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Die Erfindung bezieht sich auf einen Vibrationsofen für Schüttgüter, mit einem Vibrationsförderer in Form einer beheizten, auf den Stützen eines senkrechten Tragrohres befestigten Rinne, die von den Stützen des Tragrohres mit Hilfe von Isolatoren elektrisch isoliert ist und als Erhitzer an einen Stromkreis angeschlossen ist, wobei der Transport des zu bearbeitenden Schüttgutes von der Aufgabevorrichtung bis zur Entladevorrichtung durch die Rinne erfolgt.
Als Anwendungsbeispiel des vorliegenden Vibrationsofens kann der Einsatz von diesen für Hochtemperaturtrocknungs- und Glühverfahren sowie die Wärmebehandlung von feinverteilten staubenden Schüttgütern in der Lebensmittel-, pharmazeutischen, chemischen Industrie und sonstigen Industrien angeführt werden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet des vorliegenden Vibrationsofens umfasst seinen Einsatz als chemische Hochtemperaturreaktoren zur Durchführung von Prozessen, bei denen die technologischen Parameter besonders genau eingehalten werden müssen.
Bei der Entwicklung der Vibrationsöfen müssen Fragen, die mit der Dauerhaftigkeit des Vibrationsofens, der Wärmeübertragung an das Gut, der Förderstabilität des Gutes bei einer Änderung seiner Eigenschaften während der Wärmebehandlung und dem Durchsatz des Vibrationsofens in Verbindung stehen, gelöst werden.
Die Eigenart des Arbeitsvorganges der Wärmebehandlung von pulverigen staubenden Gütern stellt zusätzliche Anforderungen an die Bauweise des Vibrationsofens, die mit der Dichtigkeit der Ofenkammer, der Wärmeübertragung an das Gut sowie der Geschwindigkeitsherabsetzung von Gasen, die aus der Ofenkammer entfernt werden, verbunden sind.
Die Wirksamkeit der Wärmebehandlung von pulverigen Gütern in einer Vibrierschicht hängt in hohem Masse von der Betriebstemperatur und der Verweildauer des Gutes in der Ofenkammer ab.
In diesem Zusammenhang erfolgt die Wärmebehandlung von pulverigen staubenden Gütern in der Regel in senkrechten Vibrationsöfen, die nach dem Prinzip von Senkrechtschwingförderern ausgeführt sind.
Bekannt sind Bauarten der senkrechten Vibrationsöfen, die in Form eines senkrechten Tragrohrs mit daran angeordneten Schraubenrinnen für die Förderung des Gutes ausgebildet sind. Im unteren Teil des senkrechten Tragrohres ist ein Vibrator für die schraubenförmigen Schwingungen angeordnet. Der ganze schwingende Teil des Vibrationsofens ist auf einer Feder montiert und in ein wärmedämmendes Gehäuse eingekapselt, das in Form eines unbeweglichen Schrankes oder einer mit dem schwingenden Teil des Vibrationsofens gemeinsam vibriererenden Hülle ausgeführt ist.
Als Wärmeträger gelangen entweder Heissluft (s. z. B. Urheberschein Nr. 314985, Kl. F 26B 17/12, UdSSR, Rütteltrockner "Xerotron", Schweiz-BRD, senkrechte Rütteltrockner der Firma"Sinex"
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Alle Typen der beschriebenen Vibrationsöfen sind mit Nachteilen wie geringe Konzentration der Wärmeenergie an der Wärmeaustauschfläche der Rinne, niedriger Wärmewirkungsgrad als Folge einer geringen Wärmeübergangszahl und der Anwendung des Prinzips der indirekten Erwärmung der Rinne, Verminderung der Dauerfestigkeit des senkrechten Tragrohres als Folge einer darauf einwirkenden hohen Temperatur behaftet.
