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Flügelrührwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Rührwerk insbesondere
für den Einsatz bei der Bereitung von Käse zum Rühren des zu verarbeitenden Guts
in einer Küpe. Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Käsebereitungsanlage
beschrieben, ist dabei jedoch auch für die Bearbeitung von verschiedenartigem anderem
Material einsetzbar.
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Bei der Bereitung von Eüttenkäse werden verschiedene Verfahrensschrit-te
wie die Quarkgerinnung, das Waschen des Quarks und das Einstellen des Fettgehalts
in einer Küpe durchgeführt. Bei verschiedenen Verfahrensschritten, so etwa beim
Aufkochen, muß die zu verarbeitende Nasse gerührt werden. Zum Rühren des mit Sahne
versetzten Quarks verwendet man in bekannten Anlagen eine Anordnung von Rührpaddeln,
welche zum Rühren des Quarks durch die Küpe bewegt werden. Bekannte Paddelanordnungen
konnten jedoch nicht voll befriedigen, u.a. darum, daß sie nicht in der Lage sind,
den in der Küpe enthaltenen Quark vollständig durchzurühren, da die Paddel in bezug
auf die Standhöhe des Quarks eine zu. geringe Höhe haben. Dadurch bleiben gewisse
Bereiche der Hasse relativ unbewegt. Bei den meisten bekannten Paddelanordnungen
werden die Rührpaddel unter Schub durch die Quarkmasse hindurchbewegt.
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Aufgrund des dabei von der Masse ausgeübten -sehr hohen Widerstands
ergeben sich große Belastungen der Paddel, weshalb diese ziemlich klein sein müssen,
d.h. nur eine sehr begrenzte Höhe haben dürfen, um ihrer. Beschädigung oder dem
Festlaufen der Paddel an der Wandung der Küpe vorzubeugen. Bekannte Paddelrührwerke
der beschriebenen Art sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 476 364 und
3 490 751 der Anmelderin beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rührwerk zu schaffen,
welches in der Lage ist, eine zu verarbeitende Nasse in einer Küpe vollständig und
gründlich durchzurühren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Rührwerk der eingangs genannten
Art gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine oben offene Küpe mit einem Boden
und in gegenseitigem Abstand senkrecht stehenden Seitenwänden, durch eine Laufkatze,
durch die Laufkatze tragende und sie waagerecht und im wesentlichen parallel zu
den Seitenwänden der
Küpe beweglich führende Einrichtungen, durch
wenigstens einen von oben her in die Küpe hineinragenden Rührwerksarm mit einem
Rührflügel, durch den Rührwerksarm zu gemeinsamer waagerecht er Bewegung mit der
Laufkatze verbindende. Einrichtungen zum Erzeugen einer hin und her gehenden Bewegung
in einer senkrechten Ebene relativ zur Laufkatze und zur Küpe, mit einem drehbaren,
bewegungsübertragend mit einem Antrieb für den Rührwerksarm verbundenen Kurbelarm,
einer mit dem Rührflügel verbundenen Rührstange, welche mittels eines Gelenkbeschlags
an dem Kurbelarm angelenkt ist, und mit fest mit der Laufkatze verbundenen und an
der Rührstange angreifenden, um eine waagerechte Achse schwenkbaren Führungseinrichtungen,
in welchen die Rührstange längsverschieblich geführt ist, so daß sie bei ihrer durch
den Kurbelarm bewirkbaren Au-f- llnd Abbewegang in einer senkrechten.
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Ebene um die Drehachse der Führungseinrichtungen schwenkbar und damit
in waagerechter Richtung hin und her bewegbar ist un durch Antriebseinrichtungen
zum Bewegen der Laufkatze in waagerechter Richtung relativ zur Küpe und zum Auf-
und Abbewegen des Rührwerksarms, so-daß die Laufkatze und der Rührwerksarm unter
senkrechter Bewegung des Letzteren in waagerechter Richtung entlang der eine zu
bearbeitende PIasse enthaltenden. Küpe bewegbar sind In. einer vorteilhaften. Ausführung
der Erfindung trägt die Laufkatze mehrere, vorzugsweise-zwei in die Küpe herabhängende
Rührwerksarme, welche sich bei der Längsbewegung der Laufkatze durch die in der
Küpe enthaltene Masse hindurchbewegen. Bei ihrer Auf- und Abbewegung beschreiben
die Rührflügel eine senkrecht stehende, etwa kreisförmige Umlaufbahn. Für die Bewegungen
der Laufkatze und der Rührwerksarme sind getrennte, unabhängig voneinander variierbare
Antriebseinrichtungen vorhanden.
