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Einrichtung zum Schnitzeltransport im Gegenstrom zur Auslaugeflüssigkeit
in Diffusionsgefäßen mit einem drehbaren Innenrohr
| Bei allen im Gegenstromprinzip arbeitenden |
| Diffusionsapparaten ist es entscheidend für die Güte |
| des Apparates, daß das auszulaugende Gut im. par- |
| allelen Schichten gegen .den Strown dar Auslauge- |
| flüssigkeit bewegt wird, weil alle dveje 'rügen |
| Apparate, bei denen ein bestimmter Querschnitt |
| des Auslaugegunes schneller transportiert wird als |
| ein anderer, größere Mengen Auslawgeflüssigkeit |
| zur Erzielung einer möglichst weitgehenden Ex- |
| traktion. erforderlich niaahen, wodurch eine weit- |
| gehende Verdünnung der abzuznebenden Flüssigkeit |
| eintrittt. |
| Alle Schnedaentranisporteuroe für Maischen, d. h. |
| für Mischion festen Stoffen in Flüssigkeiten, |
| bewirken Beinen schnelleren Transport der äußeren |
| Schnitzelschichten in jedem zylindrischen oder halb- |
| zylindrischen Gefäß. Dasselbe ist auch bei allen |
| bekannten Rührelementen de- Fall. |
| Es ist nun eine bekannte Tatsache, daß Txwzgort- |
| schnecke;n und Schneckenpressen für Mail nur |
| bis zu einem Durchmesser von o,8 und o,9 m ge- |
| baut werden, weil der Wirkungsg-raü größerer |
| Schnedkren so schnell abfällt, daß die Anlage dann |
| unwirtschaftlich wird. Die Ursache dieser Er- |
| scheinung war bisher nicht bekannt. |
| Wesentlich für die Erfindung isst die Erkenntnis |
| der Ursache, die durch Versuche festgestellt wunde, |
| was an Hand der Abb. i erklärt werde, soll. In |
der Abbildung stellt i den Außenzylindeireines se:rkrechben, oben
offenen D'-ffuseurs dar, in dem gleichachsig zurr Außenzyliinder e;in flüssig'ke@itsdichtes,
um seine .eigene Achse drehbares Rohr 2 an-Cordniet ist. Der kreisringförmige Raum
zwischen dem Außenzyl.näd@er i und dein drehbaren Rohr ist mit Schnitzelmaische
gefüllt. Es wurde nun folgender Versuch angestellt: Auf der Oberfläche der Sehnitzelmaische
wurde mit einer färbenden Flüssigkeit ein Strich 5 markiert, der von dem Punkt 5'
am Innenrohr 2 zu dem Punkt 5" am Außenrohr i verläuft. Wird das Innenrohr 2 so
weit gedreht, daß der Punkt 5' nach z' gelangt, dann verläuft die markierte Linie
5 entsprech@end der Linie 6. Die Schnstzelteilchen am Innienrohr 2 gelangten hierbei
von 5' zu 6' und die Schnitzeheilchen arm Außenrohr i von 5" zu 6". Durch Messlungen
wurde festgestellt, d@aß der Schlupf Sa am Außenrohr i sich zum Schlupf Si am Innenrohr
2 umgekehrt wie die betreffenden Rohrdurchmesser verhält. D°r Schlupf ist :an sich
klein und beträgt am Innenrohr 2 etwa i @b des Drehweges. Der Versuch zeigt, daß
das drehende Inrneni#ohr 2 die ganze Maische in Drehung versetzt, wobei die Geschwindigkeit
der einzelnen Maischenteilchen praktisch linear mit dem Abstand vom drehenden Rohr
abnimmt; sie ist am drehenden Rohr praktisch gleich dessen U-mfangsg:eschwindigkeit
und am feststehenden Rohr annähernd gleich Null.
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Hieraus folgt, daß Transportelemente für Maischen, wie Schneck.enb'.eche,
Rührarme ad. d,-I., die an einer Drehachsie befestigt sind und zum axialen Transport
der Schn tzelmaische dienen sollen, in unmittelbarer Nähe dies Innenrohres keine
Transportwvirkung erzielen, weil die relative Geschwindigkeit zwischen dem Transportelement
und der Maische am Innenrohr gleich Null ist und prop.o@rtionial mit dien Abstand
zum Innenrohr zunimmt, um am Außenrohr das Maximum zu erreichen.
