CH534544A

CH534544A - Verfahren zum Entzug von Flüssigkeit oder festen Partikeln aus diese Flüssigkeit oder diese Partikel enthaltendem Gut und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: CH534544A
Application number: CH230370A
Authority: CH
Inventors: Schneider Alfred
Original assignee: Schneider Alfred
Priority date: 1970-02-18
Filing date: 1970-02-18
Publication date: 1973-03-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzug von Flüssigkeit oder festen Partikeln aus diese Flüssigkeit oder diese Partikeln enthaltendem Gut, welches auf einem Träger ausgebreitet ist und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Man weiss, dass bei allen Trocknungs- und Eindickungsverfahren, sei es nun z. B. die Trocknung bei atmosphärischen Verhältnissen, Trocknung im Vakuum oder Gefriertrocknung, die letzten Flüssigkeitsanteile nur schwer und mit grossem Aufwand aus dem zu trocknenden Gut herauszubringen sind.

So sind speziell bei der Vakuum- und bei der Gefriertrocknung der Zeit- und Energieaufwand zum Entfernen von Restfeuchtigkeit vergleichsweise gross.

Es ist deshalb anzustreben, das mit der Restfeuchtigkeit abzusaugende Luft-Endvolumen zu verkleinern und den Zeitbedarf für den Flüssigkeitsentzug zu verkürzen, was unter anderem erreicht werden kann durch Sammeln und Beschleunigen der zu entziehenden Flüssigkeit, die sich an der Oberfläche des Trockengutes befindet.

Bekanntlich kann eine Beschleunigung der entzogenen Flüssigkeitsteilchen durch erhöhte Temperatur erreicht werden. Dies ist jedoch nicht für alle zu trocknenden Materialien zweckmässig. Eine Konzentration von Dämpfen, also eine Verkleinerung ihres Volumens, eine ausgerichtete Entzugsbewegung und die dadurch mögliche rasche Fortschaffung der Teilchen von der unmittelbar über dem zu trocknenden Gut gelegenen Zone ist durch blosse Temperaturerhöhung jedoch nicht möglich.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich mittels eines elektrostatischen Feldes Flüssigkeits- oder Staubteilchen sammeln und in eine bestimmte Richtung beschleunigen lassen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die im Gut enthaltenen Flüssigkeits- oder Feststoffteilchen der Wirkung eines in der Intensität variierbaren elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden, das zwischen dem als Elektrode an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossenen Träger und einer dem Träger gegenüber, in einem variierbaren Abstand angeordneten Gegenelektrode, die am anderen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, erzeugt wird, wobei die am Träger geladenen Teilchen im elektrostatischen Feld zur Gegenelektrode hin beschleunigt, an dieser entladen und dadurch gesammelt und alsdann entfernt werden, um ein Zurückströmen zum Träger zu verhindern.

Mit Vorteil kann das Verfahren, z. B. bei einer Vakuumtrocknung zur Beschleunigung der Endtrocknung, bei einer Gefriertrocknung dagegen zweckmässig zur Beschleunigung des ganzen Trocknungsvorganges angewendet werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch bei allen andern Trocknungs- und Eindickungsverfahren entsprechend angewendet werden, sofern eine Differenz in den spezifischen Gewichten des zu behandelnden Gutes und der zu entziehenden Partikeln vorhanden ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Träger für das zu behandelnde Gut als Elektrode an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle anschliessbar, eine an den andern Pol der Gleichspannungsquelle anschliessbare Gegenelektrode in ihrer Lage relativ zum Träger einstellbar und ferner die Gleichspannung an den Elektroden variierbar ist, wobei die Gegenelektrode einen Fangbehälter für die zu entziehenden Partikeln bildet.

Für die Vakuumtrocknung kann bei der Vorrichtung die Gegenelektrode als Absaugstutzen ausgebildet sein, der an seinem Eingang elektrisch leitend und an seinem andern Ende mit einer Vakuumpumpe verbunden ist.

Für die Gefriertrocknung kann die Vorrichtung technisch ganz anders ausgebildet sein, vorausgesetzt, dass das Grundprinzip der Einwirkung des elektrostatischen Feldes gewahrt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert.

Die einzige Figur veranschaulicht schematisch und nur soweit wie dies für das Verständnis der Erfindung erforderlich erscheint, eine Vorrichtung zum Entzug von Flüssigkeit aus einem diese Flüssigkeit enthaltenden Gut.