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Bei entsprechender Einstellung der Antriebsgeschwindigkeiten beschreiben
die Rührflügel bei ihrer Längsbewegung
entlang der Küpe eine Reihe
von senkrecht stehenden Schleifen. Die Größe der Schleifen in waagerecht er Richtung
ist durch entsprechende Einstellung der Antriebsgeschwindigkeiten relativ zueinander
so einstellbar, daß sich größere oder kleinere Schlaufen oder nahezu eine glatt
gewellte Bewegungsbahn ergeben. Dabei verdienen große Schleifen den Vorzug.
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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht
einer Vorrichtung in einer ersten Ausführundform der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht
auf eine Laufkatze mit den Antriebseinrichtungen für ihre Fortbewegung und für die
Bewegung der Rührflügel, Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Seitenansicht
eines Rührwerksarms und seines Antriebs, Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 weiter vergrößerte
Stirnansicht der Rührwerksarme und ihres Antriebs, Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht
eines Gelenkanschlusses eines Rührwerksarms an einem Kurbelarm, Fig. 6 eine vergrößerte
Dàrstellung des Gelenkanschlusses eines Rührflügels, Fig. 7 eine Seitenansicht einer
anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 eine Stirnansicht der in Fig. 7 gezeigten
Ausführung,
Fig. 9 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 9-9
in Fig. 7, Fig. 10 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 7 mit
einer anderen Ausführung des Gelenkanschlusses eines Rührflügels und Fig. 11 eine
Ansicht im Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 10.
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Bei der Bereitung von Hüttenkäse wird das zu verarbeitende Gut in
eine durch Seitenwände 12, 14 und einen Boden 16 begrenzte Küpe 10 gepumpt oder
sonstwie eingebracht. Zur Erzielung eines optimalen Ergebnisses wird das zu verarbeitende
Gut während gewisser Verfåhrensschritte dauernd gerührt. Ein dazu verwendetes Rührwerk
hat eine Laufkatze 18, welche auf einer Schiene 20 in Längsrichtung beweglich ist.
Die Schiene erstreckt sich in Längsrichtung über die Küpe 10. Unter dem Antrieb
von nachstehend beschriebenen Einrichtungen vermag sich die Laufkatze entlang der
Schiene über die gesamte Länge der Küpe zu bewegen. Ein Paar an der Laufkatze aufgehängter
und in die Küpe 10 hineinragender Rührwerksarme 22, 24 sind zusammen mit der Laufkatze
durch die Küpe hindurch bewegbar. Die Rührwerksarme 22 und 24 haben den gleichen
Aufbau, weshalb im folgenden nur der Rührwerksarm 22 im einzelnen beschrieben ist.
Entsprechende Teile des anderen Rührwerksarms 24 sind mit den gleichen Bezugszeichen
unter Zusatz des Buchstaben 'a' bezeichnet.
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Der Rührwerksarm 22 trägt einen Rührflügel 26 am unteren Ende einer
Stange 28. Das obere Ende der Stange 28 ist an einem Kurbelarm 30 angelenkt, welcher
seinerseits fest an einer drehbaren Welle 32 sitzt. Der Gelenkanschluß der Stange
28 setzt sich aus einem an ihrem oberen Ende sitzenden Winkel 36 und einem an diesem
und am Kurbelarm 30 angreifenden Zapfen 34 zusammen.
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Durch Drehung des Kurbelarms 30 wird die Stange 28 mit dem Rührflügel
26 in der in der Küpe 10 enthaltenen Masse in auf und ab gehende Bewegung gesetzt.
Zur Führung des Rührflügels entlang einer bestimmten Bahn dient eine am mittleren
Teil der Stange angreifende Führungseinrichtung 38. Diese weist einen Rollenkäfig
40 auf, welcher mittels eines Zapfens 44 schwenkbar an einem in bezug auf die Laufkatze
18 feststehenden Teil 42 angelenkt ist. Der Rollenkäfig 40 weist eine vordere und
eine hintere Wandung 46 bzw. 48, ein Paar sich zwischen den Wandungen erstreckender
Wellen 50, 52 und ein Paar auf diesen gelagerter Rollen 54, 56 auf.
