der Abstreifer
20c dazu dient, die aus der Zelle 1 in den vom Kanal 20 überdeckten Raum eingeführten
Feststoffe vom Sieb abzustreifen und durch die Öffnung 2Be des erweiterten Teils
des Kanals 20 in den Kreislauf der Zelle II abzugeben. Die Verstellbarkeit des Abstreifers
20c dient dazu, um die benötigten Siebflächen größenmäßig den Mengen der aus der
Zelle I herangeführten Transportfiüssigkeit und dem aus der Wirbelkammer 9 a abzuziehenden
Flüssigkeitsanteil anzugleichen. Die der Öffnung 20 e zugeordnete Klappe 22 wird
durch Feder- oder Gewichtsbelastung nachgiebig in Schließstellung gehalten. Sie
öffnet sich unter dem Druck der von dem Abstreifer 20c an die
Klappe
22 geführten Feststoffe jeweils nur so weit, als zum Durchlaß der Feststoffe erforderlich
ist.
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Nach F i g. 12 ist die Klappe 22 zweiteillg atisgebildet und trägt
am äußeren Ende eine Hilfsklappe 22 a, die durch Gewichtswirkung in Schließstellung
gehalten wird. Die Klappe i2 dient dann zur Grob einstellung und kann durch das
Gestänge 23 von Hand oder durch Regeiwirkung belastet oder betätigt werden. Die
Hilfsklappe 22a dient dann zur Ein stelluhg der Öffnungsweite durch den Druck der
Feststoffe.
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Wie aus Fig.7 hervorgeht, ist jedem Wirbelrad 19a, 19 b, beìspielsweise
der Zelle 1, ein Sieb 3 mit zugehöriger Rückführkammer 9 b, beispielsweise der Zelle
II, zugeordnet. Die Transportflüssigkeit von Zelle I tritt ebenfalls wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 unmittelbar in die Siebkammer 9 b ein und wird
zusammen mit der aus der Zelle II abzuführenden Flüssigkeit über die Leitung 1 in
die Wirbelkammer 9 a der Zelle I unter der Saugwirkung des Konusses 19 b zurückgeführt.
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Der Zulauf der Extrakflonsflüssigkeit erfolgt über die Rohrleitung
14 b und wird in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand des durch die Rohrschleife 14
a mit der Zelle n verbundenen Gefäßes 14 durch den Niveauregler 15 geregelt. Um
einen stets gleichbleibenden Feststoffanteil in den Zellen zu halten, ist ein Feststoffmesser
32 in jeder Zelle vorgesehen, von dem der Schieber 16 für die Öffnung 20a des Kanals
20 gesteuert wird. Nach F i g. 8 a besteht dieser Feststoffmesser aus einer von
einem Servomotor 33 angetriebenen gewellten Scheibe 32a. Die Stromaufnabme des Servomotors
33 ändert sich mit der Dichte des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches der Zelle, so
daß der Schieber 16 in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Servomotors gesteuert
werden kann.
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In Fig.7 ist fernerhin dargestellt, wie die von Extraktionsstoffen
befreiten Feststoffe aus der Anlage entfernt werden. Das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
der Zellen wird über die Leitung 24 in den Flüssigkeitsabscheider 25 eingebracht.
Die Flüssigkeit wird durch die Pumpe 26 durch das Sieb 25 a abgezogen und wieder
in die Zelle n über die Rohrleitung 27 zurückgepumpt. Die Feststoffe werden mittels
einer beispielsweise mechanischen Vorrichtung 28 in die Preßvorrichtung 29 gebracht
und das anfallende Preßwasser mittels der Pumpe 30 in die Zellen oder n-2 über die
Rohrleitung31 zurückgeführt. Eine gleiche Einrichtung ist auch bei der Anlage nach
F i g. 1 vorgesehen.
