DE102019002528B4

DE102019002528B4 - Vorrichtung, Vorrichtungspaket, System und Verfahren zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung

Info

Publication number: DE102019002528B4
Application number: DE102019002528.8A
Authority: DE
Inventors: Mathias Trojosky; Martin Körber; Marcel Wettring
Original assignee: Allgaier Werke GmbH and Co KG
Current assignee: ALLGAIER PROCESS TECHNOLOGY GMBH, DE
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2039-04-06
Also published as: JP2022526611A; US20220221222A1; DE102019002528A1; WO2020200663A4; WO2020200663A1; EP3775738A1; CA3135884A1

Abstract

Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfassend:einen drehbar gelagerten Zylinder (110, 310) mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) als drehbar gelagerte Scheibe ausgebildet ist und die Scheibe eine seitliche Oberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweist;einen Induktor (120, 320, 321, 322, 323), der dazu ausgestaltet ist, den Zylinder (110, 310) induktiv zu erwärmen, wobei das induktive Erwärmen bewirkt, dass die auf der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet und der Feststoff zurückbleibt.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, ein Vorrichtungspaket und ein System sowie ein Verfahren zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Trocknung von Schlämmen, feuchten Schüttgütern oder feststoffhaltigen Flüssigkeiten im Allgemeinen bekannt. Ziel der Trocknung ist die (Rück-)Gewinnung der in den Flüssigkeiten bzw. feuchten Gütern enthaltenen Feststoffe, um diese weiterzuverarbeiten oder gewichtsreduziert zu transportieren.
In der industriellen Praxis sind insbesondere sogenannte Walzen-, Scheiben-, Dünnschicht- oder Bandtrockner bekannt, die nach dem Prinzip der Kontakttrocknung funktionieren:

Durch den Kontakt zwischen einer beheizten Oberfläche und dem zu trocknenden feuchten Medium erwärmt sich dieses und die in dem Medium befindliche Feuchtigkeit verdampft, so dass eine Trocknung stattfindet. Nach der vollständigen Trocknung bleibt das Trockengut zurück.
Des Weitern werden bekannte Bandtrockner alternativ mittels Luft konvektiv oder mittels Wärmestrahlung beheizt.

Scheibentrockner bestehen häufig aus einem oder mehreren Paketen von mehreren parallel nebeneinander angeordneten kreisrunden Scheiben, die auf einer tragenden Welle angeordnet sind. Die einzelne Scheibe dient dabei als Wärmeübertrager, welcher thermische Energie auf das auf der Scheibe aufgetragene feuchte Medium überträgt, wodurch die Feuchtigkeit in dem Medium verdampft. Des Weiteren ist die einzelne Scheibe als Hohlkörper ausgebildet, in dessen Hohlraum ein erhitztes Wärmeträgermedium strömt und die Scheibenwandung mittels Wärmeleitung bis zur äußeren Oberfläche erwärmt. Dadurch erhält die Scheibe die nötige Prozesstemperatur auf ihrer Oberfläche. Typische Wärmeträgermedien sind beispielsweise Thermalöl, Heißwasser oder Sattdampf. Sattdampfbetriebene Scheibentrockner verwenden in der Regel Dampfdrücke von 1 bar (abs.) bis 7 bar (abs.) mit Sattdampftemperaturen von 100 °C bis 165 °C. Die erwärmten Scheiben werden zudem rotiert. Somit können feuchte Medien auf engem Raum getrocknet und anschließend abgetragen werden. Scheibentrockner finden insbesondere in Bereichen der chemischen Industrie, Pigmentindustrie, Pharmaindustrie oder in der Abwasserbehandlung ihre Anwendung.
Aus der Patentanmeldung US 2002 / 0022138 A1 ist ein Verfahren bekannt, wobei ein Filmelement hergestellt wird, das aus einem wärmebeständigen Harz mit einem darauf angesammelten metallischen Dünnfilm gebildet ist. Die Anmeldung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen eines Endlosbandes, das mit dem Filmelement gebildet ist.
Die Patentanmeldung JP H02-72366 A offenbart ein Herstellungsverfahren eines elektrofotografischen empfindlichen Körpers, der bestimmte elektrofotografische Eigenschaften, aufweist und Bilder mit gewünschter Qualität und Produktivität liefert, indem ein mit einer fotoleitenden Schicht versehener leitfähiger Grundkörper einer Induktionserwärmung unterzogen wird.
Weiterhin offenbart die Patentanmeldung JP 2014-048330 A ein Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Photorezeptors, umfassend einen Schritt des Erwärmens eines Beschichtungsfilms aus organischem Material zur elektrophotographischen Photorezeptorbildung, der auf Oberflächen von zylindrischen leitfähigen Substraten mit Induktionsheizspulen von den Substraten durch eine Hochfrequenz-Induktionserwärmungsvorrichtung aufgebracht wird. Des Weiteren werden in diesem Verfahren eine Vielzahl von zylindrischen Substraten, die in einem Raum in einem Satz von Induktionsheizspulen angeordnet sind, während sie drehen erhitzt.
Außerdem ist aus der Patentanmeldung WO 2013 / 143685 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur katalytischen Depolymerisation von Kohlenwasserstoff enthaltendem Material, enthaltend.zumindest einen mit dem Material befüllbaren Behälter, bekannt.
Aus der Patentanmeldung DE 36 39 487 A1 ist ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf ein kontinuierlich bewegtes bahnförmiges Substrat bekannt, indem aus dem Beschichtungsmittel wenigstens eine Zwischenschicht gebildet, getrocknet und anschließend auf das Substrat übertragen wird.
Die Patentanmeldung CN 105890307 A offenbart ein einen Trockner, insbesondere einen doppelwandigen kombinierten Scheibentrockner.
Aus den Patentschriften EP 0 521 221 B1 und US 4 640 345 A sowie dem Gebrauchsmuster JP 0000S6267190 U sind ferner sattdampfbetriebene Scheibentrockner bekannt. Bei diesen Scheibentrocknern werden die einzelnen rotierenden Kreisscheiben im unteren Bereich ihrer beiden kreisrunden Scheibenoberflächen mit Hilfe ortsfester Sprüher oder Aufgaberohre (engl.: feed pipes) mit einer feststoffhaltigen Flüssigkeit kontinuierlich beaufschlagt. Dabei trocknet die beaufschlagte Flüssigkeit bevor die Scheibe eine volle Drehung absolviert hat. Dadurch können die Scheibenoberflächen von dem Trockengut befreit und erneut mit feststoffhaltiger Flüssigkeit beaufschlagt werden. Zur Befreiung der Scheibenoberflächen von dem anhaftenden Trockengut sind an den Oberflächen anliegende Messer vorgesehen, die das Trockengut abschaben, wodurch dieses in Form eines Pulvers oder Granulats oder in einer folienartigen Form in einen nachfolgenden Trockengutausfallschacht fällt. Die somit befreite Oberfläche ist für die Beaufschlagung weiterer Flüssigkeit freigegeben.
Ein weiteres Problem derartiger Trocknerlösungen liegt in der Fertigung nach den geltenden Druckgeräterichtlinien und den Erfordernissen zur Erfüllung behördlicher Abnahmen der Bauteile durch eine zertifizierte Stelle wie des TÜV sowie die wiederkehrende Prüfungen der Bauteile nach einer bestimmten Betriebsdauer oder Anzahl von Lastenwechseln. Im Zusammenhang mit den zur Dampfführung und deren Regelung sowie zur Kondensatabführung notwendigen Rohrleitungen, Armaturen, Messgeräten und Sicherheitseinrichtungen sowie der aufwändigen Fertigung des hohlen Scheibenkörpers und der für die Dampfzuführung und Kondensatabführung bestimmten hohlen Tragwelle ergibt sich ein in der Fertigung sehr komplexes und damit teures System.
Ein weiterer Nachteil der bekannten dampfbetriebenen Scheibentrockner besteht darin, dass die Verwendung von Heizdampf als Wärmeträgermedium und die damit verbundene Kondensation des Sattdampfes an der inneren Wandung der einzelnen als Wärmetauscher dienenden, hohlen Scheibe zwar eine dem Stand der Technik entsprechende hohe Wärmeleistung bezogen auf die Scheibenoberfläche erreicht, die Temperatur der Scheibenoberflächen durch die Kondensation. von Sattdampf eines bestimmten Druckes aber immer konstant ist und nur vom Druck des Heizdampfes abhängig ist. Eine Unterkühlung des Kondensates im Wärmetauscher verbietet sich, da es in der Folge zu für die einzelne Scheibe kritischen „Dampfschlägen“ im Wärmetauscher kommen könnte. Dadurch kann weder auf spezifische Notwendigkeiten einer abgestuften Temperaturbeaufschlagung von z.B. temperaturempfindlichen Gütern Rücksicht genommen werden, noch kann auf einfache Weise eine Temperatur der zu erwärmenden Scheibenoberflächen z.B. unterhalb 100 °C eingestellt werden. Damit ist der Einsatz von dampfbetriebenen Scheibentrocknern für temperaturempfindliche Güter z.B. aus der Lebensmittelindustrie besonders erschwert, weil die Gefahr besteht, dass die getrockneten Güter durch den Kontakt mit den erwärmten Scheibenoberflächen unzulässig hohen Temperatur ausgesetzt und dadurch geschädigt werden.
