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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpresse zum Auspressen flüssigkeitshaltiger Nahrungsmittel,
insbesondere ölhaltiger
Saaten, mit einer durch einen Antrieb zur Drehbewegung um ihre Achse
angetriebenen Schnecke, die in einem eine zylindrische Innenwand
aufweisenden Gehäuse
gelagert ist, das eine, vorzugsweise in der Gehäusemantelwand angeordnete und
an einen Trichter angeschlossene, Einfüllöffnung für das auszupressende Material
und eine mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen in Form von Bohrungen
für die
Flüssigkeit
versehene Auspresszone seiner Mantelwand und an seinem der Einfüllöffnung abgewendeten Ende
eine Düse
für den
Austritt des ausgepressten Materiales aufweist.
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Solche
Schneckenpressen sind für ölhaltiges Material
bekannt. Das durch die Einfüllöffnung in
das Gehäuse
eingebrachte ölhaltige
Saatmaterial wird durch die Schnecke gegen die Austrittsdüse transportiert,
wobei das ausgepresste Öl
durch die von den Bohrungen gebildete Perfora tion der Auspresszone
und der ausgepresste Ölkuchen
durch die Austrittsdüse
austreten. Der nötige
Auspressdruck wird einerseits durch die Schnecke und anderseits
durch den Fliesswiderstand der Düse
erreicht. Mit solchen Ölpressen
erzielt man bei verschiedenen Ölsaaten eine Ölmenge von
20 bis 25 Gewichtsteilen, d. h., der die Schneckenpresse verlassende Ölkuchen
beträgt 75
bis 80 Gewichtsteile der zugeführten
Materialmenge.
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Eine
Seiherschneckenpresse ist beispielsweise aus der
DE 196 19 612 A1 bekannt.
In dieser vorveröffentlichten
Seiherschneckenpresse sind Seiherstäbe einer Presseinrichtung vorgesehen,
die im Abstand zueinander angeordnet sind, und zwar derart, dass
zwischen ihnen jeweils spalt- oder schlitzartige, in Längsrichtung
der Schnecke verlaufende Durchgänge
definiert sind. Jeder dieser Durchgänge hat einen an seine innenliegende
Eintrittsöffnung
anschliessenden, radial verlaufenden Bereich konstanten Querschnittes,
an welchen ein sich erweiternder Querschnittsbereich anschliesst,
dessen Achse in Umlaufrichtung der Schnecke geringfügig geneigt
ist. Die spaltartigen Durchgänge
haben den Nachteil, dass Fasern im auszupressenden Material, welche
in Längsrichtung
der Schnecke zu liegen kommen, in diese Durchgänge eingedrückt werden und diese Durchgänge passieren
können,
so dass das gewonnene Öl
faserhaltig ist. Darüber
hinaus gilt für
die innenliegenden Bereiche konstanten Querschnittes der Durchgänge die
zuvor erwähnte
Verstopfungsgefahr.
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Ein
Verfahren und eine Schneckenpresse zum Verdichten und Entwässern von
Festmaterial ist auch aus der
DE 34 28 381 A1 bekannt geworden. Das zur
Eingabeöffnung
gegenüberliegende
Ende der Schneckenpresse endet dabei mit offenem Gehäusequerschnitt.
Dadurch soll das gemäß dieser Vorveröffentlichung
wichtige Ziel erstrebt werden, dass das Schneckengehäuse gemäß dieser
Vorveröffentlichung
am stirnseitigen Ende der Schnecke anschließend einen Raum aufweist, in
welchen die Schnecke nicht hineinragt, so dass hier keine eine Stauung
bewirkende Verengung auf der Förderstrecke
verursacht wird.
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Eine
gattungsbildende Presse ist schließlich aus der
DE 196 08 379 A1 bekannt
geworden.
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Aber
auch beim gattungsbildenden Stand der Technik ist festzustellen,
dass die Perforationen in Form von zylindrischen Bohrungen in der
Auspresszone des zylindrischen Gehäuses weiterhin stark zu Verstopfungen
neigen. Die Reinigung der verstopften Bohrungen ist zeitaufwendig
und mühsam.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber diese
Nachteile zu vermeiden und Betriebsunterbrechungen, welche auf die
Reinigung der Durchgangsöffnungen
zurückzuführen sind,
auf ein Minimum zu beschränken
und so die Effizienz der gesamten Anlage zu erhöhen.
