DE3308875C2

DE3308875C2 - Device for cooling granular material

Info

Publication number: DE3308875C2
Application number: DE19833308875
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing.(FH) 8900 Augsburg Jahn; Fritz 8902 Neusäß Kaiser; Veit-Holger Dr.-Ing. 8903 Bobingen Karl
Original assignee: Alpine AG
Current assignee: Alpine AG
Priority date: 1983-03-12
Filing date: 1983-03-12
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3308875A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Kühlen von körnigem Gut durch Wärmeübergang beschrieben, in der das Gut von Luft im Zustand der Flugförderung in einem teilweise von außen gekühlten Rohrkanal geführt wird. Dieser Rohrkanal wird von einer spiralförmig gewundenen Wand gebildet, die an einer Seite Gut mit einer von einem Kühlmittel an ihrer Außenfläche beaufschlagten Stirnwand verbunden ist und an der anderen Seite eine lösbar befestigte Stirnwand aufweist.A device for cooling granular material through heat transfer is described, in which the material is guided by air in the state of flight conveyance in a pipe duct that is partially cooled from the outside. This pipe channel is formed by a spiral-shaped wall which is well connected on one side to an end wall acted upon by a coolant on its outer surface and has a detachably attached end wall on the other side.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen von körnigem Gut entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a device for cooling granular material according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, zu kühlendes körniges Gut, z. B. heißabgeschlagenes Kunststoffgranulat, mit Luft durch einen von außen gekühlten Kanal zu führen (Prospekt der Fa. Sikoplast Maschinenbau GmbH Heinrich Koch, 5200 Siegburg von 1981). Dieser Kanal ist dabei als oval gewickelte Wendel ausgebildet, deren unterer Sektor von außen durch Wasser gekühlt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Kanal wird dabei so hoch gewählt, daß sich das zu kühlende Gut im Zustand der Flugförderung befindet. Dadurch soll erreicht werrien, daß die einzelnen heißen Gutkörner nicht miteinander oder mit der Kanalwand zusammenkleben. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist ihr großer Platzbedarf und die Schwierigkeit der Reinigung des Kanalinneren nach erfahrungsgemäß immer wieder auftretender Verstopfung nach Verklebungen.It is known that granular material to be cooled, e.g. B. hot whipped Plastic granulate to be fed with air through an externally cooled duct (brochure of the Sikoplast Maschinenbau GmbH Heinrich Koch, 5200 Siegburg from 1981). This channel is oval formed wound coil, the lower sector is cooled from the outside by water. The flow rate the air in the channel is chosen so high that the goods to be cooled are in the state of Air promotion is located. This is intended to ensure that the individual hot grains of good do not interact with one another or glue it to the duct wall. The disadvantage of this device is its large space requirement and the Difficulty cleaning the inside of the sewer after experience has shown that blockages occur again and again after gluing.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die einen erheblich geringeren Platzbedarf aufweist und nach Verstopfung leichter zu reinigen ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The invention is therefore based on the object of creating a device of the type specified at the outset, which takes up considerably less space and is easier to clean after clogging. The solution this task is carried out by the features mentioned in the characterizing part of claim 1. Particularly advantageous developments are characterized in the subclaims.

