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Vorrichtung zur Verarbeitung viskoser Stoffe Die Erfindung bezieht
sich auf Vorrichtungen zur Verarbeitung viskoser Stoffe, insbesondere zum Mischen,
Verdichten, Entlüften und Zerreiben, beispielsweise von Zellstoftlösungen, Ölen,
Nahrungsmitteln u. dgl.
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Man hat zu diesem Zweck ; bereits Behälter mit einer in diesem Behälter
angeordneten Oberfläche verwandt, auf der das zu behandelnde Gut in Form eines dünnen
Films durch umlaufende Glieder ausgebreitet wird.
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Das Neue besteht nun darin, daß in der den Film tragenden Oberfläche
selbst oder in derjenigen der umlaufenden Glieder Nuten vorgesehen sind. Hierdurch
wird erreicht, daß die bei der Verarbeitung des Gutes zwischen der Oberfläche und
den bewegten Gliedern entweichende Luft oder entweichenden Gase frei nach außen
abgeleitet werden.
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Es sind ferner Mittel vorgesehen, um die Temperatur des Materials
während der Behandlung zu regeln.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist ferner noch, daß der Drudc,
lvelchem das Material während der Reibwirkung ausgesetzt ist, oder die Schlagkraft
der auf das Material svirkenden Schla,ovorrichtung werden kann.
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Gemäß der Erfindung werden die wirksamen Oberflächen einer oder beider
reibenden Elemente bzw. die wirksame Oberfläche des Schlägerorganes und der Gegenfläche,
auf welche der Schläger einwirkt, oder beider mit einem Reibungsbelag oder mit Nuten
oder Rinnen verstehen, welche über die Reibflächen sich erstrecken, und zwar in
solcher Weise, daß ein Überschuß von Material durch sie in Kreislauf versetzt wird.
Dadurch wird nicht nur der Film des Gutes, der unmittelbar bearbeitet wird, in unveränderter
Stärke erhalten, es wirkt auch der Überschuß an Gut kühlend auf die Bearbeitungsflächen.
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Die Kanäle oder Rinnen in den Bearbeitungsflächen sind von solcher
Breite und Tiefe, daß nicht nur das Gut in der gewünschten Menge durch sie hindurchtreten
kann, sondern daß auch noch freier Raum bleibt zur Abführung der bei der Behandlung
aus dem Material entweichenden Gase.
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Die Erfindung kann in verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht
werden. Eine Ausführungsform kann z. B. aus einem geeigneten, in zwei oder mehreren
Kammern unterteilten Behälter bestehen. oder es können ineinandergesetzte, oben
und unten offene Hohlkörper verwendet werden, durch die mittels geeigneter Vorrichtungen
ein Guts umlauf herbeigeführt wird. Im Umlaufweg des Gutes sind eine geeignete Oberfläche
und Vorrichtungen
zum Verteilen einer gewissen Gutmenge in der
Form eines dünnen Films auf dieser Oberfläche vorgesehen. Eine Zentrifugal- oder
andere Pumpe bzw. Antriebsmittel kann für den Umlauf des Gutes verwendet werden.
Beispielsweise kann man Propeller verwenden.
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Die Erfindung ist beispielsweise in den Abbildungen der beiliegenden
Zeichnungen veranschaulicht.
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Abb. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform
der Maschine nach der Erfindung.
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Abb. 2 ist eine Vorderansicht zur Veranschaulichung der Reib- oder
Schlagoberfläche.
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Abb. 3, 4 und 5 sind Schnitte nach Linie A-A, B-B und C-C der Abb.
2.
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Abb. 6 zeigt eine Anordnung zur Stützung des auf das zu behandelnde
Material wirkenden Elementes, dessen Druck durch Zentrifugalkraft herbeigeführt
wird.
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Abb. 7 ist ein Grundriß hierzu.
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Abb. 8 zeigt eine andere Ausbildungsweise des die Oberfläche bearbeitenden
Elementes unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, Abb. g einen Grundriß hierzu.
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Abb. 10 zeigt eine andere Ausführungsform der Maschine gemäß der
Erfindung im senkrechten Schnitt.
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Abb. II zeigt in Vorderansicht das hierzu gehörige Reibelement, während
Abb. 12 eine Draufsicht auf dasselbe darstellt.
