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Rühr- und Förderschnecke für eine kontinuierlich arbeitende Feststoff-Extraktionsanlage
Bei einer bekannten Vorrichtung zum Vermischen zweier fließfähiger Medien im Gegenstrom,
insbesondere eines in einer Flüssigkeit verteilten Stoffes mit einem anderen, in
die Flüssigkeit laufend eingebrachten fließfähigen Stoff, sind auf einer Welle angeordnete
und in einem zylindrischen Behälter umlaufende Rühr- und Förderorgane vorgesehen.
welche die Form von Laufrädern mit symmetrisch angeordneten Leitschaufeln besitzen.
Die Leitschaufeln haben hierbei in Richtung des Durchflusses der zu vermischenden
Medien eine von Rad zu Rad zunehmende Breite, wobei sich auch im selben Verhältnis
die Rauminhalte der zwischen den Leitschaufeln liegenden Mischkammern vergrößern.
Um eine intensive Vermischung dieser bei konstantem Zufluß in dem Behälter eingebrachten
Mischungskomponenten zu erhalten, findet bei dieser Vorrichtung eine Durchmischung
in Längsrichtung und zwar über die gesamte Länge des Behälters statt.
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Eine derartige Vorrichtung, bei welcher sich die Rauminhalte der
Mischkammern in demselben Verhältnis vergrößern wie die Breite der Leitschaufeln
von Rad zu Rad zunimmt und bei der die Durchmischung der eingeführten Mischungskomponenten
längs des Behälters erfolgt, ist auf Feststoff-Extraktionsanlagen nicht übertragbar,
da sich hierdurch Nachteile ergeben würden. So würden infolge der fehlenden Rühr-
und Förderorgane im Bereich der Mischkammern in diesen Abschnitten kein Weitertransport
der Feststoffe und auch keine oder nur eine ganz minimale Extraktion stattfinden,
da die Feststoffe und das Lösungsmittel keiner Rührwirkung ausgesetzt sind. Eine
gründliche Durchmischung der Mischungskomponenten längs des Behälters würde bei
einer Feststoff-Extraktionsanlage zur Folge haben. daß an Stelle einer ergiebigen
Extraktion genau das Gegenteil des gewünschten Effektes erreicht wird.
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Bei einer intensiven Durchmischung in Längsrichtung des Extraktionsapparates
geht wertvolles Konzentrationsgefälle verloren, da hierbei das bereits mit hohen
Extraktanteilen versehene Lösungsmittel mit den schon zum größten Teil ausgelaugten
Feststoffen in Berührung käme.
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Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
deren Aufgabe darin besteht, die Anlaufstrecke der kontinuierlich arbeitenden Feststoff-Extraktionsanlage
möglichst kurz zu halten, um einen schnellen Übergang der löslichen Anteile der
Feststoffe in das Lösungsmittel zu erreichen. Hierdurch ist es möglich, die Extraktionsanlage
kleiner und somit wirtschaftlicher zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Rühr- und Förderschnecke
für eine kontinuierlich arbeitende Feststoff-Extraktionsanlage, in deren Trog sie
sich erstreckt, mit Feststoffaufgabe am einen und Lösungsmittelaufgabe am anderen
Ende des Troges, sowie Lösungsmittelauslaß an dem Ende mit Feststoffaufgabe und
Austragvorrichtung für den extrahierten Feststoff an dem Ende mit Lösungsmittelaufgabe,
wobei diese aus schraubenförmig um die Achse angeordneten Schneckenbändern besteht.
die in einer Ebene zueinanderliegen, einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen
und durch Stege untereinander sowie mit der Achse verbunden sind. erfindungsgemäß
Schaufeln zwischen den Schneckenbändern angeordnet und an einer Schneckengangfläche
koaxial zur Achse befestigt sind. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß eine
Vermischung der Feststoffe und des Lösungsmittels jeweils in kleinen Abschnitten
erfolgt, wobei durch die Schaufeln noch eine zusätzliche Rührwirkung erzielt wird.
Hierdurch ergibt sich eine kurze Anlaufstrecke, die am Ort der Feststoffaufgabe
beginnt und dort endet, wo die Extraktionswirkung des Lösungsmittels beginnt. Auf
dieser Anlaufstrecke saugt sich das Gut mit dem vorhandenen Lösungsmittel voll;
damit stellt sich das Gleichgewicht zwischen der freien Lösung und der an den Feststoffen
haftenden Lösung ein. In diesem Abschnitt der Anlaufstrecke erfolgt noch keine Extraktion.
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Im anschließenden Extraktionsteil der Anlage sollen möglichst quantitativ
die gesamten löslichen Anteile der Feststoffe in das Lösungsmittel übergehen.
