-
Vorrichtung zum Kochen, Schmelzen, Eindampfen, Emulgieren o. dgl.
-
Die Erfindung schlägt eine neuartige Form für mit einem Rührwerk
ausgeriistete Vorrichtungen zum Kochen, Schmelzen, Eindampfen. Emulgieren 0. dgl.
von flüssigen oder brei artigen oder schmelzfähigen Stoffen vor. Erfindungsgemäß
soll das zur Behandlung des Gutes dienende Gefäß als Hohlparaboloid ausgebildet,
jedoch ortsfest angeordnet sein, und das mit seiner Welle in der Rotationsachse
des Hohlparaboioids liegende Rührwerk soll mit einer geeigneten Geschwindigkeit
umlaufen, wobei seine Flügel nahe der Gefäßwandung an dieser entlang streichen.
-
Die Erfindung will damit die bekannte Erscheinung der Entstehung eines
Hohlparaboloids im Innern der in raschen Umlauf versetzten Flüssigkeit mittels eines
Rührwerks hervorrufen und zur Erzeugung einer überall gleich dicken Gutschicht auf
der Heizfläche ausnutzen, um einen energischen und gleicnmäßigen Wärmeaustausch
herbeizuführen.
-
Man hat schon hohlkegelstumpfartig geformte Koch- oder Eindampfgefäße
ohne Rüdweflc, die schräg angeordnet sind, vorgeschlagen. Sie werden in solcher
Weise bewegt, daß abwechselnd eine Bespülung der Heizfläche mit der zu behandelnden
Flüssigkeit und abwechselnd eine Entblößung von der Flüssigkeit eintritt. Eine gleichmäßige
Bedeckung der Heizfläche mit dem Behanldlungsgut ist bei der älteren Vorrichtung
nicht beabsichtigt und auch nicht erreichbar. Mit einer langsamen Drehbewegung vereinigte
schwingende Bewegungen verursachen vielmehr abwechselnd ein - etwa der Ebbe und
Flut entsprechendes - langsames Vordringen der Flüssigkeit zum Gefäßrande und ein
langsames Zurückfließen von ihm.
-
Man hat ferner schon Gefäße ohne Rührwerk zur Wärmebehandlung von
Flüssigkeiten in Vorschlag gebracht, die hohlparaboloidisch geformt. sind, aber
als sogenannte Oerlaufzentrifugen betrieben werden. Das Gefäß dreht sich selbst,
und zwar sehr rasch um seine senkrechte Achse. Die zu behandelnde Flüssigkeit tritt
am tiefsten Punkte des Hohlparaboloids ein, und jedes Flüssigkeitsteilchen bewegt
sich auf einer Spirale bzw. Sehraubenlinie von verhältnismäßig starker Steigung
rasch aufwärts, bis es den oberen Rand erreicht hat. - Die Flüssigkeit wird über
den ganzen Umfang des Gefäß randes hinweg abgeschleudert.
-
Eine gleichmäßig dicke Flüssigkeitsschicht wird auch bei diesen Überlaufzentrifugen
nicht erzielt; die Gutschicht wird vielmehr nach oben hin immer dünner.
-
Bei beiden bekannten Vorrichtungen findet kein gleichmäßiger Wärmeaustausch
statt.
-
Ferner bestehen Gefahren für das Behandlungsgut. Wo die Heizfläche
zu dünn mit Flüssigkeit bedeckt oder sogar vorübergehend
praktisch
unbedeckt ist, kann leicht ein Ansetzen und Anbrennen des Gutes stattfinden.
-
Anderes als dünnflüssiges Gut läßt sich mit den beiden älteren Vorrichtungen
nicht bearbeiten, und die Ungleichmäßigkeit des Wärmeaustausches gestattet keine
einwandfreie Behandlung.
-
Die Erfindung bringt dagegen die Flüssigkeit oder das sonstige Behandlungsgut
nicht zum Überlaufen iiber den ganzen Gefäß rand.
-
Bei der neuen Vorrichtung sorgt vielmehr die Gefäß form nur dafür,
daß das mittels des Rührwerks erzeugte Flüssigkeitshohlparaboloid eine praktisch
überall gleiche Dicke besitzt, um eine gleichmäßige Wärmeübertragung in der ganzen
Gutmenge herbeizuführen.
-
Die Behandlung wird gegenüber gewöhnlichen Rührwerken beschleunigt
und vollzieht sich gleichmäßig. Ein Anbrennen oder sonstige Schädigungen des Gutes
können nicht eintreten, und die Vorrichtung vermag nicht nur dünnflüssiges, sondern
auch breiartiges und zähflüssiges Gut zu verarbeiten.
-
Das Rührwerk endet im Sinne der Erfindung in der Nähe des Überganges
der paraboloidischen Gefäßwandung in den zylindrischen Randfortsatz, und zwar nach
Wunsch und Erfordernis höher oder tiefer, je nachdem, ob es im wesentlichen nur
auf lebhafte Verdampfung oder zugleich auf eine besondere Mischwirkung ankommt.