Hinsichtlich der Festigkeit befinden sich bei den bekannten Bauarten der Vibrationsöfen die Haupteinheiten, die unter dem Einfluss von Vibration und hoher Temperatur arbeiten, unter äusserst ungünstigen Bedingungen, weil sich das tragende und am meisten beanspruchte senkrechte Rohr in allen Fällen entweder in unmittelbarer Nähe vom Erhitzer oder in der heissesten Zone befindet und öfters viel stärker als die wärmeabgebende Förderrinne erhitzt wird.
Dieser Nachteil führt eine wesentliche Herabsetzung von allen Festigkeit-un technologischen Werten des Vibrationsofens wie Durchsatzleistung, zulässige Betriebstemperatur, Höhe des Vibrationsofens und damit verbundene Begrenzung der Förderlänge und Prozessdauer herbei.
Bei den diesen bekannten Bauarten der Vibrationsöfen wird ferner die Trockengutschicht ungleichförmig erwärmt, woraus beträchtliche technologische Schwierigkeiten der qualitativen Behandlung der meisten Güter resultieren.
Dieser Umstand bewirkte unterschiedliche, zur Herabsetzung der Ungleichförmigkeit der Erwärmung dienende konstruktive Lösungen wie z. B. Verminderung der Rinnenbreite, Einbau von Vorrichtungen, die
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das Trockengut vermischen, Vergrösserung der Rinnenlänge, die eine ausreichende Zeit zum Trocknen des zu behandelnden Gutes gewährleistet.
Infolge eines ungleichen Wärmeaustausches und einer Temperaturdifferenz zwischen dem senkrechten Tragrohr und der Schraubenrinne verursacht die Erhitzung der gesamten Förderkolonne auf die Betriebstemperatur wesentliche thermische Spannungen bei den Bauarten der Vibrationsöfen mit starrer Befestigung (gewöhnlich durch Schweissen) der Schraubenförderrinne an dem senkrechten Tragrohr.
Berechnungen zeigen, dass die Bauart des Vibrationsofens mit starrer Verbindung der Rinnenwindung zu dem senkrechten Tragrohr nur bei Temperaturen unter 2000C zerstörungsfrei arbeiten kann.
Die in der Praxis bekannten senkrechten Vibrationsöfen besitzen Betriebstemperaturen von nicht über 250 C.
Somit bietet gegenwärtig der Stand der Technik der Vibrationsöfen keine Möglichkeit, die Vorteile der Vibrierschicht für Hochtemperaturvorgänge der Wärmebehandlung von pulverigen staubenden Gütern wirkungsvoll zu benutzen.
Bekanntlich können Vibrations-Förderanlagen nur zum Fördern von nicht anhaftenden Gütern eingesetzt werden.
In der chemischen Technologie sind jedoch die Eigenschaften der zur Behandlung in den Vibrations- öfen bestimmten Güter hinsichtlich der Rüttelbeweglichkeit weit entfernt vom Idealfall. Es sind in der Regel im Anfangszustand schwer transportierbare Nassgüter, deren Eigenschaften sich innerhalb von zulässigen technologischen Abweichungen ändern können. Unter diesen Bedingungen hängt die Durchsatzleistung des Vibrationsofens in erster Linie von der Stabilität und dem Verhalten der Rinne mit dem Gut ab.
Die bekannten Konstruktionen der Senkrechtschwingförderer, die das Gut in einer Schraubenrinne hinauffördern, sind gewöhnlich mit Aufgabevorrichtungen versehen, die in Form eines fliegend gelagerten Stutzens ausgeführt sind, der mit den Schraubenrinnen mit Hilfe einer Schurre mit Parallelwänden und radialer Symmetrieachse (s. z. B. Senkrechtschwingförderer der Firma"Schenk") oder tangential zur Rinne (s. z. B. Senkrechtschwingförderer der Firma"Jost", BRD) in Verbindung steht. Beim Einlauf des Gutes in die Aufgabevorrichtung der senkrechten Förderschnecke bewegt sich das Gut unter dem Einfluss der schraubenförmigen Schwingungen in einem Kreis.
