DD154321A1

DD154321A1 - Bearbeitungszylinder kontinuierlich arbeitender butterungsmaschinen

Info

Publication number: DD154321A1
Application number: DD22674380A
Authority: DD
Inventors: Peter Krueger
Original assignee: Peter Krueger
Priority date: 1980-12-31
Filing date: 1980-12-31
Publication date: 1982-03-17
Also published as: BG40665A1; HU181838B; SE8107500L; FR2497060A1; DE3146161A1; CS869481A1; DK581781A; FR2497060B1; GB2090276B; GB2090276A

Abstract

Die Erfindg. betrifft einen Bearbeitungszylinder f. kontinuierlich arbeitende Butterungsmaschinen mit rotierend angeordnet angetriebenen Schlaeger zur Strukturumwandlung von Emulsion, vorzugsweise Rahm in Butterkorn. Aufgabe der Erfindung ist es, ein gleichmaessiges Bearbeiten aller Volumenelemente des Bearbeitungsgutes sowie ein volles Nutzen der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen ruhendem Zylinder und rotierenden Schlagleisten ueber das sich aufbauende Schergefaelle im Bearbeitungsgut zu gewaehrleisten. Erfindungsgemaess wird dadurch erreicht, dass der Durchmesser des Bearbeitungszylinders am Austrittsende des Bearbeitungsgutes gegenueber dem groessten Durchmesser des Schlaegers verringert ist in Form der Anordnung eines Ablaufwehres und die Ablaufkante in Abhaengigkeit des Abstandes bestimmt wird.

Description

Bearbeitungszylinder für kontinuierlich arbeitende Butterungszylinder

.Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungszylinder für kontinuierlich, arbeitende Butterungsmaschinen mit rotierend angeordneten Schlagleisten zur Strukturwandlung von. Emulsion, vorzugsweise Rahm

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits bekannt, Rahm als Ausgangsprodukt für die Butterherstellung durch, in Zylindern schnell rotierende Elemente, vorzugsweise Y/ellen mit angebrachten Schlagleisten, mechanisch zu bearbeiten. Die Schlagleisten sind so angeordnet, daß zwischen den Schlagleisten und der Innenwand des Butterungszylinders ein Spalt gebildet wird.

Diese Verfahrensweise setzt voraus, daß der Rahm, von den Schlagleisten in eine rotierende Bewegung beschleunigt, sich an der Zylinderwand verteilt als Folge der Zentrifugalkraft, und daß sich, zwischen der durch die Schlagleisten beschleunigten Rahmoberfläche und der an der Zylinderwand haftenden Grenzschicht des Rahms ein Schergefälle aufbaut als Folge der Reibungseigenschaften des Rahms über das die Energiezuführung an den Rahm erfolgt. Zur Erhöhung der Wirksamkeit der rotierenden Elemente wurden verschiedene zusätzliche Vorrichtungen an diesen vorgesehen. So wurden beispielsweise zusätzliche Parallelschlagleisten angeordnet. An der Seite des Eintritts für das Bearbeitungsgut wurden Vorrichtungen für