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Die Rollen greifen einander gegenüber an der Stange 28 an. Die auf
diese Weise von der Führungseinrichtung 38 gehaltene Stange 28 nimmt bei ihrer Auf-
und Abbewegung verschiedene Winkelstellungen ein, von denen in Fig. 1 und 3 jeweils
zwei dargestellt sind, so daß sich der Rührflügel 26 senkrecht und waagerecht bewegt
und je nach Länge des Kurbelarms eine etwa kreisförmige oder elliptische Umlaufbahn
beschreibt.
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Die Laufkatze 18 hat einen Boden 58 und ruht mit einer Anordnung von
Rollen 60 auf der Schiene 20. Diese hat paarweise angeordnete Gurte 62, 64, zwischen
denen die Rollen 60 geführt sind. Die Antriebe für die Bewegung der Laufkatze und
der Rührwerksarme sind auf dem Boden 58 der Laufkatze untergebracht.
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Der Antrieb für die Rührwerksarme hat einen Motor 68, welcher über
einen Keilriemen 72 mit einem Untersetzungsgetriebe 70 verbunden ist. Die Abtriebswelle
74 des Getriebes 70 ist über einen Kettentrieb 76 mit der Welle 32 verbunden. Der
wirksame Durchmesser der Scheibe 78 des Riementriebs 70 ist mittels einer Kurbel
80 verstellbar. Durch Veränderung des vom Keilriemen 82 beaufschlagten Durchmessers
der Scheibe 78 läßt sich die Eingangsdrehzahl des Getriebes und damit auch die Antriebsgeschwindigkeit
des
Kettentriebs und der Welle 32 variieren. Der Aufbau und die Wirkungsweise von Riementrieben
mit veränderlichem wirksamem Durchmesser der Riemenscheiben ist allgemein bekannt
und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden.
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Der Antrieb für die Bewegung der Laufkatze ist ähnlich dem für die
Bewegung der Rührwerksarme und hat einen Motor 84, einen Keilriementrieb 86, ein
Untersetzungsgetriebe 88 und einen Kettentrieb 90, welcher eine Welle 92 antriebt.
Ein Paar' der Rollen 60 sitzen an der Welle 92 und dienen dem Bewegungsantrieb der
Laufkatze. Die Riemenscheibe 94 des Antriebs der Laufkatze hat wie die Riemenscheibe
78 einen verstellbaren wirksamen Durchmesser und gestaute das Einstellen der Bewegungsgeschwindigkeit
der Laufkatze.
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Die die Führungseinrichtungen 38, 38a tragenden Teile 42, 42a sitzen
an einem waagerecht angeordneten Profilstab 96, welcher mittels Trägern 98 und Winkelstreben
100-starr an der Unterseite der Laufkatze befestigt ist.
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Auf diese Weise sind die Führungseinrichtungen 38, 38a fest mit der
Laufkatze verbunden und bewegen sich zusammen mit dieser.
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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zunächst
sein bemerkt, daß die beiden Eurbelarme 30 und 30a um 180° zueinander versetzt sind,
so daß sich der eine Rührwerksarm 28 am unteren Totpunkt befindet, wenn der andere
Rührwerksarm 28a am oberen Totpunkt ist. Der Kurbelarm 30 dreht sich in Fig. 3 im
Uhrzeigersinn und zieht dabei das obere Ende der Stange aufwärts und nach links,
so daß sich ihr unteres Ende unter Verschwenkung der Führungseinrichtung 38 um den
Zapfen 44 aufwärts und nach rechts bewegt. Damit bewegt sich also das untere Ende
der Stange im Gegenzeigersinn
und erreicht seinen oberen Totpunkt,
wenn sich der Kurbelarm 30 am oberen Totpunkt befindet, worauf es sich dann, wie
in Fig. 1 gezeigt, abwärts und nach links bewegt, bis es die in Fig. 3 ausgezogen
gezeichnete Stellung im unteren Totpunkt erreicht. Solange sich die Laufkatze dabei
nicht fortbewegt, beschreiben die Rührflügel je nach der Länge der Kurbelarme und/oder
der Stangen 28 etwa elliptische oder kreisförmige Bahnen, wodurch die in der Küpe
vorhandene Masse in ganzer Tiefe gründlich durchgerührt wird. Auf ihren kreisförmigen
Bahnen bewegen sich die Rührwerksarme also sowohl in der Senkrechten als auch in
der Waagerechten. Dadurch wird die in den unteren Schichten vorhandene Masse aufwärts
und die in den oberen Schichten vorhandene abwärts getragen, so daß eine gründliche
Durchmischung stattfindet.
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Wird nun der Antrieb der Laufkatze in Gang gesetzt, um diese mit den
Rührwerksarmen entlang der Küpe zu bewegen, so ist dann die Auf- und Abbewegung
der Rührflügel mit der waagerechten Bewegung in Längsrichtung der Küpe gekoppelt.
