Verfahren zum Trocknen von Material, das sich für Flugtrocknung eignet. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Trocknen von Material, das sich für Flugtrocknung eignet.
Beim erfindungsgemässen Trocknungsver- fahren wird das feuchte Material in einem heissen Gasstrom einer Kammer axial auf wärts getrieben, welcher Gasstrom sich dann mit einem schraubenlinienförmig verlau fenden warmen Gasstrom vermischt, wobei das Material dort, wo es seine Bewegungsenergie verloren hat, radial in die schraubenlinien- förmig verlaufende Strömung verteilt wird, so dass infolge der Schwerkraft die leichteren von den schwereren Materialteilchen getrennt werden, indem die leichteren Teilchen mit den gemischten Gasen nach oben strömen, wäh rend die schwereren Teilchen entweder so lange im schraubenlinienförmig verlaufenden Strom schweben,
bis sie getrocknet und genü gend leicht geworden sind, um nach oben mit genommen zti werden, oder in der schrauben linienförmig verlaufenden Strömung hin unterfallen, und unten in einen rückfüh renden Gasstrom gelangen, der diese Teil chen mit frischem feuchtem Material mischt, das in den heissen Gasstrom eingeführt. wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann Verwendung finden, wenn es sich darum han delt, organische Stoffe zu trocknen, z. B. menschliche oder tierische Nahrungsmittel zwecks Konservierung derselben, wie Gemüse, Kräuter, Gras, Rübenblätter, oder z. B. Speiseabfälle, Fischabfallprodukte oder der- gleichen für Düngung-zwecke. Es ist jedoch auch anwendbar zum Trocknen von anorga nischen Produkten, die sich für Flugtrock nung eignen.
Die Grösse der in die Trockenkammer ein geführten Materialteile ist unwichtig, solange ihre Form eine leichte Verdampfung der Feuchtigkeit ermöglicht, das heisst wenn sie im Verhältnis zu ihrer Masse eine grosse Ober fläche besitzen. Das vorliegende Trocknungs- verfahren kann also sowohl für stark zerklei nertes Material als auch für grössere Teile aufweisendes Material wie essbare Kräuter Anwendung finden, wenn für letzteres eine entsprechende Speisevorrichtung verwendet wird, da die dünneren und somit rascher ge trockneten Teile von Blättern leicht während dem Trocknen von den noch feuchten dickeren Teilen abbrechen.
Die in der Kammer ausgeschiedenen schwereren Teilchen können einem weiteren Schneiden, Brechen, Quetschen oder derglei chen unterzogen werden, so dass sie den heissen Gasen eine neue feuchte Oberfläche darbieten. Der die schwereren Teilchen Ach führende Gasstrom kann z. B. aus Gasen be stehen, die vom heissen Gasstrom abgetrennt. werden Lind,/,oder Gasen, die sich vom schrau- benlinienförmig verlaufenden -Varmgasstrom abgelöst haben.
Vorzugsweise wird zur Bildung des schrau benlinienförmig in der Kammer verlaufenden Gasstromes am Austritt eines Abscheiders Ga:; abgezapft, in welchem Abscheider die<B>voll-</B> ständig getrockneten Materialteilchen von den Gasen getrennt werden. Die Temperatur des warmen Gases (welche in der Grössen ordnung von 100 bis 200 C sein kann) kann, wenn nötig, durch Zumischen von heissem Gas erhöht werden.
Die heissen Gase des axialen Stromes (welche eine Temperatur von 500 C und mehr haben können) können Verbrennungs gase sein, die von einem Ofen herrühren und, wenn nötig, mit warmem Gas oder mit Luft gemischt werden, damit die Temperatur so erniedrigt wird, dass sie vom zu trocknenden Material ohne weiteres ertragen wird.
Eine Vermischung von Verbrennungs gasen mit von einem Abscheider zurückströ menden Gasen ermöglicht, den Sauerstoff gehalt des heissen Gases zu verringern, was dann von Bedeutung ist, wenn das Material in seinem trockenen Zustand leicht oxydiert oder verkohlt. Ausserdem wirkt der Dampf gehalt eines solchen Gasgemisches günstig durch seine Schutzwirkung gegen Oxydation.
