DK172830B1 - Ringformet tørreelement samt tørreapparat med et sådant tørreelement - Google Patents

Description

i DK 172830 B1

RINGFORMET TØRREELEMENT SAMT TØRREAPPARAT MED ET SÅDANT TgRREELEMENT

5 Teknikkens standpunkt

Opfindelsen angår et ringformet tørreelement som anført i krav l's indledning. Sådanne tørreelementer, der udgør en varmeveksler, anvendes i tørreapparater til indirekte op-10 varmning eller afkøling af fugtigt, findelt materiale, f.eks. biologisk materiale, såsom fiskemel, findelt slagteriaffald, bryggeriaffald og lignende materialer af animalsk, vegetabilsk eller kemisk oprindelse.

15 Tørreapparatet omfatter et stationært hus og en roterbar rotor med et antal ringformede tørreelementer anbragt med mellemrum. Rotoren har midler til tilføring af medium for opvarmning eller afkøling. Ved opvarmning anvendes ofte damp, hvorfor rotoren også er udstyret med midler til fjer-20 nelse af kondensat herfra.

Sådanne apparater er f.eks. kendt fra USA patent nr.

3.923.097 (Atlas, DK) og USA patent nr. 4.982.514 (Atlas, DK) og har været anvendt i mange år. Apparaterne har en åb-25 ning i den ene ende for tilførsel af råmateriale og en åbning i den modsatte ende for udtagning af færdigbehandlet materiale. Transporten gennem apparatet sker hovedsagelig på grund af den kontinuerlige påfyldning af nyt råmateriale og den kontinuerlige udtagning af færdigbehandlet materia-30 le, men transporten kan fremmes eller reduceres ved anvendelse af skovle, løfteorganer eller lignende, f.eks. an bragt direkte på tørreelementerne. Transporten gennem apparatet er mulig, fordi de ringformede tørreelementer ikke når helt ud til det stationære hus. Roterende tørrer med 35 omrørere eller transportskovle er f.eks. kendt fra USA patent nr. 3.800.865 (Stord Bartz, NO) eller USA patent nr.

DK 172830 B1 2 3.777.810 (The Strong Scott Company, US).

1 ældre konstruktioner, jfr. f.eks. GB patent nr. 952.099 (A/S Myrens Verksted, NO), har man anvendt en roterende 5 tørrer med tørreelementer opbygget af rør, f.eks. ringformede eller spiralformede rørkonstruktioner, der kan være udformet således, at dampkondensatet føres mod et aftapningssted under rotationen. Yderligere kendes fra USA patent nr. 4.074.751 (Unice Machine Company, US) roterende 10 varmevekslere af rør indrettet til opvarmning eller afkøling af en flydende masse, f.eks. sukkermasse.

I de sidstnævnte to konstruktioner kan produktet, der skal varmebehandles eller tørres, føres fremad i apparatet ved 15 at passere gennem de åbninger i tørreelementerne, der fremkommer mellem rørene. Dette kan have fordele med hensyn til omrøringen og produktets fremføring, men har store ulemper med hensyn til at undgå, at produktet sætter sig på tørreelementet. Tørreelementer af denne art har desuden ikke så 20 stor en varmeflade som de tidligere omtalte pladeformede tørreelementer.

Fordele ved opfindelsen 25 Ved at udforme de ringformede tørreelementer ifølge opfindelsen og som anført i krav 1's kendetegnende del opnår man at bibeholde alle de kendte fordele ved pladeformede tørreelementer, og samtidig får man mulighed for at opnå et ændret produkt-flow gennem apparatet.

30

Der er mange produktionstekniske fordele ved tørreelementer af pladeformede elementer, og der fås sædvanligvis en større varmevekslerflade end ved tørreelementer udført som rør-konstruktioner.

35

Desuden har tørreelementet af den i ansøgningen omhandlede * DK 172830 B1 3 * • art fordele i form af, at det kan fremstilles ved sammen- svejsning af dele, der er udformet således, at svejsningerne på enkel måde kan automatiseres under anvendelse af automatiske svejsemaskiner eller svejserobotter, hvilket re-5 ducerer produktionsomkostningerne.

Åbningerne i de ringformede pladeelementer udformes fortrinsvis således, at rørstykkernes længdeakser er parallelle med tørreelementets akse. Herved fås gode muligheder for 10 at forenkle produktionen af tørreelementerne.

