DE1401675A1

DE1401675A1 - Selbstreinigender Schneckenwaermeaustauscher

Info

Publication number: DE1401675A1
Application number: DE1961K0043785
Authority: DE
Inventors: Zimmermann Dipl-Ing Hans-Georg; Rudolf Schaefer
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1961-05-20
Filing date: 1961-05-20
Publication date: 1969-02-06
Also published as: GB1007708A; CH405377A; FR1322078A; US3255814A

Description

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT _{ήιηΛΟΠΒ}

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K 1262 " ' -' ^PiL . SP-Dr.P.-us 15·. Mai 1961

Beschreibung
zur Anmeldung von

KAILE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auf

Selbstreinigender Schneckenwärmeaustauscher

Es ist bekannt, Schneckenmaschinen in geschweißter Bauart zum kontinuierlichen Kühlen oder Heizen von Produkten, insbesondere solchen von körniger, flockiger oder teigartiger Beschaffenheit zu verwenden.. Diese Maschinen werden mit einer oder mehr Schnecken gebaut und sind mitunter mit Mantelheizung bzw. Mantelkühlung oder mit Mantelheizung und Innenrohrheizung bzw. -kühlung oder auch mit beheizten bzw. gekühlten hohlen Schnekkengängen ausgerüstet.

Alle bekannten Schneckenwärmeaustauscher geschweißter Bauart, die für große Durchsatzmengen geeignet sind, haben den Nachteil, daß sie nicht für Güter verwendbar sind, die zum Ankleben an den Schnecken neigen. Als Folgen dieser Anklebungen ergeben sich nämlich bei dem bekannten Schneckenwärme- ^

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austauscher je nach ihrer Bauart der eine oder der andere einer Reihe von Mißständen, beispielsweise eine erhebliche Herabsetziing des Y/armeübergangs, ein Zuwachsen der Schnecken und damit eine Verminderung ihrer Förderleistung oder gar ein Pörderausfall, ein quetschen des Gutes, ein Verklemmen der Schnecken gegeneinander bei l.Iaschinen mit mehreren " Schnecken und dadurch eine Erhöhung der erforderlichen Antriebsleistung oder ein Übertrocknen des anhaftenden Produkts, welches beim gelegentlichen Ablösen eine Qualitätsverschlechterung auch des gesamten normal durchlaufenden Produkt s bewirkt.

Zweck der Erfindung ist es, einen Schneckenwärmeaustauscher mit mindestens zwei ineinandergreifenden Schnecken mit hohlen, aus gezogenem Blech gebildeten Schneckengängen zu k schaffen, mit dem auch teigartige und an sich oder beim Kühlen oder Erwärmen zum Ankleben neigende ßüter gekühlt oder erwärmt werden können, ohne daß die oben geschilderten Nachteile auftreten.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei don Schneckenwärmeaustauschern die Schnecken mit mindestens zwei Schneckengängen versehen und zu gleichsinnigem Umlauf miteinander verbunden sind und derartig ineinandergreifen, daß die am äußersten Solmeckenumfang verlaufende Kante eines jeden Schneckenganges im gesamten Eingriffs-

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"bereich an den aneinanderstoßenden J'lanken zweier Schneckengänge der benachbarten Schnecke dicht vorbeiführt.

Der Gegenstand der ürfinciung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Von diesen zeigt Abb. 1 eine Teilansicht zweier Schnecken. In Abb. 2 ist eine Sinusfunktion und ihre Beziehung zu den Abmessungen eines Schneckenganges dargestellt. Abb. 3 \ und 4 sind je eine Teilansicht von Sonderausführungen einer Schnecke. _Jtbb. 5 und 6 zeigen die Teilansicht einer Anordnung von vier Schnecken in Aufsicht bzw. Seitenansicht.