Dabei wird das Gut bei Radial- und Tangentialaufgaben während des Kontaktes mit der Wand der Aufgabevorrichtung abgebremst, häuft sich an, was eine vollständige und stabile Aufgabe der Förderrinne behindert. Dadurch wird die Durchsatzleistung der senkrechten Vibrationsöfen stark herabgesetzt, insbesondere bei der Förderung von schlecht schüttfähigen Gütern. Um die Materialanhäufung zu vermeiden, wird dann die Aufgabevorrichtung des Senkrechtschwingförderers, nach dessen Schema der Vibrationsofen ausgeführt wurde, in Form einer Kegelschurre ausgebildet, die mit der ersten Windung der die Hauptabmessungen der Förderrinne überschreitenden Schraubenrinne in Gelenkverbindung steht (s. z. B. Kataloge der Firma"Sinex", Frankreich oder das Werk von A. C. Sliwakowskij, I. F.
Gontscharewitsch"Schwingförderer, Speiser und Hilfseinrichtungen", [1972] S. 223). Bei der Kreisbewegung im Kegelteil der Aufgabevorrichtung gelangt das Gut allmählich in die Schraubenrinne.
Ein Nachteil dieser Aufgabevorrichtung besteht in ihrer begrenzten Anwendung wegen der Hauptabmessungen und der Anordnung der kegeligen Aufgabevorrichtung in der Höchstspannungszone, u. zw. nur für die Förderer mit dem tragenden Innenrohr.
In dem Bestreben, die Materialanhäufung in der Aufgabevorrichtung zu reduzieren, erfolgten Konstruktionen mit in Form von Evolventenzylinderflächen herausgebildeten Wänden, die die Besonderheiten von allen drei bekannten, vorstehend beschriebenen Konstruktionen von Aufgabevorrichtungen in
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gezeigten Typ ausgeführte Konstruktion).
Die angeführten und sonstigen bekannten Hauptkonstruktionen von Aufgabevorrichtungen entsprechen nicht in vollem Masse den an sie gestellten widerspruchsvollen Anforderungen, deren
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querschnitte der Aufgabevorrichtung.
Bekanntlich ist die Vibrierschicht, die die Hauptvorteile der Gastwirbelschicht besitzt, die mit einem intensiven Wärme-Stoffaustausch in Verbindung stehen, frei von dem Hauptnachteil der Wirbelschicht, dem
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Flugstaubauswurf, was ihren wirkungsvollen Einsatz zur Behandlung von staubenden pulverigen Gütern in vielen Fällen ermöglicht. Eine vorteilhafte Durchführung der Wärmebehandlung von pulverigen Gütern in der Vibrierschicht mit einem minimalen Flugstaubauswurf ist jedoch nur bei richtiger Belüftungsgestaltung möglich. Die Wärmebehandlung der Pulver ist in der Regel mit einer grossen Entwicklung von gasförmigen Produkten verbunden, deren Entfernung durch die Kanalisation der Umgebungsluft über die Vibrationsofenkammer erfolgt. In diesem Fall ist der Flugstaubauswurf von der Gasgeschwindigkeit in der Vibrationsofenkammer abhängig.
Eine Herabsetzung der Gasgeschwindigkeit wird durch die Vergrösserung des gesamten Durchgangsquerschnittes der Gaskanäle bewirkt.
Bekannt sind Rütteltrockner, bei denen der gasförmige Wärmeträger über ein gelochtes senkrechtes Tragrohr in die Ofenkammer einströmt (s. z. B. den Rütteltrockner"Xerotron", Schweiz-BRD).
Gasströme mit geringen Geschwindigkeiten stellen keine Schranke für das Eindringen des ausfallenden Staubes in die Kanäle der Gaszüge dar, was dem stabilen Gang des Vibrationsofens ein Hindernis ist.