An sich ist es bei einer Vorrichtung zum Kühlen eines Mediums mit Hilfe eines anderen Mediums bekannt (CH-PS 4 91 349), das zu kühlende Medium in Rohren zu führen, die in Form einer erst von außen nach innen und dann von innen nach außen gleichsinnig durchströmten Doppelspirale ausgebildet sind, wobei die beiden Spiralkörper nebeneinander liegen u.id mittig miteinander durch einen Verbindungskanal verbunden sind, und wobei die Vorrichtung Anschlüsse für das Kühlmedium aufweist, das die Kanäle kühlt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die gesamte Oberfläche der als Doppelspirale gewickelten Rohre von einem Kühlmittel umströmt. Aufgabe einer dünnen Trennscheibe ist es dabei, der Konstruktion die nötige mechanische Festigkeit und dem zugeführten Kühlmittel an dem einen Spiralkörper einen radial von innen nach außen und an dem anderen Spiralkörper einen radial von außen nach innen gerichteten Strömungsverlauf zu verleihen. Ein nennenswerter Wärmeaustausch zwischen den Rohren und der Trennscheibe kann nicht stattfinden, da zwischen ihnen nur Punktberührung besteht. Fertigungstechnisch ist die Konstruktion recht aufwendig und wegen ihres hohen Strömungswiderstandes infolge der kleinen Querschnitte und der scharfen Krümmer zu den Zu- und Abführleitungen nur für Wärmeaustauschmedium in Form von tropfbaren Flüssigkeiten geeignet, nicht jedoch zum Kühlen von körnigem Gut im Zustand der Flugförderung mit entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit. It is known per se in a device for cooling one medium with the aid of another medium (CH-PS 4 91 349) to lead the medium to be cooled in pipes, which in the form of a first from the outside to the inside and then from the inside to the outside in the same direction flow through double spirals are formed, the two Spiral bodies lie next to one another and are centrally connected to one another by a connecting channel are, and wherein the device has connections for the cooling medium that cools the channels. At this known device is the entire surface of the tubes wound as a double spiral by a coolant flows around. The task of a thin cutting disc is to give the construction the necessary mechanical Strength and the supplied coolant on the one spiral body one radially from the inside to the outside and to impart a flow course directed radially from the outside inward on the other spiral body. A significant heat exchange between the tubes and the cutting disc cannot take place because there is only point contact between them. In terms of production technology, the construction is quite complex and because of their high flow resistance due to the small cross-sections and the sharp bends the supply and discharge lines are only suitable for heat exchange medium in the form of dripping liquids, but not for cooling granular material in the state of flight conveyance with a correspondingly high flow rate.

Demgegenüber ist die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung einfach herzustellen, für eine Reinigung leicht zugänglich und für einen einfachen Einbau in Leitungszüge entsprechender Verarbeituugsanlagen geeignet. In contrast, the device designed according to the invention is easy to manufacture for cleaning Easily accessible and suitable for simple installation in cable runs of corresponding processing systems.

Hauptanwendungsgebiet ist die Kühlung von Kunststoffgranulat, das durch Heißabschlag an einem Schnekkenextruder gewonnen wurde. Beim Austritt aus den Öffnungen der Strangdüse des Extruders hat der heiße Kunststoff eine zähflüssige, honigartige Konsistenz. Die periodisch abgeschnittenen, das Granulat ergebenden Kunststoffteile wurden daher gleich wieder miteinander verkleben, wenn sie nicht sofort nach ihrer Entstehung mit der Kühlluft in Kontakt kämen, die zwischen den einzelnen Körnern gewissermaßen eine Isolierschicht erzeugt, die ein gegenseitiges Berühren der Körner verhindert, und die für den Abtransport der Körner sorgt. Das Granulat wird also sofort bei seiner Entstehung von der Kühlluft erfaßt und zur Kühlvorrichtung transpor-The main area of application is the cooling of plastic granulate, which is produced by hot die cutting on a screw extruder was won. When the extruder emerges from the openings of the strand die, the hot Plastic has a viscous, honey-like consistency. The periodically cut, giving the granulate Plastic parts were therefore glued together again immediately if they were not immediately after their creation would come into contact with the cooling air, the so to speak an insulating layer between the individual grains which prevents the grains touching each other and which ensures that the grains are transported away. The granulate is caught by the cooling air as soon as it is formed and transported to the cooling device.

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tiert, ohne vorher ein Gebläse passieren zu müssen wie bei der eingangs erwähnten Vorrichtung.without having to pass a blower beforehand like in the device mentioned at the beginning.