Die anschliessend beschriebene Vorrichtung ist als Versuchsapparat aufzufassen.

Mit 1 ist ein Träger für das zu behandelnde Gut S bezeichnet, der geheizt oder gekühlt werden kann. Dieser Träger kann z. B. als Sieb, Rost, Gitter oder als Transportband ausgebildet sein. Unter der Trägeroberfläche angeordnete Rohre sind durch Stutzen la, 1b an einen Erhitzungs- oder Kühlkreislauf angeschlossen, der weiter nicht gezeigt ist. Eine aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Haube oder Glocke 2 liegt mit ihrem unteren Flansch 2a mittels einer Dichtung 3 dichtschliessend auf der Trägeroberfläche auf und hat oben einen Hals 2b, in dem der hohlzylindrische, aussen mit einer nicht gezeigten Vakuumpumpe verbundene Teil 4a eines metallischen, z. B. kupfernen Absaugstutzens 4 gasdicht festgehalten ist.

Der Träger 1 ist nun, etwa durch Schliessung eines Schalters 5, an den einen Pol 6a einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 6 anschliessbar, an deren anderen Pol 6b der Absaugstutzen 4, etwa über ein Milliamperemeter 7 und einen Strombegrenzer 8, angeschlossen ist.

Der Absaugstutzen 4 ist elektrisch leitend mit einem als Gegenelektrode dienenden Gitter, Sieb oder Rost verbunden.

Dieses Gitter liegt parallel zur Oberfläche des Trägers 1 in einem gewissen Abstand von demselben. Auf dieser Oberfläche ist die zu trocknende Substanz, oder einzudickende Flüssigkeit in einer Schicht S ausgebreitet.

Wenn eine Vakuumtrocknung durchzuführen ist, wird diese vorzugsweise zuerst wie üblich durchgeführt (also ohne Anschaltung an die Gleichspannungsquelle), bis der Flüssigkeitsentzug einen gewissen Wert erreicht hat. Wenn nun der die eine Elektrode bildende Träger durch Schliessung des Schalters 5 beispielsweise an den Pluspol der Gleichstromhochspannungsquelle 6 angeschlossen wird, an deren Minuspol 6b der Absaugstutzen 4 und das die Gegenelektrode bildende Gitter 9 angeschlossen werden, entsteht zwischen dem Träger 1 und dem Gitter bzw. der Gegenelektrode 9 ein elektrostatisches Feld, dessen Stärke sich durch Veränderung der Spannung und/oder des Abstandes zwischen Träger und Gitter verändern lässt. Das zu trocknende Gut nimmt die Ladung des Trägers an. Die aus dem zu trocknenden Gut austretenden Flüssigkeitsteilchen haben ebenfalls diese Ladung (z. B.

plus). Sie werden vom Träger abgestossen und in ausgerichteter Bewegung und mit zunehmender Geschwindigkeit vom Gitter 9 angezogen und somit gesammelt, das entgegengesetzt geladen ist. Dank ihrer Geschwindigkeit treten die Teilchen durch das Gitter in den Fangtrichter der Gegenelektrode, wo sie an der Innenwand auftreffen und das Potential der Gegenelektrode annehmen. Der Absaugstutzen konzentriert den Strom der Teilchen, und sie werden auf ihrem Weg zur Vakuumpumpe kondensiert, wodurch die Vakuumpumpe entlastet wird. Anderseits können die Teilchen nach der Umladung nicht mehr zurückströmen.

Bei einer Gefriertrocknung verläuft der Flüssigkeitsentzug ähnlich. In diesem Falle wird allerdings vorzugsweise die Anschaltung an die Hochspannungsquelle schon zu Beginn vollzogen, also wenn der Trockensubstanzgehalt beispielsweise 40% beträgt. Die durch Sublimation entstehenden Wasserdampfteilchen treten an der freien Oberfläche der Substanzschicht S aus und werden infolge des elektrostatischen Feldes in ausgerichteter Bewegung zum Gitter 9 hin beschleunigt und an diesem gesammelt. Der weitere Vorgang ist wie oben beschrieben. In beiden Fällen wirkt der Absaugstutzen für die Teilchen wie eine Falle. Unter der Wirkung des elektrostatischen Feldes werden die Dämpfe praktisch von dem zu trocknenden Gut weggerissen, das wegen seines höheren spezifischen Gewichtes unbewegt auf dem Träger 1 liegen bleibt.

