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Vorrichtung zur Wärmebehandlung und /oder Umsetzung von Stoffen im Hochfrequenzfeld Die Erwärmung, die in ein Hochfrequenzfeld eingeführte Stoffe aufgrund der veränderten Dipolbewe- gung ihrer Moleküle erfahren, wird unter anderem zur Trocknung von stückigen oder gekörnten Stoffen benutzt. Sie kann aber auch zur Durchführung von anderen physikalischen oder von chemischen Vorgängen verwendet werden, bei denen den Stoffen Wärme zugeführt werden muss, z.
B. zum Ausgasen, Kalzinie- ren, zum Anregen von Polymerisationen, Durchführen von endothermen Reaktionen zwischen festen und gas- bzw. dampfförmigen Stoffen und ähnlichen Behandlungen und Umsetzungen von Stoffen.
Bei allen Trocknungsverfahren, die unter Anwendung von Wärme durchgeführt werden, müssen die aus dem feuchten Gut austretenden Brüden fortlaufend abgeführt werden, um einen guten Wirkungsgrad der aufgewendeten Wärme zu erhalten. Es ist bekannt, pulverförmige oder stückige bzw. gekörnte Stoffe verschiedener Teilchengrösse zur Trocknung durch ein zwischen zwei plattenförmigen Elektroden gebildetes Hochfrequenzfeld hindurchzubewegen. Die zu trocknenden Stoffe werden im Hochfrequenzfeld erwärmt und die darin enthaltene Feuchtigkeit in Dampfform übergeführt.
Dabei füllen sich insbesondere bei stücki- gen oder gekörnten Stoffen die Räume zwischen den einzelnen Trockengutteilchen mit Brüden an und hüllen bei ständiger Brüdenzunahme schliesslich die Oberfläche der Teilchen vollkommen ein.
In diesem Zusammenhang hat man schon vorgeschlagen, von der Seite her Luft in einen zwischen den Elektroden und dem Trockengut vorgesehenen freien Raum einzublasen, um durch die dabei im Hochfre- quenzfeld entstehende Strömung die Brüden abzuführen. Man hat auch bereits gelochte Elektroden verwendet, um die Brüden durch die Durchbrechungen oder Öffnungen der Elektroden aus dem Behandlungsraum austreten zu lassen. An schachtartig angeordneten Hochfrequenztrock- nungsanlagen, in denen das zu trocknende Gut das Hochfrequenzfeld von oben nach unten durchwandert, hat man innerhalb des von Elektroden begrenzten Behandlungsraumes ferner schon hohle, teilweise gelochte Abzugsschächte angeordnet.
Durch die in das Hochfrequenzfeld eingelagerten Hohlräume traten dann entweder die Brüden aus oder es tritt Luft auf diesem Wege ein. Bei dieser Anordnung wird aber das gewünschte gleichmässige elektrische Feld durch die zwischen den Elektroden angeordneten Abzugsschächte oder Einbauten stark gestört.
Sowohl bei der Anordnung eines freien Raumes zwischen den Elektroden und dem Trockengut als auch bei der Vorkehrung von Abzugsschächten inmitten des Hochfrequenzfeldes können wohl die Brüden abziehen, aber die die Güte des Trockeneffektes beeinflussende Brüdenkonzentration in den Zwischenräumen am und im Trockengut bleibt gross. Sie liegt praktisch bei 100%. Je höher aber die Brüdenkonzentration am und im Trockengut ist, desto schlechter ist der Trok- keneffekt.
