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Leitschnecke mit wechselnder Drehrichtung der Windungen auf beliebig
große Teilhöhen mit beliebiger Gangzahl Es sind feste Leitschnecken, bei denen die
Schneckenflächen alsWin.dungen gleicherDrehichtung auf einer Achse befestigt sind,
für die verschiedensten Zwecke bekannt. Auch sind Spiralen und Schneckenwindungen
bekannt, deren Drehrichtung mehrfach umgekehrt wird. Diese sind so eingerichtet,
daß die Windungen an den Richtungswechseln gegeneinander versetzt sind, und haben
den Zweck, den Wärmefluß in Wärineaustauschern zu steigern. Ferner sind Schnecken
bekannt, bei denen an den Richtungswechseln die Enden sich nicht berühren, sondern
die eine Windung in den Kanal der anderen hineinragt: sie dienen dazu, bei senkrechter
Stellung der Schnecke körniges Gut herabgleiten zu lassen, wobei das von oberen
Stockwerken des Speichers kommende Gt,t von der oberen Windung auf die untere fällt,
während auf den Anfang der unteren Windung Gut aus dein Stockwerk, welches sich
in Höhe dieses Anfanges befindet, aufgebracht werden kann, ohne daß dieser Vorgang
durch das Herabgleiten des von der oberen Windung kommen-@len Gutes behindert wird.
Ferner sind Spiralen finit wechselnder Drehrichtung bekannt, um die gleiche Kühlwirkung
wie bei einer Spirale gleicher Drehrichtung zu erhalten und uni den Drall des durchströmenden
Kühlwassers aufzuheben, wobei zwischen die Winelungen verschiedener Drehrichtung
ebene Platten geschaltet sind, um dem Strom in5glichstwenig Widerstand entgegenzusetzen.
Iin Gegensatz dazu ist es für Misch- und Rührzwecke erwünscht, die Kehren der Schnecke
so zu gestalten, daß hinter ihnen ein möglichst großer Wirbel in der durchströmenden
Flüssigkeit entsteht. Dies wird dadurch erreicht und als Neuheit betrachtet, daß
die Windungen an den Umlenkstellen auf die ganze Steghöhe aneinanderstoßen, so daß
man sie miteinander verbinden oder durch Umknicken aus einem Stück anfertigen kann.
Eine solche Schnecke kann man beispielsweise als Einsatz in Umwälzapparate (Autoklauen)
oder Auflöseapparate oder als Ersatz für Rührwerke in der chemischen Industrie benutzen.
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Insbesondere kann die Schnecke weiter ausgebildet werden wie folgt:
Sie dient zum Auflösen von Stoffen in der durchströmenden Flüssigkeit. Durch die
Wirbelwirkung wird eine intensive Durchmischurig und schnelles Auflösen der von
der Flüssigkeit mitgeführten Stoffe erzielt. Hierbei kann man die Schnecke so gestalten,
daß die Steigung der Schnecke vom Eintritt der Flüssigkeit bis zum Ausgang aus der
Schnecke abnimmt. Wenn man z. B. Kristalle in der Flüssigkeit auflöst, muß für die
Schnecke ein Steigungswinkel vorgesehen werden, der mindestens so groß wie der Schüttwinkel
der Kristalle ist. Bei Beginn der Auslaugung sind die Kristalle groß und kantig;
ihr Schüttwinkel ist daher auch groß. Durch die Auslaugung werden die Kristalle
kleiner und
runder, auch schleifen sich die Kanten durch die Reibung
an den Schneckenflächen und den Innenflächen des die Schnecke einschließenden Rohres
ab, so daß dann der Steigungswinkel kleiner gehalten werden kann. Da aber die Stromgeschwindigkeit
in Richtung der Achse, die gleich der Vertikalkomponente der Schraubungsgeschwindigkeit
bei senkrecht stehendem Rohr ist, im zylindrischen Rohr gleichbleibt, so kann man
durch Verminderung des Steigungswinkels die Schraubungsgeschwindigkeit erhöhen,
ferner wird durch die Verminderung des Steigungswinkels der Umlenkwinkel größer.