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Die Ansicht, daßman diese unterschiedliche Transportwirkung dadurch
a@usgleichen kann, daß man als Transportmittel Schnecken verwendet und diese unterbricht,
um in den Lücken radiale, feststehende Aufhalter anzuordnen, wie dies bei Schneckenpressen
bekannt ist, trifft bei Schneckenpressen über o,9 m Durchmesser nicht mehr zu und
zeitigt beim Schnitzeltransport ohne wesentliche Preßwirkung keinen Erfolg.
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Es wurde neun erkannt, daß beispielsweise ein keilförmiger Rührarm
3 (Abt. i), der mit dem Innenrohr 2 umläuft und dessen Vorderkante radial zum Iruienrohr
2 verläuft, beim Durchstreichen der Schnitzelmaische eine Druckwelle in der Schnitzelmaische
vor sich herschiebt. Die wirksame Druckmittellinze 7-7 verläuft irreinem Abstand
x vor der Vorderkante des Rührarmes 3, und die angedeuteten Pfeile zeigen an, da13
diese Druckwelle ein Nachaußenwvandiern der Schnitzelteilchen bewirkt.
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Aus vorstehendem geht hervor, daß durch drehbare Teile ein Wandern
der Schnitzelteilchen von innen nach außen im Diffusionsgefäß verursacht wird, was
die bekannten Unzulänglichkeiten zur Folge hat. Mit der Erfindung sollen diese Nachteile
behoben werden.
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Zur Behebung dieser Nachteile werden erfindungsgemäß zwei Maßnahmen
vorgeschlagen, die miteinander verbunden eine optimale Wirkung ergeben. Um das Kreisen
der Maische im Diffusionsraum mit un:terschued,lich,er Geschwindigkeit zu verhindern,
wird erfindungsgemäß; vorgeschlagen, zwischen den in Abständen. an der drehbaren
Achse angeordne5en Transporteinrichtungen um die Achse feststehende Verkleidungen
zu leben. Ferner wird zur Vermeidung des N'achaußci:wvanderns der Schnitzelteilchen
die Vorderkante der Transportflächen gegenüber einem durch den Berührungspunkt der
Vorderkante mit der Achse gelegten Radius in Drehrichtung vorgeziogen. Durch die
erstgenannte Maßnahme wird erreicht, daß de Drehbewegung der Achse sich nicht auf
die Schnitzelmaische übertragen kann, während die zweite Maßnahme bewirkt, daß die
wirksame Druckwe.llenmittellinie angenähert durch die Drehachse der Achse geht,
so daß die Druckive.lle senkrecht auf die Schnitzelmaische wirkt.
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Es ist zweckmäßig, dein Raum zivische:n der feststehlenden Verkleidung
der Achse und der Gefäßwandung durch konzentrisch angeordnete senkrechte Wände aufzuteilen
und ferner Regeleirrrichtungen an den Transportmitteln vorzusehen, um Korrekturen,
des Schnitzeltransportes vornehmen zu können.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in den Abb. 2 bis 7 in AusführungsbeispIel:en
dargestellt, die weitere Verbesserungen der Erfindung zeigen.
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Abb. 2 zeigt ein Diffusionsgefäß im Querschnitt; Abb. 3 zeigt einen
Längsschnitt durch das Diffusionsgefäß nach Abb. z; Abb. 4 zeigt in vergrößertem
Maßstab einen Schnitt in Richtung 4-4 der Abb. z; Abb. 5 zeigt in Draufsicht eine
an der Transporteinrichtung angebrachte Regelvorrichtung; Abb.6 zeigt in, Draufsicht
eine als Scluiitzelverteiler ausgebildete Transportvorrichtung, Abb. 7 im vergrößerten
Maßstab eine Einzelheit dieses Schnitzelverteilers.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. z und 3 bedeutet i den Außenzylinder
des Diffusio;äsgefäßes, 2 ist das sich drehende Innenrohr. In Abständen übereinander
trägt das Innenrohr im Querschnittkeilförmige Rührarme 4. Erfindungsgemäß ist das
Innenrohr 2 zwischen den Rührarmen 4 mit einem feststehenden Röhr 8 umkleidet. Die
oberen und unteren Kanten des Rohres 8 sind nach außen umgebördelt und möglichst
dicht an die Rührarme 4 herangeführt. Der Raum zwischen dem Mittelrohr 2 und dem
Außenrohr i ist durch zwei, gegebenenfalls auch mehrere konzentrisch zueinander
und zum Mittelrohr angeordnete Ringwände 9 unterteilt, die durch die mit Bezug auf
die Drehrichtung des Mittelrohres 2 gegenüber letzterem zurückgezogenen Querwände
i o mit dem Außenrohr i und dem feststehenden Ummantelungsrohr 8 verbunden sind.
