-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Förderung
und Wärmebehandlung
von feinteiligen Feststoffen, wie z. B. pulverförmigen Materialien.
-
Die in der Industrie üblicherweise
eingesetzten Vorrichtungen zur Förderung
und Wärmebehandlung
umfassen ein Förderelement
und Heizmittel zur Wärmebehandlung.
-
Bei einer ersten Art von Vorrichtung
ist das Förderelement
ein vibrierendes rohrförmiges
Gehäuse,
das die feinteiligen Feststoffe aufnimmt. Die Wärmebehandlung wird dann durch
Erwärmen
des rohrförmigen
Gehäuses
sichergestellt. Solche Vorrichtungen sind schwierig im Gebrauch
und relativ kostspielig.
-
Es ist eine zweite Art von Vorrichtung
bekannt, die mindestens ein Förderelement
mit einer Längsachse
und einem schraubenförmigen
Teil umfaßt,
wobei das Förderelement
zur Drehung um seine Längsachse
in einem rohrförmigen
Gehäuse
gelagert und mit einer Abtriebswelle eines Rotationsantriebsmotors
verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
-
Die Heizmittel sind dann entweder
aus dem Gehäuse
(das dann als ein doppelwandiges Gehäuse ausgebildet ist, um einen
flüssigen
Wärmeträger zirkulieren
zu lassen, oder außen
mit Heizwiderständen
versehen ist), oder aus einem Rohr gebildet, um das sich die Wendel
wickelt, wobei durch das Rohr ein Fluid fließt, das auf eine hohe Temperatur
gebracht wurde.
-
Der Fall, bei dem die Heizmittel
aus dem Gehäuse
gebildet sind, ist beispielsweise in dem Dokument US-A-3 589 834
beschrieben.
-
Dieses Dokument beschreibt eine Nahrungsmittelmischvorrichtung,
die ein Mischelement umfaßt,
das in einem Behälter
aufgenommen ist, der dazu bestimmt ist, die zu mischenden und zu
behandelnden Produkte aufzunehmen, sowie Heizmittel zur Wärmebehandlung.
Das Mischelement umfaßt eine
Welle, um die eine Wendel gewickelt ist, deren Außenfläche ein
Heizband trägt
(vgl. 4 bis 6), wobei dieses Heizband
einen elektrisch leitenden, im Zickzack verlaufenden Draht umfaßt, der
in eine dünne
Schicht aus einem dielektrischen Material eingebettet ist.
-
Der Fall, bei dem die Heizmittel
aus einem hohlen Rohr gebildet sind, durch das ein Fluid fließt, das
auf eine hohe Temperatur gebracht wurde, ist beispielsweise in dem
Dokument WO-A-92/19372 beschrieben.
-
Dieses Dokument beschreibt eine Fördervorrichtung
mit zwei Förderelementen,
die aus einer hohlen Welle gebildet sind, um die sich eine Wendel wickelt,
und im Inneren jeder Hohlwelle sind Heizwiderstände angeordnet, um das Erwärmen des
gesamten Förderelements
sicherzustellen.
-
Solche Vorrichtungen sind einfacher
im Gebrauch als die zuvor angeführten
Vorrichtungen. Jedoch sind in diesen letztgenannten Vorrichtungen
nur die Feststoffe, die sich nahe dem Heizgehäuse bzw. dem Heizrohr befinden,
einem wirksamen thermischen Fluß ausgesetzt.
Ferner stellt man in dem Fall eines Heizrohres fest, daß die feinteiligen
Feststoffe, die sich nahe dem Rohr befinden, nicht ausgewechselt
werden, da das Rohr keinerlei Förder-
oder Mischfunktion für
die feinteiligen Feststoffe sicherstellt. Daraus ergibt sich, daß die Erwärmung der feinteiligen
Feststoffe unvollständig,
ungleichmäßig und
nicht sehr wirksam ist. Um die Partikel zu erwärmen, die sich an einer vom
Rohr entfernten Stelle befinden, ist es dann erforderlich, die Temperatur
des Rohres zu erhöhen,
mit der Gefahr, daß die
dem Rohr nahen Partikel infolge ihrer zu hohen Erwärmung anbacken
werden, derart, daß die
Fließfähigkeit
beeinträchtigt
wird und die Wartungskosten erhöht
werden (in der Tat sind häufige
Reinigungen erforderlich, um die am Rohr haftenden Partikel abzulösen), oder
es ist erforderlich, zusätzlich
das rohrförmige
Gehäuse
zu erwärmen,
wodurch die Kosten für die
Anlage weiter erhöht
werden.