Da die Verwirbelung, gemessen am Umlenkwiderstand, proportional dem Quadrat der
Geschwindigkeit und dem Umlenkwinkel ist, so kann man die Wirbelintensität durch
Verminderung des Steigungswinkels ganz erheblich erhöhen. Z. B. wird die Wirbelintensität,
gemessen am Umlenkwiderstand, bei Verminderung des Steigungswinkels der Schnecke
von :Io° auf 30° auf das 2,3ifache gesteigert. Da gegen Ende des Stromweges die
Flüssigkeit teilweise mit dem aufzulösenden Stoff gesättigt ist, ist ihre Auflösefähigkeit
geringer. Diese Verminderung der Auflösefähigkeit kann man durch schärfere Verwirbelung
bei geringerem Steigungswinkel kompensieren. Auf diese Weise ist es möglich, die
größtmögliche Wirbelwirkung aus der Schnecke herauszuholen und bei gegebener Schneckenlänge
möglichst viele Kehren unterzubringen. Eine solche Schnecke mit verschiedener Steigung
ist in Fig. 2 dargestellt.
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Diese Anordnung kann beispielsweise auch dazu dienen, den Einlauf
in die Schnecke sanft zu gestalten. Strömt die Flüssigkeit oder das Gemisch von
Flüssigkeit und den von ihr mitgeführten Stoffen parallel zur Rohrachse in die Scbneckenwindungen
hinein, so läßt sich die Windung bis zur ersten hehre so formen, daß die Steigung
von 9o° auf den zur ersten Umlenkung gehörenden Winkel abnimmt, so daß die Abwicklung
der Loxodrome keine Gerade, sondern'eine Kurve, beispielsweise ein Kreisbogen ist.
Auf diese Weise wird der Stau beize Einlauf in die Schnecke durch allmähliche düsenartige
Verengung des Schneckenkanalquerschnittes verhindert. ' Bei gleichbleibender Steigung
läßt sich die Wirbelwirkung dadurch steigern, daß bei einer Schnecke mit gerader
Gangzahl die Kehrstellen in der Höhe gegeneinander versetzt werden. Dann folgen
abwechselnd nacheinander von Kehre zu Kehre ein weiter und ein enger Kanalquerschnitt,
während in dem benachbarten Kanal ein enger und ein weiter Querschnitt wechselweise
folgen, so daß sowohl hintereinander als auch nebeneinander die Summe zweier Kanalquerschnitte
gleich ist. Verhalten sich beispielsweise die Kanalquerschnitte wie 3 : z, so verhalten
sich die Geschwindigkeiten wie r :3. Dann ist die Summe beider Umlenkwirbel, gemessen
am Umlenkwiderstand, proportional i°-+32-ro; würde man dagegen beiden Kanälen gleichen
Querschnitt, welcher das arithmetische Mittel der obigen ist, geben, so ist die
Summe beider Umlenkwirbel proportional 2 X 22 - B. Es ergibt sich also in
diesem Falle durch die wechselweise Erweiterung und Verengung eine Wirkungssteigerung
um 2o v. H. Ein Vorteil liegt auch darin, daß die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit
in den weiten Querschnitt kommt, so daß sich der stärkere Wirbel entsprechend ausbreiten
kann, während der schwächere Wirbel im engen Querschnitt auftritt, so daß die Kanalquerschnitte
besser vom Wirbel ausgefüllt werden. Eine solche Schnecke zeigt Fig. 3.
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Diese Steigerung läßt sich auch erreichen, wenn man die Kehren gleich
hoch anordnet und nebeneinander laufenden Windungen verschiedene Steigung gibt,
so daß sowohl hintereinander als auch nebeneinander wechselweise verschiedene Steigungen
folgen. Dann sind wechselweise an den Knicken hintereinander und nebeneinander die
Querschnitte eng und weit. Diese Schnecke ist in Fig. d. dargestellt.
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Zum Auflösen von Stoffen, welche leichter als die Flüssigkeit sind,
oder von Gasen in Flüssigkeiten oder zum Mischen von mehreren Flüssigkeiten mit
verschiedener Dichte läßt sich durch Kombination der in Fig. -2 und 3 dargestellten
Anordnungen die Schnecke in folgender Weise gestalten: Der eine Steigungswinkel
zwischen zwei Knicken erhält einen negativen nach unten gerichteten Wert. Die Knicke
sind wechselweise nach oben und nach unten gerichtet. Für benachbarte Windungen
befinden sie sich übereinander. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß in den nach
oben gerichteten Knicken sich der leichtere Stoff oder die leichtere Flüssigkeit-
oder.das Gas ansammeln, so daß sie nicht schneller als die Flüssigkeit bzw. die
schwerere Flüssigkeit aufsteigen können. Beispielsweise ist diese Anordnung vorteilhaft
gegenüber Mischvorrichtungen mit Rührwerken, bei denen der leichtere Stoff oder
die leichtere Flüssigkeit oder das Gas an bzw. über der Oberfläche der schwereren
Flüssigkeit sich ansammeln und der Mischwirkung des Rührwerkes sich entziehen. Bei
Gasen hat diese Anordnung auch den Vorteil, daß vor dem Eintritt der Flüssigkeit
in die Schnecke nur so viel Gas zugeführt zu werden braucht, als für die Mischung
benötigt wird; es bedarf also keines Gasüberschusses, und daher ist es auch nicht
nötig, einen solchen aus dem
Rührgefäß zu entfernen und zu regenerieren.
