DE2050465A1

DE2050465A1 - Schaumzerstorer

Info

Publication number: DE2050465A1
Application number: DE19702050465
Authority: DE
Inventors: David Sadir Ricardo Highland Park NJ Freedman (V St A )
Original assignee: New Brunswick Scientific Co Inc , New Brunswick, NJ (V St A )
Priority date: 1969-10-14
Filing date: 1970-10-14
Publication date: 1971-05-06
Also published as: US3649557A; GB1316296A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

BZMBN

New Brunswick Scientific Co, Inc., New Brunswick, New Jersey O89O3 USA

Schaumzerstörer

Die Erfindung betrifft einen Schaumzerstörer. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schaumzerstörer, der mechanisch wirkt·

Wie allgemein bekannt, ist es möglich einen Gärprozess eines vorbestimmten Produkts in einem geeigneten Behälter durchzuführen, in welchem das zu behandelnde Material in Form einer Flüssigkeit vorliegt, welche Schaum in einem inneren Schaumbereich des Behälters bildet, welcher oberhalb des Flüssigkeitsbereiches liegt· Bei dem Gärprozess tritt die unvermeidliche Schaumbildung oberhalb der Flüssigkeit auf. Wie allgemein bekannt, stört das Aufschäumen das gewünschte Zellwachstum und deshalb ist ein Entschäumen für die richtige Durchführung des Gärprozesses wesentlich·

Es sind bereits Schaumbrecher vorgeschlagen worden, bei denen der Schaum in einen Rotor eintritt und direkt durch die Wirkung der Rotorblätter zerschlagen wird. Solche Vorrichtungen sind ver-

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hältnismäßig verwickelt und kostspielig und obendrein arbeiten sie nicht mit der erwünschten Zuverlässigkeit und mit der erforderlichen Wirksamkeit, da man sich nur auf die direkte mecha^- nische Wirkung der Rotorblätter verläßt· Diese bekannten Vorrichtungen können daher nur mit einem bestimmten Wirkungsgrad arbeiten, wenn ein vorbestimmter Flüssigkeitsspiegel bzw. Schaumhöhe in dem Gärkessel .vorliegt·

Es ist außerdem bekannt, chemische Antischaummittel, wie bestimmte Silikone, zu verwenden· Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß solche chemischen Antischaummittel für den vorgesehenen Zweck ^ wegen der Aufhebung der Keimfreiheit, der Notwendigkeit des Abtrennens des Antischaummittels nach dem Gärprozess und der Möglichkeit der Änderung der chemischen Beständigkeit des Grundmaterials, nicht zufriedenstellend arbeiten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung unter Vermeidung der obigen Nachteile einen Schaumzerstörer zu schaffen, der nicht auf einer chemischen Wirkung und nicht allein auf der mechanischen Wirkung von Schlagblättern zur Vernichtung des Schaumes beruht und nicht auf einen bestimmten Flüssigkeitsspiegel angewiesen ist und der außerdem einfach im Aufbau ist.

Gemäß der Erfindung weist der Kessel, in welchem die Gärung stattfindet eine innere Fläche auf, die einen Schaumbereich umgibt und begrenzt unterhalb dessen sich im Kessel der Flüssigkeitsbereich befindet· Innerhalb des Schaumbereiches des Kessel ist ein Schleuderradläufer angeordnet, der mit dem Schaum in dem Schaumbereich zusammenwirkt und den Schaum einer Fliehkraftwirkung aussetzt und ihn gegen die innere Fläche des Behälters schleudert,, welche den Schaumbereich begrenzt. Als Folge dieser Wirkungen zerfällt der Schaum in seine gasförmige und in seine flüssige Phase. Die gasförmige Phase entweicht nach oben aus dem Kessel, während die flüssige Phase nach unten in den Flüssigkeitsbereich dss Kessels

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zurückfließt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsformcbs erfindungsgemäßen Schaumzerstörers teilweise·geschnitten und teilweise in Ansicht, wobei zusätzliche Einrichtungen für den Gärprozess gezeigt sind?