-
Schließlich kennt man Wendeln mit
doppelwandigem Gehäuse,
die einen inneren Durchgang aufweisen, durch den man ein Wärmefluid
fließen läßt. Beispielsweise
kann auf das Dokument US-A-5 547 277 verwiesen werden. Diese Art
von Struktur weist jedoch zahlreiche Nachteile auf: neben den hohen
Herstellungskosten und der Komplexität der Montage, um die Dichtheit
während
der Rotation der Wendel aufrechtzuerhalten, ist die Wärmeträgheit sehr
hoch, wodurch ein schneller Wechsel des Wärmebereichs verhindert wird.
Dies kann sich als sehr wichtig für die Sicherheit erweisen,
wenn plötzlich eine
gefährliche
Reaktion auftritt, die ein schnellstmögliches Stoppen der Erwärmung der
beförderten Produkte
erzwingt.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist, die
vorgenannten Nachteile zu umgehen, indem eine wirksamere Vorrichtung
vorgesehen wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht man
erfindungsgemäß eine Vorrichtung
der vorgenannten Art zur Förderung
und Wärmebehandlung
von feinteiligen Feststoffen vor, wobei in der Vorrichtung mindestens
der schraubenförmige
Teil des Förderelements als
Ganzes aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist und
wobei das Förderelement
Mittel zur Verbindung mit einer Stromversorgungsquelle enthält, um selbst
die Heizmittel zu bilden, gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1.
-
So sind die Heizmittel von dem Förderelement
gebildet, mit dem die feinteiligen Feststoffe während ihrer Förderung
größtenteils
in Kontakt gebracht werden. Die Gesamtheit oder nahezu die Gesamtheit
der feinteiligen Feststoffe wird sich folglich direkt durch den
Kontakt mit den Heizmitteln erwärmen
und dies ohne sich an der Heizfläche
festzusetzen. Die Erwärmung
der feinteiligen Feststoffe erfolgt so auf gleichmäßige Weise,
und die Probleme des Anbackens sind so gut wie unterdrückt. Darüber hinaus
hat die Vorrichtung eine einfache Struktur, so daß ihre Herstellungskosten
niedriger bleiben.
-
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt das schraubenförmige Teil
des Förderelements
ein schraubenförmig
aufgewickeltes flaches Band.
-
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist
der schraubenförmige
Teil aus einer Wendel gebildet, die sich um eine Welle wickelt,
wobei die Welle dann aus einem isolierenden Material oder wenigstens
an ihrer Außenfläche aus
einem elektrisch leitenden Material gebildet ist.
-
Vorzugsweise ist das elektrisch leitende
Material ein Metall, wie z. B. rostfreier Stahl.
-
Vorteilhafterweise ist das rohrförmige Gehäuse aus
einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Dank dieser Maßnahme ist
das Risiko eines Kurzschlusses zwischen dem Förderelement und dem rohrförmigen Gehäuse sowie
die Gefahr von Todesfällen
durch elektrischen Strom durch Kontakt mit dem rohrförmigen Gehäuse ausgeschlossen.
Auf diese Weise ist die Sicherheit der Vorrichtung erhöht.
