DE2155675A1

DE2155675A1 - Wärmeaustauscher für viskose Stoffe

Info

Publication number: DE2155675A1
Application number: DE19712155675
Authority: DE
Inventors: Hendrik Bergschenhoek Streefkerk (Niederlande)
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1972-05-18
Also published as: FR2113886A1; AU3540171A; FR2113886B1; AT322956B; IT957117B; NL7016466A; BE775185A

Description

DR. ING. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 90 β MÖNCHEN βθ

WILSTORFER »TR. 3a · TEL. CD4I1I 77 00 6Γ - lUCIUOMHN4.n. 38 · TIL «ΟβΙΙΙ 47 8947

München, 5. November 1971 L 506 R

Unilever N.V., Museumpark 1, Rotterdam, Niederlande

Wärmeaustauscher für viskose Stoffe

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für viskose Stoffe mit einer Tendenz zu Ablagerungen in einer kontinuierlich wachsenden Schicht aus festem Stoff an den wärmedurchlässigen Flächen während einer thermischen Behandlung, wie beispielsweise Mischungen mit genießbaren ölen und Fetten für die Bereitung von Margarine, die eine Schicht aus kristallisiertem, festen Stoff an den wärmedurchlässigen Flächen bei Kühlung ablagern.

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für viskose Stoffe der eben beschriebenen Art mit einer Anzahl zueinander koaxialer Ringkammern mit wärmedurchlässigen Wänden und mit einer von einer gemeinsamen Antriebswelle getragenen Drehscheibe im Inneren jeder Kammer, wobei die Kammern und die Scheiben zusammen derart gestaltet sind, daß der thermisch zu behandelnde und rund um die Scheiben fließende Stoff in radialer Richtung eine konstante oder nahezu konstante Geschwindigkeit besitzt.

Ein Wärmeaustauscher der eben beschriebenen Art hat nicht nur den Vorteil, daß er verhältnismäßig wenig Raum beansprucht, sondern auch den Vorteil, daß der thermisch zu behandelnde Stoff einen so gering wie möglich gehaltenen Widerstand bei seinem Durchgang durch die Vorrichtung antrifft, wobei wegen der abwechselnden Verengung und Erweiterung des Durchgangs zwischen den Scheiben und den wärmedurchlässigen Wänden der Flüssigkeitsstrom einer kontinuierlichen Vermischung nach Art eines Knetens unterworfen ist, das nicht nur den Wärmeaustausch begünstigt, sondern sich auch in bestimmten Fällen auf die Qualität des behandelten Erzeugnisses günstig auswirkt. Ein Nachteil dieser be-

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kannten Vorrichtung besteht jedoch darin, daß bei thermischer Behandlung von viskosen Stoffen, die eine Tendenz zu Ablagerungen in einer kontinuierlich wachsenden Schicht aus festem Stoff an den wärmedurchlässigen Wänden besitzen, diese Ablagerungen den Wärmeaustausch nachteilig beeinflussen, da sie als War me isolation wirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der beschriebenen Art in der Weise weiterzubilden, daß die oben genannten Nachteile beseitigt werden, während die Vorteile erhalten bleiben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Seitenwände der Kammern eben, die Scheiben konisch und zu beiden Seiten mit einer Anzahl von radial oder unter einem Winkel zum Radius der Scheibe verlaufenden Aussparungen versehen sind, in deren jeder ein Schabeisen bzw.: -messer zum Abschaben der Seitenwände der Kammern um eine zu den Seitenwänden parallele Achse gelenkig gelagert ist.

Wärmeaustauscher für thermische Behandlung kristallisierender Stoffe, die mit Schabeisen bzw. -messern versehen sind und eine Anzahl von je in einer koaxialen Ringkammer mit wärmedurchlässigen Wänden drehbaren Scheiben ausgestattet sind, sind bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen besitzt der Raum zwischen jeder Scheibe und einer Seitenwand der Kammer eine konstante Breite. Als Ergebnis der oben genannten Maßnahme wird eine sehr einfache Kons t ruk t ions lösung für das Problem der Verwendung von Schabeisen bzw. -messern bei Wärmeaustauschern erreicht, bei denen die Flächen der Scheiben und der Kammerwände nicht parallel zueinander verlaufen.

