DE3890558C2 - Sprühtrockner - Google Patents
SprühtrocknerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Sprühtrockner zum momentanen
Trocknen von Mikrotropfen der im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Gattung.
Sprühtrockner erfüllen grundsätzlich im wesentlichen drei
Funktionen, nämlich (1) Versprühen einer zugeführten Flüssig
keit, (2) Trocknen sich ergebender Mikrotropfen und (3) Tren
nung und Gewinnen des sich ergebenden feinpulvrigen Produktes,
und weisen gewöhnlich einen Zerstäuber, eine Trocknungskammer
und eine Feinpulver-Wiedergewinnungseinheit auf, die jeweils
den voranstehend genannten Funktionen entsprechen.
Als Beispiele für derartige Sprühtrockner sind die in den
Fig. 9 und 10 gezeigten Sprühtrockner bekannt gewesen
(vergleiche japanische Patentveröffentlichung Nr.
58-32601/1983 und das japanische offengelegte Gebrauchsmuster Nr.
58-26950/1983).
Bei dem in Fig. 9 gezeigten Sprühtrockner wird eine zugeführ
te Flüssigkeit aus einer Düse 5 in eine Trocknungskammer 1
eingespritzt und momentan durch von einem Einlaß 2 eingeblase
ne Heißluft erhitzt, wodurch die flüssige Komponente der zu
geführten Flüssigkeit verdampft und die feste Komponente
in ein feines Pulver umgewandelt wird. Der Hauptanteil des
feinen Pulvers wird als Produkt über einen Drehschieber 6 her
ausgenommen. Ein Teil des feine Pulvers begleitet die Heiß
luft, gelangt durch einen Abgasauslaß 3, tritt in einen Zyklon
7 ein und wird aus einem Drehschieber 8 wiedergewonnen. Das
Gas wird über einen Auslaß 9 abgegeben.
Der in Fig. 10 dargestellte Sprühtrockner ist von der Art,
welche als Zerstäuber eine Drehsprühscheibe (eine Drehscheibe)
10 anstelle der Düse 5 verwendet.
Bei den in Fig. 9 und 10 gezeigten Sprühtrocknern wird ein
feinpulvriges Produkt getrennt in dem Hauptabschnitt des
Trockners und in dem Zyklon wiedergewonnen. In diesem Falle
wird ein Pulver aus leichteren Teilchen, die geringere Teil
chendurchmesser aufweisen, in dem Zyklon wiedergewonnen,
und ein Pulver aus schwereren Teilchen mit größeren Teilchen
durchmessern wird aus dem Hauptabschnitt herausgenommen; daher
ergeben sich geringe Variationen der Zusammensetzung des Pro
dukts.
In der Vergangenheit brachte diese Änderung der Zusammenset
zung abhängig von der Art des Produktes geringe Schwierigkei
ten mit sich.
In jüngster Zeit ist es jedoch erforderlich geworden, daß
Sprühtrockner anstelle einer hohen Produktion weniger
Produkt-Arten eine Produktion geringer Mengen zahlreicher
Produkt-Arten, insbesondere im Bereich der Medizin und der Feinkera
mik, durchführen können.
Weiterhin wird immer mehr gefordert, daß Sprühtrockner Produk
te höherer Reinheit herstellen können.
Angesichts dieser neuen Situation, für die ein Sprühtrockner
erforderlich ist, der eine Produktion kleiner Mengen zahl
reicher Arten und ein Pulver höherer Reinheit zur Verfügung
stellen kann, führt die voranstehend angegebene Variation
der Zusammensetzung des Produkts, welche in der Vergangenheit
nur geringe Probleme aufwies, zu einem neuen Zustand, und
darüber hinaus ist ein neues Problem entstanden.
Dies bedeutet, daß mit steigender Rate des Produktwechsels das
schnelle und vollständige Abwaschen der an der Innenwand der
Trocknungskammer anhaftenden Ablagerungen erforderlich gewor
den ist. Dies ist wichtig, da das einen langen Zeitraum er
fordernde Waschen nachteilig für die wirksame Ausführung der
Produktion kleiner Mengen zahlreicher verschiedener
Produkt-Arten ist, und weiterhin deswegen, da das vollständige Abwa
schen der an der Innenwand der Trocknungskammer anhaftenden
Ablagerungen, welches beim Produktwechsel erforderlich ist,
wenn ein Produkt höherer Reinheit und höherer Qualität nötig
ist, tatsächlich sehr schwierig durchzuführen ist. Darüberhin
aus ist das Waschen äußerst schwierig, wenn ein für Menschen
schädliches Erzeugnis hergestellt wird, da die Bedienungsper
son nicht in direkten Kontakt mit dem Produkt kommen darf.
Weiterhin hat das Erfordernis eines Produktes höherer Reinheit
dazu geführt, daß die voranstehend genannte leichte Variation
der Zusammensetzung des Produktes zu einem Problem wurde.