Um Oberflächentemperaturen unter 100 °C zu erreichen, müsste das Heizdampfsystem im Unterdruck betrieben, d.h. für Drücke kleiner 1 bar (abs.) ausgestaltet werden. Eine derartige Konfiguration hätte zur Folge, dass das Gesamtsystem nochmals deutlich komplexer und massiver ausfällt. Ebenso kann für die Beheizung der Scheiben nur ein begrenzt hoher Druck des Heizdampfs von z.B. bis zu 7 bar (abs.) verwendet werden, da durch die konstruktive Ausführung der Scheiben mit planebenen Flächen Grenzen in der Ausführung als abnahmepflichtige Druckbehälter gesetzt sind. Die Verwendung noch höherer Heizdampfdrücke zur Erreichung höherer Trocknerleistungen würde eine unverhältnismäßig stabilere Ausführung der Scheibenpakete erfordern, sowie die Einordnung in einer erhöhten Gerätekategorie der Druckbehälterrichtlinie bedeuten, wodurch wesentlich komplexere und/oder massivere Bauweisen erforderlich wären.
Neben den beschriebenen Scheibentrocknern sind weiterhin bereits erwähnte Walzentrockner bekannt. In analoger Weise wird eine zu trocknende Flüssigkeit dünn auf eine Walze aufgetragen und durch die indirekte Beheizung der Walzenoberfläche, insbesondere der Mantelfläche, getrocknet. Eine entsprechende Ablösevorrichtung, z.B. Schaber oder Messer, löst nach einer gewissen Walzenumdrehung das erzeugte Trockengut von der Walzenoberfläche ab.
Bei Dünnschichttrocknern bzw. Dünnschicht-Eindampfern wird hingegen die zu trocknende Flüssigkeit auf die Innenmantelfläche eines stehenden oder liegenden zylindrischen Rohrs aufgetragen. Das zylindrische Rohr weist dabei eine Doppelmantelstruktur auf. Zur Beheizung der Oberfläche des zylindrischen Rohrs wird ein Wärmeträgermedium, z.B. Sattdampf, Thermalöl oder Heißwasser, in den Zwischenraum des Doppelmantels geleitet, um den inneren Mantel zu umströmen und die Innenmantelfläche zu beheizen, so dass die aufgetragene Flüssigkeit vollständig trocknet oder aufkonzentriert. Das Ablösen des Trockenguts erfolgt durch eine oder mehrere drehbare Ablösevorrichtungen innerhalb des inneren Mantels.
Bekannte Bandtrockner weisen ein Transportband auf, auf dem das zu trocknende Gut angeordnet ist. Das Transportband wird beispielsweise auf Rollen geführt und ist längs seiner größten Erstreckungsrichtung beweglich. Bei derartigen Bandtrocknern werden die Transportbänder mit dem darauf befindlichen Feuchtgut in der Regel mit einem Warmluftstrom oder durch einen Wärmestrahler beaufschlagt, wodurch Wärme an das Gut übertragen wird und dieses trocknet.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum industriellen Trocknen von feststoffhaltigen Flüssigkeiten bereitzustellen, mit dessen Hilfe die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 19 und 20, durch das System gemäß Anspruch 18, durch das Vorrichtungspaket gemäß Anspruch 21 sowie durch das Verfahren gemäß Anspruch 22 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 17, 23 bis 25 angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfasst einen drehbar gelagerten Zylinder mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, der eine Oberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweist, und einen Induktor, der dazu ausgestaltet ist, den Zylinder induktiv zu erwärmen. Dabei bewirkt das induktive Erwärmen, dass die auf der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet und der Feststoff zurückbleibt.
Unter einer Trocknung ist in der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass aus einem Stoffgemisch, beispielsweise einer Suspension oder Lösung Flüssigkeit, beispielsweise in Form von Wasser durch Erwärmen und Verdampfen bzw. Verdunsten entzogen wird. Trocknen ist ein zeitrelevanter Vorgang, d.h. das Trocknen oder die Trocknung verläuft über eine bestimmte zeitliche Dauer und kann zu jedem Zeitpunkt beendet werden. Bei der vollständigen Trocknung wird die im Stoff oder Stoffgemisch enthaltene Feuchtigkeit so lange verringert, bis diese dem Stoff oder Stoffgemisch im Wesentlichen vollständig entzogen ist, so dass lediglich ein trockener Feststoff zurückbleibt. Die Trocknung umfasst zumindest eine Phase aus einer Vielzahl von Trocknungsphasen, die bis zur vollständigen Trocknung des Stoffs oder Stoffgemischs führt. Die Trocknungsphasen betreffen beispielsweise eine Erwärmungsphase des Stoffs oder Stoffgemischs, eine weitere Phase des Stoffs oder Stoffgemischs, in der die darin enthaltene Feuchtigkeit außerdem verdunstet bzw. verdampft, und eine getrocknete Phase des Stoffs oder Stoffgemischs, in der die Feuchtigkeit dem Stoff oder Stoffgemisch im Wesentlichen vollständig entzogen ist. In anderen Worten: die Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfasst die Erhöhung der Feststoffkonzentration durch Verdunstung und/oder Verdampfung der Feuchtigkeit in der Suspension oder Lösung, wodurch der Feststoff mit einer Restfeuchte oder gelöst in der restlichen Flüssigkeit als konzentrierte Lösung oder Suspension zurückbleibt. Im Grenzfall der vollständigen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, bleibt im Wesentlichen der Feststoff ohne Restfeuchte oder lediglich mit einer sehr geringen Restfeuchte zurück. Sofern im Weiteren der Begriff Trocknen oder Trocknung verwendet wird, so beschreibt dieser nicht nur den Feuchtigkeitsgehalt des Endprodukts als „trocken“ sondern auch die davor liegenden Phasen der Aufkonzentration, in der noch ein wesentlicher Anteil von Feuchtigkeit im Stoff oder Stoffgemisch enthalten ist.
Die zur Trocknung vorgesehenen Suspensionen und Lösungen können verschiedenste feststoffhaltige Flüssigkeiten sein, die z.B. im Bereich der chemischen Industrie, der Grundstoff- und Produktionsgüterindustrie oder der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden. So sind beispielsweise suspendierte Keramiken, Pigmente oder Polymere, mineralische Schlämme wie Bentonit-Schlamm, Industrieabwässer oder auch Salzlösungen oder Gärkonzentrate zur Trocknung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet.
Durch die elektrisch leitfähigen Eigenschaften des drehbar gelagerten Zylinders ist es möglich, unter Einfluss eines sich zeitlich ändernden magnetischen Feldes eine elektrische Spannung in dem Körper des Zylinders zu induzieren. Die induzierte Spannung führt zu einem geschlossenen Stromfluss, welcher als „Wirbelstrom“ bekannt ist. Gemäß dem Jouleschen Gesetz wird dadurch in dem Körper des Zylinders eine Erwärmung bewirkt. Die in Folge eines Wirbelstroms entstehende Erwärmung nennt sich induktive Erwärmung. Der erwärmte Zylinder führt schließlich dazu, dass eine auf der Oberfläche aufgenommene Suspension oder Lösung durch Wärmeübertrag nach dem Prinzip der Kontakttrocknung trocknet. Nach der vollständigen Verdampfung der in der Suspension oder Lösung enthaltenen Feuchtigkeit bleibt der getrocknete Feststoff als Trockengut auf der Zylinderoberfläche zurück. Sollte die Trocknung früher beendet werden, bleibt ein aufkonzentrierter Stoff oder Stoffgemisch zurück. Der Eintrag des Wirbelstroms in den Körper des Zylinders wird durch das erzeugte magnetische Feld eines Induktors bewirkt, welches sich zeitlich ändert. Um das magnetische Feld zu erzeugen, kann der Induktor beispielsweise mit einer Wechselspannung beaufschlagt werden. Die dabei angelegte Wechselspannung - bestimmt durch ihre Frequenz, Amplitude usw. - beeinflusst das erzeugte magnetische Feld und somit die bewirkte induktive Erwärmung. Weiterhin wird der im Zylinderkörper induzierte Wirbelstrom von der elektrischen Leitfähigkeit und der magnetischen Permeabilität des Zylinderkörpers bestimmt. Eine höhere elektrische Leitfähigkeit und/oder magnetische Permeabilität und/oder eine höhere Frequenz der an dem Induktor angelegten Wechselspannung bewirken eine geringere Eindringtiefe der induzierten Wirbelströme in den Zylinderkörper, so dass die induktive Erwärmung stärker oberflächig bzw. auf die zum Induktor weisende Fläche bewirkt wird.