In der beiliegenden Zeichnung sind Aus- führungsbeispiele des ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildenden Trockners zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine vollständige Trocknungsanlage.
Fig. 2 zeigt schematisch den Fluss der Gase und des Materials in der Trockenkam mer einer solchen Anläge, wobei einzelne Teile etwas anders als in Fig. 1 gezeichnet sind.
Fig. 3 zeigt ein Detail aus Fig.1 in grö sserem Massstab, geschnitten nach der Linie III III in Fig. 4.
Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV IV der Fig. 3.
Fig. 5 und 6 zeigen schematisch Ausfüh- rungsvarianten von Details.
Nach Fig. 1 weist die Trockenvorrichtung eine vertikale Kammer 1 von kreisförmigem Querschnitt auf. Am untern Ende dieser gammer befindet sieh ein tangentialer Gas einlass 2. Der Durchmesser der Kammer nimmt von .diesem Gaseinlass bis zum obern Ende leicht zu. Der Durchmesser des Unter teils 3 der Trockenkammer 1 nimmt nach unten relativ stark ab. Der Unterteil 3 ist unten mit einem Unterteil 4 verbunden, der in grösserem Massstab in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Dieser Unterteil 4 besitzt eine grosse Düse 5, die unten mit einem Kanal 6 für die heissen Gase, wie z. B. die Verbren nungsgase eines Ofens (nicht gezeigt), ver bunden ist.
Der obere Teil der Trockenkammer 1 ist mit einem konischen Deckel 7 versehen, der mit einer Leitung 8 in Verbindung steht, die zum Saugstutzen 9 eines Ventilators 10 führt. Das Winkelstück 13 der Verbindungs leitung 8, welches in direkter Verbindung mit dem Deckel 7 steht, besitzt Führungsmittel 14 für die Stange 15 eines konischen Schiebers 16, der innerhalb des Deckels 7 vertikal ver stellbar ist, und zwar mittels eines an der Stange 15 angreifenden Gestänges (nicht ge zeigt).
Die Auslassöffnung 17 des Ventilators 10 steht durch eine Verbindungsleitung 18 mit dem tangentialen Einlass 19 eines Zyklones 20 in Verbindung, der den Abscheider darstellt und der unten mit einem Abzweigrohr 21 verbunden ist, das mehrere Abfüllöffnungen für das getrocknete Produkt aufweist und vorzugsweise eine Gasschleuse enthält. Das Ausstossrohr 22 des Zyklones ist mit einer seitlichen Abzweigung 23 versehen, die mit einer Rückleitung 24 verbunden ist.
Eine regulierbare Klappe 25 dient dazu, einen ge wissen Teil des aus dem Zyklon ausströ menden Gases in die genannte Leitung züi leiten. Die Leitung 24 hat eine Abzweigung 26, die durch eine Klappe 27 reguliert wer den kann und mit dem tangentialen Einlass 2 der Trockenkammer 1 in Verbindung steht; eine weitere Abzweigung 28, die durch eine Klappe 29 reguliert werden kann, steht mit einer Leitung 30 am Unterteil 4 in Verbin dung und eine Abzweigung 31, die durch die Klappe 32 reguliert werden kann, ist mit der Heissgasleitung 6 verbunden.
Eine Leitung 33, regulierbar durch die Klappe 34, verbin- det die Heissgasleitung 6 mit der Leitung 26 auf der Trockenkammerseite der Klappe 27.
Der Unterteil 4 besitzt, wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, die Heissgasdüse 5, die an ihrem untern Ende mit einem Flansch 35 versehen ist. Die bereits erwähnte Abzweigung 30 ist an einem zylindrischen Kasten 36 vorgesehen, der an seiner Unter seite einen Flansch 37 hat, der mit dem Flansch 35 verschraubt ist. Ein Gehäuse 38 umgibt die Düse 5 mit wenig Abstand und sein unteres Ende ragt in den Kasten 36 hin ein. Auf diese Weise wird ein Durchlass her gestellt für das vom Zyklonauslass herkom mende warme Gas, und zwar durch die Lei tung 24 und Abzweigung 28 zum Eintritts stutzen 30 in den Kasten 36 und den ring förmigen Kanal 39 zwischen der Düse 5 und dem Gehäuse 38.