Ein Sprühtrockner zum momentanen Trocknen von Mikrotropfen
durch Versprühen der Mikrotropfen in eine Sprühtrocknungskam
mer zusammen mit Heißluft der angegebenen Gattung ist aus der
EP-0 227 486-A2 bekannt, wobei die Sprühtrocknungskammer durch
einen Tropfabschnitt und eine hitzebeständige, poröse Membran
gebildet wird, die abgenommen werden kann.
Nachteiligerweise ist dieser Sprühtrockner stationär unver
rückbar an seinem Einsatzort angebracht. Hieraus entstehen die
folgenden Probleme: Falls die Räumlichkeiten, in denen der
Sprühtrockner aufgestellt wird, optimal genutzt werden müssen,
findet eine Bedienungsperson, die beispielsweise eine Membran
auswechseln möchte, nur schwer Zugang zu den Teilen dieses
Trockners, an denen sie arbeiten muß. Andererseits muß der
Trockner, falls er optimal zugänglich sein soll, immer in
einer solchen Höhe angeordnet werden, die die Zugänglichkeit
für das Bedienungsperson erleichtert, was wiederum eine opti
male Raumausnutzung erschwert.
Ein ähnlicher Sprühtrockner geht aus der GB-PS 382,129 hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sprühtrockner
der angegebenen Gattung zu schaffen, der einerseits gut zu
gänglich ist und andererseits eine optimale Raumausnutzung
ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch den Sprühtrockner gelöst, der ent
sprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet ist.
Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der
Unteransprüche definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß
der Kopfabschnitt der Sprühtrocknungskammer vertikal verstellt
werden kann und sich beispielsweise während des normalen
Betriebs im oberen Bereich der Sprühtrocknungskammer befindet.
Der Platz am Boden der Sprühtrocknungskammer bleibt hierbei
frei und kann entsprechend genutzt werden.
Für Wartungs- und/oder Instandsetzungsarbeiten, beispielsweise
für das Auswechseln der porösen Membran, kann der Kopf
abschnitt auf eine zur Ausführung dieser Arbeiten geeignete
Höhe herabgefahren werden, wodurch sich die Bedienungsfreund
lichkeit und Zugänglichkeit dieser Teile verbessern läßt. Das
Bedienungsperson benötigt also keine Hilfsmittel zum Erreichen
der Teile des Sprühtrockners, die gewartet und/oder ausgewech
selt werden müssen, wodurch sich die Stillstandszeiten des
Sprühtrockners verkürzen lassen.
Dadurch wird es wiederum möglich, diesen Sprühtrockner rasch
auf eine andere Produkt-Art umzustellen, was insbesondere das
oben erwähnte, sorgfältige Abwaschen der Wände der Sprühtrock
nungskammer erfordert.
Die leichte Zugänglichkeit der Sprühtrocknungskammer gewähr
leistet wiederum eine sorgfältige Reinigung, die die Herstel
lung von hochreinen Produkten ermöglicht.
Die hitzebeständige, poröse Membran, die eine Außenwand der
Sprühtrocknungskammer bildet, wird zweckmäßigerweise während
des Betriebes topfförmig aufgebläht, so daß eine Art Schüssel
entsteht.
Zumindest entweder die Decke oder der Boden der porösen Mem
bran ist vorzugsweise gasundurchlässig ausgebildet. Im all
gemeinen fließt, wenn eine poröse Membran verwendet wird, ein
Gas durch die poröse Membran heraus, was das Schleudern eines
Pulvers innerhalb der porösen Membran schwierig macht; wird
jedoch der Boden der porösen Membran gasundurchlässig ausge
bildet, kann das Pulver gleichmäßig innerhalb der porösen Mem
bran geschleudert werden. Der Grund für die gasundurchlässige
Ausbildung der Decke der porösen Membran liegt darin, daß bei
einer porösen Decke das Gas aus der Decke hinausfließt, was
das einfache Anhaften ungetrockneter Mikrotropfen an der Decke
erleichtert, was wiederum zum Verstopfen der porösen Membran
oder der Erzeugung von Teilchen abnormer Form aus trockenen,
zusammengewachsenen Ablagerungen bewirkt.
Der gasundurchlässige Abschnitt der porösen Membran wird vor
zugsweise aus einem Material wie etwa einer hitzebeständigen
Platte, einem hitzebeständigen Gummi oder dergleichen herge
stellt. Bestimmte Beispiele für ein derartiges Material umfas
sen Silikongummi, welches von Shin-Etsu Chemical hergestellt
wird, Teflonplatten, die von Du Pont hergestellt werden,
PFA-Platten von Mitsui Fluoro Chemical, und von Chuko Chemical
hergestellte Chuko-Flußbänder.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete poröse Membran
ist vorzugsweise hitzebeständig und weist eine sehr geringe
Adhäsionsfähigkeit für das Pulver auf.