Zur Verhinderung einer Verstopfung des Raums zwischen einer Scheibe und der im Umfangsbereich liegenden, zylindrischen, wärmedurchlässigen Wand der Kammer, wobei diese Verstopfung zur Aufrechterhaltung des Durchflusses des zu behandelnden Stoffes von diesem einen besonders hohen Druck fordern würde, kann am Umfangsbereich jeder Drehscheibe erfindungsgemäß eine Anzahl von die zylindrische Wand der Kammern abschabenden Schabeisen bzw. -messern vor-

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gesehen sein, deren jedes um eine zur Antriebswelle der Scheiben parallele Achse gelenkig gelagert ist. Es ist desweiteren empfehlenswert, daß die Drehachse der Schabeisen bzw. -messer in Hinblick auf den umfang der Scheibe zurückgezogen ist. Durch diese Maßnahme steht mehr Raum für die zuletzt genannten Messer zur Verfügung. Für den gleichen Zweck, nämlich die Verhinderung einer Verstopfung des Durchgangs zwischen zwei aufeinander folgenden Kammern, kann zwischen allen jeweils aufeinander folgenden Scheiben eine Anzahl von die zylindrische, wärmedurchlässige Verbindungswand dieser Kammern abschabenden Schabeisen bzw. -messern vorgesehen sein, die einheitlich mit der Antriebswelle bewegbar und um eine zur Antriebswelle parallele Achse gelenkig gelagert sind.

Die Erfindung wird im folgenden weiter ins einzelne gehend anhand eines Ausführungsbeispiels eines Wärmeaustauschers unter bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die Einheit; Figur 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Figur 1; Figur 3 einen Teil-Längsschnitt in vergrößertem Maßstab nach

der Linie III-III der Figur 2 und Figur 4 einen Teil-Längsschnitt in vergrößertem Maßstab nach der Linie IV-IV der Figur 2.

Das Gehäuse des dargestellten Wärmeaustauschers besteht aus einer Anzahl von - im zeichnerisch dargestellten Fall aus vier Ringelementen 1, die von einer zylindrischen Außenwand 2 umgeben sind. Die Ringelemente 1 stehen in jedem Fall nabenseitig über eine Buchse 3 miteinander in Verbindung; diese besitzen eine solche Länge, daß ein Ringraum 4 zwischen den Ringelementen 1 freigehalten ist. Die endseitig äußeren Ringelemente 1 stehen über Buchsen 5 und 6 mit Abschlußwänden 7 und 8 des Gehäuses in Verbindung, wodurch also auch zwischen dem ersten Ringelement 1 und der Abschlußwand 7 und zwischen dem letzten Ringelement 1 und der Abschlußwand 8 ein Ringraum freigehalten ist. In jedem Ringelement 1 ist eine Bohrung 9 vorgesehen; diese Bohrungen liegen

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fluchtend in einer Linie und bilden einen Einlaßkanal 10 für das Kühl- oder Heizmittel. Mit dem Einlaßkanal 10 steht ein Einlaßstutzen 11 für das Kühl— oder Heizmittel in Verbindung. Der Bohrung 9 ungefähr diametral gegenüberliegend sind eine Bohrung 12 und eine Bohrung 13 in jedem Ringelement 1 vorgesehen; die Bohrungen 12 liegen fluchtend auf einer Linie, ebenso die Bohrungen 13. Die Bohrungen 12 bilden einen ersten Auslaßkanal 14 und die Bohrungen 13 einen zweiten Auslaßkanal 15 für das Kühl- oder Heizmittel. Mit dem Auslaßkanal 14 steht ein Auslaßstutzen 16 in Verbindung, während ein gleicher Auslaßstutzen mit dem Auslaßkanal 15 in Verbindung steht. Es ist selbstverständlich, daß in derselben Weise mehr als zwei Auslaßkanäle für das Kühl- oder Heizmittel vorgesehen sein können.

