DE1551441C - Wärmetauscher zur Behandlung fließ fähiger fester oder pastoser Materialien - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Behandlung fließfähiger fester oder pastöser Materialien mit einem stationären länglichen, liegenden Gehäuse mit einem Einlaß für das zu behandelnde Material an einem Ende und einem Auslaß am anderen Ende sowie einem oder mehreren im Gehäuse längsverlaufenden schraubenförmigen, Rotoren, deren Umfang in der Höhe unter der Rotorachse oder den Rotorachsen zu der Wand des Gehäuses einen Spalt beläßt, wobei sowohl das Gehäuse als auch der oder die Rotoren jeweils getrennte Erhitzungsvorrichtungen aufweisen und jeder Rotor lediglich an dem Gehäuseende mit dem Einlaß gelagert ist (deutsche Patentschrift 534 988).

Bei Wärmetauschern der angegebenen Art besteht der Nachteil, daß bei der begrenzten, soweit überhaupt möglichen, Ausweichbewegung des Rotors der enge Spalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse auf einem Teil des Rotorumfanges Null wird, was die Anfälligkeit für das Blockieren des Rotors erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wärmetauschern der eingangs angeführten bekannten Art die bei schwierig zu behandelnden Materialien oder ungenauer Betriebsführung, z. B. bei Uberspeisung mit Material auftretende Neigung zum Blockieren zu verringern bzw. auszuschalten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Querschnitt des Gehäuses oberhalb der Rotorachse oder der Rotorachsen derart gewählt ist, daß erhebliche Ausweichbewegungen des Rotors nach oben unter der Einwirkung der Materialkräfte ermöglicht werden, während unterhalb der Rotorachse oder der Rotorachsen an der inneren Geh'äüseoberfläche vorspringende Lagerflächen für den Rotor vorgesehen sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher gelingt es, eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte stark schwankender Konsistenz in einwandfreier Weise zu verarbeiten. Dies gilt insbesondere für die Verarbeitung von ungewöhnlich zähen und nicht nachgebenden Produkten und solchen Materialien, die größere klumpenförmige Anteile besitzen. Es wird ein Blockieren des Rotors vermieden, was ansonsten zu einem Abwürgen der Vorrichtung führen kann. Auch ist es möglich, Produkte zu verarbeiten, die einer Verarbeitung durch Wärmetauscher bisher nicht zugänglich waren, z. B. das kontinuierliche Gewinnen von öl aus rohem Tierknochenmaterial oder das kontinuierliche Entfetten eines derartigen Materials.

Es sind auch Wärmetauscher bekanntgeworden, bei denen der Querschnitt des Gehäuses dergestalt ist, daß über der Höhe der Rotorachse ein freier Raum verbleibt, jedoch ist der Rotor hier an beiden Enden fest gelagert (deutsche Patentschrift 969 502).

Schließlich ist durch die USA.-Patentschrift 2 842 258 schon ein Schraubenförderer mit einer oben offenen U-förmigen Rinne als Gehäuse bekannt, bei dem unterhalb der Rotorachse an der inneren Gehäuseoberfläche vorspringende Lagerflächen für den Rotor vorgesehen sind. Dieser Förderer ist jedoch kein Wärmetauscher, sondern ist zur Verwendung in der Landwirtschaft zum Füttern von Tieren vorgesehen und liegt daher gattungsmäßig weit ab von Wärmetauschern der· hier in Betracht gezogenen Art.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

F i g. 2 eine entsprechende Draufsicht,

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Wärmetauscher nach der Linie 3-3 in F i g. 1,

F i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch den Wärmetauscher nach der Linie 4-4 in F i g. 1,

F i g. 5 einen weggebrochenen senkrechten Schnitt durch den Wärmetauscher nach der Linie 5-5 in Fig. 1,

F i g. 6 einen weggebrochenen waagerechten Schnitt durch das rechte Ende des Wärmeaustauschers nach der Linie 6-6 in F i g. 1,

F i g. 7 einen weggebrochenen waagerechten Schnitt durch das linke Ende des Rotors des Wärmetauschers nach der Linie 7-7 in Fi g. 1,

F i g. 8 einen weggebrochenen senkrechten Schnitt durch den Rotor des Wärmetauschers nach der Linie 8-8 in F i g. 1 und 9,

F i g. 9 einen weggebrochenen axialen Schnitt durch den Rotor und

F i g. 10 einen weggebrochenen senkrechten Schnitt durch den Wärmetauscher nach der Linie 10-10 in Fig. 6.