Da die in die Sprühtrocknungskammer eingegebene Heißluft
gewöhnlich eine Einlaßtemperatur von etwa 120-220°C und
eine Auslaßtemperatur von etwa 150-70°C aufweist, bedeutet
dies, daß die poröse Membran diesen Temperaturen widerstehen
können muß. Da ein Feinpulver dauernd an der porösen Membran
anhaftet und sich hierauf ablagert, weist darüber hinaus die
poröse Membran vorzugsweise eine sehr geringe Haftfähigkeit
für das Pulver auf, um ihren kontinuierlichen Betrieb sicher
zustellen. Die poröse Membran ist abnehmbar angebracht und
kann, falls erforderlich, ausgewechselt werden, da sie während
des kontinuierlichen Gebrauchs verschleißt. Die poröse Membran
dient zur Trennung eines gewünschten feinen Pulvers von einem
Auspuffgas.
Die derartige Funktionen aufweisende poröse Membran ist keinen
Beschränkungen in bezug auf ihre Art unterworfen. Allerdings
wird gewöhnlich ein faseriges Tuch (beispielsweise gewebtes
Tuch, nichtgewebtes Tuch) oder eine Membran eingesetzt, die
durch Kombination zumindest zweier derartiger Tücher erhalten
wird. Als Material für das gewebte oder nichtgewebte Tuch
werden vorzugsweise ein Polyimid, ein hitzebeständiges Nylon,
ein Polyester oder ein Aramid verwendet. In besonders vorteil
hafter Weise wird als poröse Membran ein Laminat aus einem
netzförmigen Film mit sehr geringer Adhäsion für das Pulver
mit einem gewebten oder nichtgewebten Tuch als Verstärkungs
material verwendet. Als netzförmiger Film wird vorzugsweise
ein Film aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) (Teflon, Warenzeichen)
und ein Film aus Polytrifluoräthylen verwendet.
Weiterhin ist vorzuziehen, daß die poröse Membran so ausge
bildet ist, daß sie gefaltet gelagert werden kann und im
Betrieb aufgeblasen werden kann, indem ein positiver Innendruck
hergestellt wird. Die Zunahme der zugeführten Luftmenge zur
Vergrößerung der Trocknungsrate von Teilchen führt zu einem
Ansteigen der Druckdifferenz zwischen der Innenseite und
der Außenseite der durch die poröse Membran gebildeten Sprüh
trocknungskammer. Daher haben die vorliegenden Erfinder Versuche
bezüglich des Bereichs der Druckdifferenz zwischen der Innen
seite und der Außenseite der porösen Membran unternommen,
bei welcher kein Durchtritt von Teilchen durch die poröse
Membran erfolgt, und ebenso in bezug auf den Bereich der
Gasdurchlässigkeit der porösen Membran bei dieser Druckdifferenz.
Als Ergebnis stellte sich heraus, daß die bevorzugte Druck
differenz (Δ P) zwischen dem Inneren und dem Äußeren der
porösen Membran in einem Bereich von 5 bis 250 mm Wassersäule
liegt, insbesondere 7-40 mm Wassersäule, und daß die bevorzugte
Gasdurchlässigkeit der porösen Membran in einem Bereich von
0,5-50 cm³/sec/cm² liegt, insbesondere im Bereich von 1,0
bis 8,0 cm³/sec/cm², wenn Δ P 12,7 mm Wassersäule beträgt.
Es ist weiterhin vorzuziehen, daß die poröse Membran mit
einem Befestigungsabschnitt für den Kopfabschnitt verbunden
wird, beispielsweise durch einen Haken, und daß die Decke
der durch die poröse Membran gebildete Sprühtrocknungskammer
vom Zentrum zur Umfangsrichtung nach oben schräg verläuft,
da eine derartige Neigung das Anhaften von Mikroteilchen
an der Decke verhindert, selbst wenn Teile der durch das
Sprühen gebildeten Mikrotropfen diagonal nach oben fliegen.
Vorzugsweise ist der Pulverauslaß der porösen Membran lösbar
an einer Wiedergewinnungseinheit für das Produkt befestigt
da eine derartige Befestigung günstig für den Austausch oder
die Lagerung der porösen Membran ist. Es ist ebenfalls vorzu
ziehen, daß der Zerstäuber lösbar an der Decke der porösen
Membran befestigt ist.
Wenn ein Auspuffgas-Abschirmvorhang zum Umgeben der porösen
Membran verwendet wird, so wird eine unabhängige Belüftung
jedes Sprühtrockners ermöglicht, und dies führt zu verringerten
Belüftungskosten. Ein derartiger Vorhang führt auch zu höherer
Sicherheit, da keine Pulverzerstreuung von dem Sprühtrockner
selbst in einem Notfall einer Zerstörung der porösen Membran
auftritt. Der Auspuffgasabschirmvorhang ist vorzugsweise trans
parent und besteht aus einem Material welches für Dampf,
Heißluft, und dergleichen undurchlässig ist, beispielsweise
Polyvinylchlorid, Nylon, Polyäthylen und dergleichen.