Versteifungsrippen der Abschlußwände 7 und 8 sind mit Bezugszeichen 17 und 18 versehen. Die Abschlußwand 7 ist mit einer Auslaßbuchse 19 ausgerüstet, in die ein Auslaß 20 eingeschraubt ist, während die Abschlußwand 8 mit einer Nabenbuchse 21 ausgestattet ist.

Eine Antriebswelle 22, die mittels eines Kugellagers und einer Dichtung 23 in der Nabenbuchse 21 getragen ist, erstreckt sich im Inneren des von den Buchsen 3, 5 und 6 der Ringelemente 1 gebildeten Hohlraums. Eine der Anzahl der Ringelemente 1 entsprechende Anzahl von Scheiben 24 ist an der Welle 22 befestigt; jede der Scheiben 24 ist in einer Kammer mit wärmedurchlässigen Wänden 25, 26 und 27 jedes Ringelements 1 drehbar und ruht auf einer Buchse 28, die Bestandteil der auf der Antriebswelle 22 angeordneten Scheibe 24 ist. Die Buchsen 28 sind durch einen Keil 29 drehfest auf der Antriebswelle 22 festgelegt und mittels eines Distanzrohrs 30 und eines Distanzrohrs 31 zwischen einem Bund 32 der Antriebswelle 22 und einer in die Antriebswelle 22 eingeschraubten Schraube 33 eingeklemmt.

An der Nabenbuchse 21 ist ein Einlaßrohr .34 für den thermisch zu behandelnden Stoff angeordnet. Ausgehend von der Nabenbuchse 21 verfolgt der zu behandelnde Stoff eine Zickzackbahn bei seinem

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Durchgang durch den Ringraum zwischen der Buchse 6 und dem Distanzrohr 3O, durch den Raum zwischen den Scheiben 24 und den wärmedurchlässigen Wänden 26, 27 und 25 jedes Ringelements 1, durch die Ringräume zwischen den Buchsen 3 und 28 und durch den Ringraum zwischen der Buchse 5 und dem Distanzrohr 31, die mit dem Auslaß 20 in offener Berührung stehen.

Aus dem Vorausgegangenen folgt, daß ein Kühl- oder Heizmittel, das durch den Einlaßstutzen 11 eingeführt und durch den Auslaßstutzen 16 abgeführt wird, zum parallelen Fließen in den Ring* räumen 4 zwischen allen jeweils aufeinander folgenden Ringelementen gezwungen ist.

Die Wände 25 und 26 der Ringelemente 1 verlaufen parallel zueinander, während die Scheiben 24 sich derart konisch verjüngen, daß sie in Richtung auf ihr Zentrum dünner werden. Die Konizität der Scheiben 24 ist derart berechnet, daß der thermisch zu behandelnde Stoff mit konstanter oder etwa konstanter Geschwindigkeit durchfließt.

Zur Verhinderung einer durch Ablagerung an den Wänden 26 und 25 gebildeten Schicht aus festem Stoff ist jede der Scheiben 24 auf ihrer einen Seite mit einer Anzahl von - im dargestellten Fall mit vier - Schabeisen bzw. -messern 35 und auf ihrer anderen Seite mit derselben Anzahl von Schabeisen bzw. -messern 36 ausgerüstet. Jedes der Messer 35 besitzt eine Welle 37, die beweglich an Gelenken 38 der Scheiben 24 festgelegt ist. Jedes dieser Gelenke 38 ist in einer Aussparung 39 in den Scheiben 24 angeordnet, wobei die Wellen 37 parallel zu den wärmedurchlässigen Wänden 26 verlaufen. In derselben Weise kann jedes Messer 36 auf einer Welle 40 drehbeweglich sein, die parallel zu den wärmedurchlässigen Wänden 25 verläuft. Im dargestellten Fall verlaufen die Wellen 37 und 40 unter einem Winkel zum Durchmesser der Scheiben 24, so daß die Messer 35 und 36 den Schub des Stroms der thermisch zu behandelnden Flüssigkeit.durch die Einheit begünstigen.