-
Vorzugsweise ist das rohrförmige Gehäuse wenigstens
teilweise auf der Innenseite mit einem Reibbelag aus einem Isoliermaterial überzogen,
um ein Auflager für
den schraubenförmigen
Teil zu bilden. So stützt
der Reibbelag den schraubenförmigen Teil
derart, daß ein
Durchbiegen des schraubenförmigen
Teils während
der Förderung
der Produkte verhindert wird. Ferner isoliert der Reibbelag den schraubenförmigen Teil
elektrisch von dem rohrförmigen
Gehäuse,
das dann aus einem leitenden Material sein kann. Das Risiko eines
Kurzschlusses ist dann eingeschränkt.
-
Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung auch
ein Verbindungsgelenk aus einem elektrisch isolierenden Material,
welches das Förderelement mit
der Abtriebswelle des Motors verbindet. Auf diese Weise ist der
Motor vom Förderelement
isoliert. Die Sicherheit der Vorrichtung ist so noch weiter verbessert.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden beim Studium der folgenden Beschreibung von besonderen,
die Erfindung nicht einschränkenden
Ausführungsbeispielen
deutlicher.
-
Es wird auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen, in denen zeigen:
-
1 eine
perspektivische Teilansicht einer Vorrichtung zur Förderung
und Wärmebehandlung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
auf der Seite des Antriebsmotors,
-
2 eine
zur 1 analoge Ansicht
des Förderelements
der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
auf der dem Motor entgegengesetzten Seite,
-
3 eine
perspektivische teilweise aufgebrochene Teilansicht einer Vorrichtung
zur Förderung und
Wärmebehandlung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
-
4 eine
Teilansicht einer Ausführungsvariante
des zweiten Ausführungsbeispiels
im Querschnitt,
-
5 eine
perspektivische Ansicht des Förderelements
einer Vorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
-
6 eine
Querschnittsansicht durch eine Ausführungsvariante des dritten
Ausführungsbeispiels.
-
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Förderung
und Wärmebehandlung
ein oben offenes, rohrförmiges
Gehäuse 1,
das an seinen jeweiligen Enden ein Einlaßrohr bzw. ein Auslaßrohr für das zu
fördernde
Produkt (hier nicht gezeigt) umfaßt. Das rohrförmige Gehäuse 1 ist
hier aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. ein Kunststoff,
gebildet. Obgleich das rohrförmige
Gehäuse 1 mit
offener Decke dargestellt wurde, kann das rohrförmige Gehäuse 1 ebenso in Form
eines kompletten Zylinders (geschlossene Decke) ausgebildet sein.
-
Ein allgemein mit 2 bezeichnetes
Förderelement
ist in dem rohrförmigen
Gehäuse 1 gelagert,
um sich um seine Längsachse 3 zu
drehen.
-
Das Förderelement 2 hat
einen schraubenförmigen
Teil 4, der aus einem flachen Band, im vorliegenden Fall
mit rechteckigem Querschnitt, gebildet ist, das um eine Welle 5 gewickelt
ist und durch entlang der Welle 5 verteilte Stege mit Abstand
zu dieser gehalten wird.
-
Gemäß einem Merkmal des ersten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist der schraubenförmige
Teil 4 als Ganzes aus einem elektrisch leitenden Material
gebildet, beispielsweise aus rostfreiem Stahl.
-
Die Welle 5 ist hier aus
einem isolierenden Material und so gelagert, daß sie sich in dem rohrförmigen Gehäuse 1 dreht,
mit Hilfe von zwei Endabschnitten 7 und 8, die
aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und in in den 1 und 2 nicht sichtbaren Lagern aufgenommen
sind. Durch Platten 9 aus einem leitenden Material, die
fest mit den Endabschnitten 7 und 8 verbunden
sind, ist der schraubenförmige
Teil 4 elektrisch mit den Enden 7 und 8 verbunden.
-
Der Endabschnitt 7 ist mit
einer Trommel 10 aus einem elektrisch leitenden Material
verbunden, an der Kohlebürsten 11 zum
Zuführen
von elektrischem Strom schleifen, die über leitende Drähte mit einer
Stromversorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden sind. Der Endabschnitt 8 ist
selbst mit einer nicht gezeigten Trommel aus einem elektrisch leitenden
Material verbunden, an der Kohlebürsten zum Abführen des
elektrischen Stroms schleifen. Es versteht sich, daß der Strom
durch den schraubenförmigen
Teil 4 laufen muß,
wenn die Welle 5 aus einem elektrisch isolierenden Material
ist. Ebenso kann man vorsehen, daß die Welle 5 aus
einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, jedoch von den
Endabschnitten 7 und 8 und dem schraubenförmigen Teil 4 isoliert
ist.