Vorzugsweise ist die poröse Membran mit einer Einrichtung
zur Beseitigung statischer Elektrizität versehen. Dies erfolgt
deswegen, da dann, wenn die Sprühtrocknungskammer durch eine
poröse Membran gebildet wird, die Berührung und die Reibung
zwischen der porösen Membran und kleinen Teilchen statische
Elektrizität und eine hierauf folgende Entladung verursacht,
welche zu einer Zündung, einer Explosion und so weiter führen
kann. Der Einsatz einer Einrichtung zum Eliminieren statischer
Elektrizität der porösen Membran erleichtert das Entfernen
feiner Teilchen, die sich einfach statisch elektrisch aufladen.
Als Einrichtung zum Eliminieren statischer Elektrizität lassen
sich beispielsweise die Anbringung eines Erdungskabels auf
der Oberfläche der porösen Membran angeben, die Verwendung
einer Kohlenstoffaser als Grundmaterial für die poröse Membran
und der Einsatz einer elektrisch leitfähigen Beschichtung
auf der Oberfläche der porösen Membran.
Bei dem erfindungsgemäßen Sprühtrockner geschieht es in gewissen
Fällen, daß ein Pulver an der Innenseite des porösen Materials
anhaftet und sich dort ablagert, und daß die Trennung von
Feststoff und Gas durch die poröse Membran unmöglich wird,
wenn der Trockner kontinuierlich über einen gewissen Zeitraum
betrieben wurde. Um mit derartigen Fällen fertigzuwerden
wird vorzugsweise eine Einrichtung zum Entfernen eines ab
gelagerten Pulvers mittels Schwingung bereitgestellt. Als
Reinigungseinrichtung kann ein bekannter Vibrator, beispiels
weise ein schwingendes Sieb, ein schwingender Förderer oder
dergleichen verwendet werden.
Durch das Sprühen erzeugte Mikrotropfen können durch Verwendung
einer Ultraschallsprühvorrichtung als Sprühvorrichtung des
Sprühtrockners verkleinert werden. Daher kann eine derartige
Ultraschallsprühvorrichtung vorzugsweise dann eingesetzt
werden, wenn die Herstellung eines sehr feinen Pulvers (eines
ultrafeinen Pulvers) erforderlich ist. Um dichte Körnchen
hoher Massendichte zu erhalten ist es ebenfalls wünschenswert,
als Trocknungsvorrichtung für Mikrotropfen in dem Sprühtrockner
eine Trocknungseinrichtung mittels Mikrowellen zusätzlich
zu der Trocknungseinrichtung mittels Heißluft zur Verfügung
zu stellen.
Wenn ein Drehscheibenzerstäuber als Sprüheinrichtung bei
dem Sprühtrockner gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt
wird, so wird vorzugsweise auf der Oberfläche (die Oberfläche
kommt mit einer zugeführten Flüssigkeit in Berührung) des
Drehscheibenzerstäubers eine dünne Schicht aus einem Material
hergestellt, welches sehr geringe Adhäsion für das Pulver
aufweist, da eine derartige dünne Schicht ein Verzundern
auf der Drehscheibenoberfläche verhindern kann, selbst wenn
eine Aufschlämmung hoher Konzentration getrocknet wird. Bei
Verwendung eines Drehscheibenzerstäubers als Sprüheinrichtung
ist es ebenfalls wünschenswert, daß die Aufteilungsstifte
für die zugeführte Flüssigkeit der Drehscheibe einen Vorsprung
aufweisen, um die Streuung der zugeführten Flüssigkeit in
dem Bereich außerhalb der Stifte zu verringern. Vorzugsweise
weisen die Aufspaltungsstifte für die zugeführte Flüssigkeit
im wesentlichen eine säulenförmige Form auf, und jede Säule
ist an der Seite mit einem Vorsprung in beinahe tangentialer
Richtung der Scheibe, jedoch in einer bezüglich der Drehrichtung
der Scheibe entgegengesetzten Richtung versehen.