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Je nach der Beschaffenheit der auszulaugenden Feststoffe wird das
Sieb eine stark oder schwach konische oder ebene Form erhalten. Mögliche Ausführungsformen
von Sieben sind in den F i g. 13 bis 17 dargestellt. Hierbei entspricht die Siebform
der Fig. 16 den Sieben nach Fig. 1 und die Siebform nach F i g. 13 den Sieben nach
Fig. 7. Die Formen nach Fig. 14 und 15 sind ebenfalls möglich.
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Eine Sonderform stellt das Sieb nach Fig. 17 dar, das in Fig. 18
in größerem Maßstab dargestellt ist.
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Das Sieb ist hier als Siebzylinder3' ausgebildet, der in einer zylindrischen
Trommel 34 größeren Durchmessers angeordnet ist, so daß zwischen der zylindrischen
Wand des Siebzylinders 3' und der zylindrischen Trommelwand34 eine Rückführkammer9b'
entsteht. An dem dem Zelleninnern zugewandten Ende sind der Siebzylinder 3' und
die
Trommel 34 mittels eines Flansches 35 und an der gegenüberliegenden Seite mittels
Verbindungsarmen 36 rniteinander verbunden. Ein Boden 37 schließt den Hohlraum des
Siebzylinders 3' ab, der mit der Welle 5' verbunden ist, die durch die Zellenwand
hindurchgeführt ist und von einem Motor mit hoher Drehzahl angetrieben wird.
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In dem Hohlraum des Siebzylinders 3' ist der Leitkörper 1' konzentrisch
zur Drehachse des Siebzylinders 3' fest angeordnet, der einen sich nach der Mitte
des Siebzylinders 3' erweiternden Doppelkonus darstellt. Das Zuführungsrohr 2' für
das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch ist durch den Leitkörper 7' hindurchgeführt und
trägt den Leitkörper 7'. Ferner ist mit dem Leitkörper 7' eine zum Reinigen der
Siebinnenfläche und zum Austragen der Feststoffe diewende schraubenlinienförmig
gewundene Bandschnecke 39 mittels Haltearmen 39 verbunden. In die freie Eintrittsöffnung
des Siebzylinders 3' ragt ein sich zum Zelleninnern trompetenförmig erweiterndes
Zuführungsrohr 40 hinein, dessen Durchmesser Bleiner ist als der Innendurchmesser
des Flansches 35.
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Das Zuführungsrohr 40 ist mit der Bandschnecke oder mit dem Leitkörper
7' durch Halterungen verbunden.
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Das durch das Rohr 2' herangeführte Feststofflilüssigkeits-Gemisch
tritt aus der sich erweiternden Austrittsoffnung 2a in den zylindrischen Hohlraum
des rotierenden Siebzylinders Y ein. Die Transportflüssigkeit tritt durch den Siebzylinder
in die Rückführkammer 9 b' ein und wird durch das Rohr 1' wieder zurüekgèführt.
Gleichzeitig tritt aus der Kammer 9a durch das Zuführungsrohr 40 ein Anteil des
Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches aus der Zelle in den Hohlraum des Siebzylinders
3' ein. Die Flüssigkeit wird von den Feststoffen getrennt, tritt ebenfalls in die
Siebkammer 9b' ein und wird zusammen mit der Transpoffflüssigkeit durch das Rohr
1' abgeführt.
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Die Feststoffe werden laufend aus dem zylindrischen Hohlraum des Siehes
3' mittels der Bandschnecke 38 ausgetragen. Es ist bei Anwendung dieses zylindrischen
Siebes auch möglich, den Siebzylinder 3' feststehend anzuordnen und die Bandschnecke
38 zusamen mit dem Leitkörper 7' mit hoher Drehzahl um das Rohr 2' umlaufen zu lassen.
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Die Zellen können turmartig mit gemeinsamen Begrenzungswänden gebaut
sein, sich senkrecht oder schräg erstrecken oder in der Waagerechten verlegt sein.
Die Zellen können auch offen sein. In diesem Fall wird jede einzelne Zelle mit einem
Niveauregler ausgestattet, der die aus jeder Zelle austretende Flüssigkeitsmenge
so regelt, daß das Flüssigkeitsniveau in jeder Zelle konstant bleibt.