Bekannt ist ein Verfahren zum Schwingfördern von klebrigen Nassgütern, die im feuchten Zustand anhaften und im Trockenzustand nicht anhaften, das darauf beruht, dass vor der Aufgabe des feuchten anhaftenden Ausgangsgutes das gleiche Gut, nur bis zu einem Zustand vorgetrocknet, wo es anzuhaften aufhört, der Förderrinne zugeführt wird (s. z. B. Urheberschein Nr. 299426, [1971], UdSSR).
Die Verwendung dieses Verfahrens bietet die Möglichkeit, die Geschwindigkeit des Fördergutes etwa 40fach zu erhöhen, die Grösse des Schwingförderers herabzusetzen, seine Leistung zu steigern und die Betriebsstabilität zu gewährleisten.
Die Liste von Gütern, die fähig sind, im feuchten (Anfangs-) Zustand anzuhaften und im trockenen (End-) Zustand nicht anzuhaften, ist ziemlich umfangreich, weshalb die Verwendung dieses Verfahrens bei den Vibrationsöfen hinsichtlich der Universalität und der Erweiterung von ihrem Anwendungsgebiet sehr nützlich ist.
Durch die GB-PS Nr. 715, 863 (JCJ) wurde ein Vibrationsofen bekannt, bei dem die Rinne gegenüber dem senkrechten Tragrohr mit Hilfe von Isolatoren elektrisch isoliert ist, wobei die Rinne als Erhitzer einem elektrischen Stromkreis angeschlossen ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ofen vom Vertikaltyp mit hoher Durchsatzleistung für die Vorgänge der bei einer Temperatur von etwa 500 C erfolgenden Wärmebehandlung von pulverigen staubenden Gütern, die im Anfangszustand mit grosser Gasentwicklung über eine vibrierende Fläche schwer zu fördern sind, zu schaffen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die das Schüttgut von der Aufgabevorrichtung bis zur Entladevorrichtung fördernde Rinne an die Stützen des senkrechten Tragrohres mit Hilfe von radial verschiebbaren Konsolen angeschlossen ist, wobei die Befestigung der Konsolen an die Stützen des senkrechten Rohres mit Hilfe abgefederter Bolzen erfolgt, welche zusammen mit den Konsolen und der ringförmig ausgebildeten Rinne entlang der in den Stützen des Tragrohres ausgebildeten Radialnuten verschiebbar sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist, näher erläutert. In diesen zeigt Fig. 1 einen periodischen Vibrationsofen mit Ringrinne in Gesamtansicht, Fig. 2 einen verkleinerten Schnitt gemäss Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäss Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 die gegenseitige Anordnung der Vibrationsofenelemente in axonometrischer Darstellung, Fig. 5 einen Schnitt gemäss Linie V-V der Fig. 2, Fig. 6 einen Schnitt gemäss Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 ein Arbeitsspiel der Austragsvorrichtung des Vibrationsofens, Fig. 8 die Funktion der Austragsvorrichtung beim Materialaustrag, Fig. 9 die Baugruppe zur Befestigung der Ringrinne an der Stütze des senkrechten Tragrohres, Fig.
10 eine Befestigungsmöglichkeit der Isolatoren und Fig. 11 den Aufbau des Isolators.
Konstruktiv können die Vibrationsöfen periodisch und kontinuierlich ausgeführt werden.
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07 m3unbeschränkten Zeit bestimmt. Die Konstruktion des Vibrationsofens ermöglicht es, die Güter in einer aus technologischen Gründen erforderlichen Inertgasatmosphäre zu behandeln. Die Vibrationsofenkammer ist staubdicht und kann, falls notwendig, für den Unterdruck-Betrieb des Vibrationsofens nachgerüstet werden. Die Materialförderung im geschlossenen Ring gewährleistet eine periodische Rückgabe des erwärmten Gutes an die Aufgabezone, was eine Verbesserung des Fördervorganges von im Anfangszustand
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anhaftenden Gütern bewirkt.
