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Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schüttgütern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schüttgütern.
Zur Wärmebehandlung von Schüttgütern bringt man in der Regel die Schüttgüter mit dem Wärmebehandlungsmedium, z. B. Heizgasen, in unmittelbare Berührung. Statt dieser direkten Wärmebehandlung kann man auch eine indirekte Wärmebehandlung durchführen, bei der man die Schüttgüter und das Wärmebehandlungsmedium voneinander getrennt hält. Beispielsweise bringt man das Schüttgut in eine drehbare Trommel und heizt diese Trommel von aussen. Eine derartige indirekte Wärmebehandlung benutzt man z.
B. dann, wenn durch eine Berührung des Schüttgutes mit dem Wärmebehandlungsmedium eine unerwünschte Ver- änderung des Schüttgutes zu erwarten ist, oder wenn man die bei der Wärmebehandlung aus dem Schüttgut austretenden Dämpfe getrennt von dem Wärmebehandlungsmedium gewinnen will. Das indirekte Verfahren hat gegenüber dem direkten den Nachteil einer erheblich geringeren Wirtschaftlichkeit. Infolgedessen wird das indirekte Verfahren bisher nur in solchen Fällen angewandt, in denen eine sehr geringe Wirtschaftlichkeit in Kauf genommen werden kann.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die die indirekte Wärmebehandlung von Schüttgütern wesentlich verbessert und insbesondere ihre Wirtschaftlichkeit erheblich vergrössert sein kann.
Gemäss der Erfindung sind mehrere, am obern Ende mit einer Zufuhr- und am untern Ende mit einer Abfuhröffnung für das Schüttgut versehene Kanäle vorgesehen, welche im übrigen geschlossen sein können und schraubenlinienartig in Form einer entsprechend mehrgängigen Schnecke um eine senkrechte Achse gewunden und von einem gemeinsamen Mantel umgeben sind, der zusammen mit den Kanälen und der Achse die Begrenzung einer Leitung für den Strom eines Wärmebehandlungsmediums bildet, und durch eine Einrichtung, mittels der dem in den Kanälen befindlichen Schüttgut eine Bewegung gegenüber den Kanälen gegeben werden kann, wobei der maximale Steigungswinkel der Kanäle höchstens so gross ist wie der natürliche Böschungswinkel des Schüttgutes,
zu dessen Behandlung die Vorrichtung bestimmt ist, und mindestens so gross, dass das Schüttgut bei der genannten Bewegung in den Kanälen nach unten transportiert wird. Mit dieser Vorrichtung kann das in das obere Ende der Kanäle eingebrachte Schüttgut allmählich durch die ganze Länge der Kanäle transportiert und auf diesem Wege mittels des die Kanäle beispielsweise umspülenden W ärmebehandlungsmediums wärmebehandelt werden. Die schraubenlinienartigen Windungen können sowohl stetige als auch unstetige, z. B. treppenförmig abgestufte Windungen, sein. Die genannte Relativbewegung des Schüttgutes gegenüber den Kanälen erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Kanäle mit einer gemeinsamen mechanischen Antriebsvorrichtung versehen sind, die z.
B. die Kanäle intermittie- rend derart bewegen kann, däss das Schüttgut in den Kanälen mindestens während eines Teiles der Bewegungsperiode dieser Bewegung nicht folgt, beispielsweise derart, dass die Vorrichtung zur intermit- tierenden Bewegung der Kanäle Organe besitzt, durch die die Kanäle in jeder Bewegungsperiode um einen Winkel in einer Richtung langsamer vor- und in der entgegengesetzten Richtung ruckartig schneller zurückbeweb werden. Die Vorrichtung kann in ihrem untern Teil eine Leitung besitzen, durch welche den Kanälen am untern Ende Gas, z.
B. kalte Luft, oder auch ein Teil des Gases, das beispielsweise zur indirekten Wärmebehandlung gedient hat, zugeführt
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werden kann; die Kanäle können dann oberhalb dieser Zuleitung, beispielsweise an ihrem obern Ende, Ableitungen zur Abfuhr dieses Gases besitzen.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-11 der Fig. 1.
In einem zylindrischen Gehäuse 1 mit senkrechter Achse ist eine konzentrische Hohlwelle 2 angeordnet, die mittels eines Lagers 23 gelagert ist und im Gehäuse um ihre Achse um einen Winkel gedreht werden kann. Die Hohlwelle 2 wird über das Lager 23 von einer kegelförmigen Haube 20 getragen, die oben in einen Hohlzylinder 21 übergeht, der seinerseits in Lagern 3 gelagert ist. Auf dem Umfang der Hohlwelle 2 sind drei schraubenlinienförmige Kanäle 4 einem dreigängigen Gewinde gleich in gleichen Abständen voneinander befestigt.