Bei aen Sohneckenwärmeaustausche.™ gemäß der Erfindung besteht jede Schnecke in an sich bekannter ',.'eise aus dem Schneckenkern 1 und den darauf in einer Schraubenlinie aufgeschweißten Schneckenblättern 2. Jeweils zwei benachbarte Sohneckenblätter, z. zi. 2 a und 2 b, sind an ihrer, den äußersten Umfang der | üchnecke bile enden Kante 3 miteinander verschweißt und bilden dauurch zwischen sich und dem Schneckenkern 1 einen spiralig verlaufenden "lohlr&um. Die beiden miteinander und dem.Schneckenkern 1 in dieser ./eise verbundenen dchneckenblätter 2 werden im vorliegenden als oclineckengang bezeichnet und die außenlie.yenaen Oberflächen der Schneckenblätter als seine i-'lanken. l.inuesteus ::v/ei oolcLer oclmeckengänge laufen nebeneinander u;:i v^ej; JcLneclzenlcern 1 herum. Dementsprechend v/erden die ■^ch?ioc".:en ..ic z\:-i±- bzv:. mehrgängige Schnecken bezeichnet.

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Bei den Schneckenwärmeaustauschern gemäß der Erfindung wird · durch entsprechende Profilgebung der hohlen Sohneckengänge, die von der Gangzahl und der Blattstärke am äußersten Schneckenumfang abhängig ist, erreicht, daß die schraubenlinienförmige, äußere Kante 3 eines jeden Schneckenganges die benachbarte Schnecke im gesamten Überschneidungsbereich berührt oder wenigstens annähernd berührt. Infolge der G-leich-

P läufigkeit zweier benachbarter Schnecken sind ihre Bewegungsrichtungen in allen Berührungspunkten, d. h. entlang der ganzen Berührungslinie, einander entgegengesetzt, so daß die schraubenlinienförinige,' äußere Kante 3 eines Schneckenganges einer Schnecke auf den aneinanderstoßenden Planken zweier Schneckengänge der benachbarten Schnecke eine Kratzbewegung ausführt und diese damit sauberhält. Zum Beispiel hält die Kante 3 a die Flanken auf den Schneckenblättern 2 a und .2 d sauber. Dieser Vorgang ist wechselseitig, so daß sich zwei benachbarte Schnecken gegenseitig auskämmen.

Hinsichtlich des freien Raumes für den zu behandelnden Stoff und der Größe der Austauschfläche sind zweigängige Schnecken <° vorteilhafter als drei- oder mehrgängige Schnecken. Pur zwei- ££ gängige Schnecken läßt sich der Querschnitt des freien Raumes

ο zwischen zwei benachbarten Schneckengängen einer Schnecke bei-

° spielsweise durch die nachstehende Formel annäherungsweise, ο

J^ für die praktische Anwendung aber genügend genau, darstellen, wenn vorausgesetzt wird, daß die Breite s der Kante 3 am

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äußeren Schneckenumfang klein ist gegenüber dem äußeren Schneckendurchmesser D, dem Schneckenkerndurchmesser d und der Steigung der Schneckengänge h, und wenn der äußere Schneckendurchmesser D = 2 d ist:

- Is · ß --2 -

In dieser Formel bedeutet a die halbe Wellenlänge einer Sinusfunktion. Sie beträgt, wenn h und s als gegebene Größen anzusehen sind, ^- . (^ - s). Der querschnitt 4 q. des freien Durchganges 4 zwischen zwei Schneckengängen hat demnach die Form einer Fläche, die von einem Teilstück einer Kurve begrenzt wird, welche einer Sinusfunktion entspricht, deren Amplitude gleich 75· und deren Wellenlänge gleich 3 . (ö· - s), also gleich dem Dreifachen der Differenz zwischen der halben Steigung h der Schneckengänge und der Breite s der Kante 3 am äußeren Schneckenumfang ist. Das Teilstück der Kurve wird dabei zwischen den Winkelwerten -r « und ^TT begrenzt. Die Breite s der Kante 3 entspricht in den in den Abb. 1 und 4

dargestellten Fällen der doppelten Dicke der Schneckenco

° blätter 2, in dem in Abb. 3 dargestellten Fall entspricht

ο sie der Dicke des aufgesetzten Streifens 5·

Ein nach dieser Formel ausgeführter Schneckenwärmeaustauscher co

ist beispielsweise in Abb. 1 dargestellt. Bei dieser Konstruk-

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tion wird die Ausschälkurve durch, die Schraubenlinie am äußeren Schneckenradius bestimmt. Die Güte des Ineinanderpassens der Schnecken hängt wesentlich von der Einhaltung einer über die ganze Länge gleichmäßigen Schneckensteigung ab.