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Gemäß Abb. I sitzt auf einer Grundplatte I ein Hohlfuß 2, der ein
korb- oder becherartiges Gefäß 3 mit einem Mantel4 zur Einleitung eines Heiz- oder
Kühlmittels trägt. An der Grundplatte 5 des Hohlfußes 2 ist ein Spurlager 6 für
eine senkrechte Welle 7 angeordnet. Das obere Ende derselben ist in einem Lager
8 des Deckels g des Behälters 3 geführt.
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Auf der Welle 7 sitzt drehbar eine Hülse 10 mit einem Kegelrad 11,
das in Eingriff steht mit dem Kegelrad I2 der durch Riemen angetriebenen WelleI3,
die ihrerseits in Lagern I4 und I5 geführt ist, Auf der Hülse oder Büchse 10 ist
dicht über dem Boden des Behälters 3 eine Nabe I6 befestigt, welche Rahmen I7 trägt,
durch die das Material im Behälter 3 in Bewegung gehalten wird. Die Glieder des
Rahmens weisen V-förmigen oder ähnlichen stromlinienförmigen Querschnitt auf.
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Auf der Stirnfläche des Behälters 3 sitzt ein ringförmiger Körper
I8 mit nach abwärts ragendem Flansch I9, der Löcher 20 aufweist.
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Am unteren Ende des Flansches 19 sitzt ein nach innen vorragender
Flansch 21, auf welchem ein schalenartiger Boden 22 aufgesetzt ist, der einen zylindrischen,
mit mittlerer Öffnung 23 versehenen Ansatz 24 besitzt. Die Flügel 17 sind so geformt,
daß sie sich mit geringem Abstand gegen die Innenfläche des Behälters 3 und die
Außenflächen der Flansche 19 und 21 sowie der Platte 22 mit Stutzen 24 legen. Am
oberen Ende der Welle 7 sitzt ein Kegelrad 25, das in Eingriff steht mit einem Kegelrad26
einer horizontalen, durch Riemen angetriebenen Welle 27, die in Lagern 28 und 29
des Deckels 9 des Behälters 3 und des Armes 29a geführt ist. Auf der Welle 7 ist
ferner eine Büchse 30 mit radialen Armen 3I fest aufgesetzt, deren außere Enden
durch einen Ring 32 verbunden sind. An diesem sitzen Platten 33 mit Ansätzen, die
in einen vertikal verstellbaren Schuh 34 eingreifen, der seinerseits Augen 35 für
den Durchtritt eines Stiftes 36 aufweist, auf welchem drehbar ein Hebel 37 sitzt.
Das eine Ende dieses Hebels ist als Arm 37a ausgebildet, auf welchem einstellbar
ein Gewicht 38 befestigt ist. Das entgegengesetzte Ende des Hebels 37 ist gelenkig
durch Ansatz 39 mit einer Platte 40 verbunden, durch welche die Behandlung der Oberfläche
des zu bearbeitenden Materials erfolgen soll. Die Stirnfläche der Platte 40 ist
gemäß der Krümmung der Oberfläche, mit welcher sie zusammenwirkt, geformt und weist
eine Reihe von Kanälen auf, wie aus den Abb.2 bis 5 und II hervorgeht. Die äußeren
Kanten dieser Kanäle oder Rillen sind auf der Rückseite geschärft, auf der Vorderseite
schwach abgerundet, wie bei S in Abb. 3 und 4 dargestellt. Sie sind d ferner auf
der der Bewegung abgekehrten Seite unterschnitten und so breit, daß sie nicht nur
für den Durchgang des Materials genügen, sondern daß auch noch ausreichend Raum
für den Austritt von Gas oder Luft, welche aus dem Material durch die Wirkung der
Platte 40 ausgetrieben wird, bleibt.
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Um diesen Durchtritt von Luft oder Gas zu erleichtern, können noch
besondere Platten 4I (Abb. 6 und 7) vorgesehen sein, die über den oberen Enden der
Platte 40 angeordnet sind und horizontal geneigt sind mit der Folge, daß durch ihre
von den Armen 2I herbeigeführte Bewegung ein heftiger Luftstrom über die Stirnenden
der Kanäle hinweggeführt wird, durch den Luft oder Gas aus den Kanälen herausgesaugt
wird.
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Die Büchse oder Hülse 30 ist umschlossen von einer Büchse 42, die
etwas oberhalb des Stirnendes des zylindrischen Ansatzes 24 der Schale 22 endet.
