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Schraubenrührmaschine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenrührmaschine
zur Behandlung vorn Zucker s,äften.
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Wie sämtliche Untersuchungen und in Laboratorien angestellte Versuche
gezeigt haben, stellt die rationelle Reinigung des Diffusionsrohsaftes unstreitig
die wesentliche Grundlage für die lohnende Arbeit in einer Zuckerfabrik .dar.
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Für diese Reinigung werden verschiedene Verfahren .angewandt, z. B.
das Calcium-Carbonat-Kalkmilch-Verfahren, das Teatini-Verfahren mittels Verwendung
von flüssigem Schwefeldioxyd, das Spengler-Viexfahren usw.
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Eine wesentliche Grundbedingung für eine möglichst vollkommene Reinigung
bei beliebiger Beschaffenheit und Natus der Stoffe (fest, flüssig, gasförmig) liegt
darin, mittels eines für diesen Zweck bestimmten Apparates in einer bestimmten Zeit
eine sehr große Hiom-oge:nität der vorhandenen Stoffe zu erzielen.
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Es. sind nun bereits Schraubenrührmaschinen zum Reinigen und Mischen
von Rohzuckersaft o. dgl. mit trichterförmig gestaltetem Zuströmungsrohr für die
darunterliegende Schraube bekanntgeworden.
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Von .den bekannten Rührmaschinen unterscheidet sich der Apparat gemäß
der vorliegenden Erfindung dadurch, daß der Trichter eine para.bol@oidförmige Gestaltung
hat und mit der erweiterten Eintrittsöffnung oben und mit der @engeren Austrittsöffnung
unten eingestellt ist und daß die Ansaugeschraube den unteren Abschluß des Parabo@oidzuströmungsr
ohres bildet und von dieser Abschlußlinie aus nach oben Prellbleche verlaufen, die
deen I@aum zwischen dem Zuströmungsrohr und der Behälteiwandung durchteilen. Dabei
können die Prellbleche in der Drehungsrichtung ,der Schraube- schrägangeordnet sein.
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In der beiliegenden Zeichnung ist die Schraubenrührmaschine schematisch
dargestellt.
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Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter rc, in den der Saft durch
ein Ventil b eintritt.
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Die Kalkmilch wird mittels der Pumpe d mit großer Geschwindigkeit
in die flüssige Masse eingetrieben. Das flüssige Schwefeldioxyd oder andere Stoffe
können unter Druck bei eeintreten. Nach der Verarbeitung erfolgt das Ablassen durch
das Ventil c. Im Innern. des Behälters a ist in einer genau begrenzten Stellung,
wie die Zeichnung zeigt, ein Kegelstumpf/ angebracht, dessen Erzeugende eine Parabel
ist. Dieser Kegielstumpf trägt in Richtung seines Durchmessers zwei Blecheä, die
den Behälter in zwei gleiche
Teile unterteilen. Das. Ganze, Kegel
und Bleche, ist an dem Behältera mit Hilfe von Winkeleisen lc und Bolzen befestigt.
Die Neigung der Blec ie g in bgezug auf die sienkrechte Achse steht zu der Steigung
der R&ülärschraube o in bestimmtem Verhältnis. Die Welle, die die Schraubte
trägt, geht durch die Mitte des Kegels hindurch. Die Schraube o, die auf diesie
Welle aufgekeilt ist, nimmt .eine solche Lage ein, daß dg°r Abstand ihrer waagerechten
Achse von der unteren Grundfläche dies. Kegelstumpfes ungefähr gleich dem Durchmesser
der Rührschraube isst. Der untere Teil der Welle wird in einer in dem Stützlager
l befestigten Buchsee geführt und ihr oberer Teil, in einem Kug@e:llager v, das
in dem übersetzungsgehäusien sitzt. Die Schraube o, die Bein sehr großfies Steigungsverhältnis
hat, erhält ihre Bewegung vorn .den Kegelräder n p, p1, p= durch Vermittlung der
Riemenscheiben q, q1. Die Wellen der Transmission tragen gleichmäßig die losen Riemenscheiben
q=, q3 und werden durch die Zapfenlager s, s1 und durch die Kugellager t,
il unterstützt. Der Druck .der Schraube wird von dem Kugelwiderlager x, das
in dem Gehäuse fit sitzt, aufgenommen. Das ganze Transmissionssystem ist auf zwei
U-Eisen nt befestigt, die an dem oberen Teil. des Behälters a aasgebolzt sind. Die
Riemnenscheiben q, q1 werden von Treibriemen angetrieben. Ihre Umdrehungsgeschwindigkeit
stießt im Verhältnis von i zu a; dieses übersetzungsverhältnis wird durch auf der
Haupttransinissionswelle sitzende Riemenscheiben verschiedener Durchmesser erreicht.