Von besonderem Belang ist dieser Umstand bei im Anfangszustand pastenförmigen Gütern sowie Vorgängen, bei denen technologiegemäss dem im Vibrationsofen zu behandelnden Schüttgut Reaktionsflüssigkeiten zugeführt werden müssen. Die sich dabei teilweise bildende Kruste des anhaftenden Gutes wird trocken und zerfällt unter dem Einfluss der Schwingungen. Ein elektrisches Erhitzungsverfahren, das im Vibrationsofen zum Einsatz gelangt, gewährleistet hohe Zuverlässigkeit des Erhitzers sowie geringe Wärmeträgheit, was bei Bedarf die Wärmeführung des Vibrationsofens stark zu ändern gestattet.
Der periodische Vibrationsofen enthält eine Ringrinne --1-- (Fig. 1 und 2) mit Rechteckquerschnitt und abgerundeten Ecken, die mit Hilfe einer die Ringrinne --1-- umfassenden Konsole --2-- an Stützen - eines senkrechten Tragrohres --4-- angeordnet ist. Im unteren Teil des senkrechten Tragrohres - sind vier paarweise geschaltete Motorvibratoren --5-- (Fig. 1 und 3) befestigt. Jeweils zwei davon erzeugen schraubenförmige Schwingungen, unter deren Einfluss das Behandlungsgut sich in der Ringrinne --1-- (Fig. 1 und 2) im Grundriss im Uhrzeigersinn bzw. im Gegenuhrzeigersinn bewegen. Die Motor- vibratoren --5-- sind mit einer Neigung ihrer Achsen zur Horizontalebene angeordnet.
Der Neigungswinkel jedes Motorvibrators --5-- zur Horizontalebene wird durch das Verhältnis der Grössen von horizontaler und vertikaler Schwingungsamplitude gegeben, was als Folge den Aufwerf- und Schlupfgrad des Behandlungsgutes sowie dessen Vermischen und die Intensität des Rüttelsiedens bestimmt. Bei der Auswahl der günstigsten technologischen Bedingungen kommt es auf diese Kennwerte an. Die Motorvibratoren --5-- sind je an einer Platte-7- (Fig. l, 3,4) des senkrechten Tragrohres --4-- mittels
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--6-- befestigt,Schraubenbolzen --6-- vorgesehen, die gleichmässig auf dem Umfang verteilt sind.
Die Platten --7-- (Fig. l, 3,4) sind an den unteren Teil des senkrechten Tragrohres --4-- in Form einer Sehnenebene angeschweisst und mit Versteigungsrippen --9-- von innen verstärkt. Dadurch wird die Festigkeit der Befestigungsbaugruppe der Motorvibratoren--5--beim Mindestgewicht gesichert.
Die Ringrinne--l- (Fig. l) ist mit einem abnehmbaren Gehäuse --10-- von aussen umschlossen. Der Zwischenraum zwischen dem abnehmbaren Gehäuse --10-- und der Ringrinne --1-- ist mit einem Wärmeisolationsstoff --11-- gefüllt.
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eine Isolierplatte --16-- befindet. In der Isolierplatte --16-- sind auf dem Umfang Löcher für Spann- schrauben-17- (Fig. 5, 6) und in der Mitte eine rechtwinkelige Öffnung --18--, die die Form des Durchgangsquerschnittes der Ringrinne --1-- aufweist, herausgebildet. Die Löcher für die Spann- schrauben --17-- in den Flanschen-14 und 15--weisen zwei verschiedene Grössen auf.
Die kleineren Löcher sind etwas grösser als der Gewindedurchmesser der Spannschraube --17-- und die grösseren etwas grösser als der Kopfdurchmesser der Spannschraube --17--. Dabei liegen die Löcher mit kleinerem Durchmesser im Flansch --14-- denen mit grösserem Durchmesser im Flansche --15-- gegenüber und umgekehrt. Die Löcher mit grösserem und kleinerem Durchmesser sind in den Flanschen --14 und 15-- der Reihe nach angeordnet. Beim Einbau der Spannschrauben --17-- wird eine hermetische, rüttelsichere,
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Produkte und der Probenahmestutzen --22-- in ähnlicher Weise isoliert.