Im Kanal 39 bildet das warme Gas einen Kühl- und Schutzmantel für die Heissgasdüse 5. An der Aussenseite des Gehäuses 38 sind ein Paar Rippen 40 ange schweisst, die von der Kante 41 gekrümmt nach unten verlaufen und in die horizontalen Teile 42 auslaufen, welche die untern Wände eines Paares von zusammenlaufenden, recht eckigen Kanälen 43 bilden, die dann in einen gemeinsamen Flansch 44 übergehen. Zwei weitere Rippen 45 laufen von einer Kante 46 hinunter, um bei 47 an die obern Wände 48 der Kanäle 43 anzuschliessen. Die innern Wände 49 dieser Kanäle sind tangential zur Wandung des Gehäuses 38 angeordnet und treffen bei der Linie 9 innerhalb der Öff nung des Flansches 44 zusammen.
Die äussern Seitenwände 51 der Kanäle 43 setzen sich längs den äussern Kanten der gekrümmten Rippen 40 und 45 bis zur Höhe der Kanten 41 und 46 fort, derart, dass sie dort einen kreiszylindrischen Wandungsteil bilden, an welchen ein konischer Teil 52 mit dem Flansch 53 anschliesst, durch welchen der Unterteil 4 als Ganzes an den konischen Un terteil 3 der Trockenkammer 1 festgemacht ist. Die Seitenwand 54 des Kastens 36 schliesst oben an die Aussenkante der Rippen 40 sowie deren Fortsetzungen 42 an, und der gasten 36 ist nach oben teilweise durch die genannten Rippen und deren Fortsetzungen, teilweise durch ein horizontales Blech 55 in der Ebene der Teile 42 und zwischen diesen und teilweise durch ein horizontales Blech 56 abgeschlossen.
Nach Fig. 1 sind ferner die Kanäle 43 des Unterteils 4 durch einen Bogen 57 mit einem T-Stück 58 verbunden. Die Abzweigung des letzteren ist mit einer Leitung 59 und dem Trichter 60 einer Fördervorrichtung mit Förderschnecke verbunden, welche letztere von einem Elektromotor 61 über ein Schnek- kengetriebe 62 und ein in nicht gezeichneter Weise verstellbares Riemenreduktionsge- triebe 63 angetrieben wird.
Der untere Stutzen des T-Stückes 58 ist in Verbindung mit dem Oberteil des Gehäuses einer Zerklei nerungsvorrichtung 64, auf deren Sehneid organwelle auch das Rad eines Zentrifugal- ventilators 65 sitzt, welche Welle über einen Riemenantrieb 67 vom Elektromotor 66 aus angetrieben wird. Der Ventilator 65 fördert in eine Leitung 68, die sieh innerhalb der Heissgasdüse 5 nach oben erstreckt.
Während des Arbeitens der Anlage wird das zu trocknende Material in den Trichter 60 eingefüllt; von dort gelangt es mittels der Förderschnecke in das T-Stück 58, von wo es in die Zerkleinerungsvorrichtung 64 fällt; von dort gelangt es in den Zentrifugalventilator 65, der an seinem Saugstutzen ein Vakuum erzeugt. Das zerkleinerte Material wird von dort durch die Leitung 68 axial in die Trockenkammer 1 geschleudert.
Die Gaszirkulation wird durch den Ven tilator 10 erzeugt, welcher durch die Leitung 8 in der Trockenkammer 1 einen Unterdruck erzeugt und anderseits einen überdruck durch die Leitung 18 im Zyklon 20, der dem Druck verlust im Zyklon und im Kamin 22 ent spricht. Durch die Drucksenkung in der Trockenkammer werden heisse Gase von der Leitung 6 her durch die Düse 5 um die Lei tung 68 herum angesaugt und fliessen axial in die Kammer 1, indem sie das feuchte Ma terial umhüllen.
