DE1642917A1 - Verfahren zur Trocknung,Erwaermung,Kuehlung od.dgl.eines in Pulver-,Granulat- oder aehnlicher Form vorliegenden Stoffes sowie zur Durchfuehrung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung - Google Patents

Description

D!pJ.-ing. Klaus Neubecker Patentanwalt Düsseldorf-Eller 1642917 Am Sf raussenkreuz 53, Tel.7226 56

Düsseldorf, den 24. Januar 1968 KN/rr

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Ashizawa Iron Works Company, Ltd. Koto-ku, Tokio, Japan " '

Verfahren zur Trocknung, Erwärmung, Kühlung oder dergleichen eines in Pulver-, Granulat- oder ähnlicher Form vorliegenden Stoffes sowie zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung ' ' ' '

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von in Pulver-, Granulat- oder ähnlicher Form vorliegenden Stoffen zum Zwecke der Trocknung, Erwärmung, Kühlung oder dergleichen, sowie eine zur Durchführung eines solchen ( Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es sind an sich Verfahren zur Erwärmung, Kühlung, Trocknung oder dergleichen von pulver- oder granulatförmigen Stoffen sowie dazu geeignete Vorrichtungen bekannt, bei denen mit Hilfe einer aufwärts gerichteten, am Boden eines den zu behandelnden Stoff aufnehmenden Behälters angebrachten Düse

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ein Luft- oder Gasstrom erzeugt wird, um das pulverformige Gut aufzuwirbeln und zu erreichen, daß der zu behandelnde Stoff sich in Aufwärts- bzw. Abwärtsrichtung bewegt. Dabei kommt es jedoch zu Ablagerungen an der Behälterwandung, insbesondere, wenn diese zur Unterstützung des Trockenvorganges erhitzt wird. Die durch derartige Ablagerungen gebildete Schicht behindert jedoch den gewünschten Wärmeaustausch zwischen der Behälterwandung und dem zu behandelnden Gut. Die Entfernung oder wenigstens ein teilweiser Abbau dieser Schicht haben sich in der Praxis mit den bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen als nur mit verhältnismäßig großen Schwierigkeiten und Umständen durchführbar erwiesen.

Ebenso kommt es bei den bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen dazu, daß sich in dem aus Gasstrom einerseits und zu behandelndem Gut andererseits bestehenden Gemisch ein mehr oder weniger geradliniger Pfad ausbildet, durch den die Luft geblasen wird, ohne die gewünschte Auflockerung bzw. Beeinflussung der Stoffpartikel zu bewirken. Ebenso kann es in diesem Zusammenhang zu der Entstehung von aufeinanderfolgenden Blasen im Bereich der Düse kommen, was zu einer inhomogenen Verteilung der Stoffpartikel führt. Beide Erscheinungen haben einen schlechten Wärmeaustausch und damit eine Verlängerung der Aufheiz-, Trocken- oder KUhlzeit und somit einen niedrigen Wirkungsgrad zur Folge.

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Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, das die vorstehend erwähnten Nachteile vermeidet und gewährleistet, daß die zu behandelnden Stoffpartikel von dem zugeführten Gas- bzw. Luftstrom möglichst gleichmäßig erfaßt und gleichzeitig an einer Klumpenbildung bzw. an einer Ablagerung an der Behälterwandung gehindert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Behandlung wie Trocknung, Erwärmung, Kühlung oder dergleichen eines in pulver-, Granulat- oder ähnlicher Form vorliegenden Stoffes, bei dem der Stoff in eine im wesentlichen geschlossene Kammer eingleitet und vom Boden der Kammer mit Hilfe eines Gasstromes oder dergl. in Aufwärtsrichtung geblasen wird, bis er unter der Einwirkung der Schwerkraft zum Boden der Kammer zurückfällt, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Stoff mittels des Gasstromes von dem Boden der Kammer aus in einer wirbelnden, etwa schraubenlinienartigen Bewegung längs der Seitenwandung der Kammer zur Oberseite der Kammer hin bewegt wird und dann im mittleren Bereich der Kammer unter der Wirkung der Schwerkraft zum Boden der Kammer zurückfallen kann, um dort erneut in den Einflußbereich des Gasstromes zu geraten, so daß eine fortlaufende Umwälzbewegung entsteht. Dabei wird auf die Partikel des zu behandelnden Stoffes eine Zentrifugalkraft ausgeübt, so daß die Stoffpartikel mit einer gewissen Heftigkeit