Der maximale Steigungswinkel der Kanäle ist etwas kleiner als der natürliche Böschungswinkel des Schüttgutes, das mit der Vorrichtung wärmebehandelt werden soll, aber mindestens so gross, dass das oben in die Kanäle eingeführte Schüttgut durch eine ihm durch eine Drehbewegung der Kanäle erteilte intermittierende Relativbewegung nach unten transportiert wird. In der Regel liegt dieser Steigungswinkel zwischen 20 und 40 . Für die Behandlung von Getreide kann er z. B. bei 25 , für die Behandlung von Zement bei 30 liegen. Die Kanäle 4 haben einen rechteckigen Querschnitt und eine solche radiale Breite, dass sie am Gehäuse 1 mehr oder weniger dicht anliegen. Zwischen den Kanälen und dem Gehäuse können unter Umständen Dichtungen vorgesehen sein. Die Kanäle 4 sind am obern und untern Stirnende offen.
Zwischen den Öffnungen der Kanäle sind zusammen mit den Kanälen den zylindrischen Gehäuseraum abschliessende Segmente angeordnet (s. Fig. 2). Oberhalb der obern Öffnung der Kanäle ist als Aufgabe für das Schüttgut eine siebförmige Schurre 5 vorgesehen, die mit der Haube 20 fest verbunden und so ausgebildet ist, dass das durch eine Aufgabevor- richtung 6 laufend oder absatzweise zugeführte Schüttgut gleichmässig in solcher Menge auf die Kanäle 4 verteilt wird, dass es den Boden der Kanäle 4 in so dünner Schicht bedeckt, dass praktisch kein Wärmegefälle innerhalb der Schichtdicke besteht.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kanäle 4 in ihrer Längsrichtung in zwei Teilstücke unterteilt; die untern Teile der Kanäle sind auf einer Hohlwelle 22 befestigt, die von einer Welle 25 getragen wird, die konzentrisch die Hohlwelle 2 durchsetzt und mittels dem Lager 23 abgestützt ist. Die Hohlwelle 2 ist am obern Ende mittels einem konisch sich verengenden Endteil ebenfalls an der Welle 25 befestigt. Die beiden an den Hohlwellen 2 und 22 befestigten Teile der Kanäle 4 sind je durch ein genügend elastisches Kupplungsstück 24 miteinander verbunden.
Am obern Ende und in der Nähe des untern Endes des Gehäuses 1 sind eine Abführung 7 bzw. eine Zuführung 8 für das Wärmebehandlungsmedium für das durch die Kanäle 4 abwärtsgeförderte Schüttgut, z. B. ein Heizgas, vorgesehen, das durch die vom Behälter 1, den Kanälen und der Hohlwelle 2, 22 begrenzte Leitung von unten nach oben strömt. Das untere Ende 9 des Gehäuses, in das die Kanäle 4 mit ihren untern Öffnungen münden, ist gegenüber dem Raum, durch den das Heizgas strömt, durch die erwähnten Abschlusssegmente abgedichtet; es ist konisch verengt und mit einem verschliessbaren Materialaustrag 10 versehen. In den Teil 9 führen Leitungen 11 hinein, in die ein Gas, z. B. kalte Luft, eingeblasen werden kann, damit es die Kanäle 4 von unten nach oben durchströmt.
Oberhalb der obern Öffnung der Kanäle 4 ist das Gehäuse 1 mit einer Ringleitung 12 versehen, durch welche die aus dem Schüttgut ausgetriebenen Gase und durch die Leitungen 11 gegebenenfalls zugeführte Luft abgeführt werden können.