Wenn die Riemenscheibe q eingerückt ist, befindet sich der andere Treibriemen--
automatisch auf der läsen Riem@eiis@cheibe q3. Umgekehrt befindet sich automatisch
der andere Treibriemen auf der Riemenscheibe q2, sobald die Riem@enscheibe ql eingerückt
ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß man mit kleiner -Geschwindigkeit umrühren
kann, wenn man ges für nützlich hält. Andererseits kann der Antrieb der. Schraube
durch direktes Antreiben der Wellen mit Hilfe eines - Elektromiotors o. 4-1. erfolgen.
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Die ganze Maschine besteht aus einem Meßbehalter y, eurem Ejektoz
z, einem Ansperrventil a1, einem Kalknilchbehälter b1 zur Vorklärllng und einem
Kalkmilchbehälterd' zur Klärung. Die beiden Behälter sind mit nach Belieben einstellbaren
überflußröhren gt und g ° versehen. Sie tragen außerdem zum plötzlichen Verschließen
Klappenventile- 21, f l, 12, deren Bewegungsvorrichtungen miteinander paarweite
verbunden sind..
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Die Arbeitsweise ist folgende: Die Schraubeniührvorrichtun:g wird
mit geringer Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt. Die Behälter b1, i(11 sind mit
Kalkmilch angefüllt, die dauernd bewegt wird. Die Ventile /l und f'= :Sxriid geöffnet,
dagegen die Ventile et und e°= ebenso wie diejenigen b, c,2 geschlossen.
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Beim gleichzeitigen Öffnen von a1 und e1 beginnen der Rohsaft und
die Kalkmilch zwecks Vorklärung in .den Behälter y einzudringen, nachdem sie sich
vorher in dein E.jektor z vermischt haben, der den Zusatz an Kalkmilch zur Vorklärung
nach Belieben zu regeln gestattet. Sobald dier Meßbfe1iälter angefüllt ist, werden
el und a1 geschlossen; b wird geöffnet. Nach der Vorklär ung fließt der Saft sehr
schnell in den Behältera ab. Sobald die Flüssigkeitshöhe die Schraube go erreicht,
wird das Umrühren mit geringer Geschwindigkeit durch Wirbelung bewerkstelligt, ohne
Schlagen und Bohne Luftblasenbildung, wobei der Inhalt des Meßbehälters y in dem
Behältera bis zum Nivenua2 angestiegen ist. Nun ist b zu schließen und 2° zu öffnen,
und zwar ist dabei große Schnelligkeit zu vermeiden. Die Pump°d wird durch diese
Maßnahme automatisch in Tätigkeit gesetzt. Dann ist e zu öffnen zwecks Einlassens
des flüssigen SO, wenn z. B. das Verfahren nach Professor T e a t i n i ausgeführt
werden soll. Es entsteht dann ein Umlaufen von sehr großer Stärke in dem durch die
Pfeile gükennzeichneten Sinne. Im Gemenge Saft-Kalk-SO. wird schnell eine gleichmäßige
,Mischung erreicht. Die Oberfläche der Flüssigkeit bleibt dabei vollkommen ruhig
trotz einer szlir heftigen Wirbelung im Innern der Masse. Einige Minuten genügen,
um eine vollkiommene Gleichmäßigkeit in der umgerührten Masse zu erreichen.