An dieser sitzt ein Propeller 43, durch welchen das Material durch den zylindrischen
Ansatz 24 hindurchgesaugt wird und wieder durch die Schlitze oder Öffnungen 20 des
Behälters 3 in Richtung der Pfeile der Abb. I und 10 heruntergetrieben wird. Da
das Material durch diese Öffnungen wieder hindurchtritt, kreuzt es die Platten 40.
Da
diese mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, üben sie eine heftige
Schlagwirkung auf dasselbe aus und breiten es in einem dünnen Film auf der Außenfläche
der Platten 40 aus.
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Gleichzeitig tritt das Material hierbei in die Kanäle oder Rillen
besagter Platten ein, strömt durch diese nach abwärts und gelangt wieder in den
Wirkungsbereich des Propellers 43. Um ein Zurückströmen des Materials aus dem Kanal
der Platte 40 zu vermeiden, kann dieser am unteren Ende mit einer Abschluß leiste
oder Platte 44 (Abb. II und I2) versehen sein, die an dem Schuh 34 oder an Armen
45 befestigt und schräg geneigt ist.
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Dadurch wird jeder die ordnungsgemäße Strömung des Materials aus den
Kanälen der Platte 40 behindernde Rückdruck vermieden.
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Der Druck der Platte 40 auf das Material muß ein solcher sein, daß
ein dünner Film des Materials zwischen ihr und der undurchbrochenen Oberfläche des
Behälters aufrechterhalten bleibt. Dies wird erreicht durch Längsverstellung des
Gewichtes 38 auf dem Arm 37. Dadurch wird der Druck der Platte 4o auf den Materialfilm
geregelt, da das Genicht mehr oder weniger die Zentrifugalwirkung auf die Platte
40 ausgleicht.
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Bei der Ausbildungsweise nach Abb. 8 und g entfällt das Gegengewicht.
Es wird ein Hebel 44a verwendet, der von dem in Abb. 6 und 7 schon erläuterten Schuh
getragen wird.
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Dem Druck des Körpers 40 gegen die Mantelfläche des Behälters 3 wirkt
die Feder 45a entgegen, die sich gegen das Ende des Armes 44' stützt, während ihre
Bewegung nach einwärts durch den Anschlag 46 begrenzt ist. Die Einstellung der Druckwirkung
der Feder erfolgt durch einen Einstellbolzen 46a auf dem geschlitzten Ende des Hebels,
das sich gegen den Arm 47 des Trägers der Platte Xo stützt. Die Befestigung der
Feder erfolgt unabhängig vom Hebel, und da die die Teile tragenden Arme umlaufen,
so wirkt die Feder der Zentrifugalkraft der Platte 40 entgegen.
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Wie beim vorangehenden Ausführungsbeispiel können wieder Vorrichtungen
vorgesehen sein, um Luft oder Gas aus den Kanälen der Platte 40 abzusaugen und einen
Rückstrom des Materials durch diese Kanäle zu verhindern.
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Während bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel angenommen ist,
daß die Oberfläche, auf welcher das Material behandelt wird, in vertikaler Ebene
geneigt ist, kann sie aber auch in waagerechter Ebene wie beim Ausführungsbeispiel
nach Abb. 10 verlaufen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. Io ist der Aufbau der Maschine
der gleiche wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen, nur mit dem Unterschiede,
daß die das Material behandelnde Oberfläche in waagerechter Ebene liegt, ebenso
auch die Bearbeitungsplatte 40. Auch kann die Bearbeitungsfläche in einem beliebigen
Winkel geneigt angeordnet sein. Wenn die Platte 40 in horizontaler Ebene sich befindet,
so wird sie nicht der Wirkung der Zentrifugalkraft unterliegen mit der Folge, daß
sie gegen die Mantelfläche des Behälters getrieben wird. Infolgedessen müssen Mittel
vorgesehen werden, um die Platte 40 in bezug auf die Gegenoberfläche, mit der sie
zusammenwirkt, exakt einzustellen. Wie schon erwähnt, kann die mit der Bearbeitungsfläche
zusammenwirkende Oberfläche mit Rillen oder Nuten versehen sein. Die Oberfläche
der Bearbeitungsfläche selbst kann entweder eben sein oder gleichfalls gerillt oder
genutet sein.