Es wurde nun gefunden, dass man bei Vorrichtungen zur Wärmebehandlung von stückigen oder gekörnten Stoffen und/oder der Umsetzung solcher Stoffe mit Gasen oder Dämpfen in einem Hochfrequenzfeld, durch das das zu behandelnde Gut zwischen zwei vorzugsweise plattenförmigen Elektroden hindurchbewegt wird, eine wesentlich bessere Behandlungswirkung erzielbar ist, wenn erfindungsgemäss mindestens eine der beiden Elektroden wenigstens teilweise als gasdurchlässige Wand ausgebildet und entweder einen Hohlraum aufweist oder einen Hohlraum an der dem Behandlungsraum zugewandten Seite abschliesst, wobei der Hohlraum zum Ab- oder Zuführen von entstehenden bzw. in den Behandlungsraum einzubringenden Gasen oder Dämpfen dient.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die an den Elektroden gebildeten Hohlräume unterteilt und die Teilräume an ein mindestens zweiteiliges, der Zu- und Abführung dienendes Leitungssystem angeschlossen, an dem die Zuführung und die Abführung von Gasen oder Dämpfen zeitweise regelmässig oder unregelmässig gewechselt werden kann.
Anhand der Zeichnung sei die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher beschrieben: Die Fig. 1 zeigt eine mit senkrecht angeordnetem Schacht versehene Trockenvorrichtung mit einem Hochfrequenzfeld, durch das sich das zu trocknende Gut fortlaufend von oben nach unten bewegt. In den Fig. 2 und 2a ist eine ähnliche, waagerecht angeordnete Vorrichtung dargestellt, bei der das zu behandelnde Gut mittels eines Transportbandes durch das Hochfre- quenzfeld geführt wird. Der Behandlungsraum 1 ist in beiden Fällen das zwischen jeweils paarweise angeordneten kastenförmigen Elektroden 2, 3 mit der gasdurchlässigen Wandung 3 nach dem Anlegen einer hochfrequenten Spannung erhaltene elektrische Wechselfeld.
Die kastenförmigen Elektroden 2, 3 können als mehrfach unterteilter Hohlkörper, wie in Fig. 1 dargestellt, oder als jeweils einteiliger Hohlkörper, wie in Fig.2, ausgebildet sein. Das eintragsseitige Ende des Behandlungsraumes 1 ist jeweils mit 4, das aus- tragsseitige Ende mit 5 bezeichnet. Die Hohlräume der Elektroden dienen der Zuführung und/oder der Abführung von gas- oder dampfförmigen Stoffen in den bzw. aus dem Behandlungsraum 1. Die äusseren undurchlässigen Wandungen der Elektroden 2 besitzen hierfür Anschlussstutzen 6. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die gas- oder dampfförmigen Stoffe unter geringem Druck bzw.
Unterdruck zu- bzw. abzuführen, weil dadurch innerhalb des im Hochfrequenzfeld zu behandelnden Gutes ein besserer Stoffaustausch erzielt oder insbesondere bei der Trocknung die Brüdenkon- zentration stärker herabgesetzt wird. In solchen Fällen ist es zweckmässig, die Elektroden-Hohlkörper durch Trennwände 7 mehrfach zu unterteilen und mehrere kleinere Zu- bzw. Abführungsräume a bzw. b vorzusehen, die auf jeder Seite des Behandlungsraumes 1 miteinander abwechseln. Es steht dann, wie in Fig. 1 dargestellt, jeder Zuführungskammer a einer Elektrode ein Abführungsraum b gegenüber.
Durch eine solche Anordnung wird bei der Trocknung von Stoffen im Hochfrequenzfeld ein besonders guter Trockeneffekt erzielt, der bei gleich grosser Vorrichtung den Durchsatz grösserer Mengen zu behandelnder Stoffe ermöglicht oder es gestattet, die Trockenvorrichtung bei gleichbleibender Trockenleistung erheblich kleiner zu bauen. An die Anschlussstutzen 6 der einzelnen Abteilungen der kastenförmigen Elektroden 2, 3 können auch Druck- oder Sauggebläse 8 angeschlossen sein.
Wird das zu behandelnde Gut wie in Fig. 2 mittels eines Transportbandes 11 durch den Behandlungsraum 1 bewegt, so ist unter Beibehaltung der Merkmale der Erfindung noch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung möglich. Man kann einen der kastenförmigen, gleichzeitig der Zu- bzw. Abführung von gas- oder dampfförmigen Stoffen dienenden Hohlräume in den Elektroden 2, 3 an der dem Behandlungsraum zugewandten Seite offen lassen, d. h. auf die gasdurchlässige Wandung 3 der Hohlkörper-Elektrode verzichten und das Transportband selbst als Elektrode mit gasdurchlässiger Wandung ausbilden.