Die induktive Erwärmung hat im Vergleich zur Dampfaufheizung den Vorteil, dass bei gleicher Wärmeleistung eine weniger massive und damit dünnere und gewichtsreduziertere Bauform des Trockners einsetzbar ist. Dies liegt daran, dass weder ein Hohlraum noch besondere Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeits- oder Druckbeständigkeit an die Zylinderkomponenten gestellt werden müssen. Aufgrund der Erwärmung im Zylinderkörper und insbesondere in der Oberfläche selbst lassen sich zudem eine höhere Wirkleistung und eine verbesserte Temperaturkontrolle erzielen, da die zur Trocknung nötige Wärmeenergie weder über die Oberfläche des Bauteiles von außen durch z.B. Strahlung oder konvektive, d.h. Wärmeströmung und -übertragung, oder konduktive Wärmezufuhr, d.h. Wärmeleitung, noch mittels eines Wärmeträgermediums von innen übertragen werden muss.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner die Möglichkeit bieten, auf besondere Produkteigenschaften temperatursensibler Produkte Rücksicht zu nehmen. So sind Oberflächentemperaturen der Zylinder unterhalb 100 °C realisierbar, wodurch die erfindungsgemäße Lösung auch und insbesondere für z.B. Produkte aus der Lebensmittelindustrie, temperaturempfindliche organische Pigmente, Alginate, Hefen, Harze usw. verwendet werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außerdem die Möglichkeit eröffnen, auch deutlich höhere Oberflächentemperaturen bzw. Wärmeleistungen zu erzielen, auf denen die feststoffhaltigen Flüssigkeiten trocknen, als derzeit durch die Verwendung dampfbetriebener Trocknerlösungen wegen der Limitierung des Druckes durch Festigkeitsgrenzen des Druckbehälterbauteils möglich ist.
Besonders bevorzugt ist der drehbar gelagerte Zylinder als drehbar gelagerte Scheibe ausgebildet. Eine Scheibe ist ein geometrischer Körper in Form eines Zylinders, dessen Radius größer als seine Höhe ist. Dies hat den Vorteil, dass im Vergleich zu einem drehbar gelagerten Zylinder eine kompaktere Trocknerlösung bei gleicher zur Aufnahme der zu trocknenden Flüssigkeit bestimmten Oberfläche ermöglicht wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der drehbar gelagerte Zylinder in Richtung seiner größten Erstreckung horizontal angeordnet. Dabei zeigen seine Grund- und/oder Deckfläche im Wesentlichen in horizontale Richtung. Für den besonders bevorzugten Fall, dass der drehbar gelagerte Zylinder eine drehbar gelagerte Scheibe ist, ist die Scheibe in Richtung ihrer größten Erstreckung vertikal angeordnet. Dabei weisen ihre erstreckten Seitenflächen im Wesentlichen in horizontale Richtung. Dadurch kann überschüssige Flüssigkeit, d.h. die feststoffhaltige Suspension oder Lösung, von der Oberfläche abtropfen, so dass sich ein im Wesentlichen gleichmäßig dünner Film der Flüssigkeit auf der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders bilden kann. Sowohl der drehbar gelagerte Zylinder als auch die drehbar gelagerte Scheibe können auch eine andere Ausrichtung haben.
Zweckmäßigerweise kann eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weitere drehbar gelagerte Zylinder mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, die jeweils eine Oberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweisen, und/oder Induktoren umfassen, wobei die mehreren Induktoren dazu ausgestaltet sind, den drehbar gelagerten Zylinder oder die mehreren drehbar gelagerte Zylinder induktiv zu erwärmen. Besonders bevorzugt sind ein oder mehrere Induktoren für die induktive Erwärmung eines drehbar gelagerten Zylinders zugeordnet.
Besonders bevorzugt bewirkt das induktive Erwärmen weiter, dass der drehbar gelagerte Zylinder zumindest oberflächig erwärmt wird. Es ist ferner zweckmäßig, wenn das induktive Erwärmen weiter bewirkt, dass der drehbar gelagerte Zylinder im Wesentlichen oberflächig erwärmt wird. Der Vorteil, die drehbar gelagerte Scheibe zumindest oder gar im Wesentlichen und damit gezielt oberflächig zu erwärmen, liegt darin, dass die in die Scheibe eingetragene Wärmeleistung bis zur Kontaktfläche der aufgenommenen Suspension oder Lösung gelangt und bei einer im Wesentlichen oberflächigen Erwärmung nicht durch die für jeden Werkstoff charakteristischen Wärmeleitwiderstände behindert wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass ein Wärmeübertrag in die erwärmte Scheibe direkt am Ort der aufgetragenen Suspension oder Lösung stattfindet, so dass diese wiederum auf der Scheibenoberfläche nach dem Prinzip der Kontakttrocknung trocknet.
Vorteilhafterweise ist der Induktor beabstandet zur Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders angeordnet. Dadurch ist die Zylinderoberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung freigegeben und wird nicht durch den Induktor verdeckt. Somit lässt sich die Trocknungskapazität des Zylinders maximieren. Zweckmäßigerweise ist der Induktor zudem ortsfest zum drehbar gelagerten Zylinder angeordnet, so dass sich der Induktor bei einem sich rotierenden Zylinder nicht mitbewegt. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass ein größerer Bereich des Zylinderkörpers erwärmt wird als für einen Induktor, der auf dem Zylinder angeordnet ist und sich deswegen mitdreht. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise, die sich im Wesentlichen auf die Ausdehnung des Zylinders beschränkt.
Besonders bevorzugt weist der drehbar gelagerte Zylinder eine Drehachse auf, auf der er drehbar gelagert ist. Dabei ist der Induktor dazu ausgestaltet, den Zylinder auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Oberfläche entlang und/oder orthogonal zu der Drehachse zu umgeben. Der Vorteil besteht darin, dass die auf der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders aufgenommene Suspension oder Lösung auf den jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten der Oberfläche entlang und/oder orthogonal zu der Drehachse trocknet. Damit ist es möglich, mit einem einzigen Induktor die Mantelfläche und die Seitenflächen des Zylinders entlang der Drehachse zu erwärmen und somit sowohl energieeffizient als auch materialsparend, eine Trocknung der feststoffhaltigen Flüssigkeit auf diesen Flächen zu bewirken.
Vorzugsweise wird die Methode der induktiven Querfelderwärmung gewählt. Es sind jedoch auch andere Methoden wie die induktive Längsfelderwärmung möglich.
Besonders bevorzugt weist der drehbar gelagerte Zylinder eine Drehachse auf, wobei der Induktor koaxial zu der Drehachse angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass nach entsprechender Rotation des Zylinders ihre Oberfläche in der Form einer Ringfläche erwärmt wird, auf der die aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet. Mit einem einzelnen Induktor lässt sich so ein größerer Bereich der Zylinderoberfläche erwärmen als für einen Induktor der axial angeordnet ist.
Zweckmäßigerweise weist der drehbar gelagerte Zylinder eine heterogene elektrische Leitfähigkeit und/oder magnetische Permeabilität dergestalt auf, dass der drehbar gelagerte Zylinder oberflächig stärker induktiv erwärmt wird. Im Gegensatz zu einem Körper mit einer homogenen elektrischen Leitfähigkeit und magnetischen Permeabilität hat dies den Vorteil, dass ein größerer Anteil der Wärmeenergie im Randgebiet der Zylinderoberfläche und somit näher zur Kontaktfläche induziert wird, welche die Suspension oder Lösung aufnimmt. Damit lässt sich eine energieeffizientere Trocknung erzielen.
Vorzugsweise kann der drehbar gelagerte Zylinder statt aus einem einzigen Werkstoff auch z.B. in Form einer „Sandwich“-Bauweise aus mehreren Lagen verschiedener Werkstoffe aufgebaut sein, z.B. aus Normalstahl/Baustahl, ferritischem Edelstahl, Kupfer, Graphit oder anderen, und zwar so, dass sowohl den Belangen eines möglichst guten Wirkungsgrades des induktiven Wärmeeintrages, als auch den Belangen einer optimalen Wärmeleitung und Wärmespeicherung, einer einfacheren Bauweise und auch den Belangen einer eventuellen korrosiven oder abrasiven Wirkung der zu trocknenden Stoffe Rechnung getragen wird.
Besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Spannungsquelle, die dazu ausgestaltet ist, den Induktor regelbar mit einer elektrischen Wechselspannung zu beaufschlagen, um den drehbar gelagerten Zylinder gleichbleibend zu erwärmen. Durch eine gleichbleibende Erwärmung wird ein gleichbleibender Trocknungsprozess erzielt, so dass die Suspension oder Lösung stets innerhalb derselben Zeit bzw. im Falle eines mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit rotierenden Zylinders nach derselben Zylinderdrehung getrocknet wird.
Je nach Anforderung an den Trocknungsprozess und dessen eventuell erforderlicher Regelung sowie je nach Anforderung des Produktes gemäß dessen eventueller Temperaturempfindlichkeit können für einen besonders abgestuften Wärmeeintrag in jeden Bereich des drehbar gelagerten Zylinders mehrere Induktoren entlang des Umfangs des Zylinders verteilt angeordnet werden. Spezielle Formate der Induktoren können dabei so verwendet werden, dass eine optimale Abdeckung der Zylinderoberfläche erreicht wird.
Zweckmäßigerweise weist der drehbar gelagerte Zylinder eine Seitenfläche auf, die sich entlang der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders bildet, wobei der Induktor einen elongierten elektrischen Leiter umfasst, welcher derart entlang der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders gewickelt ist, dass der gewickelte elongierte elektrische Leiter zumindest die Hälfte der Seitenfläche abdeckt. Dadurch lässt sich ein Großteil der Seitenfläche des drehbar gelagerten Zylinders induktiv erwärmen, wodurch der Trocknungsprozess beschleunigt wird.
Besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weitere Induktoren, die dazu ausgestaltet sind, den Zylinder induktiv zu erwärmen, wobei der eine und die weiteren Induktoren kreis-, spiral- oder dreiecksförmig gewickelt sind, und wobei der eine und die weiteren Induktoren entlang des Zylinderumfangs und der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders verteilt angeordnet sind. Je nach Anforderung an den Trocknungsprozess ist mit einer entlang des Zylinderumfangs verteilten Anordnung von Induktoren ein besonders fein abgestufter Wärmeeintrag in jeden Bereich des Zylinders umsetzbar.
Zweckmäßigerweise umfasst der Induktor einen elongierten elektrischen Leiter, welcher derart entlang der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders und des Zylinderumfangs gewickelt ist, dass der gewickelte elongierte elektrische Leiter entlang des Zylinderumfangs eine variierende Wicklungsdichte aufweist. Die Wicklung des Induktors ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der elongierte elektrische Leiter nebeneinander liegende Abschnitte aufweist. Dadurch lässt sich ein entlang des Zylinderumfangs differenzierter bzw. abgestufter Wärmeeintrag mit Hilfe eines Induktors in den drehbar gelagerte Zylinder induzieren, welcher der jeweiligen Trocknungsaufgabe angepasst ist. Darüber hinaus ermöglichen einteilige Ausführungen des bzw. der Induktoren simplere Ausführungen der elektrischen Geräte zur Versorgung des bzw. der Induktoren (Schwingkreise, Generatoren).
Die Regelung und Überwachung der Temperatur des drehbar gelagerten Zylinders erfolgt vorteilhafterweise über eine Messung der Oberflächentemperatur des Zylinders z.B. durch eine berührungslose Infrarotsonde. Das erhaltene Signal dient im Trocknungsprozess zur Beeinflussung des Wärmeintrages durch elektrische Leistungsregelung der Vorrichtung/des Systems. Zusätzlich kann der induktive Wärmeeintrag durch eine Messung der sich ergebenden Produkttemperatur und/oder der Trockengutfeuchte gesteuert werden.
Besonders bevorzugt ist der Induktor rohrförmig ausgebildet, um durch sich hindurch ein Kühlmittel zu empfangen, wodurch der Induktor gekühlt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch die Betriebsfähigkeit des Induktors selbst für hohe Leistungen der beaufschlagten Wechselspannung oder für hohe Umgebungstemperaturen gewährleistet ist.
Zweckmäßigerweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Kühlsystem, welches dazu ausgestaltet ist, das Kühlmittel dem Induktor zuzuführen und abzuführen. Durch die Zu- und Abführung des Kühlmittels kann gewährleistet werden, dass die sich während des Betriebs des Induktors entstehende Wärme auf das zugeführte Kühlmittel überträgt und anschließend abgeführt wird. Der Induktor erhält dadurch eine stabile Betriebstemperatur und Betriebsausfälle durch Überhitzung werden vorgebeugt.
Um die Kühlung der im Induktor entstehenden Wärme zu ermöglichen, werden die Induktoren aus rohrförmigem Metall, z.B. aus Kupfer, gefertigt. Zur Kühlung wird durch die Rohre Wasser von z.B. 20 °C Vorlauftemperatur geführt. Das Wasser wird im Induktor dadurch auf z.B. 30 °C erwärmt und nachfolgend in einem Rückkühler wieder auf die Vorlauftemperatur von 20 °C gekühlt.
Bevorzugt werden zum Aufbau des Induktors Kupferrohrleitungen mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 10 mm und einer Wandstärke von beispielsweise 1 mm verwendet. Die Rohrleitungen können für eine gute Verarbeitbarkeit und z.B. zur Erzielung einer hohen Steifigkeit auch andere Querschnitte aufweisen, z.B. quadratisch sein.
Besonders bevorzugt sind zur Abführung der Wärme aus dem Induktor deutlich höhere Temperaturen von z.B. 80 °C bis 95 °C vorgesehen. Entweder kann dies dadurch erreicht werden, dass wesentlich geringere Wassermengen zur Kühlung verwendet werden, oder es wird ein Kühlwasserkreislauf mit hohem Wasserdurchfluss auf insgesamt höherem Temperaturniveau mit einer Kühlwasservorlauftemperatur von ca. 80 °C und einer Kühlwasserrücklauftemperatur von ca. 95 °C gefahren. Das so anfallende Kühlwasser erhöhter Temperatur wird z.B. mittels Rohrleitungen durch eine Flüssigkeitsvorlage für die zu trocknenden Flüssigkeit geführt, welche vor der Zuführung der Flüssigkeit zur erfindungsgemäßen Trocknervorrichtung angeordnet ist. Die Rohrleitung in der Flüssigkeitsvorlage, durch die das aufgewärmte Kühlwasser fließt, wird als Wärmetauscher mit möglichst großer Oberfläche ausgeführt, sodass das Kühlwasser in der Lage ist, seine Wärme an die zu trocknenden Flüssigkeit in der Flüssigkeitsvorlage abzugeben. Die durch das Kühlwasser von den Induktoren abgeführte Wärme wird somit zurückgewonnen und zur Vorwärmung der zu trocknenden Flüssigkeit verwendet.
Besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Auftragevorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Suspension oder Lösung auf die Oberflache des drehbar gelagerten Zylinders, insbesondere auf die Seitenfläche(n) entlang der größten Erstreckungsrichtung aufzutragen. Die Auftragevorrichtung ermöglicht durch ihre Befähigung, die zu trocknende Flüssigkeit maschinell auf die Oberfläche des Zylinders aufzutragen, den Vorgang der Auftragung zu automatisieren. Sie trägt ferner dazu bei, dass auf dem drehbar gelagerte Zylinder auch zeitlich gesehen in etwa dieselbe Menge Flüssigkeit aufgetragen wird, so dass eine hohe Prozesssicherheit bei der Trocknung entsteht.
Zweckmäßigerweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Ablösevorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, den zurückbleibenden Feststoff von der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders, insbesondere von den Seitenfläche(n) entlang der größten Erstreckungsrichtung abzulösen. Dadurch wird die Zylinderoberfläche nach dem Trocknen der aufgenommenen Suspension oder Lösung wieder freigegeben, so dass die freigegebene Oberfläche weitere feststoffhaltige Flüssigkeit aufnehmen kann. Somit ist der Trocknungsprozess befähigt, kontinuierlich Trockengut herzustellen. Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Ablösevorrichtung ein Messer, welches das Trockengut von der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders abschabt.