Det ringformede tørreelement ifølge opfindelsen er dog fortrinsvis udformet som anført i krav 3's kendetegnende del, nemlig således, at det er opbygget af to i det væsentlige 15 ens pladeelementer og fortrinsvis ved, at der, som anført i krav 4's kendetegnende del, er indsat rørstykker som stag mellem pladeelementeme ved deres over for hinanden liggende åbninger. Herved fås en stor grad af forenkling i fremstillingen af tørreelementerne, og samtidig hermed opnår 20 man en meget stærk og stiv konstruktion, der kan tåle et højt tryk, hvilket muliggør anvendelse af damp som opvarmningsmedium ved en høj temperatur.

Rørstagene er fortrinsvis udformet som anført i krav 5’s 25 kendetegnende del, dvs. med cirkulær tværsnitsprofil. Dette muliggør bl.a. anvendelse af standardfremstillede rør, der afskæres i de ønskede rørlængder.

Rørstagene er fortrinsvis fordelt over tørreelementets fla-30 de, således at der fås minimal udbøjning eller deformation af tørreelementet ved anvendelse af damp under tryk som opvarmningsmedium .

Rørstagene kan have en længde som anført i krav 7's eller 35 8's kendetegnende del. Hvis rørlængden svarer til elemen tets tykkelse, har man mulighed for at anvende skrabeorga- DK 172830 B1 4 ner i tørreapparatet, som renskraber tørreelementerne, hvilket f.eks. kan være relevant i den ende, hvor produktet er mest fugtigt, eller i den zone, hvor produktet er mest klæbrigt. Rørstagene kan da også have en længde, der er 5 større end elementets tykkelse, og de frie rørender kan være udformet som anført i krav 9's kendetegnende del, så de f.eks. udgør en medbringer eller et omrøreorgan for det produkt, der skal tørres.

10 Til visse konstruktioner kan det være en fordel at udforme tørreelementet som anført i krav 10's kendetegnende del, nemlig ved at der anvendes rørstag med forskellig lysning på samme tørreelement. Herved får man mulighed for at variere på, hvor på tørreelementet der må være større åbninger, 15 og hvor der må være mindre åbninger.

Endelig kan tørreelementet ifølge opfindelsen være udformet som anført i krav 11's kendetegnende del, hvilket giver væsentlige produktionstekniske fordele.

20 regningen

Opfindelsen forklares herefter nærmere under henvisning til tegningen, idet 25 fig. 1 viser princippet i et kendt tørreapparat med ringformede tørreelementer på en rotoraksel, fig. 2 viser et snit gennem et kendt, ringformet tørre-30 element, fig. 3 viser en første udførelsesform for et tørreelement ifølge opfindelsen, 35 fig. 4 viser et snit i fig. 3 set i retningen IV-IV og vist i større målestok.

DK 172830 B1 5 fig. 5 viser et snit svarende til fig. 4, men i en anden udførelsesform, fig. 6 viser en tredje udførelsesform for et tørreele-5 ment ifølge opfindelsen, fig. 7 viser et snit i fig. 6 set i retningen VII-VII og vist i større målestok, 10 fig. 8 viser et diagram over flow og arealforhold ved forskellige tørreelementer ifølge opfindelsen.

Beskrivelse af udførelseseksemplerne 15

Fig. 1 og 2 viser principielt den kendte teknik, idet fig.

1 viser et skematisk længdesnit i et tørreapparat omfattende et stationært hus 2, eventuelt med varmekappe, en ifyld-ningsåbning 7 for det materiale, der skal tørres, og en ud-20 løbsåbning 8 for færdigbehandlet materiale. Det ifyldte materiale tørres ved hjælp af en opvarmet, roterende rotor 3 med cirkulære, plane tørreelementer 9 anbragt med mellemrum.

25 Når nyt råmateriale kontinuerligt ifyldes apparatet, vil materialet, som skal varmes op og tørres, eventuelt koges eller steriliseres, vandre mod udløbsåbningen under afgivelse af fugtighed, der på kendt måde fjernes fra huset.

30 Rotoren 3 har et tilførselsrør 4 for varmemedium, f.eks. damp, som via et centralrør 11 føres til tørreelementerne 12. Returdamp føres bort via et afløbsrør 5, og kondensat via afløbsrøret 6.

35 Fig. 2 viser delvis et radialsnit af et tørreelement 9 og viser et eksempel på, hvordan et kendt tørreelement kan være indrettet. Tørreelementet består af to sammensvejsede, ringformede pladeelementer, hvori der er dannet kanaler 10 for varmemediet, f.eks. damp.