Um die Wellen 2 und 22 mit den Kanälen inter- mittierend um den oben erwähnten Winkel in einer Richtung langsam und in der andern Richtung ruckartig schnell hin und her zu bewegen, sind der Hohlzylinder 21 und die Hohlwelle 25 mit je einem doppelarmigen Hebel 13 bzw. 13' versehen, wobei das freie Ende des einen Armes mit einer Zugfeder 14 bzw. 14' verbunden ist und der andere Arm am freien Ende eine Rolle 26 bzw. 26' trägt, gegen die ein Nocken 27 bzw. 27' arbeitet, welche auf einer gemeinsamen von einem Motor 15 angetriebenen Welle sitzen, so dass abwechselnd der eine und der andere Hebel entgegen der Feder langsam eine Strecke mitgenommen wird; nach einem gewissen Umdrehungswinkel rutscht die Rolle 26 bzw. 26' von dem Nocken 27 bzw. 27' ab;
der Hebel 13 bzw. 13' wird dann von der Feder 14 schnell in die Ausgangslage gegen einen festen Anschlag zurückgezogen. Das Schüttgut in den Kanälen wird daher bei jedem langsamen Vorwärtsbewegen der Hebel 13 und 13' und der damit verbundenen Wellen 2 und 22 mitgenommen; bei jedem Zurückschnellen der Hebel 13 bzw. 13' kann das Schüttgut jedoch infolge seiner Massenträgheit dieser Bewegung nicht folgen und wird dadurch allmählich durch die Kanäle 4 nach unten bewegt. Aus dem untern Ende der Kanäle fällt es durch den konischen Behälterteil 9 zur Austrags- öffnung 10.
Das durch die Leitung 7 abgeführte Heizgas wird vorzugsweise nicht ins Freie gelassen, sondern der Vorrichtung zum Aufheizen der Heizgase zugeführt; es kann auch zum Teil dem durch die Leitung 8 zuzuführenden Heizgas direkt beigemischt werden. Die durch die Leitung 12 abgeführten Gase und gegebenenfalls nun erwärmte Luft können gegebenenfalls für die Aufheizung des Heizgases verwendet werden, sei es zur Aufheizung der der Heizvorrich- tung zuzuführenden Verbrennungsluft, sei es durch unmittelbare Beimischung zum Heizgas; letzteres
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dürfte in der Regel wohl nur in Betracht kommen, wenn das durch die Leitung 12 abgeführte Gas keinen Wasserdampf enthält.
Die Hohlwelle 22 ist in ihrem untern Teil mit Öffnungen 17 und 18 versehen, durch die ihr Inneres einerseits mit dem vom Heizgas durchströmten Innenraum des Gehäuses 1 und anderseits mit den Kanälen 4 in Verbindung steht. Falls eine nur indirekte Wärmebehandlung (z. B. Erwärmung oder Trocknung) des Schüttgutes gewünscht wird, können diese Öffnungen 17 und 18 fortgelassen werden; vorzugsweise sind die Öffnungen vorgesehen, aber verschliessbar. Durch die Öffnungen 17, 18 tritt ein Teil des Heizgases in die Kanäle 4 in und bewirkt eine direkte Erwärmung des Schüttgutes. Eine solche Anordnung kommt nur für solche Fälle in Betracht, in denen das Heizgas weder das Schüttgut noch die durch die Leitung 12 abgezogenen Gase in unerwünschter Weise beeinträchtigt.
Man kann auch einen Teil des Heizgases den Leitungen 11 zuführen, so dass dieser Teil des Heizgases das Innere der Kanäle 4 durchströmt und eine direkte Heizung des Schüttgutes bewirkt. Wenn eine Behandlung des Schüttgutes mit dem Heizgas wegen dessen hoher Temperatur unerwünscht ist, kann man entweder das Heizgas hoher Temperatur mit Kaltluft mischen oder den Leitungen einen Teil des durch die Leitung 7 abströmenden, erheblich abgekühlten Heizgases zuführen.
Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, dass durch einfaches Umschalten einiger Ventile die jeweils zweckmässige Art der Zumischung frischen Heizgases oder von Abgasen der Einrichtung, sei es zwecks direkter Wärmebehandlung des Schüttgutes, sei es zur Ausnutzung noch vorhandenen Wärmeinhalts in den Abgasen, zum Aufheizen des Heizgases oder für Wärmeaustausch, möglich ist.
Durch die Art des Antriebes der Hohlwelle 2, 22, insbesondere durch die Grösse des Bewegungsimpulses und die Grösse des Bewegungswinkels, der durch entsprechende Ausbildung der Antriebsüber- tragungsorgane beispielsweise bis 360 vergrössert werden kann, kann man die Geschwindigkeit, mit welcher das Schüttgut durch die Kanäle abwärts transportiert wird, und auch das Mass, in dem es bei diesem Transport umgewälzt wird, in weiten Grenzen regulieren. Die beschriebene Art der Bewegung der Wellenteile 2 und 22 ist dabei lediglich als beispielsweise anzusehen. Eine Weiterbewegung des Schütt- materials kann auf beliebige andere Weise erfolgen. In manchen Fällen genügt es, die Kanäle mit einer Rüttelvorrichtung zu versehen.