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1$ und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 ist ein Kessel 10 im Schnitt dargestellt, in welchem der Gärprozess durchgeführt wird. Der Kessel 10 weist einen unteren Bereich 12 auf, in welchem die zu behandelnde Flüssigkeit 15 gelagert ist. Oberhalb des Flüssigkeitsbereiches 12 weist der Behälter 10 einen Schaumbereich 14 auf. Dieser Schaumbereich 14 schließt eine innere Fläche 16 des Kessels 10 ein, welche einen hohlen Innenraum umgibt und begrenzt, in welchem sich Schaum 17 über der Flüssigkeit 15 befindet.

Innerhalb des Flüssigkeitsbereiches 12 des Kessels 10 ist ein Hauptrührer 18 vorgesehen, der beliebiger Konstruktion sein kann und Rührerblätter 20 sowie eine zentrale Rührerwelle 22 aufweist, welche flüssigkeitsdicht durch die untere Begrenzungswand 24 des Kessels 10 geführt und in einem geeigneten Axiallager 26 gelagert ist. Die Welle 22 stellt eine Terlängerung einer Welle eines Antriebsmotors 28 dar, welcher mittels Tragkonsolen 30 an dem Kessel 10 befestigt ist. Mittels dieses Motors 28 kann der Rührer mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit von ungefähr 500 Umdrehungen pro Minute angetrieben werden.

Das obere Ende des Kessels 10, welcher beispielsweise aus jedem geeigneten Material hergestellt sein kann, trägt einen nach aus-

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wärts gerichteten ringförmigen Flansch 32, welcher mit dem Kessel 10 beispielsweise durch Schweißen verbunden ist. Dieser Flansch 32 dient zur Befestigung einer Kopfplatte 34 auf dem offenen Ende des Kessels, wobei die Kopfplatte 34 in dem dargestellten Beispiel aus nichtmagnetischem Metall oder Kunststoff hergestellt ist. Geeignete Bolzenschrauben 36 dienen zur lösbaren Befestigung der Kopfplatte 34 mit dem Flansch 32 in einer Lage, in welcher das offene obere Ende des Kessels 10 bedeckt ist, wobei ein geeigneter Dichtring 38 zwischen dem Flansch 3² uacL der Kopfplatte 34 in übereinander passenden Nuten eingelegt sein kann.

An der Unterseite der Kopfplatte 34 ist ein Ring 40 befestigt, welcher seinerseits mit einem zylindrischen Hohlkörper 42 fest verbunden ist. Der zylindrische Hohlkörper 42 trägt in seinem unteren Bereich ein Armkreuz 44» das aus mehreren Armen oder Streben besteht, die von der Innenfläche des Hohlkörpers 42 radial nach innen ragen und an ihren inneren Enden eine Lagerhülse 46 tragen.

Diese Lagerhülse 46 führt eine längliche drehbare Welle 48, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich, nur eine geringe axiale Bewegungsmöglichkeit in bezug auf die Lagerhülse 46 aufweist, während sie gegenüber dieser Hülse frei drehbar ist. Die Welle 48 läuft in einen Wellenteil 50 aus.

Die Welle 50 erstreckt sich in eine zentrale Hülse 52 einer oberen kreisförmigen Schleuderrad-Rührerplatte 54, welche fest mit der Hülse 52 verbunden ist, die ihrerseits mit der Welle 50 durch einen Querstift 56 gekoppelt ist. Diese Anordnung bildet einen Teil eines Schleuderradrührers 58, der eine untere kreisförmige Platte 60 aufweist, die parallel zu der Platte 54 angeordnet und mit einer zentralen Ansaugöffnung 62 ausgebildet ist. Rührflügel erstrecken sich in radialer Richtung mit bezug auf die Rührerachse und sind in geeigneter YJeise zwischen den Platten 54 und 60 mit

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diesen fest verbunden, die senkrecht zu der Rührerachse stehen. Die Rührflügel 64 stehen senkrecht zu den Rührerplatten und weisen geneigte Enden 66 auf, die mit Abstand zu der Rührerachse angeordnet sind, während die äußeren.Flügelspitzen 68 außerhalb der Platten 54 und 60 liegen.