Ausserdem fliessen, infolge des Druckunterschiedes im Zyklonauslass 22 und in der Trockenkammer 1, abgekühlte, aber immer noch warme, aus dem feuchten Material herrührenden Wasserdampf enthal tende Gase über die Leitung 24 durch die Ab zweigung 26 in den tangentialen Einlass 2. Die Menge des durch die Leitung 24 strö menden warmen Gases kann durch die Klappe 25 reguliert werden, welch letztere auch den Austritt des Heissgases mit der ent sprechenden, vom feuchten Material herrüh renden Wasserdampfmenge in das Austritts- kamin 22 steuert.
Ein Teil des durch die Lei tung 24 fliessenden warmen Gases geht durch die von der Klappe 29 beherrschte Abzweig leitung 28 in den Stutzen 30 des Unterteils 4, worauf dieses Gas durch den Ringkanal 39 zwischen dem Gehäuse 38 und der Düse 5 in die Kammer 1 fliesst. Weiterhin kann einem Teil des warmen Gases der Leitung 24 ermög licht werden durch die von der Klappe 32 be herrschte Zweigleitung 31 zu fliessen, um die Temperatur der heissen Gase zu erniedrigen, für den Fall, dass sie zu hoch ist, um ohne Schaden vom feuchten Material ertragen zu werden, ungeachtet der relativ kurzen Zeit spanne der Berührung des feuchten Mate rials und der heissen Gase.
Die Temperatur des warmen Gasstromes im tangentialen Einlass 2 kann ebenfalls erhöht werden, indem die Klappe 27 in der Zweigleitung 26 und die Klappe 34 in der Leitung 33 so eingestellt werden, dass ein Druckunterschied entsteht, welcher bewirkt, dass eine bestimmte Menge heissen Gases aus der Leitung 6 in die Lei tung 33 fliesst, um sieh mit dem warmen Gas zu vereinigen, welches durch die Zweiglei tung 26 in den tangentialen Einlass 2 fliesst.
Die Vorgänge in der Trockenkammer sind aus Fig. 2 erkennbar. Das feuchte Material wird mit grosser Geschwindigkeit durch die Leitung 68 hinaufgeschleudert, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, wobei es von heissem Gas (strichpunktierte Linien), das mit grosser Geschwindigkeit durch die Düse 5 strömt, umgeben ist.
Die feuchten Materialelemente und die heissen Gase ver lieren rasch ihre Bewegungsenergie und streuen in radialer Richtung auseinander. Die beissen Gase vermischen sieh dabei mit dem. warmen Gasstrom, der tangential durch den Einlass 2 in die Kammer 1 strömt und sich schraubenlinienförmig unter dem- Einfluss der Zentrifugalkraft und der Saugwirkung- des Ventilators 10 nach oben bewegt, wie es mit vollen Linien dargestellt ist.
Die Zeitspanne, während welcher das feuchte Material mit dem heissen Gas in Kon takt ist, genügt, um mindestens die Oberflä- f,henfeuchtigkeit des Materials zu ver dampfen, wodurch vermieden wird, dass die Teile an der Kammerwandung festkleben; sie ist jedoch nicht so gross, dass das Material Schaden nehmen könnte, wenn dieses leicht verkohlt oder sonstwie hitzeempfindlich ist.
Sobald das Material und der Heissgasstrom sich zerstreuen, entsteht eine mittlere Tem peratur, welche durch Einlassen von heissem Gas über die Leitung 33 und Leitung 26 auf eine solche Höhe einreguliert werden kann, dass sie vom Material während längerer Zeit oder dauernd ertragen wird, ohne dass das Material Schaden nimmt. Nach seinem Ein tritt in die schraubenlinienförmig verlaufende Strömung wird das Material unter Wirkung der Zentrifugalkraft der Wand der Kammer 1 entlang herumgetrieben, und die vertikale Komponente der Gasbewegung hat das Be streben, die Materialteilchen nach oben mit zunehmen.