Das behandelte Gut wird mit Hilfe der Austragsvorrichtung --20-- (Fig. 1, 4,7, 8) entladen, die den aufgeschnittenen Abschnitt --23-- des Bodens der Ringrinne darstellt, dessen Ränder derart einander überdecken, dass der rechte Rand aufwärts und der linke abwärts abgebördelt ist. Zwischen den abgebördelten Bodenrändern der Ringrinne - entsteht ein Spalt, der in den Austragsstutzen --20-- mündet.
Die Ringrinne --1-- (Fig. 9, 10) wird mit den Konsolen --2-- mit Hilfe von Schraubenbolzen --24-mit Schraubenfedern --25-- (Fig. 9) oder Tellerfedern --26-- (Fig. 10) an den Stützen --3-- befestigt.
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Die Anzugskraft der Schraubenbolzen --24-- (Fig. 9, 10) ist einstellbar und bei der Montage derart vorgegeben, dass bei der thermischen Ausdehnung der Ringrinne durch die Schraubenbolzen --24-- eine radiale Verlagerung der Ringrinne --1-- mit Konsole --2-- in Radialnuten --27-- in der waagrechten Platte der Stütze --3-- ermöglicht wird.
Die Ringrinne --1-- ist mit der Konsole --2-- gegenüber den Stützen --3-- und dem restlichen Tragwerk mit Hilfe von Isolatoren --28-- elektrisch isoliert.
Der Isolator --28-- (Fig. 11) wird von einer Keramikscheibe --29-- gebildet, die vermittels einer Umbördelung --30-- in Metallhülsen --31 und 32-- angeordnet ist.
Die ebenen ringförmigen Stützflächen der Aussen- und Innenmetallhülsen --31 und 32-- verlaufen konzentrisch und überdecken einander im Grundriss. Zur Sicherung des Isolators --28-- in der Öffnung --34-- der Konsole-2-- der Ringrinne--1--weist die Aussenmetallhülse-31-einen Ringbund-33- auf.
Der periodisch arbeitende Vibrationsofen arbeitet wie folgt. Eine Teilmenge Behandlungsgut wird über den Aufgabestutzen --19-- (Fig. 1, 4) in die durch den elektrischen Eigenwiderstand erhitzte Ringrinne --1-- aufgegeben. Beim Einschalten von zwei gegenüberliegenden Motorvibratoren --5-- wird das Behandlungsgut auf dem Boden der Ringrinne --1-- im Uhrzeigersinn gefördert. Im Laufe der erforderlichen Zeitspanne erfolgt zugleich seine Wärmebehandlung. Die sich entwickelnden gasförmigen Produkte werden über den Stutzen --21-- entfernt, der über einen biegsamen Metallschlauch --35-- mit der Abluftentlüftung in Gelenkverbindung steht.
Im Arbeitsspiel wird das Behandlungsgut von rechts nach links gefördert (Fig. 7), passiert den aufgeschnittenen Bodenabschnitt --23-- der Ringrinne --1--, wird umgeschüttet und bewegt sich unter dem Einfluss der gerichteten Schwingungen weiter fort, ohne in den Austragsstutzen --20-- für das Behandlungsgut zu gelangen.
Beim Austrag des behandelten Gutes findet eine Umkehr der Bewegungsrichtung von links nach rechts statt, das Gut gelangt in den Austragschlitz und wird ausgetragen.
Die Bewegungsumkehr des Gutes beim Austrag erfolgt durch Einstellen der andern zwei gegenüberliegenden Motorvibratoren --5-- (Fig. 1 und 3) mit einer Förderrichtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Die Konstruktion der Austragsvorrichtung --20-- gewährleistet ihre Betriebssicherheit und macht Behandlungsgutdurchfälle unmöglich.