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auf die Innenfläche der Seitenwandung der Behandlungskammer auftreffen und dafür sorgen, daß Partikel, die sich dort abgelagert haben sollten, wieder von der Seitenwandung gelöst werden. Gleichzeitig wird dabei verhindert, daß sich schneeballartig an einem Kern einzelne Lagen des Pulvers anlagern und damit Klumpen entstehen lassen. Das Freihalten der Innenfläche der Kammerwandung und die Vermeidung von Klumpenbildungen tragen aber jeweils dazu bei, daß die Stoffpartikel homogen mit der wärmeleitenden Kammerwandung in Berührung kommen, so daß ein wirksamer Wärmeaustauch bzw. ein rasches Trocknen gewährleistet sind.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist ferner die Schaffung einer zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens besonders geeigneten Vorrichtung. Eine solche Vorrichtung, die in an sich bekannter Weise eine eine Seitenwandung aufweisende Behandlungskammer umfaßt, die an ihrer AuÄenseite von einer weiteren, zur Erwärmung bzw. Kühlung dienenden Ringkammer umgeben ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer an ihrem Boden mit einer Mehrzahl längs einer zur Mittelachse der Kammer im wesentlichen koaxialen Kreislinie angeordneter Düsen versehen ist, deren Längsachsen nach schräg oben zu einer Kopfplatte der Kammer hin und entweder nach radial außen gerichtet sind und mit dem maßgeblichen Radius einen bestimmten, für die einzelnen Düsen gleichgroßen Winkel einschließen oder aber auch im wesentlichen tangential zu der Kreislinie ausgerichtet sind.

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Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend anhand von zwei Äusführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Linie II-II;

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt durch Fig. 3 längs der Linie IV-IV.

Im einzelnen ist in Fig. 1 eine zylindrische Behandlungskammer 14 mit einer Seitenwandung 13 sowie einem trichterförmigen Boden 15 zu erkennen. Die Behandlungskammer 14 kann von einer Ringkammer 12 mit einem spiralförmig gewundenen Kanal 11 umgeben sein.

Der trichterförmige Boden 15 wird von einer Bodenwandung 1Θ gebildet, die an ihrer Unterseite in ein· Auetritteöffnung 17 ausmündet, die mit einer durch ein Ventil 20 absperrbaren Ab-

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flußleitung 21 in Verbindung steht. Die Bodenwandung 16 ist von einer Anzahl längs einer zu der Mittelachse der Kammer 14 bzw. des Bodens 15 im wesentlichen koaxialen Kreislinie angeordneter Düsen 18 durchsetzt, deren außerhalb der Kammer 14 liegende Enden an eine Ringleitung 19 angeschlossen sind, über die den Düsen 18 Druckluft oder ein anderes geeignetes Gas zugeführt werden kann. Die Düsen 18 sind so ausgerichtet, daß aus ihnen austretende Luftströme jeweils unter im wesentlichen gleichen bestimmten Winkeln zu entsprechenden Axialebenen nach radial außen und oben verlaufen, wie das aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich ist.

An der Oberseite der Behandlungskammer 14 befindet sich eine Zuführleitung 22, die eine die Kammer 14 in ihrer Oberseite abschließende Kopfplatte 23 durchsetzt. Die Kopfplatte 23 kann etwa in einem mittleren Bereich mit einem Filterbeutel 24 versehen sein, durch den in der Kammer 14 befindliche Luft entweichen kann, während die Partikel des zu behandelnden Gutes auch von dem Filterbeutel 24 an einem Verlassen der Kammer 14 gehindert werden.