-
Die Stromquelle wird insbesondere
in Abhängigkeit
von dimensionalen Merkmalen und dem elektrischen Widerstand des
Förderelements
bemessen. Vorteilhafterweise liegt die zugeführte Spannung, egal ob Gleichspannung
oder Wechselspannung, aus Sicherheitsgründen unter 100 Volt. Statt der
Kohlebürsten
können
die Mittel zur Verbindung mit der Stromquelle Schleifringe oder
Stromabnehmer sein, die an der Außenfläche der Trommel schleifen,
oder auch ein Drehverbindungsanschluß, der an einem der Enden des
Förderelements 2 befestigt
ist.
-
Die Trommel 10 ist über ein
Kopplungsglied 13 mit einem Rotationsantriebsmotor 12 verbunden. Das
Kopplungsglied 13 ist vorzugsweise aus einem isolierenden
Material hergestellt. Das Kopplungsglied 13 kann so neben
der Funktion einer Isolierung des Motors von dem Förderelement
eine Funktion eines Ausgleichens von Versatzfehlern zwischen der Abtriebswelle
und dem Ende des Förderelements und/oder
eine Funktion einer elastischen Dämpfung sicherstellen.
-
Es wird angemerkt, daß die Trommel 10 und die
gesamte Kopplung an den Motor in einer Kammer untergebracht sind,
die von dem rohrförmigen
Gehäuse 1 isoliert
ist. Auf diese Weise ist die Sicherheit der Vorrichtung optimal.
-
Im Betrieb wird das Förderelement 2 von dem
Motor 12 in Drehrichtung angetrieben. Ein mittels der Kohlebürsten 11,
der Trommel 10, des Endabschnittes 7 und der Platte 9 von
der Stromquelle zugeführter
Strom wird bis zu dem schraubenförmigen
Teil 4 des Förderelements 2 geleitet,
das er durchläuft,
und ruft so dessen Erwärmung
durch den Joule-Effekt hervor.
-
Die zu behandelnden feinteiligen
Feststoffe werden durch das Einlaßrohr (hier auf der Seite des Motors)
in das rohrförmige
Gehäuse
eingebracht und von dem schraubenförmigen Teil 4 in Richtung
des Auslaßrohres
(am entgegengesetzten Ende) mitgenommen. Gleichzeitig werden die
feinteiligen Feststoffe über
die gesamte Länge
ihrer Förderung
durch direkten Kontakt mit der Außenfläche des schraubenförmigen Teils 4 erwärmt. Durch
die Drehung des schraubenförmigen
Teils 4 und die induzierten Bewegungen der feinteiligen
Feststoffe werden diese während
ihrer Förderung
größtenteils
in Kontakt mit dem erwärmten
schraubenförmigen
Teil gebracht. Die Erwärmung
der feinteiligen Feststoffe ist so für die Gesamtheit oder nahezu
für die
Gesamtheit der feinteiligen Feststoffe sehr wirksam und gleichmäßig.
-
Im folgenden werden ein zweites und
ein drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Förderung
und Wärmebehandlung beschrieben.
-
Die Elemente, die identisch oder
analog zu den zuvor beschriebenen sind, haben in der folgenden Beschreibung
die gleichen Bezugszeichen.
-
In 3 ist
eine Vorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
zu erkennen.
-
Die Vorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist identisch zur Vorrichtung des zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels,
mit Ausnahme des schraubenförmigen
Teils 4, der hier selbsttragend ist (es ist keine Stützwelle
vorgesehen). Die Struktur des Förderelements
ist dann besonders einfach und ganz besonders an Förderungen über kurze
Wegstrecken angepaßt.