Damit nach Beendigung des Arbeitsvorganges die Flüssigkeit aus der Schnecke ablaufen
kann, empfiehlt es sich, an den nach unten gerichteten Knicken einen Spalt vorzusehen
oder dort die Windung zu durchlöchern; dadurch wird auch die Ansammlung von Katalysatorbelag
an dieser Stelle verhindert, da dieser in die nächst tiefere Windung gleitet und
dort nutzbar gemacht wird. Diese Schnecke ist in Fig. 5 dargestellt.
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Die Schnecke kann auch so geformt werden, daß zwei nebeneinanderlaufende
Windungen um die Teilhöhe zwischen zwei Knikken versetzt werden, so daß am Knick
beide Windungen einander entgegengesetzt gerichtet sind, wodurch an einem Knick
ein enger, am anderen Knick ein weiter (Querschnitt entstehen. Falls durch die Gestaltung
der die Schnecke umgebenden Apparatteile geboten, kann die Schnecke auch statt der
vorbeschriebenen zylindrischen Form konisch geformt oder aus konischen und zylindrischen
Stücken zusammengesetzt werden; ebenso kann die Schneckenachse nicht nur zylindrisch,
sondern auch konisch oder teils zylindrisch, teils konisch sein. Die Schnecke kann
auch einem Rohr mit ovalem oder elliptischemOuerschnitt angepaßt werden; auch die
Schneckenachse kann diese O_uerschnittsformen besitzen. Für die Fälle, wo die durchströmende
Flüssigkeit zugleich erwärmt oder gekühlt werden soll, kann die Schnecke mit Heiz-
oder Kühlrohren durchzogen werden.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Schnecken mit geknickten Windungen
dargestellt.
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Fig. i zeigt eine viergängige Schnecke, bei welcher auf 3[4 -Steigungshöhe
die Windungen einen Knick erhalten. Die Achse ist mit a, die Windungen sind mit
b und das die Schnecke umgebende Rohr ist mit c bezeichnet. Der Knick, der mit p
bezeichnet ist, wird durch Wechseln der Drehrichtung erzielt. Die Steigung der Schnecke
ist konstant.
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Fig. 2 zeigt eine viergängige Schnecke, bei der zum Unterschied gegen
Fig. i die Steigung nicht konstant gehalten ist, sondern von unten nach oben zu
abnimmt. Die Bezeichnungen sind die gleichen. Die Knicke folgen sich nach je einer
halben Steigungshöhe.
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Fig. 3 zeigt eine zweigängige Schnecke, bei der sowohl nebeneinander
als auch hintereinander der Kanalquerschnitt wechselweise verengt und erweitert
ist. Die Teilhöhe zwischen zwei Knicken beträgt s(4 Steigungshöhe. Die beiden nebeneinanderlaufenden
Windungen sind mit b und d bezeichnet; sonst sind die Bezeichnungen die gleichen
wie vorher.
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Fig. q. zeigt eine zweigängige Schnecke, bei der die Steigungen an
den Knicken wechseln und auch nebeneinanderlaufende Windungen wechselweise verschiedene
Steigung aufweisen, so daß an den Knicken wechselweise enge und weite Querschnitte
sich folgen, während im anderen Schneckenkanal ein enger bzw. ein weiter Querschnitt
neben dem weiten bzw. engen Querschnitt des Nebenkanals sich befinden. Die Bezeichnungen
sind die gleichen wie bei Fig. 3.
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Fig. 5 zeigt eine Schnecke mit_abwechselnd verschiedener Steigung,
bei der vier Gänge vorhanden sind und der eine Steigungswinkel nach unten gerichtet
ist. Die Knicke parallel laufender Windungen sind einander gleich; die Spitzen der
Knicke sind wechselweise nach oben und nach unten gerichtet. Die Windungen sind
mit b, d, e und f, die Achse mit a, das die Schnecke umgebende Rohr
mit c bezeichnet. Nach oben gerichtete Knicke sind mit p, nach unten gerichtete
Knicke mit s bezeichnet.