Die Befüllung der Behandlungskammer 14 mit dem zu behandelnden Gut erfolgt durch die Zuführleitung 22, während die Kammer 14 über die Leitung 21 nach Öffnung des Ventils 20 entleert werden kann.

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Zur Trocknung bzw. Erwärmung des in der Kammer 14 befindlichen Stoffes oder Gutes wird in die Kammer 14 über die Düsen 18 Druckluft eingeleitet, deren Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt mit den entsprechenden Werten der Umgebungsluft übereinstimmen. Wenn die Behandlungszeit abgekürzt werden soll, kann es auch vorteilhaft sein, über die Düsen 18 erwärmte sowie gegebenenfalls außerdem einen vergleichsweise niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisende Luft einzuleiten. Das gleiche gilt | sinngemäß für ein anderes geeignetes Gas als Luft.

Eine zusätzliche Erwärmung des zu behandelnden Stoffes kann dadurch erfolgen, daß in den spiralförmig gewundenen Kanal 11 der Ringkammer 12 über den Einlaßstutzen 25 ein erhitztes Medium wie Luft, Dampf oder Wasser geleitet wird, das die Ringkammer 12 über einen Austrittsstutzen 26 verläßt. Statt dessen können in der Ringkammer auch geeignete elektrische Heizelemente untergebracht sein, wobei dann die Stutzen 25 und 26 fehlen könnten. "

Soll eine Kühlung des zu behandelnden Gutes erfolgen, so kann das über die Düsen 18 eingeführte Gas gekühlt sein, und insbesondere kann die Ringkammer 12 von einem eine niedrige Temperatur aufweisenden Medium wie kalter Luft, kaltem Wasser oder dergl. durchströmt werden.

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Die Menge der aus den Düsen 18 austretenden Luft hängt von der Menge des zu behandelnden Stoffes sowie dessen weiteren Eigenschaften wie Feinkörnigkeit bzw. Partikelgröße sowie der vorgesehenen Behandlungszeit ab. Die erforderliche Mindestmenge des von den Düsen 18 abgegebenen Gases muß jedenfalls dazu ausreichen, die Partikel des zu behandelnden Stoffes in Form einer Wirbelbewegung bis zur Höhe der Kopfplatte 23 zu fördern. Bei weiterer Verstärkung des aus den Düsen 18 austretenden Gasstromes wird die Intensität der Wirbelbewegung verstärkt und die Zeit für die Kühlung oder Erhitzung des Stoffes vermindert.

Da die Achsen der Düsen 18 mit den Radien des trichterförmigen Bodens 15 jeweils einen bestimmten Winkel einschließen und nach radial außen sowie nach oben gerichtet sind, werden die Partikel des zu trocknenden, zu erwärmenden oder auch zu kühlenden Gutes von den Gasströmen der Düsen 18 schraubenlinienförmig längs der Innenwandung des Bodens 15 sowie anschließend der Seitenwendung 13 zu der Kopfplatte 23 hin geblasen. Bei Erreichen der Höhe der Kopfplatte 23 wird die Zentrifugalbewegung der Partikel beendet, und diese Partikel weiden dann durch nachfolgende Partikel zur Mitte der Kopfplatte 23 hin gedrängt, von wo aus sie unter der Einwirkung der Schwerkraft zum Boden 15 zurückkehren, so daß die Partikel von neuem schraubenlinienförmig aufwärts geblasen werden können und somit ein geschlossener Arbeitszyklus entsteht.

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Während ihrer Aufwärtsbewegung werden die Partikel durch die auf sie einwirkenden zentrifugalen Kräfte mit einer gewissen Heftigkeit gegen die Wandung 13 gewirbelt, so daß Partikel, die sich gegebenenfalls bereits an der Innenseite der Seitenwandung 13 abgelagert haben sollten und damit einen wirksamen Temperaturausgleich zwischen dem Gut einerseits und dem in der Ringkammer 12 befindlichen Medium andererseits behindern würden, wenigstens teilweise wieder abgelöst und in den Behandlungsprozeß zurückgeführt werden. Gleichzeitig wird dabei sichergestellt, daß es zu keiner Klumpenbildung des pulverförmigen Gutes kommt. Die mit Feuchtigkeit des zu trocknenden Gutes angereicherte Luft kann durch den Filterbeutel 24 hindurch die Kammer 14 verlassen.