Es ist dafür lediglich notwendig, das Transportband hinreichend dicht auf den quer zur Förderrichtung angeordneten Schmalseiten der kastenförmigen Hohlräume in den Hohlkörpern 2 und dicht an den neutralen Seitenwänden 10 vorbeigleiten zu lassen. Auch bei dieser Ausführungsform können die der Zu- und Abführung von Gasen oder Dämpfen dienenden Hohlkörper 2 bzw. Elektroden 2, 3 durch Trennwände 7 unterteilt sein, so dass auf jeder Seite des Behandlungsraumes abwechselnd kleinere Zu- bzw. Abführungsräume a, b entstehen. Die Stromzufuhr zu der als Transportband ausgebildeten umlaufenden Elektrode kann in bekannter Weise durch Druckrollen, die in mehreren Paaren angeordnet sind, oder auch durch am Transportband angebrachte Bügel erfolgen, die beim Umlauf in eine mit Quecksilber gefüllte Wanne eintauchen.
Bei der Trocknung oder auch bei anderen unter Anwendung von Wärme ausgeführten Behandlungsverfahren von stückigen oder gekörnten Stoffen werden Brüden bzw. Gase oder Dämpfe über die gesamte Länge des Behandlungsraumes 1 keineswegs überall gleichmässig anfallen. Es wird der Brüdenanfall auf der Eintrittsseite des Behandlungsraumes, wo das Gut erst erwärmt wird, und auch auf der Austrittsseite, wo die Trocknung abgeschlossen ist, wesentlich geringer sein als in seinem mittleren Abschnitt. Es ist ferner nicht überall die gleiche Gas-, Dampf- oder Luftmenge zur Durchführung von Reaktionen im Behandlungsraum zuzuführen bzw. abzuführen.
Man wird in solchen Fällen die Gasdurchlässigkeit der dem Gut zugewandten Elektrodenwand örtlich verschieden gross wählen und dem örtlichen Brüdenanfall bzw. der örtlich zuzuführenden Gas- bzw. der abzuführenden Luftmenge anpassen. Das ist in Abb. 3 dargestellt. Zu- und Abführungsöffnungen 6 sind am Anfang und Ende der Elektrode in geringerer und im mittleren Abschnitt der Elektrode in grösserer Anzahl vorgesehen. Eine gute Wirkung der Vorrichtung wird auch erzielt, wenn man die zu- bzw. abgeführten Gas- bzw. Dampfmengen oder ihre Drücke mit Bezug auf die Länge des Behandlungsraumes örtlich verschieden gross bemisst und dem Behandlungsvorgang anpasst. Dies geschieht z.
B. durch örtlich unterschiedliche Querschnittsbemessung der Zu- und Abführungsöffnungen in den kastenför- migen Elektroden 2, 3 oder durch unterschiedliche Grösse der durch die Wände 7 getrennten Räume. In der Abb. 4a sind an einer unterteilten Elektrode die Zu- bzw. Abführungsanschlüsse 6 in den beiden äusseren Abteilungen mit kleinem Durchmesser, die zweite und vorletzte Abteilung mit mittelgrossen Anschlüssen und die beiden inneren Abteilungen mit grossen Anschlüssen dargestellt. Durch diese Massnahme wird die Differenzierung der in der Mengenzu- bzw. -abfuhr erreicht.
In der Fig. 4b sind an einer Elektrode die Zu-
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und Abführungsanschlüsse gleich gross bemessen und die Abteile verschieden gross ausgeführt, um die zu- bzw. abzuführenden Luft- bzw. Dampfmengen den örtlichen Verhältnissen an der entsprechenden Stelle des Behandlungsraumes anzupassen.