Die Höhe der Ringwände 9
nimmt nach außen hin ab, und zwar mit Rücksicht
ad die gleichmäßige Aufhaltewrirkung derselben in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchmesser,
dergestalt, daß Durchmesser mal Höhe bei allen Ringwänden angenähert einer Konstanten
entspricht.
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Die Querwändie io dienen vornehmlich dazu, die Ringwände 9 im Raum
zu -alten. Senkrechte Armierungsbleche bewirken aber, wenn sie von einer kreisenden
Schnitzeldruckwelle getroffen werden, auf der Druclkseite eine stehende Stauwelle
der Schnitzel, die für die Auslaugeflüssigkeit praktisch undurchlässig ist. Um hier
Abhilfe zu, schaffen, sind, wie Abb. 4 zeigt, die Wände i o im unteren Teil leitschaufelförmig
gekrümmt, so daß sie den Druck der kreisenden Schnitzelwelle leitsdhaufelförmig
in die gewünschte Bewegung der Scluiitzel in Achsrichtung umlenken.
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Unterhalb der feststehenden Einbauten 8, 9, i o laufen die mit dem
Mittelrohr 2 verbundenen Rührarme ¢ uni. Die Vorderkante der Rührarme ¢ ist um ein
Maß x' parallel gegenüber dem zugehörigen Radius zurückgesetzt (Abb.2), so daß,
die D:ruckmitbellinie 7-7 der den Rührarmen ¢ voraneilenden Druckwelle angenähert
radial durch die Achse des Innenrohres 2 verläuft. Mit andern. Worten sind die Rührarme
4 mit Bezug auf ihre Drehrichtung außen. vorgezogen. Es ist zweckmäßig, die Wände
i o und die Rührarme 4 jeweils auf Lücke der darüber- bzw. darunterliegenden bzw.
bei waagerechter Anordnung des Diffusionsgefäßes der davor-bzw. dahinterliegenden
versetzt anzuordnen.
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Durch die. beschriebene Anordnung der Rührarme 4 und der festen Einbauten
8, 9, 1 o wird erreicht, daß durch die Förderelemente keine Entnvtschung der Schnitzelmasche
stattfindet, vielmehr alle Schnitzelteilchen in achsparalleler Richtung mit unter
sich gleicher Geschwindigkeit durch das Diffusionsgefäß wandern. Dann wandert die
Linie 5 in Abb. 2 kreisend und immer radmal verlau#end. um den Mittelpunkt des Diffusionsgefäßes.
Es hat sich herausgestellt, daß eine Vorneigung der Vorderkanten der Rührarme um
13° gegenüber dem Radius zur Erzielung dieser Wirkung ausreicht.
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Die Verneigung wird von der jeweiligen Temperatur, der Beschaffenheit
der Schnitzel und dem PH-Wert der Schm.itzelmaische abhängig sein. Aus diesem Grunde
muß eine Regielmöglichkeit zur Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse vorhanden
sein. Diese kann durch folgende :Mittel erreicht werden: erstens kann eine Verstellmöglichkeit
einzelner oder aller Rührarme 4 vorgesehen sein; zweitens können Hilfsarme, z. B.
Rohre, zusätzlich zwischen den Rührarmen 4 schwenkbar angeordnet sein; drittens
können Ruder vorgesehen sein, die zweckmäßig an der Hinterkante der Rührarme 4 schwenkbar
gelagert sind, wie dies in den Abb.4 und 5 dargestellt ist. Danach ist an einem
oder mehreren Rührarmen das Ruder i i um die Achse 12 schwenkbar angelenkt. An jedem
Ruder i i ist ein Gestänge 13 amgelenkt, das zu einem im Innenrohr 2 zentrisch angeordneten
Rohr 14 führt. Letzteres ist ,gegenüber dem Innenrohr 2 um seine Achse drehbar und
einstellbar, berspmelsweise mittels einer Spindel, wornyt die Möglichkeit gegeben
isst, die Ruder i i je nach der zu erzielenden Wirkung nach außen oder nach
innen zu verschwenken. Die Anpassung alleer Ruder i i an die Gesamtsteuerung kann
durch Längenveränderlichkeit der Gestänge 13 ermöglicht werden.
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Die Einstellung der Ruder i i erfolgt nach den Betriebsergebnissen.