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Um den Behälter 3 zu entleeren, ist er mit einer Öffnung 50 versehen,
die durch Tür 51 mit Schraubverschluß 52 betätigt werden kann.
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An Stelle der Anordnung von Kanälen auf den Schlag- oder Schleifkörpern
in solcher Weise, daß diese einen Umlauf des überschüssigen Materials schaffen,
können auch getrennte Platten oder Schaber zu diesem Zwecke verwendet werden und
in Verbindung hiermit besondere Organe zum Abkratzen des dünnen Materialfilms von
den festen Behälterwänden.
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An Stelle von schräg geneigten Kanälen können auch die Platten oder
Schaber als einfache Platte oder Messer im passenden Winkel eingestellt werden,
so daß sie auf das Material, das sie abschaben, die doppelte Wirkung ausüben.
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An Stelle einer festen senkrechten Wandfläche kann auch eine horizontale
Fläche, auf welcher der Film behandelt wird, oder eine im beliebigen Winkel geneigte
treten. In solchem Falle können die Platten oder Schaber stationär angeordnet werden
und besondere Mittel zur Regelung des. von ihnen auf den dünnen Film ausgeübten
Druckes in Anwendung gelangen.
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Selbstverständlich lassen sich solche horizontalen Bearbeitungsglieder
leicht mit automatischen Mitteln für die gleichmäßige Verteilung des Films auf der
Oberfläche versehen.
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Auch in diesem Falle kann ein Propeller, eine Pumpe oder andere Antriebsmittel
zur Herbeiführung des Umlaufs des zu behandelnden Materials im Behälter verwendet
werden.
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Diese Vorrichtungen können auch mit den in horizontaler Ebene umlaufenden
Gliedern verbunden werden oder Teile derselben sein.
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Wie aus Abb. 10 hervorgeht, kann eine waagerechte Schlag- oder Schleifoberfläche
angewendet werden, mit welcher eine waagerechte Schlag- oder Schleifscheibe zusammenwirkt.
In diesem Falle ist ein horizontal verlaufender
ringförmiger Flansch
am unteren Ende des Flansches 19 vorgesehen, mit welchem die Schleifplatte 40, die
unmittelbar auf den radialen Armen 3Ia befestigt ist, zusammenwirkt. Der Propeller
43 ist in diesem Falle so angeordnet und angetrieben, daß das Material im Sinne
der eingezeichneten Pfeile fließt, und zwar nach aufwärts durch das Rohr 24 dem
schalenförmigen Boden 22 zu, wodurch der kontinuierliche Zufluß des Materials durch
die Schleiffläche und von da aus durch die Öffnungen 20 erfolgt.
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Um die Materialmenge, die durch die Schleiffläche hindurchgeht, zu
vergrößern, sind Ablenkplatten 40a auf den Armen 3Ia so befestigt, daß sie den Aufwärts
strom des Materials nach den Bearbeitungsflächen hin ablenken.
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Um die Entfernung der aus dem Material bei der Behandlung entweichende
Gase zu erleichtern, können Mittel zur I1erbeifiihrang einer Luftzirkulation vorgesehen
sein, beispielsweise können Vorrichtungen vorgesehen sein, durch welche ein Luftzug
durch geeignete Öffnungen hindurch nach der Achse der Maschine gesaugt wird. Weiter
können Offnungen am Umfang der Maschine vorgesehen sein, durch welche die angesaugte
Luft entweicht, ferner Schleuderräder, durch welche der Luftzug unterstützt wird.
Auch kann der mittlere drehbare Körper entsprechend geformt sein oder mit entsprechenden
Organen versehen sein, um den Luftzug hervorzurufen. Selbstverständlich können auch
Ventilationsmittel vorgesehen sein, um die Kühlung oder Temperierung des Gutes zu
bewirken.
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PATENTANSFRÜCHE: I. Vorrichtung zur Verarbeitung (Mischen, Verdichten,
Entlüften und Zerreiben) viskoser Stoffe, wie z. B. Zellstoftlösungen, Öle, Nahrungsmittel
u. dgl., mit einem Behälter und einer in diesem Behälter angeordneten Oberfläche,
auf welche das zu behandelnde Gut in Form eines dünnen Films durch umlaufende Glieder
ausgebreitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Film tragenden Oberfläche
selbst oder in derjenigen der umlaufenden Glieder Nuten vorgesehen sind.