Zur Verhinderung einer durch Ablagerung an den Innenseiten der

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Buchsen 3,5 und 6 gebildeten Schicht aus festem Stoff sind die Buchsen 28 und das Distanzrohr 30 mit einer Anzahl von - im dargestellten Fall mit vier - Schabeisen bzw. -messern 41 ausgerüstet; jedes der Messer 41 ist an einer zur Antriebswelle 22 der Einheit parallelen Welle 42 gelenkig angelenkt. Zur Verhinderung einer durch Zusammenkleben an der zylindrischen Innenwand 27 der Kammern der Ringelemente 1 gebildeten Schicht aus festem Stoff ist an der peripheren Außenseite jeder Scheibe 24 eine Anzahl gleicher Schabeisen bzw. -messer 43 angeordnet - im dargestellten Fall vier Messer -; jede's der Messer 43 befindet sich in einer Aussparung 44 an der Peripherie der Scheibe 24 und ist an einer zur Antriebswelle 22 der Einheit parallelen Welle 45 gelenkig angelenkt. Infolge der Anordnung in Aussparungen nehmen die Messer 43 einen so klein wie möglich gehaltenen Raum in dem engen Durchlaß zwischen dem Umfang der Scheiben 24 und jeder zylindrischen Wand 27 der Kammern ein.

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Claims

Patentansprüche

,!./Wärmeaustauscher für viskose Stoffe mit einer Tendenz zu Ablagerungen in einer kontinuierlich wachsenden Schicht aus festem Stoff an den wärmedurchlässigen Flächen während einer thermischen Behandlung, wie beispielsweise Mischungen mit genießbaren ölen und Fetten für die Bereitung von Margarine, die eine Schicht aus kristallisiertem, festen Stoff an den wärmedurchlässigen Flächen bei Kühlung ablagern, mit einer Anzahl zueinander koaxialer Ringkammern mit wärmedurchlässigen Wänden und mit einer von einer gemeinsamen Antriebswelle getragenen Drehscheibe im Inneren jeder Kammer, wobei die Kammern und die Scheiben zusammen derart gestaltet sind, daß der thermisch zu behandelnde und rund um die Scheiben fließende Stoff in radialer Richtung eine konstante oder nahezu konstante Geschwindigkeit besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (25, 26) der Kammern eben, die Scheiben (24) konisch und zu beiden Seiten mit einer Anzahl von radial oder unter einem Winkel zum Radius der Scheibe (24) verlaufenden Aussparungen (39 bzw. ohne Bezugszeichen) versehen sind, in deren jeder ein Schabeisen oder -messer (35, 36) zum Abschaben der Seitenwände (25, 26) der Kammern um eine zu den Seitenwänden (25, 26) parallele Achse (37, 40) gelenkig gelagert ist.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfangsbereich jeder Drehscheibe (24) eine Anzahl von die zylindrischen Wände (27) der Kammer abschabenden Schabeisen bzw. -messern (43) vorgesehen ist, deren jedes um eine zur Antriebswelle (22) der Scheiben (24) parallele Achse (45) gelenkig gelagert ist.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (45) der Schabeisen bzw» -messer (43) in Hinblick auf den Umfang der Scheibe (24) zurückgezogen ist.

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Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen allen jeweils aufeinander folgenden Scheiben (24) die zylindrische, wärmedurchlässige Verbindungswand (3) der entsprechenden Kammern abschabende Schabeisen bzw. -messer (41) vorgesehen sind, die einheitlich mit der Antriebswelle (22) bewegbar und um eine zur Antriebswelle (22) parallele Achse (42) gelenkig gelagert sind.

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