TJm den Rührer anzutreiben, trägt die Welle 48 an ihrem oberen Ende einen im wesentlichen flachen kreisförmigen Permanentmagneten 63· Die Kopfplatte 34 trägt außerhalb des Kessels 10 einen Antriebsmotor 67 dessen Antriebswelle mit einem zweiten Permanentmagneten fest verbunden ist, welcher parallel zu dem Magneten 63 an der äußeren Seite der Kopfplatte 34 angeordnet ist. An der Außenfläche der Kopfplatte 34 ist ein zylindrisches Gehäuse 70 vorgesehen, welches den Magneten 63 und die Antriebswelle umgibt und den Antriebsmotor 67 in der in Fig. 1 dargestellten Weise trägt. Der Antrieb erfolgt daher über die Magnetkörper 63 und 69» aber es kann ebenso ein Flüssigkeitsdicht durch die Platte 34 hindurchgeführter Antrieb in der gleichen Weise vorgesehen sein, wie dies bei dem Antrieb 28 für den Hauptrührer 18 der Fall ist«,

Es ist ersichtlich, daß der innerhalb des oberen Schaumbereiches des Kessels 10 angeordnete Schleuderradrührer durch den Antrieb angetrieben wird, welcher vollständig von dem Antrieb 28 für den

unabhängig
Hauptrührer 18 ist. Der Schleuderradrührer 28 gemäß der Erfindung wird mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit, beispielsweise in der Größenordnung von 1500 Umdrehungen pro Minute angetrieben·

Damit die gasförmige Phase des Schaumes aus dem Inneren des Kessels entweichen kann, ist eine Abgasleitung 74 vorgesehen, welche sich durch die Kopfplatte 34 erstreckt und von dieser getragen wird. Diese Abgasleitung 74 verbindet dae Innere des Schaumbereichs I4 des Kessels 10 mit der Umgebung. Die Abgasleitung 74 erstreckt sich durch eine in der Kopfplatte 34 angeordnete Öffnung und steht mit

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ihrem unteren offenen Ende direkt mit dem Schaumbereich des Kessels in Verbindung. Die Leitung 74 weist einen nach außen gerichteten Plansch 76 auf, welcher unmittelbar mit der Platte 34 verbunden ist.

Die Wirkungsweise ist folgendes Während der normalen Gärung wird auf die Flüssigkeit 15 durch den Hauptrührer 18 eingewirkt, welcher durch den unabhängigen Antrieb 28 mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit in der Größenordnung von 500 Umdrehungen pro Minute angetrieben wird. Hierbei ist es unvermeidlich, daß sich in dem oberen Schaumbereich 14 des Kessels Schaum 17 bildet, wobei dieser Schaumbereioh durch die innere Fläche 16 des Kessels begrenzt 1st. Der Schleuderradrührer ist durch den Antrieb 67 über die magnetische Übertragung mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1500 Umdrehungen pro Minute angetrieben. Diese als Schleuderrad 58 im vorliegenden Beispiel ausgebildete Vorrichtung zur Erzeugung einer Zentrifugalwirkung wirkt nicht in erster Linie mittels der Rührflügel 64 auf den Schaum ein, um ihn zu zerschlagen. Dies ist ohne weiteres aufgrund der Größe der Rührflügel 64 erkenntlich, welche verhältnismäßig schmal sind, wodurch eine wirksame Zerschlagung des Schaumes durch eine unmittelbare Einwirkung der Rührflügel 64 auf den Schaum nicht erreicht werden kann.

Mit dem Schleuderradrührer 58 gemäß der Erfindung wird der Schaum über die Ansaugöffnung 62 angesaugt und einer Zentrifugalkraft ausgesetzt, um ihn gegen die Fläche 16 zu schleudern, welche den Schaumbereich I4 umgibt und begrenzt, in welchem der Schleuderradrührer 50 angeordnet ist, so daß der Schaum sowohl aufgrund der Zentrifugalkraft als auch aufgrund des Auftreffens auf der Oberfläche 16 in seine gasförmige und in s.eine flüssige Phase zerlegt wird. Die gasförmige Phase entweicht in einfacher Weise über die am oberen Ende des Kessels angeordnete Abgasleitung 74, während die flüssige Phase entlang der Innenfläche des Kessels zu der Flüssig-

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keit "15-zurückfließt.