Der Wärmetauscher weist ein Gehäuse 10 von länglicher U-förmiger Gestalt auf. Eine Wand 11 ver-

schließt das Gehäuse an dem Einlaßende desselben. Eine obere Wand 12 weist eine längliche Öffnung 13 auf, die durch eine Dampfhaube 14 verschlossen ist, in deren Mitte sich ein Dampfauslaß 15 befindet. Die Wand 12 weist außerdem eine kleinere Öffnung 16 auf, von wo aus sich nach oben ein Einlaß 17 für das Einführen des der Wärmebehandlung zu unterwerfenden Materials in den Wärmetauscher erstreckt. Am anderen Ende des Gehäuses ist der Wärmetauscher offen und weist einen Auslaß 18 für das behandelte Material auf. Dieser ist mittels Bolzen 19 an dem Gehäuse 10 befestigt.

Das Gehäuse 10 weist teilweise einen Wasserdampfmantel 20 auf, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Er ist auf der einen Seite durch die Wand 11 verschlossen. Die andere seitliche Wand trägt das Bezugszeichen 21. Die oberen Wände sind durch die Bezugszeichen 22, 23 gekennzeichnet.

In den Mantel wird Wasserdampf mit dem erforderlichen Druck und der erforderlichen Temperatur über zwei Dampfeinlässe 24, 25 eingeführt, und das Kondensat verläßt den Mantel über einen Kondensatauslaß 26.

Der Wasserdampf folgt einem schlangenförmigen Verlauf an jeder Seite des Dampfmantels. Hierzu liegen an jeder Seite drei sich längsseitig erstreckende Ablenkteile 27, 28 und 29 bzw. 30, 31 und 32 an. Die Ablenkteile 27 und 32 sind mit Abstand zur linken Wand 11 angeordnet. Die Ablenkteile 28 und 31 liegen in ähnlicher Weise mit Abstand zur rechten Wand 21. Die Ablenkteile 29 und 30 wiederum sind in gleicher Weise mit Abstand zur linken Wand 11 angeordnet.

An dem linken Ende des Mantels liegen Luftlöcher 33, 34. Zwischen den Enden des Mantels liegen ein Sicherheitsventilanschluß 35 und ein Anschluß 36 für die Druckmessung vor. Am linken Ende des Gehäuses 10 befindet sich ein Abzugsanschluß 37.

An dem linken Ende der Dampfhaube 14 befindet sich ein Sprührohranschluß 39.

Im Inneren des Gehäuses 10 ist ein Rotor 40 angeordnet, der aus einer zylinderförmigen Nabe 41 und einer massiven Schnecke 42 besteht, die sich von Ende zu Ende der Nabe 41 erstreckt.

In der Nabe 41 befindet sich eine Leitung 43. Diese erstreckt sich über die gesamte Länge der Nabe 41 und ist an dem linken Ende (s. Fig. 7) bis zu einer Stelle außerhalb des Gehäuses verlängert, wo sie durch einen Stopfblock 41 α und ein Lager 44 führt, das auf einem Fuß 45 angeordnet ist, der von Halterungen 46 getragen wird.

Über eine kurze Entfernung im Inneren der Leitung 43 erstreckt sich von dem linken Ende aus eine Leitung 48 für den eintretenden Wasserdampf, die mit einem Zuführungsrohr 49 über eine Kupplung 50 und mit dem Teil der Leitung 43 rechts von der Unterteilung 51 in Verbindung steht, die das rechte Ende der Leitung 48 in einer wasserdampfdichten Buchse 52 trägt.

Das Innere der Leitung 43 rechts von der Unterteilung 51 steht mit dem ringförmigen Raum 53 zwischen der Leitung 43 und der Nabe 41 über Öffnungen 54 in der Wand der Leitung 43 an dem rechten Ende derselben (s. F i g. 6) in Verbindung.

Der ringförmige Raum 53 steht mit dem ringförmigen Raum 55 zwischen der Leitung 48 und der Leitung 43 über Öffnungen 56 in der Wand der Leitung 43 in Verbindung. Der ringförmige Raum 55 steht seinerseits mit dem Wasserdampf-Kondensat-Auslaßrohr 57 (s. F i g. 1) über eine Kupplung in Verbindung. Diese Kupplung stellt eine Drehverbindung dar, die Verbindungen aufweist, welche mit dem Zuführungsrohr 49 und dem Wasserdampf-Kondensat-Auslaßrohr 57 in Verbindung stehen.

An zwei Stellen längs des Rotors befinden sich jeweils vier Standblöcke 59 (s. Fig. 8 und 9). Diese Blöcke sind mit der Leitung 43 verschweißt.

Der Rotor wird an dem linken Ende in dem Lager 44 getragen. Dieses Lager ist das einzige Drehlager des Rotors. Zwischen der unteren Hälfte des Umfanges der Schnecke 42 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 10 liegt ein lichter Abstand vor, weil an zwei Stellen, nämlich an dem rechten Ende des Rotors und nahe der Mitte der Länge desselben, jeweils drei Lagerflächen 60 an dem unteren Teil der inneren Oberfläche' des Gehäuses 10 befestigt sind.

