DE2738485A1

DE2738485A1 - Wirbelschichtapparatur mit horizontalem rotor

Info

Publication number: DE2738485A1
Application number: DE19772738485
Authority: DE
Inventors: Kurt Heinz Dr Bauer; Werner Glatt
Original assignee: GLATT KLIMAANLAGEN
Current assignee: GLATT KLIMAANLAGEN
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1979-03-01

Description

Wirbelschichtapparatur mit horizontalem Rotor
Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtapparatur mit rotierenden Einbauten über dem Siebboden am unteren Ende des Wirbelschichtbehälters.
Für die Durchmischungs- und Wärmeübergangseigenschaften in Wirbelschichtapparaturen ist bekanntlich die Feststoffbewegung neben der Blasenbildung und -bewegung im Wirbelbett ausschlaggebend.
Besonders bei Reaktionsgütern mit unterschiedlicher Dichte und/oder unterschiedlicher Partikelgröße und/oder unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit ist eine gute Durchmischung bzw. die Verhinderung der Reaktionsgutentmischung oft äußerst problematisch (1). Dies ist auch bei der Herstellung von pharmazeutischen Granulaten sehr oft ein störendes Problem.
Bisher versuchte man, diesen Problemen durch Verwendung von verschiedenen Einbauten (2, 3) oder pneumatischen Mischvorrichtungen (4) oder durch schwingende bzw. oszillierende Siebböden in den Wirbelschichtreaktoren zu begegnen.
Es wurde ferner versucht, durch Anbringung eines Sternrührers über dem Siebboden die Kanalbildung (Konzentration des Gutes in schmalen Kanälen bzw. Schläuchen) zu verhindern und dadurch die Wirbelschichtbewegung zu verbessern (5).
Durch den Sternrührer wird Jedoch praktisch keine Zentrifugalbewegung des Gutes bewirkt. Das Gut strömt wie bei allen bisher bekannten derartigen Apparaturen vorwiegend innen hoch und außen abwärts. Bei einigen Anwendungen, insbesondere beim Besprühen (Granulieren) wird nun gerade die umgekehrte Strömungsrichtung angestrebt, d.h. das Gut sollte außen nach oben strömen und innen nach unten. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß feuchtes Gut mit der Wand in Berührung kommt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Mischeffekt in einer Wirbelschichtapparatur durch eine neuartige Lenkung der Feststoffbewegung im Wirbelbett zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dicht über dem Siebboden am unteren Ende des Wirbelschichtbehälters eine horizontale Rotorscheibe angeordnet ist. Der Abstand zwischen Siebboden und Rotorscheibe beträgt daoei vorzugsweise 0,5 - 20 mm.
Weitere Verbesserungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen beschrieben.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß man in einfacher Weise eine wesentliche Verbesserung der Mischgüte in Wjrbelschichtapparaturen erzielen kann. Diese Verbesserung ist gleichermaßen für Wirbelschichtmischer, -trockner, -reaktoren und -granulatoren von großem Interesse. Die Erfindung hat sich insbesondere bei der Herstellung von pharmazeutischen Granulaten bewährt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung der Wirbelschichtapparatur mit perforierter Rotorscheibe, Figur 2 den Einbau einer Rotorscheibe mit Zentralkegel in einen sich nach oben verjüngenden Wirbelschichtbehälter, Figuren 3a) - 3e) verschiedene Ausführungen der Rotorscheibe bei verschiedener Geometrie des Wirbelschichtbehälters, Figuren 4a) u.4b) nach außen hin abfallende Rotorscheiben und Figuren 5a) u.5b) Rotorscheiben mit schikanen-bzw. fliigelförmigen Mitnehmern.
Die Wirbelschichtapparatur gemäß Figur 1 besteht aus dem konisch sich nach oben verjüngenden Wirbelschichtbehälter 1, an den sich eine zylindrische Entspannungszone 2 anschließt.
Dazwischen wird das granulatförmige Gut von einer Dosierpumpe 3 über den Düsenring 4 in den Behälter 1 eingetragen.
Der Behälter 1 ist an seiner Unterseite mit einem oszillierenden Siebboden 5 abgeschlossen. Die Bewegung des Siebbodens erfolgt durch die pneumatischen Kolben 6. In einem Abstand von 0,5 bis 20 mm über dem Siebboden ist eine horizontale perforierte Rotorscheibe 8 angebracht, die in der Mitte einen Zentralkegel 9 aufweist. Sie wird durch einen Motor 10 angetrieben. Die Luftzirkulation in der Wirbelschichtapparatur erfolgt durch eine Turbine 11. Die abgesaugte Luft strömt durch ein Rundfilter 12, das zu Reinigungszwecken mit einer Abklappvorrichtung 13 versehen ist.
Die Zuführung der Luft erfolgt durch den Seitenkanal 15.