Es wurde festgestellt, daß mit diesem außerordentlich einfachen Aufbau gemäß der Erfindung eine äußerst zuverlässige mechanische Entschäumung bewirkt wird. Auf diese Weise werden alle sich aus der chemischen Entschäumung ergebenden Nachteile vermieden. Gleichzeitig ist die erfindungsgemäße Anordnung, da das Zerschlagen des Schaumes nicht auf der direkten Einwirkung der Rührerflügel beruht, nicht abhängig von einem gewissen Flüssigkeitsspiegel und einer gewissen Schaumhöhe innerhalb des Kessels 10. Filmaufnahmen haben das außerordentlich wirksame Zerschlagen des Schaumes aufgrund der Zentrifugalwirkung und aufgrund des Aufschiagens des Schaumes gegen die Innenfläche des Kessels gezeigt. Diese Wirkungen überwiegen, während die direkte Einwirkung der Rührflügel 64 dem gegenüber von untergeordneter Bedeutung ist.

Es kann unabhängig von einer bestimmten Flüssigkeits- und Schaumhöhe auf den Schaum eingewirkt werden, indem eine Zentrifugalkraft auf ihn ausgeübt und er gegen die innere Fläche 16 des Schaumbereiches 14 des Kessels 10 geschleudert wird, so lange es möglich ist, daß der Schleuderradrührer eine Saugwirkung auf den Schaum ausüben kann. Das Zerlegen des Schaumes tritt nicht nur durch das Aufschlagen auf die innere Oberfläche 16 sondern auch während der Bewegung durch den Raum zwischen dem Schleuderradrührer und der Oberfläche 16 aufgrund der Fliehkraft ein.

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Claims

_ 8 — ' Patentansprüche

1. Mechanischer Schaumzerstörer, gekennzeichnet durch einen

. Kessel (10) mit einem Schaumbereich (H) > der den Schaum (17) aufnimmt und der durch eine Innenwand (16) des Kessels (1O) begrenzt ist und durch eine Schleudereinrichtung (58)> die den Schaum (I7) durch Fliehkraftwirkung gegen die Innenwand (16) schleudert.

2. Schaumzerstörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach oben offene Kessel (1O) durch eine Kopfplatte (34)

" abgedeckt ist, durch die eine Abgasleitung (74) führt, die den Schaumbereich (14) mit der Umgebung verbindet.

3· Schaumzerstörer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (34) als Halterung für die Schleudereinrichtung (58) dient.

4· Schaumzerstörer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (67) für die Schleudereinrichtung (58) auf der Außenseite der Kopfplatte (34) angeordnet ist.

5· Schaumzerstörer nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Schleudereinrichtung (58) als auch die Antriebsvorrichtung (67) magnetische Teile (63, 69) aufweisen, die einander gegenüberliegend auf gegenüberliegenden Seiten der Kopfplatte (34) angeordnet sind, die aus einem nichtmagnetischen Werkstoff besteht.

6. Schaumzerstörer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudereinrichtung (58) eine Achse, die mit der Rotorachse dieser Einrichtung zusammenfällt und jeweils senkrecht zu dieser Achse angeordnete obere und untere parallele Platten (54, 60) sowie einige Rührflügel (64) zwischen den Platten (54, 60) aufweist, wobei die Rührflügel mit den Platten fest

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verbunden sind und radial zu der Achse der Schleudereinrichtung (58) angeordnet sind und daß die untere Platte (βθ) im Bereich der Drehachse mit einer Säugöffnung (62) versehen ist.

7· Schaumzerstörer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel (64) zueinander mit Abstand und in der Ebene der Schleuderradachse angeordnet sind.

8. Schaumzerstörer nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel (64) der Schleudereinrichtung (58) über die Platten (54» 60) hinausragen.

9β Schaumzerstörer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptrührer (18) in einem unteren, Flüssigkeitsbereich (12) des Kessels (10) angeordnet ist.

10. Schaumzerstörer nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß voneinander unabhängige Antriebsvorrichtungen (67, 28) für die Schieudereinrichtung (58) und den Rührer (18) vorgesehen sind.

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