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die Beschleunigung des Bearbeitungsgutes in die Kreisbewegung sowie für seine Verteilung vorgesehen. Die Schlagleisten müssen sehr hohe Rotationsgeschwindigkeiten annehmen, um das erforderliche Schergefälle zur notwendigen Energiezuführung aufzubauen. Hohe Rotationsgeschwindigkeiten verursachen aber infolge der Lagerreibung hohe Energieverluste; das bedeutet, daß der Wirkungsgrad der Maschinen relativ gering bleibt. Weiterhin wird durch, die hohen Geschwindigkeitswerte ein hoher Anteil von Luft in das Produkt eingearbeitet, der im Endprodukt unerwünscht ist und nur mit großem technischen Aufwand entfernt werden kann. Schließlich zeigt es sich, daß durch diese Anordnung die einzelnen Volumenelemente des Bearbeitungsgutes Rahm unterschiedlich, bearbeitet werden und somit ein ungleichmäßiges Zwischenprodukt den Schlägerzylinder verläßt. Praktische Erfahrungen, wie auch gezielte Untersuchungen, haben ergeben, daß die zusätzlich angebrachten Vorrichtungen den beschriebenen Zustand nicht.änderten, die Wirksamkeit der rotierenden Schlagleisten nicht erhöhten. Weiterhin sind Bearbeitungszylinder bekannt, bei denen sich der Abstand zwischen rotierenden Schlagleisten und Zylinderwand mit zunehmender Entfernung von Rahmeintritt vergrößert. Entgegen den Annahmen, die diesen Vorschlag begründeten, führt eine Vergrößerung des Abstandes zwischen. Schlagleisten und Zylinderwand mit zunehmender Entfernung vom Rahmeintritt zur-zunehmenden Wirkungs-

^:- ' losigkeit der rotierenden Elemente.

Ein weiterer vorgeschlagener Bearbeitungszylinder sieht innerhalb des Bereiches der Schlagleisten nockenartige Erhebungen vor, für die in den Schlagleisten entsprechende Aussparungen angeordnet sind. Diese Anwendung verhindert ein gleichmäßiges Bearbeiten der Volumenelemente des Rahms. Hinter den Erhebungen bilden sich Schattenzonen aus, in denen die Bearbeitung weniger intensiv erfolgt als für alle anderen Gebiete.

Aus diesem Grund ist die Herstellung von Butter nur unter großen Fettverlusten infolge hohen Buttermilchfettgehaltes möglich. Darüber hinaus wirkt sich die Anordnung sehr negativ auf die, Reinigungsmöglichkeiten aus.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine einfache Vorrichtung anzugeben, die die Nachteile des bekannten Standes der Technik beseitigt und eine energiesparende und schonende Bearbeitung des Gutes, vorzugsweise in Vorrichtungen zur Bearbeitung von Rahm zum Zwecke der Emulsionsumwandlung zum Butterkorn mit geringem Materialaufwand ermöglicht. Ebenso soll eine gleichmäßige Bearbeitung aller Volumenelemente des Bearbeitungsgutes erfolgen. Das Einarbeiten von luft in das Bearbeitungsgut soll reduziert werden.

Darlegung des Y/esens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung darzulegen, die ein gleichmäßiges Bearbeiten aller Volumenelemente des Bearbeitungsgutes sowie ein volles Tlutzen der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen ruhendem Zylinder und rotierenden Schlagleisten über das sich aufbauende Schergefälle im Bearbeitungsgut gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Durchmesser des Bearbeitungszylinders am Austrittsende des Bearbeitungsgutes gegenüber dem größten Durchmesser des Schlägers in Form eines Ablaufwehres verringert wird und die Ablaufkante in Abhängigkeit des Abstandes zwischen Ablaufkante und Schlagleistenende bestimmt wird. In einem Butterungszylinder legt sich das Bearbeitungsgut infolge der hohen Zentrifugalkraft, der es als Folge der Rotation unterliegt, als dünne Schicht an die Zylinder-

innenfläche an. Der Transport des Gutes in Achsenrichtung des Zylinders erfolgt abhängig.von eintretender Menge in der Zeiteinheit, Zähigkeit des Bearbeitungsgutes, Länge des Zylinders und Zentrifugalkraft. Unter der Annahme, daß die mittlere Rotationsgeschwindigkeit des Bearbeitungsgutes gleich der Hälfte der Rotationsgeschwindigkeit der Schlagleisten ist, welche bei. einem Kontakt zwischen. Schlagleiste und Oberfläche des Bearbeitungsgutes gerechtfertigt ist, stellt sich, dabei eine Schichtdicke des Bearbeitungsgutes-ein, die weit unterhalb technisch realisierbarer Abstände zwischen Zylinderwand und rotierenden Sch.lagleisten liegt. Das bedeutet jedoch, daß der Kontakt zwischen Oberfläche und rotierender Schlagleiste augenblicklich abbricht, eine Beschleunigung der Volumenelemente an der Oberfläche des Bearbeitungsgutes auf die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Schlagleisten nicht möglich, ist.