Auf diese Weise ist dann eine gründliche senkrechte Durchmischung der gesamten in
der Küpe enthaltenen Masse erzielbar. Wie man in Fig. 1 erkennt, beschreiben die.
Rührflügel bei der mit der Auf- und Abbewegung gekoppelten waagerechten Bewegung
eine in Schleifen über die Länge der Küpe verlaufende Bahn.
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Da die Antriebsgeschwindigkeiten für dieLaufkatze und die Rührwerksarme
unabhängig voneinander variierbar sind, lassen sich damit größere oder kleinere
Schleifen bis hin zu einer glatt gewellten Bewegungsbahn der Rührflügel einstellen.
Der Motor 84 ist umsteuerbar.und wird bei Ankunft der Laufkatze an einem Ende ihrer
Bewegungsbahn mittels bekannter Einrichtungen selbsttätig umgesteuert, so daß sich
die Laufkatze dann wieder zum anderen Ende zurückbewegt. Aus der in Fig.' 1 gezeigten
Stellung bewegt sich die Laufkatze nach rechts, bis sie die gestrichelt gezeichnete
Stellung erreicht und der
Motor 84 zum Zurückbewegen der Laufkatze
mit den Rührwerksarmen umgesteuert wird. Am linken Ende der Bewegungsbahn wiederholt
sich dieser Vorgang, so daß sich die Laufkatze hin und her bewegt, bis der Motor
84 abgestellt wird. Die Art der Bewegung der Rührflügel unterscheidet sich also
erheblich von der Bewegung der Rührflügel in bekannten Anordnungen, in denen sie
sich entweder um eine senkrechte Achse herum oder linear in waagerechter Richtung
durch die zu bearbeitende Nasse bewegen.
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Die Rührflügel 26, 26a haben eine abgewinkelte Profilform und erstrecken'sich
jeweils etwa über die halbe Breite der Küpe, so daß eine Durchmischung der gesamten
Masse in der Küpe gewährleistet ist. Bei der Auf- und Abbewegung der Rührflügel
wird die Masse Dank der abgewinkelten Profilform abwechselnd gehoben und niedergedrückt.
Die Flügel können jedoch auch andere Form haben.
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Die Rührflügel 26 und 26a s£nd um im wesentlichen quer zur waagerechten
Bewegungsrichtung verlaufende Achsen schwenkbar. Wie man in Fig. 4 erkennt, stehen
an der Oberseite des Rührflügels 26 zwei Augen 100, 102 hervor.
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Diese sind über ein Paar die Schwenkachse darstellender Zapfen 104
bzw. 106 an einem Anschlußteil 108 mit überkopf stehendem U-Profil angelenkt. Zwischen
den unteren Enden der Schenkel des Anschlußteils 108 und der Oberseite des Rührflügels
26 ist ein gewisser Zwischenraum vorhanden, welcher eine durch die unteren Ecken
des Anschlußteils 108 begrenzte Schwenkbewegung des Flügels um die Zapfen 104 und
106 gestattet. Dank dieser Anordnung ist der Flügel 26 bei der mit der waagerechten
Bewegung gekoppelten Auf- und Abbewegung frei schwenkbar. Bei der Bewegung des Rührwerksarms
von der in Fig., 3 ausgezogen gezeichneten in die gestrichelt angedeutete Stellung
kippt der Rührflügel ein kleines Stück im Uhrzeigersinn und schwenkt dann beim Überschreiten
des oberen
Totpunkts bzw. bei der Abwärtsbewegung zum unteren Totpunkt
um ein entsprechendes Stück im Gegenzeigersinn.
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Diese Schwenkbewegungen tragen zusätzlich zur gründlichen Durchmischung
der Masse bei.