6 DK 172830 B1 5 Det i fig. 1 og 2 viste apparat forklarer princippet i et tørreapparat og svarer til, hvad der er kendt fra USA patent nr. 4.982.514.

Nærværende opfindelse angår en ny udformning af tørreele-10 menterne, som forklares nærmere herefter under henvisning til fig. 3-7.

I fig. 3 er vist en udførelsesform ifølge opfindelsen for et tørreelement 15 set vinkelret på fladen, og i fig. 4 ses 15 et radialt snit heri, for tydeligheds skyld vist i større målestok. Tørreelementet består af to ens, plane, ringformede skiver eller pladeelementer 16 af stålplade. De ringformede skiver eller pladeelementer 16 er f.eks. 2 m i diameter og har et antal huller 25, f.eks. 42 huller som vist.

20 De to pladeelementer 16 er sammenkoblet, idet de er sammen-føjet langs yderranden 18 ved hjælp af et rundtgående stålbånd 19 og en rundtgående svejsning 20. Ved inderranden er pladeelementerne 16 forsynet med et rundtgående fodstykke 17 på hvert pladeelement. Pladeelementerne har en tykkelse 25 af størrelsesordenen 6-10 mm. I samtlige huller 25 er der isat og fastsvejset et rørstykke 26 til begge pladeelementer, således at rørstykkerne 26 udgør stag mellem pladeelementerne. Stagene er i det viste eksempel 4' ’-rørstykker.

30 Rørstagene 26 er solidt og tryktæt svejset til de to pladeelementer 16, så der herimellem fremkommer et kammer 22 for varmemedium, f.eks. damp under et tryk på 10 baro, hvilket kammer har en ringformet åbning 23 for tilførsel af damp og fraførsel af returdamp og kondensat på almindelig kendt 35 måde. Fodstykkerne 17, der som vist på tegningen rækker ud på hver side af pladeelementet, er indrettet til direkte at i

"I

i

T

i DK 172830 B1 7 sammensvejses med naboelementer og udgør herved et rørelement, der omslutter rotorakslen i et tørreapparat som forklaret tidligere.

5 I eksemplet i fig. 3 og 4 er rørstagenes 26 akser 29 parallelle med tørreelementets akse 30, og rørstagene er af en sådan længde, at de i det væsentlige svarer til elementets tykkelse.

10 I eksemplet i fig. 5 er rørstagene 27 vist med større længde end tykkelsen af elementet 15 og rager således ud over elementets overflade. Herudover kan rørstagene 27 eventuelt være afskåret ikke-parallelt med pladeelementets 16 plan, men i en eller anden skæv vinkel i forhold hertil, eller 15 eventuelt med en helt anden form, så de udragende rørstag udgør skovlorganer, medbringere eller omrøreorganer, der har indflydelse på omrøringen i det materiale, der tørres i apparatet.

20 Mellem de to sider af hvert tørreelement 15 er der således nu direkte forbindelse gennem rørstagene 26, 27 via åbningerne 25 heri, så aksial transport af materiale gennem tørreelementet bliver mulig.

25 Af produktionsmæssige grunde er rørstagenes akser 29 fortrinsvis parallelle med tørreelementets akse 30, men der er selvfølgelig intet til hinder for, at rørstagene kan være anbragt, så akserne ikke er parallelle.

30 I eksemplet i fig. 3-5 er rørstagene, og dermed åbningerne 25, anbragt i to cirkler 28 koncentrisk med rørelementets yderrand 18 og forsat for hinanden, så der fås en i det væsentlige jævn fordeling af rørstagene over elementet, hvorved man opnår, at det frie pladeareal mellem rørstagene 35 ikke bliver for stort. Dette har betydning for, hvor stort et damptryk elementet kan påføres, uden at der fremkommer DK 172830 B1 8 for store udbøjninger i pladematerialet mellem rørstagene.

I eksemplet vist i fig. 6-7 er der vist samme størrelse tørreelement 15', men der anvendes flere, mindre rørstag, 5 nemlig 90 rørstag fordelt over tre koncentriske cirkler 28, idet rørstagene er 3''-rørstag.