Nachstehend wird die Wirkungsweise des Sprühtrockners gemäß
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine zugeführte Flüssigkeit wird in eine Sprühtrocknungskammer
gesprüht, die durch einen Kopfabschnitt und eine hitzebeständige
poröse Membran gebildet wird, und wird momentan durch Heiß
luft getrocknet, die in die Sprühtrocknungskammer von einem
Einlaß aus mit einer Einlaßtemperatur von 120-280°C einge
blasen wird, wodurch ein Dampf und ein feines Pulver erzeugt
werden. Der Hauptteil des feinen Pulvers lagert sich am Boden
der Sprühtrocknungskammer infolge seines Eigengewichtes ab,
während das Gas von dem verbleibenden feinen Pulver durch
die Poren der porösen Membran abgetrennt und nach außen abge
blasen wird. Daher wird das gesamte feine Pulver von dem
Gas durch die poröse Membran abgetrennt, und es tritt keine
Änderung der Zusammensetzung des feinpulvrigen Erzeugnisses
auf.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere
Vorteile und Merkmale hervorgehen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht mit einer Dar
stellung eines Beispiels für eine in dem erfindungs
gemäßen Sprühtrockner verwendete Sprühtrocknungskammer;
Fig. 2 eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Beispiels
eines Verbindungsabschnitts zwischen einem Kopfabschnitt
und einer porösen Membran;
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht mit einer Dar
stellung eines weiteren Beispiels einer Sprühtrocknungs
kammer, welche bei dem erfindungsgemäßen Sprühtrockner
Verwendung findet;
Fig. 4 eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Bei
spiels für den Sprühtrockner gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht des Sprühtrockners von
Fig. 4, mit (a) der Darstellung eines Zustands,
in welchem der Kopfabschnitt angehoben ist und (b)
mit einer Darstellung eines Zustands, in welchem
der Kopfabschnitt abgesenkt ist;
Fig. 6 eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Bei
spiels eines Sprühtrockners, der mit einem Auspuff
gasabschirmvorhang versehen ist, welcher in einem
Gehäuse aufgenommen ist, das aus dem ersten Boden
und dem zweiten Boden besteht, wobei mit (a) ein Zu
stand eines Sprühtrocknungsbetriebs und mit (b) und
(c) jeweils ein Zustand dargestellt ist, in welchem
der Auspuffgasabschirmvorhang gelagert wird;
Fig. 7 eine schematische Ansicht mit einer Darstellung eines
Beispiels für einen Sprühtrockner, der mit einer
Pulverabstreifeinrichtung versehen ist;
Fig. 8 ein Beispiel für eine in einer Sprühtrocknungskammer
verwendete Drehscheibe, wobei (a) eine Schnittansicht
der Drehscheibe und (b) eine Aufsicht auf die Dreh
scheibe darstellt; und
Fig. 9 sowie Fig. 10 jeweils schematische Schnittansichten
mit einer Darstellung eines konventionellen Sprüh
trockners.
Fig. 1 stellt eine schematische Perspektivansicht dar mit
einer Darstellung eines Beispiels für eine Sprühtrocknungs
kammer, die bei dem erfindungsgemäßen Sprühtrockner verwendet
wird, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht mit einer Darstellung
eines Beispiels für einen Verbindungsabschnitt zwischen einem
Kopfabschnitt und einer porösen Membran. In Fig. 1 wird
die Sprühtrocknungskammer 11 durch eine topfförmige poröse
Membran 12 gebildet, einen Befestigungsabschnitt 14 oben
an der porösen Membran 12, der die Verbindung und Befestigung
mit einem Kopfabschnitt 13 aus Metall bildet (dieser Befesti
gungsabschnitt 14 bildet ebenfalls einen Einlaßabschnitt,
durch welchen eine zugeführte Flüssigkeit und dergleichen
zugeführt wird), und einen Pulverauslaßabschnitt 15, der
am Boden der porösen Membran 12 vorgesehen und gewöhnlich
mit einem (nicht dargestellten) schwingenden Sieb verbunden
ist.
Im Kopfabschnitt 13 sind ein Zerstäuber 16 (beispielsweise
eine Sprühdüse, eine Sprühscheibe) und ein Heißluftverteiler
17 vorgesehen.
Bei dem voranstehenden Sprühtrockner wird Heißluft in die
Sprühtrocknungskammer 11 von dem Heißluftverteiler 17 des
Kopfabschnitts 13 nach unten zugeführt und trocknet momentan
eine zugeführte Flüssigkeit, welche durch den Zerstäuber
16 versprüht wird, der durch den Halteabschnitt 14 befestigt
ist, welcher oben an der Sprühtrocknungskammer 11 vorgesehen
ist, wodurch ein Dampf und ein feines Pulver getrennt werden.
Das feine Pulver wird dem Auslaßabschnitt 15 am Boden der
Sprühtrocknungskammer 11 entnommen, während das Gas von dem
feinen Pulver durch die die Sprühtrocknungskammer 11 bildende
poröse Membran 12 abgetrennt wird, und Gas und Pulver werden
unabhängig nach außen abgelassen.
Fig. 3 ist eine schematische Perspektivansicht mit einer
Darstellung eines weiteren Beispiels für eine bei dem Sprüh
trockner gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Sprüh
trocknungskammer. Bei diesem Beispiel sind die Decke und
der Boden der Sprühtrocknungskammer mit einer gasundurchlässigen
hitzebeständigen Platte 18 abgedeckt.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines
Beispiels für den erfindungsgemäßen Sprühtrockner. Fig.