Der Querschnitt der Kanäle kann, statt rechteckig zu sein, auch eine andere Form haben, die dem Schüttgut oder der gewünschten Behandlungsart angepasst ist. Er kann beispielsweise rund, halbrund oder muldenförmig sein.
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Device for the heat treatment of bulk materials The invention relates to a device for the heat treatment of bulk materials.
For the heat treatment of bulk materials, the bulk materials are usually brought with the heat treatment medium, e.g. B. heating gases, in direct contact. Instead of this direct heat treatment, an indirect heat treatment can also be carried out, in which the bulk goods and the heat treatment medium are kept separate from one another. For example, the bulk material is placed in a rotatable drum and this drum is heated from the outside. Such an indirect heat treatment is used, for.
B. when an undesirable change in the bulk material is to be expected due to contact of the bulk material with the heat treatment medium, or if one wants to extract the vapors emerging from the heat treatment medium separately from the heat treatment medium. Compared to the direct method, the indirect method has the disadvantage of being considerably less economical. As a result, the indirect method has hitherto only been used in those cases in which very little economic viability can be accepted.
The aim of the invention is to create a device by means of which the indirect heat treatment of bulk materials can be significantly improved and, in particular, its economic efficiency can be considerably increased.
According to the invention, several channels are provided at the upper end with a feed opening and at the lower end with a discharge opening for the bulk material, which can also be closed and wound helically in the form of a corresponding multi-start screw around a vertical axis and from a common one Sheath are surrounded, which together with the channels and the axis forms the limit of a line for the flow of a heat treatment medium, and by a device by means of which the bulk material located in the channels can be given a movement relative to the channels, the maximum angle of incline of the Canal is at most as large as the natural angle of repose of the bulk material,
for the treatment of which the device is intended, and at least so large that the bulk material is transported downwards in the channels during the said movement. With this device, the bulk material introduced into the upper end of the channels can gradually be transported through the entire length of the channels and in this way heat-treated by means of the heat treatment medium which, for example, flows around the channels. The helical turns can be both continuous and discontinuous, e.g. B. stepped turns, be. Said relative movement of the bulk material with respect to the channels is preferably carried out in that the channels are provided with a common mechanical drive device which z.
B. can move the channels intermittently in such a way that the bulk material in the channels does not follow this movement during at least part of the movement period, for example in such a way that the device for the intermittent movement of the channels has organs through which the channels in each Movement period can be moved backwards more slowly by an angle in one direction and jerkily backwards in the opposite direction. The device may have in its lower part a line through which the channels at the lower end of the gas, z.
B. cold air, or part of the gas, which was used, for example, for indirect heat treatment, is supplied
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can be; the channels can then have discharge lines for discharging this gas above this feed line, for example at its upper end.
The drawing shows an embodiment of the invention.
Fig. 1 shows a longitudinal section through the device.
FIG. 2 shows a section along the line II-11 of FIG. 1.
In a cylindrical housing 1 with a vertical axis, a concentric hollow shaft 2 is arranged, which is mounted by means of a bearing 23 and can be rotated in the housing about its axis by an angle. The hollow shaft 2 is supported via the bearing 23 by a conical hood 20 which merges at the top into a hollow cylinder 21, which in turn is mounted in bearings 3. On the circumference of the hollow shaft 2, three helical channels 4 are attached to a three-start thread at equal distances from one another.
The maximum angle of inclination of the channels is slightly smaller than the natural slope angle of the bulk material that is to be heat-treated with the device, but at least so large that the bulk material introduced into the channels above is transported downwards by an intermittent relative movement imparted to it by a rotary movement of the channels becomes. Usually this angle of inclination is between 20 and 40. For the treatment of grain he can, for. B. 25, for the treatment of cement 30. The channels 4 have a rectangular cross section and such a radial width that they rest more or less closely on the housing 1. Under certain circumstances, seals can be provided between the channels and the housing. The channels 4 are open at the top and bottom end.
Between the openings of the channels, segments closing off the cylindrical housing space are arranged together with the channels (see FIG. 2). Above the upper opening of the channels, a sieve-shaped chute 5 is provided as a feed for the bulk material, which is firmly connected to the hood 20 and is designed in such a way that the bulk material continuously or intermittently fed by a feed device 6 is evenly in such an amount onto the channels 4 is distributed so that it covers the bottom of the channels 4 in such a thin layer that there is practically no heat gradient within the layer thickness.