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Die
Erfindung der Erfindung wird entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Schrägstellung der
Achsen der Bohrungen wesentlich dazu beiträgt zu verhindern, dass sich
grössere
Materialteilchen in den Durchgangsöffnungen festsetzen können. Unterstützt wird
dies durch den sich in Durchgangsrichtung erweiternden Querschnitt
dieser Durchgangsöffnungen.
Selbst wenn sich nämlich
ein Materialteilchen am Eintrittsende der Bohrung festgesetzt hat,
so wird es durch den Druck des nachfolgenden Materiales in der Durchgangsöffnung weitergeschoben
und gelangt somit in den Bereich eines etwas grösseren Querschnittes der Bohrung,
so dass die Klemmwirkung auf dieses Materialteilchen aufhört. Im besonderen
Masse werden die erwähnten
Vorteile erzielt, wenn gemäss
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung die Achsen der Bohrungen relativ zur Radialrichtung des
Gehäuses
entgegen der Umlaufrichtung der Schnecke um 3 bis 30° geneigt
sind, vorzugsweise um 15 bis 20°.
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Eine
Verbesserung der Auspressung des zugeführten Materials lässt sich
erfindungsgemäß dadurch
erzielen, dass in Vorschubrichtung des zu behandelnden Materials
hinter der Auspresszone Nuten in der Innenwand des Gehäuses vorgesehen sind,
die in Achsrichtung des Gehäuses
verlaufen. Diese Nuten bewirken in Zusammenwirkungen mit der Rotation
der Schnecke eine Mahlwirkung auf das auszupressende Gut, was die
Gewinnung restlicher Ölanteile
erleichtert.
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Im
Vergleich zu den vorbekannten Konstruktionen wird durch die unterschiedliche
Neigungsrichtung der Bohrungen des Erfindungsgegenstandes das Freikommen
eines Materialteilchens begünstigt, welches
sich am Eintrittsende der Bohrung festgesetzt hat, unter Einwirkung
der Schneckendrehung.
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Die
stetige Vergrösserung
des Querschnittes der Bohrungen kann im Rahmen der Erfindung auf mehrfache
Weise reali siert werden. Besonders günstige Ausführungsformen sind ein kegelförmiger oder ein
tonnenförmiger
Verlauf der stetigen Erweiterung des Querschnittes. Zweckmässig beträgt das Verhältnis von
Querschnittsfläche
am Innenende der Bohrung zur Querschnittsfläche am Aussenende der Bohrung
2,25 bis 16.
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Bisher
wurden die Durchgangsöffnungen
in der Auspresszone des Gehäuses
stets mit Bohrern gebohrt. Der schräge Verlauf der in erfindungsgemässer Weise
ausgebildeten Bohrungen würde
den Einsatz von Bohrwerkzeugen schwierig machen. Es ist daher im
Rahmen der Erfindung zweckmässig,
die Bohrungen mittels Laserbohrung herzustellen. Dies erleichtert
auch die Erzielung des gewünschten Querschnittsverlaufes
der Bohrungen. Ausserdem lassen sich Bohrungen durch Laserstrahl
mit einem Eintrittsdurchmesser erzielen, welcher wesentlich geringer
als 1 mm ist, z. B. 0,1 mm bis 0,35 mm. Je kleiner der Durchmesser
des Querschnittes am Eintrittsende der Durchgangsöffnung wird,
desto weniger können
grössere
unausgepresste Materialteilchen durch die Durchgangsöffnung hindurchtreten. Es
kommt daher zu einer besseren Ausnutzung des verarbeiteten Materiales,
wodurch der Prozentsatz der gewonnenen Ölmenge im Verhältnis zum
eingesetzten Material steigt. Im gleichen Mass verringert sich der
grobe Satz im Ölsammelbehälter.
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Eine
Verbesserung der Auspressung des zugeführten Materiales lässt sich
gemäss
einer Weiterbildung der Erfindung dann erzielen, wenn sich die erwähnten Nuten
in der Innenwand des Gehäuses
an die Anpresszone anschließen.
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Gemäss einer
besonders günstigen
Ausführungsform
haben diese Nuten sägezahnartigen Querschnitt
und es nimmt der Querschnitt jeder Nut in Richtung zur Düse zunächst stetig
zu und nimmt nach Erreichung eines Maximalwertes wieder auf Null
ab. Es ist besonders günstig,
diesen Maximalwert nicht in die Mitte der axialen Länge der
Nut zu legen, sondern gegen die Düse zu versetzt. Hiebei ist es
im Rahmen der Erfindung günstig,
wenn, in axialer Richtung des Gehäuses gemessen, das Verhältnis von
Länge des
Nutabschnittes mit zunehmendem Querschnitt zur Länge des Nutabschnittes mit
abnehmendem Querschnitt 2 bis 6 beträgt.