Da der bzw. die drehbar gelagerten Zylinder ein den verwendeten Werkstoffen entsprechendes Wärmespeichervermögen aufweisen, wird sich in den Bereichen der Zylinder unmittelbar vor der Position der Ablösevorrichtung zum Ablösen der getrockneten Feststoffe von der Zylinderoberfläche ein abklingendes Temperaturprofil ausbilden, welches von der Restfeuchte des Feststoffs abhängig ist. Die Erfindung erweist sich somit insbesondere für temperaturempfindliche Güter als vorteilhaft gegenüber der bisher bekannten Beheizung durch Sattdampf, bei der die Walzen- bzw. Scheibentemperatur besonders in den Bereichen nachlassender Feststofffeuchte noch ansteigt und sich der Sattdampftemperatur des Heizdampfes annähert.
Um eine Verschmutzung der elektrisch leitenden Teile der Induktoren zu vermeiden, bzw. die elektrisch leitenden Teile zu schützen, werden die Induktoren bei einer bevorzugten Ausführungsform mit einer nicht-leitenden und nicht-magnetischen Beschichtung versehen oder in ein Gehäuse aus einem nicht-leitenden Werkstoff eingebracht, welcher die elektromagnetischen Wellen ungehindert hindurch lässt und welcher sich während des Betriebs auch nicht selbst erwärmt. Als Werkstoffe für solche Gehäuse kann Glas oder auch ein geeigneter Kunststoff verwendet werden. Auch die Verwendung eines Harzes, z.B. eines Kunstharzes ist möglich, was den Vorteil bietet, dass die Induktoren im Herstellungsprozess fest in das Kunstharz eingegossen werden können. Verwendbare Kunstharze sind von der Transformatorenherstellung bekannt, bei denen die Wicklungen der Spulen häufig ebenfalls eingegossen werden. Dadurch wird eine besonders dichte und dauerhafte Versiegelung der Induktoren erreicht.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Induktor, vorzugsweise auch weitere Induktoren, integriert innerhalb des drehbar gelagerten Zylinders angeordnet. Der bzw. die Induktoren sind beispielsweise in einem Hohlraum des drehbar gelagerten Zylinders angeordnet und von dem Zylinder umschlossen. Bei dieser Ausführungsform wird ferner der bzw. die Induktoren über eine gemeinsame Welle mit dem Zylinder in Rotation versetzt. Die elektrische Versorgung des bzw. der Induktoren erfolgt über eine Nabe, beispielsweise über ein Bürstensystem, das dazu in der Lage ist, die erforderliche Spannung zu übertragen. Eine derartige Anordnung ist vorteilhaft, um den Induktor vor Korrosion, Verschleiß oder Verschmutzung durch die feststoffhaltige Flüssigkeit zu schützen. Aus z.B. hygienischen Gründen ist eine derartige Anordnung ebenso vorteilhaft, um die zu trocknende Flüssigkeit kontaminationsfrei zu halten. Durch eine integrierte Anordnung des Induktors ist es zudem einfacher, den Körper des Zylinders induktiv homogen zu erwärmen. So kann der Induktor z.B. den gesamten Hohlraum entlang der Erstreckungsrichtung des Zylinders ausfüllen, um die Oberfläche entlang der Erstreckungsrichtung des Zylinders zu erwärmen.
Besonders bevorzugt weist der drehbar gelagerte Zylinder eine Welle auf, wobei die Welle über eine Direktankupplung antreibbar ist. Im Vergleich zu dampfbeheizten Walzen- bzw. Scheibentrockner kann eine wesentlich einfachere Methode zum Antrieb für die Rotation der Walze bzw. Scheibe verwendet werden, da die für die Dampfbeheizung benötigten Dampfanschlüsse und Dampfzuführungsrohre entfallen.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung können Getriebemotoren mit modernen Direktankupplungen sogenannte Aufsteckgetriebemotoren verwendet werden. Aufsteckgetriebemotoren sind besonders robust und im Schadensfall durch die Direktankupplung einfach zu wechseln. Dadurch ergeben sich ein reduzierter Wartungs- und Instandhaltungsaufwand als für Getriebemotoren, die mit der Tragewelle von dampfbetriebenen Trocknerlösungen gekoppelt sind.
Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt vier, sechs, acht, zehn oder zwölf oder noch mehr drehbar gelagerte Zylinder bzw. Scheiben auf. Die drehbar gelagerten Zylinder bzw. Scheiben können dabei z.B. zentrisch auf einer Drehachse oder Tragwelle oder mehreren Drehachsen oder Tragwellen verteilt beabstandet angeordnet sein.
Bei Verwendung mehrere einzelner Induktoren pro Zylinder können diese einzeln angesteuert und ihre Versorgungsspannungen bezüglich der Frequenz usw. so geregelt werden, das einzelne Bereiche des Zylinders, auf denen sich die zu trocknende feststoffhaltige Flüssigkeit oder auch schon der aufgetrocknete Feststoff mit einer bestimmten Restfeuchte befindet, einen abgestuften, unterschiedlichen Wärmeeintrag erfahren und damit gezielt unterschiedliche Temperaturen erhalten. Insbesondere in den Bereichen, in den das zu trocknende Gut auf dem Zylinder noch als Flüssigkeit vorliegt, kann ein deutlicher höherer Wärmeintrag erfolgen, weil feuchte Güter durch die Verdunstung des Wassers bzw. Lösemittels gekühlt werden und die Gefahr der Überhitzung sowohl des Zylinders als auch des Gutes bei der Trocknung damit gering ist.
In den Bereichen des rotierenden Zylinders, z.B. kurz vor dem Bereich der Ablösevorrichtung zum Ablösen des getrockneten Feststoffes, in denen das Gut schon weitgehend getrocknet ist und nur noch eine geringe Restfeuchte bis zum Erreichen der Zielfeuchte entfernt werden muss, kann durch die individuelle Regelung der Leistung einzelner Induktoren mit deutlich geringerem Wärmeintrag und somit mit niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden, wodurch vermieden wird, dass temperaturempfindliche Güter während der Trocknung überhitzen, verbacken und geschädigt werden.
Um bei nicht-korrosionsfesten Werkstoffen eine gute Korrosionsbeständigkeit gegen die zu trocknende Flüssigkeit sowie Abrasionsfestigkeit gegen mechanischen Verschleiß zu erreichen, können die Zylinder mit einer gegen Korrosion und Verschleiß beständigen Beschichtung versehen werden. Diese Beschichtungen können sowohl metallischer Natur, z.B. Legierungen aus Hartmetallen, als auch nicht-metallischer Natur, z.B. Keramik, sein. Nicht-metallische Beschichtungen bewirken, dass die durch die Induktion erzeugte Wärme tiefer in das Bauteil bzw. die Zylinder eingetragen wird, wohingegen bei elektrisch leitenden Werkstoffen der Beschichtungen ein signifikanter Anteil der Wärme bereits in den Beschichtungen induziert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Zylinder als Walze (d.h. auch in Form eines offenen Tubus) ausgebildet, wobei die Mantelfläche des Zylinders größer ist als die beiden (etwaigen vorhandenen) Seitenflächen zusammen. Bei einem derartigen Verhältnis der Flächen des Zylinders wird der Trocknungsvorgang auf der Mantelfläche realisiert. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es sinnvoll, dass der oder die Induktoren im Inneren des Zylinders bereitgestellt werden oder angeordnet sind. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der Mantelfläche des Zylinders ist es zweckmäßig, diesen aus einem massiven Werkstoff herzustellen. Die weiteren Eigenschaften können im Wesentlichen von den anderen Ausführungsformen wie oben beschrieben übernommen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Walze nicht aus einem im Wesentlichen starren und unverformbaren Zylinder bzw. Tubus geformt sondern aus einem flexiblen Bandmaterial mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, das als Endlosband oder Transportband ausgebildet sein kann, welches über an den Enden des umlaufenden Bandes angeordnete Rollen umgelenkt wird.. Diese erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es, dass die Induktoren im Wesentlichen flach unter oder auch über dem Bandmaterial angeordnet sind und so eine ebene Fläche gleichmäßig erwärmen können.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfassend: ein zylindrisches Rohr mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, das eine Innenmantelfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweist; einen Induktor, der dazu ausgestaltet ist, das zylindrische Rohr induktiv zu erwärmen, wobei das induktive Erwärmen bewirkt, dass die auf der Innenmantelfläche des zylindrischen Rohrs aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet und der Feststoff zurückbleibt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zylindrische Rohr in Richtung seiner größten Erstreckung vertikal angeordnet. Dabei weisen seine Öffnungen an den Stirnseiten im Wesentlichen in vertikale Richtung. Dadurch kann überschüssige Flüssigkeit, d.h. die feststoffhaltige Suspension oder Lösung, von der Innenmantelfläche ablaufen, so dass sich ein im Wesentlichen gleichmäßig dünner Film der Flüssigkeit auf der Innenmantelfläche des zylindrischen Rohrs bilden kann. Das zylindrische Rohr kann auch eine andere Ausrichtung haben.