5 stellt eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 4 gezeigten
Sprühtrockners dar und zeigt (a) einen Zustand, in welchem
der Kopfabschnitt angehoben ist, und (b) einen Zustand, in
dem der Kopfabschnitt abgesenkt ist. In Fig. 4 bezeichnet
die Bezugsziffer 13 einen aus einem Zerstäuber und einem
Heißluftverteiler bestehenden Kopfabschnitt, eine poröse
Membran 12 hängt vom Außenumfang des Kopfabschnitts herab,
und der Kopfabschnitt und die poröse Membran bilden eine
Sprühtrocknungskammer 11. Außerhalb der Sprühtrocknungskammer
11 ist ein Luftreiniger 19 zum Entfernen des feinen Pulvers
angeordnet, welches sich auf der Innenoberfläche der Sprüh
trocknungskammer 11 abgelagert hat. Der Luftreiniger 19 dreht
sich entlang der porösen Membran 12 in geringer Entfernung
(etwa 5-100 mm) von der äußeren Oberfläche der porösen Membran
12 und bläst aus mehreren Löchern in dem Rohr (dem Luftreiniger)
Luft aus, um das auf der Innenoberfläche der porösen Membran
12 abgelagerte feine Pulver zu entfernen. Wie in Fig. 5
dargestellt ist, erstrecken sich mehrere Führungsstangen
20 von der Oberseite des Umfangs des Kopfabschnitts 13 nach
oben, und am zweiten Boden 21 eines Gehäuses sind Befestigungs
teile 22 vorgesehen, die jeweils als Führung dienen, wenn
die Führungsstangen 20 eine Vertikalbewegung ausführen. Weiter
hin ist am Boden 21 zumindest eine Hebeeinrichtung 23 zum
Anheben oder Absenken des Kopfabschnitts 13 vorgesehen.
Nachstehend wird schrittweise der Betrieb des in den Fig.
4 und 5 dargestellten Sprühtrockners beschrieben.
- (1) Wenn die Sprühtrocknung beendet ist, wird jeder Verbindungs teil (Rohr, usw.) getrennt. Der Luftreiniger 19 wird ebenfalls abgetrennt.
- (2) Eine Pulverprodukt-Empfangseinheit 24, welche ein Be tätigungsgerät für den Luftreiniger 19 aufnimmt, wird verschoben.
- (3) Die Verschlußmuttern der Befestigungsteile 22 werden gelöst, und dann wird die Hebeeinrichtung 23 betätigt, um den Kopfabschnitt 13 entlang der Führungsstangen 20 abzusenken.
- (4) Der Kopfabschnitt 13 wird in einer Höhe angehalten, in der eine Bedienungsperson arbeiten kann, und der Kopfabschnitt 13 und die poröse Membran, welche den Boden und die Seite der Sprühtrocknungskammer 11 bildet, werden voneinander getrennt.
- (5) Der Kopfabschnitt 13 wird gewaschen und es wird eine unterschiedliche poröse Membran 12 angebracht.
- (6) Die abgetrennten Teile, Geräte und Einrichtungen werden in der Reihenfolge der voranstehenden Schritte (3), (2) und (1) wieder angebracht, und es wird mit dem nächsten Betriebs ablauf begonnen.
Es sind zumindest drei Führungsstangen 20 erforderlich, damit
diese den Kopfabschnitt 13 führen und stabil halten können.
Gewöhnlich werden eine bis drei Hebeeinrichtungen 23 einge
setzt. Die Hebeeinrichtung 23 hebt oder senkt den Kopfabschnitt
13 üblicherweise über eine Kette. Um den Kopfabschnitt 13
in einer gewünschten Lage anzuhalten wird vorzugsweise ein
Begrenzungsschalter verwendet.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines
Beispiels für einen Sprühtrockner mit einem Auspuffgasabschirm
vorhang, welcher in einem Gehäuse angeordnet ist, das aus einem
ersten Boden 1F und einem zweiten Boden 2F besteht, und es zeigen
(a) einen Zustand des Sprühtrocknungsbetriebs und (b) und
(c) jeweils einen Zustand, in welchem der Auspuffgasabschirm
vorhang gelagert wird.
Eine Sprühtrocknungskammer 11 wird durch eine poröse Membran
12 gebildet, welche oben mit einem Kopfabschnitt 13 versehen
ist, an welchem sich ein Zerstäuber (beispielsweise eine
Sprühdüse, eine Sprühscheibe (Drehscheibe)) befindet. Die
poröse Membran 12 ist von einem Auspuffgasabschirmvorhang
25 umgeben. Mit der Bezugsziffer 26 ist eine Auspuffgasleitung
bezeichnet.
Im Betrieb dieses Sprühtrockners wird, wie in Fig. 6 (a)
dargestellt ist, Heißluft in die Sprühtrocknungskammer 11
nach unten eingegeben und trocknet momentan eine zugeführte
Flüssigkeit, welche durch die Sprüheinrichtung versprüht
wird, die sich im Kopfabschnitt 13 oben in der Sprühtrocknungs
kammer 11 befindet, wodurch ein Dampf und ein feines Pulver
erzeugt werden. Das feine Pulver wird dem (nicht dargestellten)
Auslaß entnommen am Boden der Sprühtrocknungskammer 11. Das
Gas wird von dem feinen Pulver über die poröse Membran 12,
welche die Sprühtrocknungskammer 11 bildet, abgetrennt und
nach außen durch den Spalt zwischen der porösen Membran 12
und dem Auspuffgasabschirmvorhang 25 abgegeben, welcher die
poröse Membran 12 umgibt, und zwar über die Auspuffgasleitung
26. Da die Sprühtrocknungskammer 11 von dem Auspuffgasab
schirmvorhang 25 umgeben ist, ist keine Belüftung des gesamten
Gehäuses erforderlich.