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Die
Nuten können
parallel zur Achsrichtung des Gehäuses oder auch an der Innenwand
des Gehäuses
schräg,
also etwa schraubenlinienartig verlaufen.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigen im Einzelnen:
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1:
einen Axialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schneckenpresse;
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2:
einen Schnitt längs
den Linien II bis II in 1;
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3:
einen Schnitt längs
den Linien III bis III in 1;
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4:
eine ausschnittsweise in vergrößertem Maßstab wiedergegebene
Ausführungsform
des Querschnittsverlaufs der Durchtrittsöffnungen; und
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5:
eine weitere ausschnittsweise in vergrö ßertem Maßstab wiedergegebene Ausführungsform
des Querschnittsverlaufs der Durchtrittsöffnung.
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Die
Schneckenpresse hat ein Gehäuse 1, das
eine zylindrische Innenwand 2 aufweist. Diese Innenwand 2 lagert
eine Schnecke 3, die durch einen herkömmlichen Antrieb 4 beliebiger
Art zur Drehung um ihre Längsachse 5 in
Richtung des Pfeiles 6 angetrieben wird. Das auszupressende
Gut, nämlich insbesondere ölhaltige
Samen, werden in Richtung des Pfeiles 7 in einen Trichter 8 eingefüllt, der
an eine Einfüllöffnung 9 in
der Mantelwand 10 des Gehäuses 1 angeordnet
ist. Diese Anordnung der Einfüllöffnung 9 ist
günstiger
als eine stirnseitig angeordnete Zuführung des zu verarbeitenden
Materiales in das Gehäuses 1,
obwohl auch eine solche Ausführung
denkbar wäre.
Die Schnecke 3 erfasst das durch die Einfüllöffnung 9 in
das Gehäuse 1 eintretende
Gut und transportiert es im Gehäuse 1 in
Achsrichtung desselben vorbei an einer Auspresszone 11,
die von einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen in Form von Bohrungen 12 in
einem mit verringerter Wandstärke
s ( 5) ausgebildeten Abschnitt der Mantelwand 10 gebildet
ist. Die Durchgangsöffnungen
sind von einem ringförmigen
Sammelraum 13 umgeben, der durch einen auf das Gehäuse 1 aufgeschobenen Ringdeckel 14 und
in Ringnuten eingesetzte Ringdichtungen 15 nach aussen
abgedichtet ist. Der Ringdeckel 14 hat unten eine Öffnung 16,
an die ein Rohr 17 angeschlossen ist, welches das aus dem verpressten
Gut ausgepresste Öl
in einen Sammelbehälter
führt.
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An
die Auspresszone 11 schliesst sich eine Zone des Gehäuses 1 an,
welche an der Innenwand 2 des Gehäuses 1 Nuten 18 aufweist,
die um den Umfang der Innenwand 2 in gleichen Abständen voneinander
verteilt angeordnet sind und sich in Achsrichtung des Gehäuses 1 erstrecken,
gegebenenfalls aber auch schräg
dazu verlaufen können.
Jede dieser Nuten hat vorzugsweise einen etwa sägezahnartigen Querschnitt (senkrecht
zur Richtung der Achse 5 gesehen), der aus 3 ersichtlich
ist. Dieser Querschnitt nimmt in Richtung von der Einfüllöffnung 9 weg
zunächst
stetig zu und nimmt nach Erreichung eines Maximalwertes wieder auf
Null ab, wobei der Bereich, in welchem der Querschnitt zunimmt,
wesentlich länger
ist (in Achsrichtung der Schnecke 3 gesehen) als der Bereich,
in welchem der Querschnitt abnimmt. Zweckmässig beträgt dieses Längenverhältnis 2 bis 6.
Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieses
Längenverhältnis 4. Durch
diese Nuten 18 und die mit ihnen zusammenwirkende Schnecke 3 wird
eine Mahlwirkung auf das an der Auspresszone 11 bereits
vorbeigeführte,
ausgepresste Gut ausgeübt,
wodurch dieses Gut nochmals einer Druckwirkung und somit Auspressung
unterworfen wird. Der ausgepresste Ölkuchen wird nach Verlassen
der Nuten 18 von der Schnecke 3 gegen einen Düsenkörper 19 geschoben,
durch dessen Öffnung 20 das
ausgepresste Material in Richtung des Pfeiles 21 aus dem
Gehäuse 1 austritt.