Vorzugsweise ist der Induktor, der dazu ausgestaltet ist, das zylindrische Rohr induktiv zu erwärmen, außerhalb des zylindrischen Rohrs angeordnet. Vorzugsweise wird die Methode der induktiven Längsfelderwärmung angewendet. Dabei können der bzw. die Induktoren so angeordnet sein, dass Sie das Rohr von außen umgeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfassend: ein Transportband mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, das eine Oberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweist; einen Induktor, der dazu ausgestaltet ist, die Oberfläche induktiv zu erwärmen, wobei das induktive Erwärmen bewirkt, dass die auf der Oberfläche des Transportbandes aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet und der Feststoff zurückbleibt.
Vorzugsweise ist das Transportband in Richtung seiner größten Erstreckung horizontal angeordnet. Bevorzugt ist das Transportband ferner um seine größte Erstreckungsrichtung in die vertikale Richtung geneigt. Dadurch kann überschüssige Flüssigkeit, d.h. die feststoffhaltige Suspension oder Lösung, von der Oberfläche ablaufen, so dass sich ein im Wesentlichen gleichmäßig dünner Film der Flüssigkeit auf der Oberfläche des Transportbandes bilden kann. Das Transportband kann auch eine andere Ausrichtung haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Vorrichtungspaket zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält. Das erfindungsgemäße Vorrichtungspaket umfasst eine Vielzahl von drehbar gelagerten Scheiben mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, wobei jede drehbar gelagerte Scheibe eine Oberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweist, wobei die drehbar gelagerten Scheiben entlang einer Drehachse zueinander beabstandet angeordnet sind. Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Vorrichtungspaket Induktoren, die dazu ausgestaltet sind, die ihnen zugeordneten drehbar gelagerten Scheiben induktiv zu erwärmen, wobei die Induktoren zwischen der Vielzahl von drehbar gelagerten Scheiben angeordnet sind. Dabei bewirkt das induktive Erwärmen, dass die auf den Oberflächen der drehbar gelagerten Scheiben aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet und der Feststoff zurückbleibt.
Vorzugsweise ist die Vielzahl von drehbar gelagerten Scheiben derart angeordnet, dass die drehbar gelagerten Scheiben jeweils in Richtung ihrer größten Erstreckung vertikal ausgerichtet sind. Dabei weisen ihre erstreckten Seitenflächen jeweils im Wesentlichen in horizontale Richtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält. Das erfindungsgemäße System umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei der Induktor rohrförmig ausgebildet ist, um durch sich hindurch ein Kühlmittel zu empfangen, wodurch der Induktor gekühlt wird, und wobei die Vorrichtung ein Kühlsystem umfasst, das dazu ausgestaltet ist, das Kühlmittel dem Induktor zuzuführen und abzuführen. Das System umfasst zudem einen Wärmetauscher, wobei das Kühlsystem mit dem Wärmetauscher verbunden ist, um das Kühlmittel zu kühlen und die Suspension oder Lösung zu erwärmen. Besonders bevorzugt wird der Strom der zu trocknenden Suspension oder Lösung bevor dieser der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trocknung zugeführt wird in den Wärmeaustauscher eingespeist, wobei das Kühlmittel in einem separaten Kreislauf als Gegenstrom geführt wird und durch Wärmeübertrag die zu trocknende Suspension oder Lösung vorwärmt. Die Verwendung des Wärmetauschers reduziert die Wärmeverluste des Systems und erhöht den Gesamtwirkungsgrad der Trocknung.
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtungen oder des Systems und dessen Ausführungsformen sowie weitere zweckmäßige Ausführungsformen sind der zuerst genannten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie oben beschrieben, entsprechend zu entnehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, das im Folgenden beschrieben wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- Aufnehmen der Suspension oder Lösung auf einer Oberfläche eines drehbar gelagerten Zylinders mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften;

- Induktives Erwärmen des drehbar gelagerten Zylinders, um die aufgenommene Suspension oder Lösung zu trocknen, so dass der Feststoff zurückbleibt.

Besonders bevorzugt erfolgt das induktive Erwärmen zumindest oberflächig in dem drehbar gelagerten Zylinder.
Zweckmäßigerweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte:

- Auftragen der Suspension oder Lösung auf die Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders; und
- Ablösen des zurückbleibenden Feststoffs.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Ausführungsformen sowie weitere zweckmäßige Ausführungsformen sind der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie oben beschrieben, entsprechend zu entnehmen.
Die Erfindung ermöglicht den direkten Einsatz von elektrischer Energie und deren Verwendung zur Erwärmung des Zylinders zur Trocknung einer feststoffhaltigen Flüssigkeit mit hohem Wirkungsgrad, wodurch auf die Bereitstellung von Heizdampf aus einem aufwändigen Dampfnetz sowie die aufwändigen Verrohrungen und Armaturen verzichtet werden kann. Ferner kann anstelle der als hohler Druckbehälter ausgebildete Walzen oder Scheiben mit der Notwendigkeit des Nachweises der Druckfestigkeit und unbedingten Dichtigkeit der gesamten Bauteile inklusive der erforderlichen Prüfung und Abnahme durch eine behördlich zertifizierte Stelle eine einfache massive Bauform der Walze bzw. Scheibe aus einem leitfähigen metallischen Werkstoff gewählt werden, was die Herstellung einer einzelnen Walze bzw. Scheibe bzw. eines entsprechenden Pakets deutlich vereinfacht. Die Verwendung von fossilen Energieträgern zur Erzeugung von Heizdampf mit den bekannten teils niedrigen Wirkungsgraden durch Abwärmeverluste wird ebenso unnötig, was insbesondere in Zukunft von steigender Bedeutung sein wird, umso mehr nachhaltig gewonnene elektrische Energie aus erneuerbaren Energiequellen (Solar, Wasserkraft, Wind) zur Verfügung stehen wird. Die Erfindung kann somit einen Beitrag zur Vermeidung oder Reduzierung von CO₂-Emissionen leisten.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen werden anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine seitliche Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine obere Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine frontale Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtungspakets;
5 eine frontale Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtungspakets;
6 eine frontale Ansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtungspakets;
7 eine seitliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
8 eine seitliche Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
9 eine seitliche Ansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
10 eine seitliche Ansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
11 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;

Die 1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung. Vorrichtung 100 weist eine drehbar gelagerte Scheibe 110 mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, wobei die Scheibe 110 kreisförmig ausgebildet ist, und einen Induktor 120 auf. Die Scheibe 110 ist mit einer zentrisch angeordneten Öffnung versehen, um sie auf eine Welle aufzuschieben und zu befestigen. Vorzugsweise enthält die Scheibe 110 Stahl, ferritischen Edelstahl, Kupfer und/oder Graphit. Es sind jedoch auch andere elektrisch leitfähige Materialien denkbar. Der Durchmesser der Scheibe 110 beträgt vorzugsweise 500 bis 1500 mm. Besonders bevorzugt beträgt die Scheibendicke 5 bis 15 mm. Der Induktor 120 umfasst einen elongierten Leiter, z.B. einen Draht. Um eine Verschmutzung der elektrisch leitenden Teile des Induktors 120 zu verhindern, kann eine nicht-leitende und nicht-magnetische Beschichtung aufgetragen werden. Denkbar ist ebenso ein Gehäuse (nicht dargestellt) aus einem nicht-leitfähigen oder magnetisierbaren Werkstoff, welcher den Induktor 120 umhüllt. Geeignete Werkstoffe zum Schutz des Induktors 120 sind beispielsweise Glas, Kunststoffe oder Kunstharze. Weiterhin ist der Induktor 120 um die Scheibe 110 gewickelt angeordnet. Die gewickelte Anordnung kann dabei die Scheibenoberfläche, bevorzugt die halbe Scheibenoberfläche umgeben. In der Ausführungsform von 1 beginnt die Wicklung des Induktors 120 auf der Höhe des horizontalen Scheibendurchmessers und führt bis zum oberen Rand der Scheibe 110. Die kontaktierbaren Endabschnitte des Induktors liegen beabstandet auf einer Stirnseite der Scheibe 110. Der Abstand zwischen den einzelnen gewickelten Leiterlagen des Induktors 120 kann zwischen 10 und 50 mm betragen. Um die zentrische Öffnung der Scheibe 110 freizuhalten, weist der elongierte Leiter kreisförmige Abschnitte auf, die über der Öffnung konzentrisch angeordnet sind. Die Radien der kreisförmigen Abschnitte nehmen mit zunehmenden Abstand von der zentrischen Öffnung der Scheibe 110 zu. Zwischen der Scheibenoberfläche und dem elongierten Leiter befindet sich ein Spalt, so dass die drehbar gelagerte Scheibe 110 freibeweglich ist und rotiert werden kann. Ein möglichst geringer Abstand des Induktors 120 von der drehbar gelagerten Scheibe 110 ist vorteilhaft, da dadurch der Wirkungsgrad des induzierten Wärmeeintrags bestimmt wird. Bevorzugt beträgt der Abstand des Induktors 120 von der Scheibe 110 3 bis 10 mm. Die gewickelte Anordnung des Induktors 120 um die Scheibe 110 ist so gewählt, dass bei der Beaufschlagung des Induktors 120 mit einer Wechselspannung ein Wirbelstrom im Körper der Scheibe 110 induziert wird. Dabei ist das vom Induktor 120 erzeugte magnetische Feld im Wesentlichen in Richtung der Scheibenoberfläche hin ausgerichtet. Aufgrund der in Folge des induzierten Wirbelstroms entstehenden Jouleschen Wärme kommt es zur Erwärmung der Scheibe 110. Eine auf die Oberfläche der Scheibe 110 aufgetragene feststoffhaltige Flüssigkeit würde so nach dem Prinzip der Kontakttrocknung trocknen. Die Scheibe 110 weist ferner eine bestimmte Wärmekapazität auf, die durch den ausgewählten Werkstoff oder die zusammengesetzten Werkstoffe bestimmt ist. Derjenige Bereich der Scheibe 110, welcher vom Induktor 120 umwickelt ist, wird von dem Induktor 120 direkt induktiv erwärmt und erhält dadurch die nötige Betriebstemperatur, um die auf der Oberfläche der Scheibe 110 aufgenommene feststoffhaltige Flüssigkeit zu trocknen. Der restliche Bereich der Scheibe 110 weist hingegen eine geringere Temperatur auf. Wie sich das Temperaturprofil in dem Bereich der Scheibe 110, der direkt induktiv erwärmt wird, und in dem Bereich der Scheibe 110, der nicht direkt induktiv erwärmt wird, einstellt, hängt vom Material und dessen Wärmekapazität und/oder Wärmeleitfähigkeit sowie von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 110 ab.