Es werden jedoch nur die leich testen und trockensten Teilchen nach oben befördert, während - da der Kammerdurch messer nach oben zunimmt und die Winkel geschwindigkeit der Gase proportional dazu abnimmt - die schwereren der Teilchen noch kurze Zeit schwebend im warmen Gasstrom gehalten werden, so dass sie unter Umständen noch vollständig trocknen können und dann ebenfalls nach oben mitgenommen werden.
Der konische Schieber 16 ist vertikal be weglich, um den ringförmigen Querschnitt zwischen ihm und der konischen Wandung des Kammerdeckels 7 verändern zu können, um so eine Regulierung der vom Ventilator 10 abgesaugten Gase zu ermöglichen.
Diejenigen Materialteilchen, welche in folge ihrer Grösse oder ihrem Feuchtigkeits gehalt zu schwer sind, .um vom aufsteigenden schraubenlinienförmig verlaufenden Strom mitgenommen zu werden, schweben entweder - wie schon gesagt - auf der Höhe, wo die Zerstreung der Teilchen stattfindet, im Gas strom weiter, bis sie ganz trocken und somit leicht genug sind, um nach oben mitgenom men zu werden, oder aber sie fallen mehr oder weniger schnell im schraubenlinien- förmig verlaufenden Strom hinunter.
Aus diesem Strom fallen diese Teilchen auf die konische Wandung des Teils 3 und dann auf die Rippen 40 und 45 des Unterteils 4 (siehe Fig. 2), gegen Verbrennung seitens der Heiss gasdüse 5 durch den Kühlmantel 38 ge schützt, wobei sie nun durch einen rückfüh renden Gasstrom mitgerissen werden, der vom Saugeffekt des Zentrifugalventilators 65 herrührt; sie gelangen somit durch die Lei tungen 43, 57 und 58 in den Zerkleinerer 64. Dieser rückführende Gasstrom besteht aus Gas von Randwirbeln des heissen und aus ab gelösten Teilen des durch den Einlass 2 ein tretenden Gasstromes.
Im Zerkleinerer ver mischen die rückgeführten Teilchen sich mit frischem, feuchtem Material, das durch die Förderschnecke herangebracht wird, und wer den nochmals zerkleinert, so dass ihre Grösse weiterhin abnimmt bzw. neue feuchte Ober flächen erzeugt werden, bevor sie wieder mit tels des Zentrifugalventilators 65 durch die Leitung 68 in die Kammer 1 geschleudert werden. Durch den mitlaufenden Gasstrom wird in der Zerkleinerungsvorrichtung und im Ventilator 65 bereits eine Vortrocknung des Materials erreicht.
Fig. 5 ist ein AYialschnitt eines Teils einer Trockenkammer 1, deren Wandung innen mit Leitblechen 74 versehen ist, die das Gas und das in ihm verteilte Material in einer be stimmten Bahn führen. Die Leitbleche bilden eine eingängige Schraubenfläche mit räum lichen Unterbrechungen. Auf die Wirkung dieser Unterbrechungen ist durch Pfeile hin gedeutet. Die Unterbrechungen könnten auch fehlen. Zwischen je zwei Windungen fliessen die Gase längs einer Schraubenlinie in einem praktisch einheitlichen Strom, wie es durch die Pfeile a, b und c angedeutet ist.
Die 11a- terialteilehen werden durch den Gasstrom mitbewegt, wobei die schwereren Teilchen jedoch das Bestreben haben, jeweils auf das untere Blech zu fallen. Diejenigen Teilchen, welche zu schwer sind, um über die Lücken getragen zu werden, fallen hindurch, wie es durch die Pfeile d angedeutet ist. Es versteht sich von selbst, dass dabei die Trocknung der Teilchen immer weiter geht, so dass gewisse Teilchen, welche zuerst durch Lücken gefal len sind, noch einen solchen Trocknungsgrad erreichen, dass sie dem schraubenlinienförmig nach oben verlaufenden, durch die Pfeile e angedeuteten Gasstrom folgen können.
An dere Teilchen, die noch immer zu schwer sind, werden auf die nächstuntere Windung der Schraubenfläche (nach Pfeil f) und dann wieder durch eine Lücke fallen. Dieser Aus scheidungsprozess vollzieht sich im übrigen während des Troeknungsvorganges wie er mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde.