Wenn der Betrieb beendet ist, wird der Kopfabschnitt 13 abge
senkt, der Auspuffgasvorhang 25 wird aufgehängt (vergl. Fig.
6 (b)), daraufhin wird der Kopfabschnitt 13 angehoben, und
hierdurch wird der Auspuffgas-Abschirmvorhang 25 an der Decke
gelagert.
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht mit einer Darstellung
eines Beispiels für einen Sprühtrockner, welcher mit einer
Pulverentfernungsvorrichtung versehen ist. Die Bezugsziffer
11 bezeichnet eine durch eine poröse Membran 12 gebildete
Sprühtrocknungskammer, die Bezugsziffer 16 einen Zerstäuber,
die Bezugsziffer 17 einen Heißluftverteiler, die Bezugsziffer 27
eine Pulverproduktwiedergewinnungseinheit, die Bezugsziffer
28 ein schwingendes Sieb, und die Bezugsziffer 29 einen skelett
artigen Aufbau einer Schwingungsübertragungsvorrichtung.
Im Betrieb dieses Sprühtrockners überträgt der mit dem schwin
genden Sieb 28 verbundene skelettartige Aufbau 29 Schwingungen,
um die poröse Membran 12 in Schwingungen zu versetzen. Daher
erfolgt kaum eine Ablagerung eines feinen Pulvers auf der
porösen Membran 12.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel für eine in einem Sprühtrockner
verwendete Drehscheibe, und zwar (a) eine Schnittansicht
und (b) eine Aufsicht. In diesen Figuren sind zahlreiche
Aufteilungsstifte 31 für die zugeführte Flüssigkeit in der
Nähe des Umfangs einer metallischen Drehscheibe 30 vorgesehen.
Diese Stifte 31 weisen eine Stromlinienform auf in Richtung
der Drehrichtung der Scheibe 30. Zwei Flüssigkeitszuführungs
einlässe 32 sind in der Scheibe 30 nahe bei einer Welle 33
vorgesehen.
Eine zugeführte Flüssigkeit wird durch die Einlässe 32 in
die Drehscheibe 30 eingeführt und in Umfangsrichtung mittels
der Stifte 31 versprüht. Da die Aufteilungsstifte 31 für
die zugeführte Flüssigkeit stromlinienförmig sind und daher
die Streuung der zugeführten Flüssigkeit zur Außenseite der
Scheibe teilweise verringert ist, wird die zugeführte Flüssig
keit bezüglich der Scheibe nach außen nicht nur aus der Nähe
der Flüssigkeitszuführungseinlässe 32 versprüht, sondern
auch von den Stiften 31 aus, die von den Einlässen 32 entfernt
angeordnet sind.
Nachstehend wird der Sprühtrockner gemäß der vorliegenden
Erfindung noch eingehender erläutert.
In einen in Fig. 1 dargestellten Sprühtrockner wurde eine
zugeführte Flüssigkeit eingesprüht, welche 60% stabilisierter
Zirkonerde enthielt (Ca0.5Zr0.85O1.85) oder 70% Bariumtitanat
mit Lanthan (BaTiO₃ + 0.01(La₂O₃)), mit einer Rate von 50 kg/h.
Die Sprühtrocknungskammer wies einen Einlaßdurchmesser von
600 mm auf, einen Auslaßdurchmesser von 350 mm, einen Durch
messer des Zylinderabschnitts von 2500 mm, eine Höhe des
Zylinderabschnitts von 2500 mm, einen Trichterabschnitt mit
einer Höhe von 1000 mm, sowie eine Gesamthöhe von 3500 mm,
und war daher im oberen Abschnitt zylinderförmig und im unteren
Abschnitt trichterförmig. Als die Sprühtrocknungskammer bilden
des poröses Filter wurde eine laminierte Membran verwendet,
die durch Laminieren eines hitzebeständigen nichtgewebten
Tuches aus Nylon mit einem Polytetrafluoräthylen erhalten
wurde. Die Einlaßtemperatur der Heißluft war 220°C und die
Abgastemperatur 120°C. Die Druckdifferenz zwischen dem Inneren
und dem Äußeren der Sprühtrocknungskammer betrug 12,7 mm
Wassersäule (der Innendruck war höher), und die Gasdurchlässig
keit der porösen Membrane bei diesem Druckunterschied betrug
5 cm³/sec/cm².
Unter den voranstehenden Bedingungen wurde der Sprühtrocknungs
vorgang für die voranstehenden beiden zugeführten Flüssigkeiten
durchgeführt. Die erhaltenen feinpulvrigen Produkte wiesen
die folgenden Eigenschaften auf.