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Dieser Übergang wird durch die Rührwirkung der an den Schneckenbändern
der Rühr- und Förderschnecke angebrachten Schaufeln gefördert, weil dann dafür gesorgt
ist, daß die Oberfläche der zu extrahierenden Feststoffteilchen immer mit neuem
Lösungsmittel benetzt wird. Da bei dieser Anlage neben
der durch
die Rühr- und Förderschnecke erfolgten Vermischung von Feststoffen und Lösungsmittel
zusätzlich noch eine Rührwirkung stattfindet, kann bei gleicher Extraktionsaufgabe
eine kürzere Anlage Verwendung finden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung können die Schaufeln feststellbar
angeordnet und in Umlaufrichtung der Achse drehbar und in Achsrichtung verschiebbar
sein. Ferner können die Schaufeln vorwärtsgeknimmt und sieb ähnlich gelocht ausgebildet
sein. Durch die Feststellbarkeit der Schaufeln kann deren Anstellwinkel so eingestellt
werden, daß sie eine horizontale Lage einnehmen, so daß sie fIachliegend in das
Lösungsmittel eindringen und die anfangs noch an der Oberfläche des Lösungsmittels
schwimmenden Feststoffteilchen nach unten drücken.
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Außerdem kann durch die verschiebbare Ausführung der Schaufeln, indem
jeweils zwei Schaufeln ineinander angeordnet und durch Auseinanderziehen in der
Länge verstellbar sind, die Rührwirkung beeinflußt werden, wobei je nach dem zu
extrahierenden Gut eine kürzere Schaufelausbildung eine normale Rührwirkung und
eine längere Schaufelausbildung eine demgegenüber intensivere Rührwirkung hervorruft.
Die Schaufeln können aus gelochten Blechen oder Sieben bestehen. wobei jede Schaufe'
durch ihre vorwärtsgekrümmte Ausbildung beim Umlauf innerhalb des Troges eine größere
Menge von Feststoffteilchen aufnimmt.
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In bezug auf den verfahrensmäßigen Ablauf innerhalb der Extraktionsanlage
kann zwischen drei Fällen unterschieden werden, und zwar: 1. Das Extraktionsgut
ist spezifisch leichter als das Lösungsmittel. Das in diesem Fall während des gesamten
Extraktionsvorganges an der Oberfläche des Lösungsmittels schwimmende Extraktionsgut
wird durch die Schaufeln laufend in das Lösungsmittel eingetaucht und somit der
Extraktionswirkung ausgesetzt.
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2. Die spezifischen Gewichte des Extrakfionsgutes und des Lösungsmittels
sind gleich. Die Wirkung der Schaufeln ist in diesem Fall sehr gering.
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3. Das Extraktionsgut ist spezifisch schwerer als das Lösungsmittel.
Das normalerweise am Boden des Troges liegende Extraktionsgut wird in diesem Fall
durch die Schaufeln laufend angehoben und ununterbrochen aufgerührt, so daß die
Extraktionswirkung verstärkt wird.
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An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Vorderansicht einer Feststoff-Extraktionsanlage,
F i g. 2 einen Schnitt durch einen Trog mit auf einer Achse befestigten Rühr- und
Fördersclmecke und an dieser angebrachten Schaufeln, in vergrößerter Darstellung,
und Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Achse mit zwei teilweise
abgebrochen dargestellten Schneckenbändern und an denen befestigten Schaufeln, in
vergrößerter Darstellung.
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Die Feststoff-Extraktionsanlage besteht aus einem heizbaren, doppelwandigen
Trog 1, in dessen Doppelwand 2 sich ein Heizmedium befindet. Der Trog kann auf beliebige
Art und Weise geheizt werden, beispielsweise mit Dampf, Gas, elektrisch od. dgl.
Durch die Eintrittsöffnung 3 wird das gewählte Heizmedium
eingeführt, während der
Austritt durch die Öffnung 4 erfolgt. In Längsrichtung des Troges 1 läuft eine in
Stützarmen 5 und einem Lager 5' angeordnete Achse 6, an der mittels Streben 7 Schneckenbänder
8, 8' einer Rühr- und Förderschnecke befestigt sind.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Rühr- und Förderschnecke
mit einem Schneckenband oder auch mit zwei Schneckenbändern versehen sein. An dem
einen Ende des Troges 1 befindet sich ein Einfülltrichter9, in dem die zu extrahierenden
Feststoffe, z. B. Teeblätter, eingefüllt werden, während am gegenüberliegenden Ende
ein in den Trog hineinragendes Rohr 10 für das Lösungsmittel vorgesehen ist.
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Das Lösungsmittel läuft gemäß F i g. 1 von links nach rechts dem Extraktionsgut
entgegen, um mit Extrakt angereichert den Trog 1 an der Auslaßöffnung 11 wieder
zu verlassen. Koaxial zur Achse 6 sind an den Schneckenbändern 8, 8' einseitig Schaufeln
12 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Die Schaufeln sind vorwärtsgekrümmt
und siebähnlich gelocht ausgebildet, wobei sie feststellbar angeordnet und in Umlaufrichtung
der Achse drehbar und in Achsrichtung verschiebbar sind. Beim Eintritt in das Lösungsmittel
liegt die jeweilige Schaufel etwa parallel zur Oberfläche der Flüssigkeit (F i g.
2), so daß das noch oben schwimmende Extraktionsgut nach unten gedrückt wird. Gemäß
F i g. 1 befindet sich am linken Ende des Troges eine Austragvorrichtung, die als
endloses schräg aufsteigendes Förderband 13 ausgebildet ist, welches die extrahierten
Feststoffe einer Rutsche 14 übergibt. Ein Abfluß 15 dient dazu, um das nach Reinigung
des Troges anfallende Schmutzwasser abzuführen.