Ifølge opfindelsen kan man således, i afhængighed af det materiale, der skal behandles i et tørreapparat, dvs. i af-10 hængighed af materialets konsistens, fugtighedsgrad, korn-størrelse m.v., dimensionere tørreelementerne optimalt ved valg af antal rørstag, rørstagenes størrelse, rørstagenes udformning og placering, så man får et tørreapparat, der har et optimalt energiregnskab, uden at det går ud over ap-15 paratets kvalitet med hensyn til levetid og driftsikkerhed.

I fig. 8 er i diagramform vist to kurver A, B over forskellige udførelsesformer for tørreelementer ifølge opfindelsen .

20

Kurven A viser variationer i varmefladearealet delta A i procent (ordinaten i højre side) på et tørreelement ifølge opfindelsen i forhold til et tørreelement med samme diameter, men uden rørstag.

25

Kurven B viser variationer i gennemgangsareal PF (Plug Flow) i procent (den venstre ordinatakse) i et tørreelement ifølge opfindelsen i forhold til et tørreelement med samme diameter, men uden åbninger.

30

Kurverne A og B er beregnet for relevante antal rørstag (AR) og rørstagsdiameter (RD), hvilket er markeret på den vandrette akse.

35 AR angiver således det anvendte antal rørstag, og DK 172830 B1 9 RD angiver den indvendige diameter i dé anvendte rørstag.

Rørstagene er jævnt fordelt over tørreelementets areal som vist i de tidligere eksempler.

5

Det ses, at anvender man et stort antal små rørstag, fås en stor varmeflade (delta A > 100%), men man får et lavt "plug flow". Eksemplet som tidligere omtalt og vist i fig. 3 er desuden direkte markeret i diagrammet. I dette eksempel får 10 man således et "plug flow" på 16% og et delta A på ca. 94%.

For en ganske beskeden reduktion i varmefladen kan man således opnå et væsentligt flow gennem tørreelementerne. Diagrammet viser således, hvordan det i stor udstrækning er muligt at dimensionere et tørreelement ifølge opfindelsen, 15 så det får ønskede egenskaber, især i forhold til energiregnskab, produktionskapacitet m.v.

Claims (11)

1. Ringformet tørreelement (15, 15') til montering på en rotoraksel i et tørreapparat, og hvor tørreelementet omfat- 5 ter mindst ét ringformet pladeelement (16) med midler til fremføring af et medium for opvarmning eller afkøling heraf samt for borttransport af eventuelt kondensat, og hvor tørreelementet er udformet med et antal gennemgående åbninger (25) forløbende fra den ene side af tørreelementet til den 10 anden, kendetegnet ved, at der i hver åbning er isat et rørstykke (26, 27).

2. Tørreelement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørstykkerne er anbragt, så deres længdeakser (29) er 15 parallelle med tørreelementets akse (30).

3. Tørreelement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hvert element omfatter to i det væsentlige ens og i afstand fra hinanden anbragte pladeelementer (16). 20

4. Tørreelement ifølge krav 3, kendetegnet ved, at rørstykker (26, 27) er fastgjort som stag mellem pladeelementerne (16), der er udformet med åbninger (25) svarende til rørstykkerne. 25

5. Tørreelement ifølge krav 4, kendetegnet ved, at rørstykkerne (26, 27) har cirkulær tværsnitsprofil, og at de huller, hvori de er monteret i pladeelementerne, fortrinsvis ved svejsning, ligeledes er cirkulære. 30

6. Tørreelement ifølge et hvilket som helst af kravene 1- 5, kendetegnet ved, at rørstykkerne er fordelt over tørreelementets areal. 35

7. Tørreelement ifølge et hvilket som helst af kravene 4- 6, kendetegnet ved, at rørstykkerne har en læng DK 172830 B1 de, der i det væsentlige svarer til elementets tykkelse.

8. Tørreelement ifølge et hvilket som helst af kravene 4-6, kendetegnet ved, at rørstykkerne har en læng- 5 de, der er større end elementets tykkelse.

9. Tørreelement ifølge krav 8, kendetegnet ved, at mindst ét udragende rørstykkes frie ende er afskåret, så hele rørstykkets munding ikke ligger i et plan parallelt 10 med elementet.

10. Tørreelement ifølge et hvilket som helst af kravene 3- 9, kendetegnet ved, at der anvendes rørstag med forskellig lysning. 15

11. Tørreelement ifølge et hvilket som helst af kravene 3- 10, kendetegnet ved, at rørstagene er anbragt fordelt på cirkler koncentrisk med tørreelementets yder-rand . 20