Die poröse Membran führte zu keinem Austritt von Pulver.
Die zum Produktwechsel erforderliche Zeit betrug nur 20 Minuten.
Da beim Produktwechsel die poröse Membran ausgewechselt wurde,
trat keine Verschmutzung der porösen Membran auf. Da der
Befestigungsabschnitt, abgesehen von der porösen Membran,
klein war, ließ er sich sehr einfach waschen.
Es wurde unter den selben Bedingungen wie im Beispiel 1 ein
Sprühtrocknungsvorgang durchgeführt, mit den Ausnahmen, daß
eine in Fig. 3 dargestellte Sprühtrocknungskammer verwendet
wurde (die Form und Abmessungen der Kammer waren gleich denen
der in Fig. 1 dargestellten Kammer), und daß die Decke und
der Boden der Kammer gasundurchlässig ausgestaltet wurden,
indem sie mit einer hitzbeständigen Platte (einem von Shin-Etsu
Chemical hergestellten Silikongummi) abgedeckt wurden.
Die erhaltenen feinpulvrigen Produkte wiesen etwa die selben
Eigenschaften auf, wie die Produkte, die beim Beispiel 1
erhalten wurden. Das Schleudern des Pulvers am Boden der
Sprühtrocknungskammer erfolgte auf sehr glatte Weise, und
es ergab sich keine Ablagerung von Pulver am Boden.
Wie voranstehend beschrieben wurde, tritt bei dem erfindungs
gemäßen Sprühtrockner keine auch nur leichte Änderung der
Produktzusammensetzung auf, und der häufige Produktwechsel,
der für die Produktion kleiner Mengen zahlreicher Arten erforder
lich ist, kann deswegen schnell durchgeführt werden, da die
poröse Membran einfach ausgetauscht werden kann. Weiterhin
kann der Austausch der gewünschten Membran in einer gewünschten
Höhe erfolgen, da der Kopfabschnitt vertikal verschiebbar
ausgebildet ist, und das Waschen der porösen Membran und die
Wartung des Zerstäubers können in der günstigsten Lage erfolgen.
Claims (14)
1. Sprühtrockner zum momentanen Trocknen von Mikrotropfen
durch Versprühen der Mikrotropfen in eine Sprühtrock
nungskammer zusammen mit Heißluft, wobei die
Sprühtrocknungskammer (11) durch einen Kopfabschnitt (13)
und eine hitzebeständige poröse Membran (12) gebildet wird
und wobei die hitzebeständige poröse Membran (12) abnehmbar
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kopfabschnitt (13) mittels mindestens einer Hebeein
richtung (23) vertikal geführt verschiebbar ist.
2. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die poröse Membran (12) topfförmig
ist.
3. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß entweder zumindest die Decke oder der
Boden der porösen Membran (12) gasundurchlässig ausgebildet
ist.
4. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die poröse Membran (12) zusammen
gefaltet aufbewahrbar ist und im Betrieb durch Herstellung
eines positiven Innendrucks aufblähbar ist.
5. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die poröse Membran (12) mit einem
Befestigungsabschnitt (14) für den Kopfabschnitt (13)
verbunden ist.
6. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pulverauslaß (15) der porösen
Membran (12) lösbar an einer Wiedergewinnungseinheit für
ein Pulverprodukt befestigbar ist.
7. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Zerstäuber (16) abnehmbar an der
Decke der porösen Membran (12) befestigt ist.
8. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sprühtrockner von einem
Auspuffgas-Abschirmvorhang (25) an seinem Umfang umgeben
ist.
9. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die poröse Membran (12) mit einer
Einrichtung zum Eliminieren statischer Elektrizität
versehen ist.
10. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Einrichtung (28) zum Abschütteln
von an der porösen Membran (12) anhaftendem Pulver mittels
Vibration vorgesehen ist.
11. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Einrichtung zum Versprühen von
Mikrotropfen eine Ultraschallsprühvorrichtung vorgesehen
ist.
12. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum Trocknen der Mikrotropfen eine mit
Heißluft arbeitende Trocknungsvorrichtung (17) und eine mit
Mikrowellen arbeitende Trocknungsvorrichtung vorgesehen
sind.
13. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Einrichtung zum Versprühen von
Mikrotropfen ein Drehscheibenzerstäuber (30, 31, 32, 33)
vorgesehen ist, dessen Drehscheibe (30) an der Oberfläche,
mit der eine zugeführte Flüssigkeit in Berührung kommt,
eine dünne Schicht aufweist, die aus einem Material sehr
geringer Adhäsion für das Pulver besteht.
14. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Einrichtung zum Versprühen von
Mikrotropfen ein Drehscheibenzerstäuber (30, 31, 32, 33)
vorgesehen ist, bei welchem die Aufteilungsstifte (31) für
die zugeführte Flüssigkeit der Drehscheibe (30) jeweils
einen Vorsprung zur Verringerung der Streuung der
zugeführten Flüssigkeit in Richtung zur Außenseite der
Scheibe (30) aufweisen.
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