Mach Abschluß der Wärme-, Trocken- oder auch Kühlbehandlung des Gutes wird das Ventil 20 geöffnet, so daß das behandelte ( Gut durch die Leitung 21 entweichen kann. Zur Beschleunigung des Sntleerungsvorganges kann durch die Düsen 18 noch zusätzlich ein Luftstrom zugeführt werden.

Mit den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Äusführungsbeispiel nach der Erfindung wiedergegeben, dessen Funktion jedoch im wesentlichen derjenigen der Aueführungeform nach der Fig. 1 und Fig. 2 entspricht. Eine zylindrische Behandlungskammer

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34 weist hier eine Seitenwandung 33 auf, die von einer einen zylinderförmigen Hohlraum 31 begrenzenden Ringkammer 32 umgeben sein kann. Die Kammer 34 geht an ihrem unteren Ende in einen vergleichsweise schmalen ringförmigen Boden 36 über, der eine Austrittsöffnung 37 begrenzt und in eine Abflußleitung 41 übergeht. In der mit Fig. 4 veranschaulichten Weise sind um die Öffnung 37 herum - in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 um die Öffnung 17 herum die Düsen 18 - Düsen 38 angeordnet, die etwa tangential ausgerichtet sein können, mit der Innenfläche des Bodens 36 jedoch einen spitzen Winkel einschließen. An ihren unteren Enden stehen die Düsen 38 mit einer Ringleitung 39 in Verbindung, über die wiederum ein zur Behandlung des Gutes geeignetes Gas, das in vielen Anwendungsfällen beispielsweise Luft sein kann, zuführbar ist.

Der Austrittsöffnung 37 ist ein Kegelkörper 50 zugeordnet, durch den die Öffnung 37 während der Behandlung des Gutes dicht abgeschlossen ist. Der Kegelkörper 50 ist an seiner Unterseite mit einer Kolbenstange 53 verbunden, die an ihrem unteren Ende in einen von einem geeigneten Zylinder 51 aufgenommenen Kolben 52 übergeht. Die von dem Zylinder 51 und dem darin gleitend hin- und herbeweglichen Kolben 52 gebildete Anordnung befindet sich im Inneren der Abflußleitung 41. Bei Zufuhr eines geeigneten

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Mediums in den unterhalb des Kolbens 52 befindlichen Zylinderraum kann die Kolbenstange 53 und damit der Kegelkörper 50 angehoben werden, so daß in der Kammer 34 angesammeltes Gut die Kammer 34 durch die Austrittsöffnung 37 verlassen kann.

Zur Beschickung der Kammer 34 mit Gut ist wiederum eine Zuführleitung 42 vorgesehen, die die Kopfplatte 43 des Behälters 34 durchsetzt. Die Kopfplatte 43 ist mit einem Filterbeutel 44 ausgestattet, durch den überschüssige Luft entweichen kann, während die Partikel des zu behandfeinden Stoffes davon zurückgehalten werden.

Zur Einleitung eines Heiz- bzw. Kühlmediums in den Hohlraum 31 dient ein EinlaÄetutzen 45, während das Medium den Raum 41 über einen Auslaßstutzen 46 wieder verlassen kann.

Die Arbeitsweise der- Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4 ist im ' wesentlichen die gleiche wie die der Ausführungsform nach den ( Fig. 1 und 2.

Um eine Anpassung an die jeweiligen Eigenschaften des zu behandelnden Stoffes sowie anddire gewünschte Behandlungsergebnisse zu ermöglichen, können die Düsen 18, 38 in ihrer Lage relativ zur Horizontalen der Kammer 14 bzw. 34 und/oder relativ zu dem entsprechenden Radius der Kammer gegebenenfalls verstellbar sein.