Im letzteren Falle verliert das Behandlungsgut beim Übersteigen des oberen Endes
der Rührflügel seine Beschleunigung und fällt nach unten zurück. Dort angekommen.
wird es erneut von den Flügeln erfaßt und in Umlauf versetzt. Es entsteht also in
radialen Ebenen zur Rührwerksachse ein Umlauf, der eine überaus innige Durchmischung
herbeiführt.
-
Die Rührflügel sind zweckmäßig schrägstehende Flachschienen und haben
naturgemäß eine größere Umlaufgeschwindigkeit als die von ihr beschleunigte Flüssigkeit.
-
Letztere strömt -daher über die dicht an der Heizfläche entlang streichenden
Rührflügel, die nach Art eines Wehres wirken, hinweg.
-
Infolgedessen entsteht schon in tangentialer Richtung ein sehr lebhafter
Wechsel zwischen den Innen- und Außenschichten des Gutes, der die Behandlung in
allen Beziehungen giinstig beeinflußt.
-
Die gründliche Durchmischung des Gutes in radialer und tangentialer
Richtung führt überdies den erheblichen Vorteil herbei, daß die neue Vorrichtung
sich auch zur Herstellung von Emulsionen vorzüglich eignet.
-
Bei den bekannten halbkugelförmigen Koch-und Eindampfgefäßen mit
einem umlaufenden Rührwerk, dessen Flügel nahe an der Gefäßwandung entlang streichen,
könnte man durch Anwendung ausreichend hoher Umlaufzahlen des Rührwerks ebenfalls
erreichen, daß das Behandlungsgut an der Wandung hinaufsteigt, in seiner Mitte also
ein Hohlparaboloid entsteht. Hiermit läßt sich jedoch niemals der Erfolg erzielen.
den die Erfindung herbeiführt.
-
Wenn man in einem Halbkugelgefäß mit überstehendem zylindrischen
Rande die Flüssigkeit mittels des Rührwerks so zum Aufsteigen bringt, daß sich ihr
Inneres nach einer Parabel aushöhlt, so entsteht ein Flüssigkeitshohlparaboloid
mit ungleicher Wanddicke.
-
Die Gutschicht ist vielmehr etwa in halber Höhe sehr stark, dagegen
unten und oben sehr dünn. Der Querschnitt der Schicht verläuft segmentähnlich. Nur
oben und unten findet eine rasche Erhitzung des Behandlungsgutes statt, während
in der weitaus größten Zone zwischen den beiden Enden die Erwärmung erheblich zurückbleibt.
Die Leistung ist unverhältnismäßig viel geringer und ungleichmäßiger, und in den
dünnen oberen und unteren Zonen kann leicht ein Anbrennen usw. stattfinden. Alle
von der Erfindung durch die gleichmäßig dicke Gutschicht gesicherten Vorteile kommen
in Wegfall.
-
Ein weiterer Vorzug der neuen Vorrichtung besteht noch darin, daß
der Kraftbedarf des Rührwerks zur Herbeiführung und Aufrechterhaltung der erforderlichen
Umlaufgeschwindigkeit bei der überall gleich dicken Flüssigkeitsschicht bedeutend
geringer als bei einem Halbkugelgefäß mit segmentähnlich zu-und abnehmender Schichtdicke
ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung
dargestellt.
-
Das zum Kochen, Eindampfen, Schmelzen, Emulgieren o. dgl. dienende
Gefäß a ist in seinem Hauptteil als Hohlparaboloid ausgebildet und im wesentlichen
auf diesem Teil mit einem Heizmantel a' umgeben. Oben schließt sich an den paraboloidischen
Gefäßteil noch ein zylindrischer oder sonst geeignet geformter überstehender Randteil
an.
-
Die Gefäß achse steht senkrecht, und in ihr liegt auch die senkrechte
Rührwerkswelle c, deren Flügel c' sich der paraboloidischen Gefäßform anschmiegen
und dicht an der Heizfläche entlang streichen. Eine Welle d treibt beispielsweise
iiber ein Kegelradgetriebe e die Rührwelle c an. Die Zuführung des Heizdampfes in
den Heizmantel a' erfolgt bei g und die Ableitung des Kondenswassers bei h.
-
Das als Beispiel für den Fall gleichzeitigen starken Mischens gezeichnete
Rührwerk c, c' wird in genügend raschen Umlauf versetzt.
-
Das Beschickungsgut steigt an der Wandung des Gefäßes a so auf, daß
die paraboioidische Höhlung, die in ihm entsteht, überall praktisch parallel zur
Gefäßwandung verläuft. Die Flüssigkeits- oder Gutschicht ist also durchweg
gleich
dick, wie es mittels der innerhalb der Rithrflügel c' eingetragenen Parabel veranschaulicht
ist.
-
Die Flüssigkeit übersteigt bei diesem Beispiel das obere Ende der
Rührflügel c' und entzieht sich damit der Beschleunigungswirkung der Flügel. Sie
verliert ihre Geschwindigkeit und fällt etwa in der in der Zeichnung angedeuteten
Weise in das Gefäß zurück, um - am tiefsten Punkte des Gefäßes angekommen - von
den Flügeln c' erneut erfaßt und in Umlauf gesetzt zu werden.