Der Düsenkörper 19 ist
in Richtung der Achse 5 verstellbar. Hierzu dient eine
den an der Innenwand 2 des Gehäuses 1 verschiebbar
geführten
Düsenkörper 19 umgreifende Überwurfmutter 22,
die auf ein Aussengewinde 23 des Gehäuses 1 aufgeschraubt
und durch eine Gegenmutter 24 fixiert wird. Ein im Düsenkörper 19 fixierter
Bolzen 25 gleitet bei der axialen Verstellung des Düsenkörpers 19 in
einer Bohrung 26 des Stirnendes des Gehäuses 1 und verhindert,
dass sich der Düsenkörper 19 verdrehen
kann.
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Die 4 und 5 zeigen
die Bohrungen 12 in grösserem Massstab,
in zwei Varianten. Bei beiden Varianten sind die Achsen 27 der
Bohrungen 12 relativ zur Radialrichtung 28 der
Wand 29 der Auspresszone 11 geneigt und zwar um
einen Winkel alpha, der zweckmässig
mit 3 bis 30 DEG, vorzugsweise 15 bis 23 DEG, gewählt wird.
Im in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel
alpha 22 DEG. Diese Neigung ist, in Blickrichtung von der Innenwand 30 der
Auspresszone 11 zur Aussenwand 31 derselben, entgegen
der Umlaufrichtung der Schnecke 3 (Pfeil 6) gewählt. Dies
trägt dazu
bei, dass ein Materialteilchen, welches sich am Eintrittsende einer
Bohrung 12 festgesetzt hat, unter Einwirkung der Schneckendrehung
leichter freikommen kann. Um Verstopfungen der Bohrungen 12 zu
vermeiden, ist ferner jede Bohrung 12 mit einem sich vom
Eintrittsende zum Austrittsende stetig vergrössernden Querschnitt, insbesondere
einem stetig zunehmenden Durchmesser eines Kreisquerschnittes, versehen.
Für den
Fall eines Kreisquerschnittes vergrössert sich also der Durchmesser
der Bohrung 12 vom Innenende (Durchmesser d) zum Aussenende der
Bohrung 12 (Durchmesser D) stetig. Gemäss 5 verläuft diese
stetige Zunahme so, dass der Längsschnitt
jeder Durchgangsöffnung
kegelförmig verläuft, gemäss 4 verläuft dieser
Längsschnitt der
Durchgangsöffnung
tonnenförmig.
In jedem Fall ergibt sich der Effekt, dass ein einmal in die Durchgangsöffnung eingedrungenes
Materialteilchen diese Öffnung
nicht verstopft, sondern aus dieser Öffnung wieder problemlos freikommt.
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Zweckmässig beträgt das Verhältnis zwischen
Querschnittsfläche
am Eintrittsende der Bohrung 12 (also an der Innenwand 30)
zur Querschnittsfläche
der Bohrung 12 an ihrem Austrittsende (also an der Aussenwand 31)
etwa 2,25 bis 16. Im in den 4 und 5 dargestellten
Ausführungsbei spielen
beträgt
dieses Verhältnis
etwa 2,6.
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Da
die Durchgangsöffnungen
mittels Laserstrahlen gebohrt sind, lässt sich jedweder Querschnitt
und jeder Querschnittsverlauf der Bohrungen 12 problemlos
realisieren. Auch die Schräganordnung
der Achsen 27 relativ zur Radialen 28 macht bei mit
Laserstrahlen hergestellten Bohrungen keine Schwierigkeiten.
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Um
den Bohrungsaufwand zu verringern, ist, wie die 1 und 5 zeigen,
die in radialer Richtung gemessene Stärke s der Wand 29 im Bereich der
Auspresszone 11 wesentlich geringer als im übrigen Axialbereich
des Gehäuses 1.
Es braucht lediglich der auf das zu verpressende Material ausgeübte Pressdruck
aufgenommen zu werden. Dieser Pressdruck wird in an sich bekannter
Weise durch die Schnecke 3 im Zusammenwirken mit dem Düsenkörper 19 aufgebracht,
vor welchem sich das auszupressende Material staut.
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Beim
auszupressenden Material kann es sich ausser um ölhaltige Samen bzw. Saaten
auch um ölhaltige
Früchte
und allgemein um safthaltige Früchte
aller Art handeln, aber auch um flüssigkeitshaltige Nahrungsmittel
anderer Art, aus welchen die Flüssigkeit
ausgedrückt
werden soll.