Zeigt es sich z. B., daß die innere Schnitzelsrchicht schneller wandert als die
äußere, dann werden durch Drehung des Rohres 14 alle Ruder i i so weit nach außen
verstellt, bis die Transportgeschwindigkeit der Schnitzel im Diffusionsraum innen
so groß, geworden ist wie außen. Zur Erhöhung der Regelwirkung der Ruder i i können.
die gemäß einem älteren Erfindungsvorschlag oberhalb der Ruder i i vorgesehenen
Preßroste 15 um Achsen 15a frei beweglich mit den Rührarmen 4 verbunden sein. Die
Ruder i i erreichen dadurch mit geringem Kraftaufwand eine hohe Regelwirkung, weil
die Schnitzelmaisehe durch die Roste nicht abgelenkt wird. Zur Entlastung, des Ruders
i i ist dieses in der Drehrichtung der Rührarme ¢ über die Drehachse 12 nach vorn
vorgezogen, wie dies in Abb.4 dargestellt ist. Bei großen Durchmessern der Diffusionsgefäße,
beisPielsweise von 4 m und mehr, kann ers vorkommen, daß der nach dem gleichen Prinzip
wie die Rührarme 4 gebaute Schnitzelvertezlier mit Rücksicht auf steine statische
Festigkeit nicht so hergestellt werdien kann,, wie seine erfindungsgemäGe Ausbildung
es erfordert, d. h. die Vorderkante kaum, nicht so weit in Drehrichtung vorgezogen
werden, daß ihre Druckwelle keine Verschiebung der Schnitzel nach außen bewirkt.
In diesem Fall kann ein Ausgleich dadurch @erzielt werden, daß der Schnitzelkamala
aus dem die Scl.mdtzelmaische austritt, unterteilt wird und der Schnntzelzufluß
zu den Teilkanälen entsprechend geregelt wird. Dies Ist in dien Abb. 6 und 7 dargestellt.
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Der sich mit dein Innenrohr 2 drehende Sahnitzelverteiler 16 ist ähnlich
wie die Rührarme keüförmig ausgebildet und besitzt einen zweiteiligen Schnitzelkanal
16a, 16b, zwischen denen die Wand 16e liegt. In die Kanäle, i 6a, 16b wird die Schnitzelmaische
durch das zentrale Zuführungsrohr 17 mit einem bestimmten Druck eingeführt, um bei
der Drehung des Schnitzielverteil@ers nach rückwärts aus diesem auszutreten. Die
radialen Längen der Schnitzelteilkanäle i 6a, 16b sind so bemessen, daß die jeweils
beschickten Kreisringflächen flächengleich sind. Jedem Sehnjtz,elteilkanal i 6a,
16b ist eine in lotrechter Ebene befestigte., Austrittsklappe 16d bzw. 16e ztWeordnet,
die die Höhe der austretenden Schndtzelschicht regelt. .
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Um nun die bei einer Umdrehung des Scb;ütze4-verteilers 16 austretenden
beidem nebeneinander angeordneten Schnitzelschichten so zu bemessen, daß die durch
die Drudkvelle erzeugte seitliche Verschiebung der Schnitzelmassen außgeglichen
wird, ist am Eingang zu den Schnmtzelteilkanälen i 6a, i 6b in Verlängerung der
Wand i 6e e:iaie einstellbare Zunge 18 vorgesehen, mittels der die
Beschickung
der Sahnitzelteilkanäle i 6a, i 6b geregelt werden, kann. Aus Abb.7 ist ersichtlich,
daß die Zuge 18 einen flugzeugtragflächenähnlichen Querschnitt besitzt, .der
an seinem drehbaren Ende die Dicke der Schnitzelkanalzwischenwand I 6a hat. Der
Zuführungskanal 17a ist so geformt, daB er sich bei den praktisch möglichen Stellungen
der Zunge 18 zum Schnitzelaustritt hin erweitert.
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Es ist klar, daß die Erfindung nicht an die dargestellten, Ausführungsbeispiele
gebunden ist. So können. beispielsweise auch die bekannten Schnecken nach der Erfindung
ausgebildet werden. Zu diesem Zweck werden die Schnecken in Segmente bzw. Kreisringsegmente
aufgeteilt und die Vorderkanten dieser Kreisringsegmente in gleicher Höhe angeordnet
und mit Bezug auf -die Drehrichtung außen vorgezogen. Gleichfalls können die Rührarme
4 oder die Schnitzedverteiler I6 nach einem älteren Vorschlag in, Kreisringseb nente
von gleicher Steigung unterteilt werden, deren Vorderkanten entsprechend, der Erfindung
mit Bezug auf die Drehrichtung vorgezogen sind. Eine Draufsicht auf solche entspnedhend
ausgebildeten. Förderelemente ist in Abb. I bei 3a beispielswetilsedargestellt.