Patentansprüche: 109821/15?S

Claims (1)

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P ä t e η t ans ρ r tt c h e

1. Verfahren zur Behandlung wie Trocknung, Erwärmung, Kühlung oder dergleichen eines in Pulver-, Granulat- oder ähnlicher form vorliegenden Stoffes, bei dem der Stoff in eine im wesentlichen geschlossene Kammer eingeleitet und vom Boden der Kammer mit Hilfe eines Gasstromes oder dergleichen in Aufwärtsrichtung geblasen wird, bis er unter der Einwirkung der Schwerkraft zum Boden der Kammer zurückfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Stoff mittels des Gasstromes vom Boden (15) der Kammer (14) aus in einer wirULnden, etwa schraubenlinienartigen Bewegung längs einer Seitenwandung (13; 33) der Kammer (14; 34) zur Oberseite der Kammer (14; 34) hin bewegt wird und dann im mittleren Bereich der Kammer (14; 34) unter der Wirkung der Schwerkraft zu dem Boden (15; 36) der Kammer (14; 34) zurückfallen kann, um dort erneut in den Einflußbereich des Gasstromes zu geraten, so daß eine fortlaufende Umwälzbewegung entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Gasstrom bei der Aufwärtsbewegung des Stoffes auf den Stoff eine Zentrifugalkraft solcher Größe ausgeübt wird, daß der Stoff unmittelbar auf die Innenfläche der Seitenwandung (13; 33) auftrifft und dabei an der Wandung abgelagerte Stoffmengen wenigstens teilweise wieder ablöst.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (13; 33) auf ihrer Außenseite erhitzt bzw. gekühlt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1-3, mit einer eine Seitenwandung aufweisenden Behandlungskammer, die an ihrer Außenseite von einer weiteren, zur Erwärmung bzw. Kühlung dienenden Ringkammer umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (14) an ihrem Boden (15) mit einer Mehrzahl längs einer zur Mittelachse der Kammer (14) im wesentlichen koaxialen Kreislinie angeordneter Düsen (18) versehen ist, deren Längsachsen nach schräg oben zu einer Kopfplatte (23) der Kammer (14) hin und nach radial außen gerichtet sind und mit dem maßgeblichen Radius einen bestimmten, für die einzelnen Düsen (18) jeweils gleichgroßen Winkel einschließen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (15) trichterförmig ausgebildet ist und in eine Leitung (21) ausmündet, die von einer mit den Düsen (18)in Verbindung stehenden Ringleitung (19) umgeben ist.

β. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1-3, mit einer eine Seitenwandung aufweisend«Behandlungskaaaer, die an ihrer Außenseite von einer weiteren, zu Erwttraung bzw« Kühlung dielenden Ringkammer umgeben 1st, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Kammer (34) an ihrem Boden (36) mit einer Mehrzahl längs einer zur Mittelachse der Kammer (34) im wesentlichen koaxialen Kreislinie angeordneter Düsen (38) versehen ist, deren Längsachsen nach schräg oben zu einer Kopfplatte (43) der Kammer (34) hin und im wesentlichen tangential zu der Kreislinie ausgerichtet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (36) der Behandlungskammer (34) eine mit einer Abflußleitung (41) in Verbindung stehende Austrittsöffnung (37) aufweist, die im Normalzustand von einem zur Entleerung der Kammer (34) anhebbaren Kegelkörper (50) abgedeckt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anheben des Kegelkörpers (50) eine Kolben/Zylinderanordnung (51,52) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (18; 38) in ihrer Winkellage relativ zur Horizontalen der Kammer (14; 34) und/oder relativ zum Radius der Kammer (14; 34) verstellbar sind.

10. Vorrichtung nach einem oder nehreren der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (23; 43) der

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Behandlungskammer (14; 34) mit einem Filterbeutel (24; 44) ausgestattet ist, durch den überschüssiges Gas aus der Kammer (14; 34) entweichen kann, Partikel des zu behandelnden Stoffes jedoch zurückgehalten werden.

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