-
Im Falle größerer Förderstrecken kann man, wie
in der Ausführungsvariante
der 4, vorsehen, daß die Innenseite
des rohrförmigen
Gehäuses 1 wenigstens
teilweise mit einem Reibbelag 14 überzogen ist, an dem der schraubenförmige Teil 4 während seines
Betriebs reiben kann. Vorzugsweise wird der Reibbelag 14 gegenüber dem
mittleren Teil des schraubenförmigen
Teils angeordnet, der der Bereich des schraubenförmigen Teils ist, der im Falle
einer Durchbiegung die größte Durchbiegung
aufweist. Der Reibbelag 14 ist vorteilhafterweise aus einem isolierenden
Material hergestellt, wie z. B. Polytetrafluorethylen, wodurch einerseits
eine elektrische Isolierung des schraubenförmigen Teils 4 von
dem rohrförmigen
Gehäuse 1 ermöglicht wird,
das dann aus einem leitenden Material hergestellt sein kann, und andererseits
ermöglicht
wird, daß man
einen Reibbelag mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten hat. Das
verwendete Material kann ferner Keramik oder Glimmer sein. Vorteilhafterweise
und um die Abnutzung einzuschränken,
die durch die Reibungen an dem Reibbelag verursacht werden, kann das
den schraubenförmigen
Teil 4 bildende flache Band einen runden Querschnitt haben,
der keinen scharfen Winkel aufweist, wie ein ovaler Querschnitt.
-
In 5 umfaßt das Förderelement 2 der Vorrichtung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
eine rohrförmige
Welle 5, die als Längsachse die
Achse 3 hat. Eine Wendel 4 nach Art einer archimedischen
Schraube wickelt sich um die rohrförmige Welle 5.
-
Die rohrförmige Welle 5 und
die Wendel 4 sind im vorliegenden Fall einstückig aus
einem elektrisch leitenden Material ausgebildet, hier rostfreier Stahl.
Die Wendel 4 kann ferner an der Welle 5 angesetzt
sein.
-
Wie zuvor ist das Förderelement 2 dazu
bestimmt, drehbar in einem rohrförmigen
Gehäuse,
vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, mittels
Lager gelagert zu sein, welche die Enden der rohrförmigen Welle 5 aufnehmen,
und über
Kollektormittel verbunden zu werden, wie z. B. Trommeln, an denen
Kohlebürsten
schleifen, die mit einer Stromquelle verbunden sind.
-
Der Querschnitt der rohrförmigen Welle 5 ist so
festgelegt, daß er
unter dem des Querschnittes, hier rechteckig, der Wendel 4 ist,
derart, daß der
einem Ende der Welle 5 zugeführte Strom vorzugsweise in
die gesamte Masse der Wendel 4 fließt. Selbstverständlich können jegliche
andere Mittel, mit denen der Widerstand der Welle gegenüber dem
der Wendel erhöht
wird, verwendet werden.
-
In einer Ausführungsvariante, wie sie in 6 gezeigt ist, kann man
zwei Förderelemente 2 verwenden,
die in einem gemeinsamen rohrförmigen Gehäuse 1,
das Mulden festlegt, Seite an Seite angeordnet sind. So ist es möglich, bei
gleicher Förderlänge die
Austauschflächen
beträchtlich
zu erhöhen.
Die Förderelemente 2 sind
im vorliegenden Fall zueinander beabstandet, können aber in einer Ausführungsvariante
ineinander verschachtelt sein. Die Wellen 5 sind hier massiv
dargestellt, können
aber selbstverständlich
rohrförmig
sein. Die Förderelemente 2 sind derart
elektrisch miteinander verbunden, daß der elektrische Strom diese
beiden Elementen entlang fließt.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht
auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, und
es können
Ausführungsvarianten
vorgenommen werden, ohne daß der
Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, verlassen
wird.
-
Insbesondere kann in allen oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen
ein Reibbelag vorgesehen werden, wobei sich dieser über das
gesamte rohrförmige
Gehäuse
oder einen Teil desselben erstreckt.