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In der in Fig. 7 bis 9 dargestellten anderen Ausführungsform der Erfindung
trägt die Welle 32 der entlang der Schiene 20 beweglichen, hier nur schematisch
dargestellten Laufkatze 18 einen Kurbelarm 110. Eine Rührwerksstange 112 hat am
oberen Ende ein Anschlußteil 114 mit einer Buchse 118 für die Aufnahme eines am
Kurbelarm 110 sitzenden Kurbelzapfens 116. Das Anschlußteil 114 gehört zu einer
mit einer Führungsstange 120 zusammenwirkenden Führungseinrichtung. Die Führungsstange
120 sitzt an einer Welle 122,- welche in einem Lager 124 an einem hängend an der
Laufkatze befestigten Tragteil 126 gelagert ist. Das Anschlußteil 114 trägt zwei
längsverschieblich auf der Führungsstange 120 geführte Führungsbuchsen 128, 130
und zwei diesen gegenüber an einem Längsträge-r 136:des Anschlußteils hervorstehende
Zapfen 132, 134. Diese dienen der Befestigung der Rührwerksstange 112 und stehen
durch ein Paar Bohrungen 138, 140 in deren oberem Teil hervor. Zur Befestigung der
Rührwerksstange 112 am Anschlußteil 114 dient ein Haltestecker 142 mit zwei in gegenseitigem
Längsabstand angeordneten Steckfingern 144, 146, welche in die Zapfen 132 bzw. 134
durchsetzenden Bohrungen Aufnahme finden. Eine Drehung der Welle 32 und damit des
Kurbelarms 110 im Uhrzeigersinn bewirkt eine' A'uf- und Abwärtsbewegung der Rührwerksstange
112 bei gleichzeitiger Schwenkbewegung um die Welle 122, während sich das Rührwerk
insgesamt mit der Laufkatze in waagerechter Richtung fortbewegt.
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Fig. 7 zeigt den Rührwerksarm in-einer Stellung etwas jenseits des
oberen Totpunkts. Bei der Weiterdrehung des Kurbelarms im Uhrzeigersinn bewegt sich
die Rührwerks-' stange 112 unter Führung der Fuhrungsbuchen 128, 130
entlang
der Führungsstange 120 abwärts. Während der Abwärtsbewegung des Kurbelarms mit dem
Anschlußteil 114 und der Rührwerksstange 112 wird die Führuiigsstange 120 zunächst
im Uhrzeigersinn um die Welle 122 verschwenkt.
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In dieser Weise wird der Rührwerksarm bei seiner Auf-und Abbewegung
um die feste Drehachse 122 hin und her geschwenkt, so daß sich die gleiche Bewegung
des Rührflügels ergibt wie vorstehend anhand von Fig. 1 bis 6 erläutert.
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Auch in dieser Ausführungsf'o'rm sind die Laufkatze und das Rührwerk
unabhängig voneinander angetrieben, so daß die von den Rührflügeln auf ihrem Weg
durch die zu behandelnde Masse beschriebenen Schleifen einstellbar sind.
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Wie bei der ersten Ausführungsform ist an der gegenüberliegenden Seite
der Laufkatze ein zweiter Rührwerksarm gleich dem in Fig 7 bis 9 dargestellten angeordnet.
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Am unteren Ende der Ruhrwerksstange-112 112 ist ein Ruhrflügel 150
angelenkt, jedoch auf andere Weise wie in der ersten Ausführungsform. Wie man in
Fig. 10 und 11 erkennt, ist das untere Ende der Stange 112 T-förmig ausgebildet
und trägt einen Querstab 152. Dieser ist mit einem Ende in einem an der Unterseite
des Flügels 150 angebrachten Lagerklotz. 156 gelagert. Das andere Ende des Querstabs
152 ist für die Anbringung des Flügels 150 an der Stange 112 zusammenschiebbar ausgebildet.
Ein auf das Endstück 160 des Querstabs aufgeschobenes Verlängerungsteil 158 trägt
einen Zapfen 162, welcher in einer Bohrung 164 eines zweiten Lagerklotzes 166 Aufnahme
findet. Eine Weder 168 stützt sich an einem auf dem Querstab sitzenden Ring 170
und an dem Verlängerungsteil 158 ab. Dieses läßt sich gegen die Belastung durch
die Feder 168 nach links auf den- Querstab'aufsch,ieben, um damit den Zapfen 162
aus der Bohrung 164 hervorzuziehen, so daß man den Flügel von der Stange abnehmenkann.
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Wie auch in der ersten Ausführungsform ist der Rührflügel 150 frei
um eine zur waagerechten Bewegung richtung des Rührwerks im wesentlichen quer verlaufende
Achse schwenkbar. Der Schwenkbereich des Flügels 150 um diese Achse ist durch Anschlag
der Rührwerksstange 112 an den Rändern einer von ihr durchsetzten Öffnung 172 im
Rührflügel begrenzt. Zur Versteifung des Rührflügels in diesen Bereichen sind an
seiner Unterseite ein Paar VersteifungskZtze 174, 176 angebracht.
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Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden
Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten,
räumlicher Anordnuungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch
in beliebiger Kombination çerfindungswesentlicn sein.