Aus diesem Grund wurde erfindungsgemäß der Bearbeitungszylinder so ausgebildet, daß der Durchmesser am Austritts- ende des Bearbeitungsgutes gegenüber dem größten Durchmesser des Schlägers verringert ist in Form der Anordnung eines Ablaufwehres und die Ablaufkante in Abhängigkeit der Entfernung vom Ende der Schlagleisten bestimmt wird. Dadurch wird ein Rückstau des Bearbeitungsgutes erreicht und somit eine gleichmäßige Schichtdicke in der gesamten Höhe des Abstandes zwischen Zylinderinnenfläche und Schlagleistenkante über die gesamte Bearbeitungsfläche des Zylinders erzielt. Es wird dadurch erreicht, daß ständig ein Kontakt zwischen der Oberfläche des Bearbeitungsgutes und den rotierenden Schlagleisten besteht und eine ständige Beschleunigung des Gutes gesichert ist. Die gleichmäßige Schichtdicke ergibt einen konstanten Wert für das Schergefälle an allen Punkten innerhalb des Bearbeitungsgutes und somit gleichmäßiges Bearbeiten aller Volumenelemente. Es wurde der Zusammenhang ermittelt zwischen den Abmaßen der Ablaufkante und dem Abstand dieser vom Schlagleistenende bei vorgegebener zu

erreichender Schichtdicke. Eine Vergrößerung der Entfernung der Ablaufkante vom Ende der Schlagleisten erfordert eine größere Wehrhöhe, was gleichbedeutend ist mit einer Verringerung des Radius des Abiaufwehres im rotationssytnraetrischen System. Die gleiche Forderung ergibt sich bei größerer vorgegebener Schichtdicke. Von Bedeutung in der Gestaltung des Ablaufwehres ist allein, daß die ermittelte Höhe der Ablaufkante eingehalten wird. Die weitere Gestaltung kann beliebig gewählt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Zeichnung zeigt einen Bearbeitungszylinder 2 einer kontinuierlich, arbeitenden Butterungsmaschine mit dem Innenradius r.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden:

Im Butterungszylinder 2 befindet sich ein rotierend angeordnetes Element mit Schlagleisten 1. Zwischen Zylinderinnenfläche und äußerer Schlagleistenkante besteht die Spaltweite y. Der Auslauf des Bearbeitungszylinders 2 ist als Ablaufwehr 4 ausgebildet, dessen Ablaufkante 3 sich, im Abstand s vom Snde der Schlagleisten 1 befinde.t und durch, den Radius r gekennzeichnet ist. Pur die Zähigkeit?? des Bearbeitungsgutes bei einem gleichbleibenden Durchsatz § ergibt sich, der Radius r_w der Ablaufkante 3 aus folgender Beziehung:

r_w = r - y

Dabei gilt:

r = Radius der Ablaufkante

r = Innenradius des Zylinders s = Entfernung der Ablaufkante vom Ende der Schlagleisten

y = Schichtdicke, vorgegeben durch die

Spaltweite

V - Zähigkeit des Bearbeitungsgutes Q = Durchgesetzte Gutmenge in der Zeiteinheit 5