Die Kühlung des körnigen Gutes ist umso wirkungsvoller, je langer die Förderstrecke und je höher die Turbulenz der Strömung ist, d. h. die Wärmeabfuhr aus einem Granulatkorn ist umso besser, je höher die Relativgeschwindigkeit zwischen Granulatknm und umgebender Luft ist, je häufiger die Granulatkörner auf die Spiralwände der Förderstrecke der Doppelspirale aufprallen und je verwirbelter die Strömung verläuft bzv. je geringer dir Grenzschicht der Strömung an den Spiralwänden der Förderstrecke der Doppelspirale ist Die Spiralwände der Vorrichtung leiten dann die aufgenommene Wärme in die inneren Stirnwände, die sie schließlich an das zwischen ihnen strömende Kühlwasser der Kühlkammer abgeben. Durch die Ausführung als Doppelspirale ergibt sich die benötigte lange Kühlstrecke bei gleichzeitig kompakter Bauweise und demzufolge geringem Platzbedarf. Dadurch, daß die äußeren Stirnwände lösbar sind, ist eine leichte Reinigung, insbesondere bei Verstopfung, gegeben.The cooling of the granular material is all the more effective, the longer the conveying distance and the higher the turbulence the flow is, d. H. the higher the relative speed, the better the heat dissipation from a granulate between the granulate and the surrounding air, the more frequently the granulate grains on the spiral walls the conveyor line of the double spiral and the more swirled the flow runs or. ever The lower the boundary layer of the flow on the spiral walls of the conveyor line of the double spiral is Die Spiral walls of the device then conduct the absorbed heat into the inner end walls, which they ultimately to the cooling water of the cooling chamber flowing between them. Due to the design as a double spiral this results in the required long cooling section with a compact design and consequently at the same time small footprint. Because the outer end walls are detachable, easy cleaning, in particular for constipation, given.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows

F i g. 1 eine Ansicht der Vorrichtung bei abgenommener Stirnwand,F i g. 1 shows a view of the device with the front wall removed,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. KundF i g. 2 shows a cross section through the device according to FIG. Kund

Fig.3 eine Kunststoff-Regenerieranlage, in der die Vorrichtung nach F i g, 1 und 2 verwendet wird.Fig.3 shows a plastic regeneration system in which the Device according to F i g, 1 and 2 is used.

Die Vorrichtung 1 besteht aus den beiden inneren Stirnwänden 2, die mit Abstand zueinander angeordnet und an ihrem Umfang mit der Ringwand 3 verschweißt sind und so eine Kammer 4 für das Kühlmittel bilden. Spiralförmig gewundene Wände 5 sind mit den Stirnwänden 2 verschweißt und haben mittig gelegene Umlenkflächen 6, die einen Verbindungskanal 6a bilden und ineinander übergehen, so daß die Spiralwände 5 mit den Umlenkflächen 6 einen durchgehenden, zuerst von außen nach innen und dann von innen nach außen verlaufenden Kanal 7 mit rechteckigem Querschnitt bilden und dabei zwei nebeneinander liegende Spiralkörper 7a und Tb entstehen. Verschlossen wird der Kanal 7 durch äußere Stirnwände 8, die mit den Spiralwänden 5 verschraubt sind. Die am Umfang der Spiralkörper 7a und Tb gelegenen Mündungen des Kanals 7 sind zu Anschlußstutzen 9 und 10 erweitert, die zur Verbindung mit Rohrleitungen für die Zu- und Abfuhr von Gut und Luft dienen. Für die Zu- und Ableitung des Kühlmittels sind in der Ringwand 3 Anschlüsse 11 und 12 vorgesehen (Fig.3). Konsolen 13 (Fig. 1 und 3) dienen zur Befestigung der Vorrichtung auf einem Gestell 14.The device 1 consists of the two inner end walls 2, which are arranged at a distance from one another and welded on their circumference to the annular wall 3 and thus form a chamber 4 for the coolant. Spirally wound walls 5 are welded to the end walls 2 and have centrally located deflecting surfaces 6 which form a connecting channel 6a and merge into one another, so that the spiral walls 5 with the deflecting surfaces 6 are continuous, first from the outside to the inside and then from the inside to the outside Form channel 7 with a rectangular cross-section, thereby creating two spiral bodies 7a and Tb lying next to one another. The channel 7 is closed by outer end walls 8 which are screwed to the spiral walls 5. The openings of the channel 7 located on the circumference of the spiral body 7a and Tb are expanded to form connecting pieces 9 and 10, which are used to connect to pipelines for the supply and removal of material and air. 3 connections 11 and 12 are provided in the annular wall for the supply and discharge of the coolant (FIG. 3). Brackets 13 (FIGS. 1 and 3) are used to fasten the device on a frame 14.