Bei der Herstellung solcher Schnecken ist es je nach der Art des verwendeten Blattmaterials möglich, daß beim Schweißen ein Verziehen der Schneckenblätter nur sehr schwer zu vermeiden ist. Herstellungsmäßig ergibt sich in den Fällen, v/o mit einem solchen Verziehen zu rechnen ist, eine Vereinfachung dadurch, daß man von der berechneten theoretischen i^|lorm etwas abweicht, indem man den Querschnitt des freien Durchganges zwischen den Schneckengängen am äußeren Schneckendurchmesser in radialer Itichtung gerade begrenzt. Dies läßt sich beispielsweise in der '/eise verwirklichen, daß die am äußersten Schneckenumfang verlaufende Kante 3 der Schneckengänge von einem auf die Schneckenblätter 2 aufgesetzten Streifen gebildet wird.

Eine andere praktische Verwirklichung dieser Vereinfachung besteht darin, daß man die beiden Schiieckenblätter der uchrauo

^ bengänge am Schneckenumfang ein Stück 6 aneinanderliegend ver-

cn schweißt. Bei diesen von der theoretischen Form etwas abwei-

<^ chenden Ausführungsarten mit radial nach außen gerichteten

JJ Randstücken lassen sich etwa auftretende Verwerfungen durch

Hichten dieser Randstücke leiclit ausgleichen.

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Eine besonders gute Umwälzung und Wärmeaustauschwirkung auf das zu behandelnde Gut erzielt man mit Wärmeaustauschern gemäß der Erfindung, die zwei oder mehr Paare ineinandergreifender Schnecken enthalten, von denen jeweils benachbarte Paare zu gegensinnigem Drehen miteinander verbunden sind. Die Abb. 5 und 6 zeigen die Anordnung der Schnecken eines solchen Austauschers mit zwei Paaren ineinandergreifender Schnecken. Bei ihm bilden von den vier Schnecken 7» 8, 9 und 10 die beiden Schnecken 7 und 8 ein Paar sich gegenseitig auskämmender Schnecken und die beiden Schnecken und 10 ein zweites solches Paar. Die vier Schnecken sind in an sich bekannter, in den Abb. nicht dargestellter Weise so miteinander verbunden, daß die Schnecken 7 und 8 sich im Sinne des Uhrzeigers drehen, wenn die Schnecken 9 und eine Drehung entgegen dem Uhrzeiger vollführen, und umgekehrt

Claims

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Patentansprüche,

(1.J Schneckenwärmeaustauscher mit mindestens zwei

ineinandergreifenden Schnecken mit hohlen, aus Schneckenblättern gebildeten Schneckengängen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecken mit mindestens zwei Schneckengängen versehen und zu gleichsinnigem Drehen miteinander verbunden sind und derart ineinandergreifen, daß die am äußersten Schneckenumfang verlaufende Kante (3a) eines jeden Schnekkenganges im gesamten Eingriffbereich an den aneinanderstoßenden i'lanken (2 a und 2 d) zweier Schneckengänge der benachbarten Schnecke dicht vorbeiführt.
2. Schneckenwärmeaustauscher nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die am äußersten Schneckenumfang verlaufende Kante (3) der Schneckengänge von einem auf die ochneckenblätter aufgesetzten Streifen (5) gebildet wird.
3· Schneckenwärmeaustauscher nach Anspruch 1,

o dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schneckenblätter cd der Schneckengänge am Schneckenumfang ein Stück (6) anein« ο

^m anderliegen.

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4. Schneckenwüriiieaustauscher mit zweigängiger

Schnecke nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Querschnitt (4 q) des freien Durchganges (4) zwischen den Schneclcengängen von einer Kurve begrenzt wird, welche zwischen den Winkelwerten ·?· H und r· H nach einer Sinus funkt ion

6 6

verläuft, deren Amplitude gleich dem halben Sehneckendurchmesser und deren Wellenlänge gleich der ,dreifachen Differenz zwischen der halben Steigung (h) der Schneckengänge und der Breite (s) der Kante (3) am äußersten öchneckenumfang ist.
5. Schneckenwarmeaustauschar nach Anspruch > bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens av/ei Paare (7, 8 und 95 10) ineinandergreifende!· S^iineckeu enthält und jeweils benachbarte Paare zu gegensiniiigen !Drehen miteinander verbunden sind.

9806/0085