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Für die Erfindung waren folgende B,e,obachtungen und Überlegungen
maßgeblich: Eine Schiffsschraube, die in einem mit Wasser gefüllten zylin,drischien
Behälter in Bgewegung ist, erteilt der Masse eine Drehbiewiegung, welche oberhalb
der Schraube einen leeren Raum erzeugt, deren Erzeugende genau eine Parabel ist.
Es ergibt sich alsdann die eigenartige Erscheinung der wo111bekannten K.avitation,
durch welche eine beträchtliche Menge Luft in die Flüssigkeit gezogen wird. Wenn
maue in .dem Behälter einen Zylinder anordnet. und wenn man im Innern die-ges Zylinders
die Schraube dreht, so zeigt sich dieselbe geigenartige Wirkung, verbunden mit einem
Eintritt von Luft, herbeigeführt durch die Bewegung der Flüssigkeit, welche in dem
Behälter von seinem Umfang aus in den Zylinder läuft. Wenn schließlich der Zylinder
durch einen konischen Trichter ersetzt wird, so wird immer dieselbe geigenartige
Erscheinung der Kavitation eintreten, während der Eintritt von Luft weniger scharf
hervortritt.
Für eine bestimmte Geschw .in.digkeit der Schraube
und für eine gegebene Zeit hat man Luft in der Flüssigkeit in einem Verhältnis von
i 8 % festgestellt, wenn die Schraube sich im Innern des Zylinders dreht, und von
nur r o o;'o für den Fall, daß tler Zylinder durch einen konischen Trichter ersetzt
wird. Ein solcher Apparat war nicht nur in der Zuckerfabrikation unbrauchbar, siondern
auch in den anderen zahlreichen industriellen Anwcndungen, wo es unbedingt notwendig
ist, jegliches Eindringen von Luft in die Masse zu vermeiden.
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Ursprünglich hat man gedacht, daß es genügte, die drebendie Bewegung
zu unterdrücken. Die Schraube wurde unmittelbar unter der unteren Basis des konischen
Trichters angeordnet, welelier mit zwei Schutzblechen versehen wurde, die nach unten
hin über die Schraube hinaus verlängert wurden. Ein industrieller Apparat, .der
auf diese Weise konstruiert war, wurde in einem Trog mit Kalkbrühe installiert.
Nach einigen Minuten des Arbeitens war die Menge an Schaum so groß, daß man gezwungen
war, anzuhalten. Neue Versuche, die unter denselben Biedingungen alusgeführt wurden,
haben gezeigt, daß der Diffusionssaft, welcher 2();o Luft vor dem Ingangsetzen der
Bewegung enthielt, nach 9o Sekunden des Mischers davon 8(),'o enthielt. Daraufhin
wurde der konische Trichter durch einen p.araboloidförmigen iersetzt. Zahlreiche
Viersuche haben ergeben, daß nicht nur die Abmessungen des Par,aboloides mit Bezug
auf die Schraube, auf die Anzahl ilhner Touren, auf die Abmessungen dies. Behälters
und auf die Natur der Masse einen beträchtliehen Ein.fluß hatten, sondern auch seine
Lage mit Bezug auf den Boden des Behälters, auf diejenige der Schraube und auf das
Niveau der Flüssigkeit, so daß bei jedem Einzelfall diese Faktoren berücksichtigt
werden müssen. Bei Versuchen mit mehreren Behältern von großen Abmessungen in vers;chiedenen
Zuckerfahriken wurde nicht .nur das Verschwinden der Schaummassien festgestellt,
sondern die Analysen der Säfte ergaben, daß -die Menge von Luft im Saft,
welche zu Anfang des Arbieitsvorganges 2,5 0;ö betrug, schon nach z Minuten
nach Beginn der Inbetriebsetzung des Apparates nicht mehr als o,oa % betrug. , -