F i g. 3 zeigt die Verwendung der Vorrichtung 1 als Vorkühler für das von einem Extruder 25 mit Heißabschlag-Einrichtung erzeugte und von einem Gebläse 16 in den Zustand der Flugförderung gebrachte Kunststoff-Granulat. Dieses tritt durch den Anschlußstutzen 9 in die Vorrichtung 1 ein und durchwandert sie entgegen dem Uhrzeigersinn zunächst von außen nach innen und dann wieder von innen nach außen, und verläßt sie durch den Anschlußstutzen 10. Von hier wird das Gut zu einem als Nachkühler dienenden Zyklon 17 gefördert und von der Förderluft und der durch ein hier nicht gezeichnetes Gebläse zusätzlich in den Zyklon 17 eingeleiteten Kühlluft abgetrennt. Die gesamte Luft tritt am Tauchrohr 18 nach oben aus dem Zyklon 17 ins Freie aus. Das granulierte Gut wird.am trichterförmigen Unterteil 19 des Zyklons 17 über eine nicht dargestellte Schleuse ausgetragen.F i g. 3 shows the use of the device 1 as a pre-cooler for that of an extruder 25 with a hot die-cut device plastic granulate produced and brought into the state of flight conveyance by a fan 16. This enters the device 1 through the connecting piece 9 and wanders through it towards it clockwise from the outside to the inside and then again from the inside to the outside, and leaves it through the connecting piece 10. From here the material is conveyed to a cyclone 17 serving as an aftercooler and from the conveying air and the additionally introduced into the cyclone 17 by a fan (not shown here) Separated cooling air. All of the air escapes upward from the cyclone 17 at the dip tube 18 and into the open air the end. The granulated material wird.am the funnel-shaped lower part 19 of the cyclone 17 via a not shown Lock discharged.

Eine Verbesserung der Kühlwirkung erhalt man durch Einbau von Pralirippen im Kanal 7 an der die Außenseite des Kanals bildenden Fläche der Spiralwände 5. Diese Pralirippen erhöhen gleichzeitig den Wärmeübergang zwischen Gut und Kmalwand durch häufigeren und stärkeren Prall, den Wärmeübergang zwischen Luft und Kanalwand durch höhere Turbulenz und den Wärmeübergang zwischen Gut und Luft durch höhere Relativgeschwindigkeit und längere Verwetlzeit des Gutes, sowie die Wärmeleitung innerhalb der einzelnen Gutkörner durch ihre längere Verweilzeit innerhalb der Vorrichtung. Diese kann daher kleiner und somit billiger ausgeführt werden, da für gleiche Kühlwirkung die Kanallänge kurzer gehalten werden kann. Da unter bestimmten Betriebszuständen die Prallrippen eine zu starke Bremsung des Gutes verursachen, die zur Bildung von Wolken und Strähnen und damit zum Verkleben der Körner führen kann, ist es vorteilhaft, die Prallrippen nur in demjenigen Bereich des Kanals 7 anzuordnen, in dem die Schwerkraft die Gutbewegung unterstützt Dieser Bereich beginnt jeweils an der höchstgelegenen Stelle einer Windung des Kanals 7 und erstreckt sich in Strömungsrichtung über etwa ein Drittel des Umfangs der jeweiligen Windung.An improvement in the cooling effect is obtained by installing Pralirippen in the channel 7 on the Outside of the channel forming surface of the spiral walls 5. These prali ribs increase the heat transfer at the same time between the good and the Kmalwand through more frequent and stronger impact, the heat transfer between Air and duct wall through higher turbulence and the heat transfer between goods and air through higher Relative speed and longer storage time of the goods, as well as the heat conduction within the individual Good grains due to their longer residence time within the device. This can therefore be smaller and thus be made cheaper, since the channel length can be kept shorter for the same cooling effect. There Under certain operating conditions, the impact ribs cause excessive braking of the goods, leading to It is advantageous to have the formation of clouds and strands and thus lead to the grains sticking together Arrange impact ribs only in that area of the channel 7 in which gravity causes the material to move supported This area begins at the highest point of a turn of the channel 7 and extends in the direction of flow over about a third of the circumference of the respective turn.

Bei Verwendung der Vorrichtung als Vorkühler in Kunststoff-Regenerieranlagen in Kombination mit einem Zyklon oder einem Fließbettkühler als Nachkühler kann gegenüber bekannten Vorrichtungen infolge der intensiveren Vorkühlung ein gleichmäßigeres und besser rieselfähiges Granulat erhalten werden.When using the device as a pre-cooler in plastic regeneration systems in combination with a Cyclone or a fluidized bed cooler as an aftercooler can be compared to known devices as a result of more intensive pre-cooling a more even and better free-flowing granulate can be obtained.