Zuluft und Abluft werden durch eine Abluftregulierklappe 16 bzw. einen Zuluftregulierschieber 17 an der Lufteintritts-und -austrittsöffnung 18 eingeregelt. Die Rückluft wird über ein Vorfilter 19 und einen Lufterhitzer 20 durch den Siebboden 5 hindurch wieder dem Wirbelschichtbehälter 1 zugeführt. Von dem aufsteigenden Gas- oder Luftstrom werden die Feststoffteilchen des Gutes aufwärts transportiert, um anschließend aufgrund der Schwerkrart nach innen auf die rotierende Scheibe 8 zurückzufallen. Die von der Rotorscheibe 8 erzeugte Zentrifugalkraft treibt die Feststoffteilchen wieder in den von unten nach oben fließenden Gas-oder Luftstrom. Auf diese Weise ergibt sich die in Figur 2 dargestellte gleichmäßig rotierende oder umwälzende Feststoffbewegung der Wirbelschicht. Die Form der Wirbelschichtapparatur ist für die erfindungsgemäße Verbesserung nicht ausschlaggebend. Die Rotorscheibe kann gemäß Figur 3a) bis 3e) in zylinder-, röhren-, kegelstumpfförmige aber auch in eckige Wirbelschichtbehälter 1 eingesetzt werden. Als besonders günstig erwiesen sich jedoch neben den zylindrischen (Fig. 3c) die kegelförmigen, sich nach oben hin verjüngenden Kesselformen (3d) bis 3e)), da bei diesen Querschnitten das gesamte hochströmende Gut nach innen abgelenkt wird. Dagegen fällt das Gut bei den kegelförmig sich nach unten verjüngenden Wirbelschichtbehältern (Fig. 3a und 3b) nach innen und außen.
Diese Geometrie ist daher weniger vorteilhaft. In den Figuren 3a) bis 3e) sind auch verschiedene Ausgestaltungen der Rotorscheibe angedeutet. Im einfachsten Falle ist die Rotorscheibe plan und glatt (Fig. 3a)0 Sie kann aber auch nach außen hin abfallen, so daß sie einen flachen Kegel bildet (Fig. 3d bis 3e). Der Neigungswinkel kann maximal 450 betragen. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel tt jedoch nicht mehr als 200 (siehe auch Figur 4).
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn im Zentrum der Rotorscheibe 8 ein Zentralkegel 9 angebracht wird und die Scheibenfläche nach außen noch leicht abfällt (%t C 15°).
Die Grundfläche des Zentralkegels 9 hat üblicherweise einen Durchmesser von 30 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, des Rotorscheibendurchmessers, während die Höhe des Kegels zwischen 5 und 50 , vorzugsweise 10 und 30 %, bezogen auf den Durchmesser des Rotors beträgt. Der Flächenanteil der Rotorscheibe sollte etwa 20 bis 95 , vorzugsweise 60 bis 80 %, der Bodenfläche der Wirbelschichtapparatur besitzen.
Die in den Figuren 1, 3a, 3c und 3d angedeutete Perforation 21 der Rotorscheibe 8 hat den Zweck, daß auch im Zentrum des Wirbelschichtbehälters 1 ein gewisser Teil des Gas- bw.
Luftstromes nach oben strömt.
In Sonderfällen können schikanen- 22 (Figur 5a) oder flügel-bzw. schaufelförmige Mitnehmer 23 (siehe Figur 5b) an den Rotorscheiben 8 angebracht werden.
Um eine hinreichend große Zentrifugalkraft zu erzeugen, müssen die Rotorscheiben 8 mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 1000, vorzugsweise 40 bis 150 UpM, rotieren.
Ein wesentlicher konstruktiver Gesichtspunkt der Erfindung liegt in der nachträglichen Einbaumöglichkeit in bereits vorhandene Wirbelschichtapparaturen.
Literaturverzeichnis 1) J. Schmalfeld: Feststoffbewegung in einem Gas-Feststoff-Fließbett VDI-Zeitschrift 118 (2), 65 (1976), 2) E.Y. Gimpelman, A.A. Baskakova: The transfer of free-flowing materials in adjacent fluidized beds separated by thick baffles Int. Chem. Engineering 12 (4), 563 (1kl2) 3) A.P. Baskakov et al: The vertical forces acting on a body immersed in a fluidized bed (engl. Übers.) Theor. Found. Chem. Engin. (1972) 805 - 809 4) F. Decamps et al: Vertical pneumatic conveyer with a fluidized bed as mixing zone Powder Technol. 5, 299 - 306 (1971/1972) 5) G. Freyer u. J. Tröster: Umlaufende Wirbelschicht und Kegelstrahldüse als neue technische Lösungen zur Herstellung von rieselfähigen Kunststoffpulvern Chem. Techn. 22 (3), 140 (1970) Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1. Wirbelschichtapparatur mit rotierenden Einbauten über dem Siebboden am unteren Ende des Wirbelschichtbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß dicht über dem Siebboden eine horizontale Rotorscheibe (8) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Siebboden und Rotorscheibe 0,5 bis 20,0 mm beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheibe einen flachen Kegel mit einem Neigungswinkel von CL c 450 bildet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheibe mit einem Zentralkegel (9) versehen ist, dessen Grundflächendurchmesser 15 bis 50 % der Rotorscheibe (8) und dessen Höhe 5 bis 50 ffi des Rotorscheibendurchmessers beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Rotorscheibe 20 bis 95 % der Bodenfläche der Wirbelschichtapparatur beträgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheibe perforiert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß schikanen- oder flügel- bzw. schaufelförmige Mitnehmer an der Rotorscheibe angebracht sind.