Der Rotor kann somit eine begrenzte radiale -Bewegung innerhalb der Flexibilität der Nabe von dem gelagerten Ende zu dem gegenüberliegenden (rechten) Ende ausführen, so daß er dem auf ihn durch das der Behandlung unterworfene Material ausgeübten Druck nachgeben kann. Die nachgebende Bewegung wird nur durch eine Winkelstange 61 (s. F i g. 4) begrenzt, die aber eine beträchtliche Freiheit für die nach oben gerichtete Bewegung beläßt.

Längs der zwei Abschnitte der Schnecke 42, an denen diese mit den Lagerflächen 60 im Eingriff steht, weist die Umfangskante der Schnecke einen Flansch auf (s. F i g. 6 und 10). Dadurch ergibt sich eine Vergrößerung der Berührungsfläche der Umfangskante mit den Lagerflächen, die aus Messing od. ä., einen geringen Abrieb aufweisenden Material bestehen und erforderlichenfalls für einen Austausch durch neue Lagerflächen leicht gelöst werden können.

An dem rechten Ende der Nabe 41 sind vier radiale Rührer 62 angeordnet, die an der Nabe 41 verschweißt und gegen Verbiegen durch Standplatten 63 verstärkt sind. Diese Rührer sind geneigt gegenüber der Rotorachse angeordnet und ihre Funktion besteht darin, die Abgabe des Materials durch das rechte Ende des Gehäuses 10 und sodann durch den Auslaß 18 zu unterstützen. Die Neigung der Rührer gegenüber der Rotorachse steht somit in Beziehung zu der Drehrichtung des Rotors (Pfeil A), um diese Unterstützung zu erreichen.

In das Gehäuse 10 erstreckt sich von einer Stelle längs der oberen Wand 12 benachbart zu der öffnung 16 ein Abdeckteil 12 a, dessen Funktion darin besteht, in dem Gehäuse gebildeten Dampf durch den Einlaß 17 zurückzublasen, um zu verhindern, daß überschüssiges Material längs des Gehäuses über dem Rotor transportiert wird.

Benachbart zu dem Auslaßende des Gehäuses liegt ein ähnliches Ablenkteil 12 b, das sicherstellen soll, daß die Gesamtmenge des längs des Gehäuses zu dieser Stelle transportierten Materials in den Arbeitsbereich des Rührers 62 kommt.

Der Rotor wird durch einen Elektromotor M angetrieben, wobei der Antrieb durch das Übersetzungsgetriebe G und die Treibriemen Bl, B 2 erfolgt.

Es sind verschiedene Abwandlungen möglich. So kann z. B. das Drehlager für den Rotor selbst eine begrenzte Freiheit zur Bewegung relativ zu dem Gehäuse aufweisen, wenn auch in den meisten Fällen, insbesondere wenn der Rotor relativ lang ist, es ausreichend ist, zum Erzielen der erforderlichen Freiheit

für eine begrenzte radiale Bewegung des Rotors die Flexibilität des Rotors heranzuziehen. Der Rotor kann mehr als einen Schneckengang aufweisen, und der Schneckengang oder die Schneckengänge des Rotors können im Inneren genauso wie die Nabe des Rotors erhitzt werden. Auch kann mehr als ein Rotor vorgesehen sein. Das Heizmittel für das Gehäuse und den Rotor kann öl an Stelle von Wasserdampf sein. Schließlich kann das Gehäuse elektrisch erhitzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher zur Behandlung fließfähiger fester oder pastöser Materialien mit einem stationären länglichen, liegenden Gehäuse mit einem Einlaß für das zu behandelnde Material an einem Ende und einem Auslaß am anderen Ende sowie einem oder mehreren im Gehäuse längsverlaufenden schraubenförmigen Rotoren, deren Umfang in der Höhe unter der Rotorachse oder den Rotorachsen zu der Wand des Gehäuses einen Spalt beläßt, wobei sowohl das Gehäuse als auch der oder die Rotoren jeweils getrennte Erhitzungsvorrichtungen aufweisen und jeder Rotor lediglich an dem Gehäuseende mit dem Einlaß gelagert ist, dadurchgekennzeichnet, daß der Querschnitt des Gehäuses (10) oberhalb der Rotorachse oder der Rotorachsen derart gewählt ist, daß erhebliche Ausweichbewegungen des Rotors (40) nach oben unter der Einwirkung der Materialkräfte ermöglicht werden, während unterhalb der Rotorachse oder der Rotorachsen an der inneren Gehäuseoberfläche vorspringende Lagerflächen (60) für den Rotor vorgesehen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen (60) an oder benachbart zu dem freien Ende des Rotors (40) und an wenigstens einer Stelle zwischen den Enden des Rotors angeordnet sind. 3c

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen (60) aus kurzen Streifen eines abriebfesten Werkstoffes bestehen, die sich längs im Gehäuse (10) erstrecken.