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60 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 60 2 sheets of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Vorrichtung zum Kühlen von körnigem Gut, das von Luft im Zustand der Flugforderung in einem teilweis«· von außen gekühlten Kanal geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) in Form einer erst von außen nach innen und dann von innen nach außen gleichsinnig durchströmten Doppelspirale ausgebildet ist, die jeweils aus Spiralwänden (5) gebildet ist und deren beide Spiralkörper (7a, 7 b) nebeneinander liegen und mittig miteinander durch einen von Umlenkflächen (6) gebildeten Verbindungskanal {6a) verbunden sind, daß sich zwischen beiden Spiralkörpern (7a, 7b, eine Kühlkam- is mer (4) mit Anschlüssen (11, 12) für die Zu- und Ableitung des Kühlmittels befindet, die durch zwei, mit Abstand zueinander angeordnete innere Stirnwände (2) der Spiralkörper (7a, Tb) und einer sie an ihrem Umfang verbindenden Ringwand (3) gebildet ist, daß die Spiralwände (5) der jeweiligen Spiralkörper (7a, 7b) mit ihren zugehörigen inneren Stirnwänden (2), durch die hindurch der Verbindungskanal (6a) der beiden Spiralkörper (7a, 7b) verläuft, fest verbunden sind, und daß jeder der beiden Spiralkörper (7a, 7b) eine äußere lösbare Stirnwand (8) aufweist, wobei an den peripheren Öffnungen des Kanals (7) Anschlußstutzen (9, 10) für die Zu- und Abfuhr des Gut/Luft-Gemisches angeordnet sind.1. Device for cooling of granular material, which is guided by air in the state of the flight requirement in a partially "· externally cooled channel, characterized in that the channel (7) in the form of a first from the outside to the inside and then from the inside to outside in the same direction through-flow double spiral is formed, which is each formed from spiral walls (5) and whose two spiral bodies (7a, 7b) lie next to each other and are centrally connected to each other by a connecting channel {6a) formed by deflection surfaces (6) that are between the two Spiral bodies (7a, 7b, a cooling chamber (4) with connections (11, 12) for the supply and discharge of the coolant is located, through two spaced inner end walls (2) of the spiral body (7a, Tb ) and an annular wall (3) connecting them at their circumference is formed, that the spiral walls (5) of the respective spiral bodies (7a, 7b) with their associated inner end walls (2) through which the connecting channel (6a) d he two spiral bodies (7a, 7b) runs, are firmly connected, and that each of the two spiral bodies (7a, 7b) has an outer detachable end wall (8), with connecting pieces (9, 10) at the peripheral openings of the channel (7) are arranged for the supply and discharge of the good / air mixture.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiralkörper (7a, 7b) stehend nebeneinander mit der zwischengefügten Kühlkammer (4) angeordnet sind und mit oberseitigen Anschlußstutzen (9, iG) für das Gut/Luft-Gemisch und mit unterseitigen Anschlüssen (11, 12) für das Kühlmittel(Fig.3).2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two spiral bodies (7a, 7b) are arranged standing next to each other with the interposed cooling chamber (4) and with connecting pieces (9, iG) on the top for the good / air mixture and with connections on the underside (11, 12) for the coolant (Fig. 3).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the channel (7) with a rectangular Cross-section is formed.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der die Außenseite des Kanals (7) bildenden Fläche der Spiralwände (5) Prallrippen angeordnet sind.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the outside of the channel (7) forming surface of the spiral walls (5) impact ribs are arranged.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4 oder 3 und5. Apparatus according to claim 2 and 4 or 3 and

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallrippen, beginnend jeweils an der höchstgelegenen Stelle einer Windung des Kanals (7), in Strömungsrichtung des Gut/Luft-Gemisches auf etwa einem Drittel des Umfangs der jeweiligen Windung des Kanals (7) angeordnet sind.4, characterized in that the impact ribs, each beginning at the highest point of a Winding of the channel (7), in the direction of flow of the material / air mixture to about a third of the Perimeter of the respective turn of the channel (7) are arranged.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Verwendung als Vorkühler in Kombination mit einem Zyklon (17) als Nachkühler.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized by use as a precooler in Combination with a cyclone (17) as an aftercooler.

7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Verwendung als Vorkühler in Kombination mit einem Fließbettkühler als Nachkühler. 7 Device according to one of claims 1 to 5, characterized by use as a pre-cooler in Combination with a fluid bed cooler as an aftercooler.