Um die schwereren Teilchen von der Kam merwandung, an welche sie infolge der grö sseren Zentrifugalkraft gepresst werden, weg zubringen, sind die Leitbleche 75 nach Fig. 6 abwärts geneigt. Die mehr oder weniger ge trockneten Materialteilchen werden auf der obern Fläche der Leitbleche durch die schrau- benlinienförmig verlaufende Gasströmung v orwäxtsgeschoben, wobei die leichteren Teil chen das Bestreben haben, auf. die schwe reren Teilchen hinaufgehoben zu werden.
Da die Leitbleche 75 geneigt sind, rutschen dabei die schwereren Teilchen nach innen -unten und fallen, wie es bei g gezeigt ist, frei durch den Gasstrom, wo sie dem Trocknungseffekt vollständig ausgesetzt sind. Diese geneigten Bleche können gleichfalls unterbrochen sein.
Die Unterbrechungen der Leitbleche wer den zweckmässig gegeneinander versetzt, so dass die herabfallenden schwereren Teilchen nicht direkt durch die Lücken von zwei oder mehr Windungen der Sehraubenfläehe hin durchfallen können. Die Grösse der Lücken wird zweckmässig experimentell für die ver schiedenen Materialien und Gasgeschwindig keiten festgestellt. Die Ausbildung und gegenseitige Anord nung von Trockenkammer, Ventilatoren und Abscheiden können auch anders als gezeich net sein. So kann z. B. statt eines Zyklons 20 ein Abscheiden anderer Art verwendet wer den.
Auch kann der Warmgaszufluss von irgendeiner passenden Wärmequelle her- rühren, statt aus dem Auslass des Abschei- ders, und der Heissgasstrom kann ein Teil dieses Warmgasstromes sein, der vor dem Eintritt in die Kammer 1 noch speziell erhitzt wird.
Die Rippenpaare 40 und 45 im Unter teil 4 könnten durch ein Schraubenflächen- leitblech oder mehrere solcher Bleche ersetzt werden, die mit der gleichen Neigung nach unten verlaufen wie die schraubenlinienför- mige Bahn des warmen Gasstromes nach oben. Auch kann ein Strom von warmem Gas tan- gential in den untern Teil der Kammer 1 ein- geführt werden, um die Rückführung der hin untergefallenen Teilchen zu unterstützen.
Ferner kann am Oberteil der Trocken kammer ein tangentialer Auslass für die Gase und getrockneten Materialien vorgesehen sein, indem z. B. an Stelle des Deckels 7 ein zylindrischer Oberteil mit einer tangentialen Auslassabzweigung und mit einer regulier baren Drosselvorrichtung angeordnet wird, die dazu dient, den Durchgang für die abge henden Gase und so deren Geschwindigkeit zu verändern.
Beim. Trocknen nach dem beschriebenen Verfahren ist eine feine Sortierung des zu trocknenden Materials unnötig, denn in der Trockenkammer 1 erfolgt automatisch eine feine Sortierung der Teilchen, wobei die grö sseren oder noch feuchten Teilchen jeweils in den heissen Gasstrom rückgeführt werden.
Es hat sich gezeigt, dass essbare Kräuter oder an dere organische Materialien, die annähernd Blattform besitzen (in der Grössenordnung bis zu 160 em2), in der beschriebenen Anlage ver arbeitet werden können. Der vorgesehene zweite warme Gasstrom von schraubenlinien- förmigem Verlauf ermöglicht einen lange dauernden Kontakt zwischen dem Material und dem warmen Gas, nachdem das Material nur kurze Zeit im heissen Gas erhitzt wurde, und zwar in einer Trockenkammer,
welche viel kürzer ist, als bei bisher bekannten Gleichstrom-Trocknern, wobei die Dauer der Berührung je nach Material und nach der gewünschten Partikelgrösse eingestellt werden kann, indem entweder die Geschwindigkeit oder die Neigung der schraubenlinienförmigen Bahn des Warmgasstromes oder beides zu sammen verändert wird, durch Verstellung der Drosseleinrichtungen in der Anlage und/oder der Tourenzahlen der Ventilatoren.