In the illustrated embodiment, the channels 4 are divided into two parts in their longitudinal direction; the lower parts of the channels are attached to a hollow shaft 22 which is carried by a shaft 25 which concentrically passes through the hollow shaft 2 and is supported by means of the bearing 23. The upper end of the hollow shaft 2 is also attached to the shaft 25 by means of a conically narrowing end part. The two parts of the channels 4 fastened to the hollow shafts 2 and 22 are each connected to one another by a sufficiently elastic coupling piece 24.
At the upper end and in the vicinity of the lower end of the housing 1 are a discharge 7 or a feed 8 for the heat treatment medium for the bulk material conveyed down through the channels 4, e.g. B. a heating gas is provided which flows through the line delimited by the container 1, the channels and the hollow shaft 2, 22 from bottom to top. The lower end 9 of the housing, into which the channels 4 open with their lower openings, is sealed off from the space through which the heating gas flows by the aforementioned closure segments; it is conically narrowed and provided with a closable material outlet 10. In the part 9 leads lines 11 into which a gas, for. B. cold air can be blown in so that it flows through the channels 4 from bottom to top.
Above the upper opening of the channels 4, the housing 1 is provided with a ring line 12, through which the gases expelled from the bulk material and any air supplied through the lines 11 can be discharged.
In order to move the shafts 2 and 22 with the channels intermittently by the above-mentioned angle in one direction and jerkily back and forth in the other direction, the hollow cylinder 21 and the hollow shaft 25 are each equipped with a double-armed lever 13 or 13 'provided, the free end of one arm being connected to a tension spring 14 or 14' and the other arm carrying a roller 26 or 26 'at the free end, against which a cam 27 or 27' works, which on sit on a common shaft driven by a motor 15, so that alternately one and the other lever is slowly taken along a distance against the spring; after a certain angle of rotation, the roller 26 or 26 'slips off the cam 27 or 27';
the lever 13 or 13 'is then quickly pulled back by the spring 14 into the starting position against a fixed stop. The bulk material in the channels is therefore carried along with each slow forward movement of the levers 13 and 13 'and the shafts 2 and 22 connected therewith; each time the levers 13 or 13 'snap back, however, the bulk material cannot follow this movement due to its inertia and is thereby gradually moved down through the channels 4. From the lower end of the channels it falls through the conical container part 9 to the discharge opening 10.
The heating gas discharged through the line 7 is preferably not released into the open, but is fed to the device for heating the heating gases; it can also be partially admixed directly to the heating gas to be supplied through line 8. The gases discharged through the line 12 and optionally now heated air can optionally be used for heating up the heating gas, be it for heating the combustion air to be supplied to the heating device, be it through direct admixture with the heating gas; the latter
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as a rule should only be considered if the gas discharged through line 12 does not contain water vapor.
The lower part of the hollow shaft 22 is provided with openings 17 and 18, through which its interior is connected on the one hand to the interior of the housing 1 through which the heating gas flows and on the other hand to the channels 4. If only indirect heat treatment (e.g. heating or drying) of the bulk material is desired, these openings 17 and 18 can be omitted; the openings are preferably provided, but can be closed. A part of the heating gas enters the channels 4 through the openings 17, 18 and causes the bulk material to be heated directly. Such an arrangement comes into consideration only in those cases in which the heating gas does not adversely affect either the bulk material or the gases drawn off through the line 12.
A part of the heating gas can also be fed to the lines 11 so that this part of the heating gas flows through the interior of the channels 4 and causes direct heating of the bulk material. If treatment of the bulk material with the heating gas is undesirable because of its high temperature, you can either mix the high temperature heating gas with cold air or supply the lines with part of the considerably cooled heating gas flowing out through line 7.
The device can be set up in such a way that, by simply switching a few valves, the appropriate type of admixture of fresh heating gas or of exhaust gases from the device, be it for the purpose of direct heat treatment of the bulk material, be it to utilize the heat content still present in the exhaust gases, to heat the heating gas or for heat exchange, is possible.
Through the type of drive of the hollow shaft 2, 22, in particular through the size of the movement impulse and the size of the movement angle, which can be increased to 360, for example, by appropriate design of the drive transmission organs, the speed at which the bulk material through the channels can be adjusted is transported downwards, and also regulate the extent to which it is circulated during this transport within wide limits. The described type of movement of the shaft parts 2 and 22 is only to be regarded as an example. The bulk material can be moved on in any other way. In some cases it is sufficient to provide the channels with a vibrating device.
The cross-section of the channels can, instead of being rectangular, also have a different shape which is adapted to the bulk material or the desired type of treatment. It can be round, semicircular or trough-shaped, for example.