Der nach, dem Eintritt in den Zylinder 2 von den Schlagleisten 1 erfaßte und in eine rotierende Bewegung beschleunigte Rahm unterliegt der Zentrifugalkraft und verteilt sich, an der Zylinderinnenfläch.e» Durch das Ablaufwehr 4 entsteht ein Rückstau, der die Dicke der sich, ausbildenden Schicht bestimmt. Die rotierenden Schlagleisten 1 bewirken nur eine Beschleunigung des Bearbeitungsgutes in die rotierende Bewegung. Der Transport des Gutes durch den Butterungszylinder 2 in Achsenrichtung wird nur hervorgerufen durch das ständige Zuführen weiteren Gutes, stellt also einen gewöhnlichen Fließvorgang dar, dem die rotierende Bewegung überlagert ist« Bei derartigen Transportvorgängen bestimmt die Höhe der Ablaufkante 3 des Wehres 4 die Spiegelhöhe hinter diesem. Die Teilchen des Bearbeitungsgutes, die sich nicht mehr im Wirkungsbereich, der Schlagleisten 1 befinden, also zwischen Schlagleistenende und Ablaufkante 3, werden infolge der Reibung abgebremst, haben also eine geringere mittlere Rotationsgeschwindigkeit als innerhalb des Wirkungsbereiches der Schlagleisten 1.

Diese Teilchen unterliegen demzufolge einer geringeren Zentrifugalbeschleunigung, es tritt ein geringerer Druck in Abhängigkeit von der Schichtdicke y auf. Grundbedingung ist jedoch für die Ausbildung einer geforderten Schichtdicke y in der Größe des Abstandes zwischen Schlagleisten und Zylinderinnenwand, daß der Druck auf die Zylinderinnenwand, hervorgerufen durch das unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft stehenden Bearbeitungsgut unmittelbar an der Ablaufkante 3 den gleichen Wert hat wie an jeder anderen Stelle des Zylinders 2 als Folge des unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft stehenden Bearbeitungsgutes mit der vorgegebenen Schichtdicke y. Daher muß die Ablaufkante 3

abhängig von der Entfernung s vom Schlagleistenende sich, auf einem kleineren Radius befinden als die äußere wirksame Kante der Schlagleisten 1· Die Polge der erzwungenen Schichtdicke y ist ein ständiger Kontakt der Schlagleisten mit der Oberfläche des Bearbeitungsgutes. Der volle Betrag der Rotationsgeschwindigkeit wird zwischen der von den Schlagleisten 1 berührten Oberfläche und der der Zylinderinnenwand anhaftenden Grenzschicht' des Bearbeitungsgutes.· Ein in allen Punkten des im Wirkungsbereich der Schlag-

10 leisten 1 befindlichen Bearbeitungsgutes konstantes Schergefälle stellt sich. ein. Das auftretende Schergefälle ist der Übertragungsrnech.anIsmus für mechanische Energie an das Bearbeitungsgut, Es werden somit alle Volumenelemente gleichmäßig bearbeitet unter voller Ausnutzung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Zylinderinnenwand und relativ dazu bewegten Schlagleisten 1.

Das Ergebnis ist eine bessere Ausnutzung der Energie, die der Maschine zugeführt wird, für den eigentlichen Prozeß der Butterbildung, das bedeutet eine Erhöhung ihres Wirkungsgrades. Das gleichmäßige Bearbeiten bewirkt, daß ein bezüglich Größe und Eigenschaften des Butterkorns homogenes Produkt den Schlägerzylinder verläßt, wodurch erhebliche Pettverluste vermieden werden.

Claims

ErfindungsanSprüche

1. Bearbeitungszylinder für kontinuierlich arbeitende Butterungsmaschinen mit rotierend angeordneten Schlagleisten zur Strukturumwandlung von Emulsion, vorzugsweise Rahm, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bearbeitungszylinders am Austrittsende des Bearbeitungsgutes gegenüber dem. größten Durchmesser des Schlägers in Form eines Ablaufwehres (4) verringert ist und die Ablaufkante (3) in Abhängigkeit des Abstandes (s) zwischen Ablaufkante (3) und Sch.lagleistenen.de bestimmt wird.

2. Bearbeitungszylinder für kontinuierlich arbeitende

Butterungsmaschinen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaufnehr (4) bei Einhaltung der ermittelten Ablaufkante (3) in unterschiedliche geometrische Formen ausgebildet werden kann.