Die Gasdurchlässigkeit der dem Behandlungsraum zugewandten Elektrodenwände kann auf verschiedene Weise gegeben sein. Man kann poröse Wände, z. B. solche aus Sintermetall, vorsehen oder man kann plat- tenförmige Wände mit beliebig geformten Löchern oder Schlitzen versehen. Diese Löcher oder Schlitze wird man, wenn das zu behandelnde Gut unmittelbar an der Elektrode anliegen muss oder an der Elektrode vorbeiwandert, ausreichend kleiner oder enger als die mittlere Teilchengrösse des zu behandelnden Gutes wählen, so dass ein Hindurchfallen oder ein Hängenbleiben des Gutes in den Löchern bzw. Schlitzen nicht möglich ist.
Bei grobstückigem Trockengut können die Löcher oder Schlitze in der dem Behandlungsraum 1 zugewandten Elektrodenwand 3 verhältnismässig gross sein. Es ist dann darauf zu achten, Löcher oder Schlitze in ihrer Form so zu gestalten, dass das im Bereich dieser Durchbrechungen befindliche Trockengut im Hochfrequenzfeld nicht etwa schlecht oder unzureichend beeinflusst wird. Schmale oder sternförmige Durchbrechungen der Elektrodenwände stören die Gleichförmigkeit des Hochfrequenzfeldes wenig; solche Formen sind daher besonders gut geeignet.
Ausser durchlässigen Elektrodenwänden aus Sintermetallen oder gelochten bzw. geschlitzten Blechen können auch aus leitenden Werkstoffen geflochtene oder gewebte oder aus Blechstreifen jalousieartig aufgebaute Elektroden 3 verwendet werden.
Man wird ferner die einzelnen Löcher bzw. Schlitze reihenweise so staffeln oder Schlitze derart zickzack- förmig ausbilden oder schräg zur Bewegungsrichtung des Gutes anordnen, dass die einzelnen zu behandelnden Teile des Gutes sich etwa gleich lange Zeit gegen- über den elektrisch wirksamen Flächen der den Behandlungsraum begrenzenden Elektroden 3 befinden. In der Fig. 5a ist eine unzweckmässige Ausbildung der Zu- und Abführungsöffnung 13 dargestellt.
Es leuchtet ein, dass das Gut, das sich im Bereich dieser Öffnung durch den Behandlungsraum hindurchbewegt, viel schlechter vom Hochfrequenzfeld beeinflusst wird als die Gutsteile, die sich an den nicht unterbrochenen Flächen der Elektrode vorbeibewegen. In den Fig. 5b und 5e sind die Zu- und Abführungsöffnungen 13 als quergestellte Schlitze bzw. als zickzackförmiger Schlitz dargestellt, wobei die summierte Fläche der Durchbrechungen im mittleren Teil der Elektrode grösser ist als in den beiden äusseren Teilen.
Die Zu- bzw. Abführung von Gasen oder Dämpfen in den bzw. aus dem Behandlungsraum 1 durch unterteilte kastenförmige Elektroden 2, 3 bzw. Hohlkörper 2, mit den einzelnen Zu- bzw. Abführungsstutzen 6 lässt sich auch zur Vorkehrung eines Mischeffektes bzw. einer gewissen Turbulenz im Behandlungsraum 1 ausnutzen. Dafür ist es zweckmässig, die Zuführung und die Abführung von Gasen oder Dämpfen durch die entsprechenden Abteilungen a, b der Hohlkörper 2 zeitweise regelmässig oder unregelmässig zu wechseln. Eine hierfür geeignete Vorrichtung kann z.
B. mittels eines Drehschiebers aufgebaut werden, an den auf der einen Seite je eine Hauptzuführungs- und eine Hauptabführungsleitung heranführt, während auf der anderen Seite sämtliche Zuführungs- und Abgangsstutzen 6 der unterteilten Hohlräume angeschlossen sind. In Fig. 6 sind die Abteile a mit einer Zu- bzw. Abführungslei- tung und die Abteile b mit einer anderen Ab- bzw. Zuführungsleitung verbunden, und die beiden Leitungen sind an einen Vierwegehahn 14 angeschlossen, wodurch die Strömungsrichtung in den einzelnen Abteilungen jederzeit umgekehrt werden kann.