Die 4 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Vorrichtungspakets 200 zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung in frontaler Ansicht. In den Ausführungsformen bestehen die erfindungsgemäßen Vorrichtungspakete 200 aus vier Scheiben 210, die auf einer gemeinsamen Tragwelle zentrisch befestigt und parallel zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Scheiben 210 sind beispielsweise wie in der Ausführungsform von 1 bis 3 ausgebildet. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der jeder Scheibe 210 zwei Induktoren 220 zugeordnet sind. Die Induktoren 220 sind zudem so angeordnet, dass sie jeweils eine einzelne Scheibe 210 im Bereich einer ihrer Seitenflächen induktiv erwärmen können. Die Seitenflächen liegen dabei entlang der Erstreckungsrichtung der Scheiben 210. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen zwei Scheiben 210 ein Induktor 221 angeordnet ist. Die Induktoren 221 erwärmen die Seitenflächen der Scheiben 210 induktiv, die zu den Induktoren 221 benachbart angeordnet sind. Die in diesem erfindungsgemäßen Vorrichtungspaket außen befindlichen Scheiben 210 werden zudem jeweils an ihren äußeren Seitenflächen mit einem Induktor 220 induktiv erwärmt. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtungspakets. Dabei ist ein Induktor 222 pro Scheibe 210 zugeordnet. Die Induktoren 222 sind dergestalt, dass sie die ihnen zugeordnete Scheibe 210 auf den gegenüberliegenden Seitenflächen entlang der Drehachse bzw. Tragwelle 230 induktiv erwärmen. Die Induktoren 222 können sich z.B. jeweils von einer Seitenfläche, über den Scheibenrand und bis zur gegenüberliegenden Seitenfläche hin erstrecken.
Die 7 bis 10 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 300, 301, 302, 303 in seitlicher Ansicht. Dabei sind verschiedene Konfigurationen für die Anordnung des Induktors bzw. der Induktoren dargestellt. Je nach Anforderung an den Trocknungsprozess können für einen abgestuften Wärmeeintrag in jeden Bereich einer einzelnen Scheibe 310 mehrere Induktoren entlang des Umfangs der Scheibe 310 verteilt angeordnet sein. In 7 ist der Induktor 320 benachbart und beabstandet zu einer Seitenfläche der Scheibe 310 angeordnet. Darüber hinaus umfasst der Induktor 320 einen elongierten Leiter, welcher derart entlang der Erstreckungsrichtung der Scheibe 310 gewickelt ist, dass der entlang der Erstreckungsrichtung der Scheibe 310 gewickelte Induktor 320 die eine Seitenfläche der Scheibe 310 überdeckt. Vorzugweise weist der Induktor 320 zwei kreisförmige Abschnitte auf, die koaxial um die Drehachse der Scheibe 310 angeordnet sind. Der Radius des äußeren kreisförmigen Abschnitts ist vorzugsweise in etwa gleich groß wie der Radius der Scheibe 310. Diese Ausführungsform der Erfindung weist zudem eine Ablösevorrichtung 340 und eine Auftragevorrichtung 350 auf. Die Auftragevorrichtung 350 ist dazu ausgestaltet, die feststoffhaltige Flüssigkeit auf die Scheibe 310 aufzutragen. Die Ablösevorrichtung 340 ist hingegen dazu ausgestaltet, das Trockengut von der Oberfläche der Scheibe 310 zu lösen, z.B. durch ein auf der Oberfläche aufliegendes Messer. Auftragevorrichtung 350 und Ablösevorrichtung 340 sind beispielsweise in demjenigen Bereich benachbart zur Scheibe 310 angeordnet, der nicht von dem Induktor 320 überdeckt wird. In den 8 und 9 werden Anordnungen mit mehreren, z.B. vier, einzelnen Induktoren 321 gezeigt. Bei der Verwendung mehrerer einzelner Induktoren 321 können diese einzeln angesteuert werden. Dabei kann sowohl die Versorgungsspannung der Induktoren als auch deren Frequenz so geregelt werden, das einzelne Bereiche der Scheibe, auf denen sich die zu trocknende feststoffhaltige Flüssigkeit oder auch schon der aufgetrocknete Feststoff mit einer bestimmten Restfeuchte befindet, einen abgestuften, unterschiedlichen Wärmeeintrag erfahren und damit gezielt unterschiedliche Temperaturen erhalten. In 8 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 301 gezeigt, wobei die Induktoren 321 aus jeweils einem elongierten Leiter dreiecksförmig entlang der Erstreckungsrichtung der Schiebe 310 gewickelt sind. Die Induktoren 321 sind dabei koaxial entlang des Umfangs angeordnet. Die Induktoren 321 können zudem derart ausgerichtet sein, dass eine Ecke der dreiecksförmigen Wicklung eines jeden Induktors 321 auf die Drehachse bzw. die Tragwelle zeigt. Die Induktoren 321 auf einer der Seitenfläche der Scheibe 310 können sich innerhalb des Scheibenradius befinden oder diesen überragen. 9 zeigt ein ähnliches Arrangement der Induktoren 322 wie in der Ausführungsform von 8. In der Ausführungsform von 9 sind die Induktoren 322 kreis- oder spiralförmig aus einem elongierten Leiter gewickelt. In 10 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 303 gezeigt, bei der der Induktor 323 aus einem elongierten Leiter gewickelt ist und entlang des Scheibenumfangs eine variierende Wicklungsdichte aufweist. Die Wicklungsdichte kann durch den Abstand benachbarter Abschnitte des elongierten Leiters bestimmt sein. Eine höhere Wicklungsdichte bedeutet ein geringerer Abstand der benachbarten Abschnitte des elongierten Leiters und vice versa. Die Wicklungsdichte kann zonenweise unterschiedlich hoch sein. Sie kann beispielsweise im Bereich der Auftragevorrichtung am höchsten und im Bereich der Ablösevorrichtung am niedrigsten sein. Eine derartige Konfiguration ist vorteilhaft, da der Feuchtegehalt der aufgetragenen feststoffhaltigen Flüssigkeit unmittelbar nach dem Auftragen auf die Oberfläche der Scheibe 310 am höchsten ist und eine große Menge Feuchtigkeit verdampfen kann. Im Bereich der Ablösevorrichtung ist Feuchtegehalt der feststoffhaltigen Flüssigkeit deutlich geringer, so dass ein reduzierter Wärmeeintrag in diesen Bereich der Scheibe 310 ausreicht, um die Restfeuchtigkeit zum Verdampfen zu bringen. Für ist die temperatursensible Feststoffe kann es im Übrigen wichtig sein, dass sie eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten, um nicht geschädigt zu werden.
11 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems. Das dabei gezeigte System umfasst eine drehbar gelagerte Scheibe 310, einen Induktor 323, eine Ablösevorrichtung 340 und eine Auftragevorrichtung 350. Diese Komponenten des Systems sind bereits vorstehend näher ausgeführt. Weiterhin umfasst das System eine Flüssigkeitszuführung, die in einem Flüssigkeitstank 370 mündet, in dem sich die zur Trocknung vorgesehene feststoffhaltige Flüssigkeit sammelt. Die Auftragevorrichtung 350 ist mit dem Flüssigkeitstank 370 verbunden, um die feststoffhaltige Flüssigkeit aus dem Tank auf die Oberfläche der Scheibe 310 zu befördern und zu beaufschlagen. Überschüssige Flüssigkeit tropft von der Scheibenoberfläche ab und läuft in den Flüssigkeitstank zurück. Des Weiteren ist der Induktor 323 mit einem Kühlkreislauf gekoppelt. Kühlmittel wird dem Induktor 323, der z.B. rohrförmig ausgebildet ist, zugeführt, um das Kühlmittel durch sich hindurch zu empfangen. Unter normalen Betriebsbedingungen heizt sich der Induktor 323 auf, das zugeführte Kühlmittel führt die Wärme des Induktors 323 durch Wärmeübertrag auf das Kühlmittel ab. Das erwärmte Kühlmittel kann im Anschluss in den Wärmetauscher 360 eingespeist werden, wobei die Flüssigkeitszuführung als Gegenstrom durch das erwärmte Kühlmittel vorerwärmt wird bevor diese in den Flüssigkeitstank 370 gelangt. Dadurch kann Wärme aus dem Kühlmittel, die sie dem Induktor 323 zuvor entzogen hat, durch Vorwärmung der zu trocknenden Flüssigkeit rückgewonnen werden. Zur Regelung der auf den Induktor 323 beaufschlagten Wechselspannung dienen der Umrichter 380 und der Schwingkreis 385. Ferner dient der Schwingkreis 385 innerhalb des Systems zur Leistungsversorgung des Induktors 323. Die Brüden in Form der aus der zu trocknenden Flüssigkeit ausgedampften Feuchtigkeit werden mit Hilfe des Abzugs 390 abgeführt.
Mit den beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann im Trocknungsprozess eine Wasserverdampfungsleistung von ca. 350 kg/h realisiert werden. Die zu trocknende Flüssigkeit ist z.B. eine mineralische Suspension mit einem Feststoffgehalt von 50 % Trockensubstanz. Die erforderliche Heizleistung wird durch die induktive Beheizung mit einer Leistung von 240 kW zur Verfügung gestellt. Die Induktoren werden dazu über einen Generator mit einer Leistung von 280 kW versorgt. Durch den Prozess entsteht eine Produktmenge von 437 kg/h mit einer Restfeuchte von 10 % Wasser. Das Produkt nimmt durch die Trocknung eine Temperatur von ca. 60 °C an.
Bezugszeichenliste

100, 300, 301, 302, 303: Vorrichtung zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung
110, 210, 310: Zylinder/Scheibe
120, 220, 221, 222,320, 321, 322, 323: Induktor
200, 201, 202: Vorrichtungspaket zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung
230: Tragwelle
340: Ablösevorrichtung
350: Auftragevorrichtung
360: Wärmetauscher
370: Flüssigkeitstank
380: Umrichter
385: Schwingkreis
390: Abzug
1000: System zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung

Claims

Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfassend: einen drehbar gelagerten Zylinder (110, 310) mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) als drehbar gelagerte Scheibe ausgebildet ist und die Scheibe eine seitliche Oberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweist; einen Induktor (120, 320, 321, 322, 323), der dazu ausgestaltet ist, den Zylinder (110, 310) induktiv zu erwärmen, wobei das induktive Erwärmen bewirkt, dass die auf der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet und der Feststoff zurückbleibt.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, wobei das induktive Erwärmen weiter bewirkt, dass der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) zumindest oberflächig erwärmt wird.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) beabstandet zur Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) angeordnet ist.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) eine Drehachse aufweist, auf der er drehbar gelagert ist, und wobei der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) dazu ausgestaltet ist, den Zylinder (110, 310) auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Oberfläche entlang und/oder orthogonal zu der Drehachse zu umgeben.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) eine Drehachse aufweist, und wobei der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) koaxial zu der Drehachse angeordnet ist.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) eine heterogene elektrische Leitfähigkeit und/oder magnetische Permeabilität dergestalt aufweist, dass der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) oberflächig stärker induktiv erwärmt wird.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Spannungsquelle, die dazu ausgestaltet ist, den Induktor (120, 320, 321, 322, 323) regelbar mit einer elektrischen Wechselspannung zu beaufschlagen; um den drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) gleichbleibend zu erwärmen.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) rohrförmig ausgebildet ist, um durch sich hindurch ein Kühlmittel zu empfangen, wodurch der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) gekühlt wird.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) eine Seitenfläche aufweist, die sich entlang der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) bildet, und wobei der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) einen elongierten elektrischen Leiter umfasst, welcher derart entlang der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) gewickelt ist, dass der gewickelte elongierte elektrische Leiter zumindest die Hälfte der Seitenfläche abdeckt.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, ferner umfassend weitere Induktoren, die dazu ausgestaltet sind, den drehbar gelagerten Zylinder (110, 310) induktiv zu erwärmen, wobei der eine und die weiteren Induktoren kreis-, spiral- oder dreiecksförmig gewickelt sind, und wobei der eine und die weiteren Induktoren entlang des Zylinderumfangs und der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, wobei der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) einen elongierten elektrischen Leiter umfasst, welcher derart entlang der Richtung der größten Erstreckung des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) und des Zylinderumfangs gewickelt ist, dass der gewickelte elongierte elektrische Leiter entlang des Zylinderumfangs eine variierende Wicklungsdichte aufweist.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Induktor (120, 320, 321, 322, 323) integriert innerhalb des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) angeordnet ist.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) eine Welle aufweist, und wobei die Welle über eine Direktankupplung antreibbar ist.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Auftragevorrichtung (350), die dazu ausgestaltet ist, die Suspension oder Lösung auf die Oberflachedes drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) aufzutragen.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Ablösevorrichtung (340), die dazu ausgestaltet ist, den zurückbleibenden Feststoff von der Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) abzulösen.
Vorrichtung (100, 300, 301, 302, 303) mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 8, ferner umfassend ein Kühlsystem, das dazu ausgestaltet ist, das Kühlmittel dem Induktor (120, 320, 321, 322, 323) zuzuführen und abzuführen.
System (1000) zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfassend: - eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 16; und - einen Wärmetauscher (360), wobei das Kühlsystem mit dem Wärmetauscher (360) verbunden ist, um das Kühlmittel zu kühlen und die Suspension oder Lösung zu erwärmen.
Vorrichtungspaket (200, 201, 202) zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, umfassend: eine Vielzahl von drehbar gelagerten Scheiben (210) mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften, wobei jede drehbar gelagerte Scheibe eine seitliche Oberfläche zur Aufnahme der Suspension oder Lösung aufweist, und wobei die drehbar gelagerten Scheiben (210) entlang einer Drehachse zueinander beabstandet angeordnet sind; - Induktoren (220, 221, 222), die dazu ausgestaltet sind, die ihnen zugeordneten drehbar gelagerten Scheiben (210) induktiv zu erwärmen, wobei die Induktoren (220, 221, 222) zwischen der Vielzahl von drehbar gelagerten Scheiben (210) angeordnet sind, und wobei das induktive Erwärmen bewirkt, dass die auf den Oberflächen der drehbar gelagerten Scheibe aufgenommene Suspension oder Lösung trocknet und der Feststoff zurückbleibt.
Verfahren zur industriellen Trocknung einer Suspension oder Lösung, die einen Feststoff enthält, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Aufnehmen der Suspension oder Lösung auf einer Oberfläche eines drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften; wobei der drehbar gelagerte Zylinder (110, 310) eine drehbar gelagerte Scheibe ist und die Oberfläche auf einer Seite der Scheibe angeordnet ist, und Induktives Erwärmen des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310), um die aufgenommene Suspension oder Lösung zu trocknen, so dass der Feststoff zurückbleibt.
Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei das induktive Erwärmen zumindest oberflächig in dem drehbar gelagerten Zylinder (110, 310) erfolgt.
Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 19 oder 20, das ferner die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Auftragen der Suspension oder Lösung auf die Oberfläche des drehbar gelagerten Zylinders (110, 310) ; und Ablösen des zurückbleibenden Feststoffs.