Auf diese Weise wird eine erhebliche Verkürzung der Trocknungszeit erreicht. Einige durchgeführte Versuche haben dies bestätigt.

Das Milliamperemeter 7 dient nach entsprechender Eichung zur Kontrolle der fortschreitenden Trocknung.

Ein Strombegrenzer 8 kann als Sicherheitsvorkehr verwendet werden, um das Bedienungspersonal zu schützen.

Eine erste Versuchsserie zeigte die Wirkung des elektrostatischen Feldes bei der Vakuumtrocknung. Die Temperatur lag in diesen Versuchen konstant bei 30 C. Für die Resttrocknung von einem Trockensubstanzgehalt von 84% zu einem solchen von 96 % ohne Wirkung des elektrostatischen Feldes betrug die Trocknungszeit 51/2 Stunden, wobei schliesslich ein Vakuum von 3 Torr erreicht worden ist. Sie betrug unter sonst gleichen Bedingungen nur 4 Stunden, wenn Träger und Gitter an die Pole einer 500-Volt-Gleichspannungsquelle angeschlossen wurden, wobei schliesslich ein Vakuum von 2 Torr erreicht worden ist. Sie betrug nur 3 Stunden, wenn Träger und Gitter an die Pole einer 1500 Volt-Gleichspannungsquelle angeschlossen wurden, wobei schliesslich ein Vakuum von 1 Torr erreicht worden ist.

Eine zweite Versuchsserie zeigt die Wirkung des elektrostatischen Feldes bei der Gefriertrocknung. Die Temperatur betrug 250 C, das Vakuum betrug anfänglich 2, zuletzt 1 Torr. Um den Trockensubstanzanteil von 40 auf 96 % zu erhöhen, benötigte man 18 Stunden, wenn ohne elektrostatisches Feld gearbeitet wurde, dagegen nur 12 Stunden, wenn Träger und Gitter an die Pole einer 1500-Volt-Gleichspannungsquelle angelegt waren.

Das beschriebene Verfahren kann auch bei einer Trocknung unter atmosphärischem Druck angewendet werden.

Der Träger 1 kann stationär oder beweglich, z. B. als Band, Trommel oder Rüttler, ausgeführt sein. Der Träger kann z. B. geneigt, eventuell senkrecht, angeordnet sein, so dass z. B. einzudickende Flüssigkeit darüber hinabfliessen kann.

PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Entzug von Flüssigkeit oder festen Partikeln aus diese Flüssigkeit oder diese Partikeln enthaltendem Gut, welches auf einem Träger ausgebreitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gut enthaltenen Flüssigkeits- oder Feststoffteilchen der Wirkung eines in der Intensität variierbaren elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden, das zwischen dem als Elektrode an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossenen Träger und einer dem Träger gegenüber in einem variierbaren Abstand angeordneten Gegenelektrode, die am andern Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, erzeugt wird, wobei die am Träger geladenen Teilchen im elektrostatischen Feld zur Gegenelektrode hin beschleunigt, an dieser entladen und dadurch gesammelt und alsdann entfernt werden, um ein Zurückströmen zum Träger zu verhindern.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entzug der Flüssigkeit bzw. der festen Partikel neben dem elektrostatischen Feld noch die Differenz zwischen dem spezifischen Gewicht des Gutes und der zu entziehenden Substanz ausgenützt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es im Vakuum oder unter atmosphärischen Verhältnissen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass im Gut enthaltene Flüssigkeit vor dem Entzug in den gefrorenen Zustand übergeführt wird.

PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger für das zu behandelnde Gut als Elektrode an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle anschliessbar, eine an den andern Pol der Gleichspannungsquelle anschliessbare Gegenelektrode in ihrer Lage relativ zum Träger einstellbar und ferner die Gleichspannung an den Elektroden variierbar ist, wobei die Gegenelektrode einen Fangbehälter für die zu entziehenden Partikeln bildet.

UNTERANSPRÜCHE
4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger stationär als Platte, Sieb, Rost oder Gitter oder beweglich, z. B. als Band oder Trommel oder Rüttler, ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger direkt oder indirekt beheizbar oder kühlbar ist.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode an der dem Träger zugekehrten Seite als Sieb, Gitter oder Rost ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden in einem geschlossenen Behälter untergebracht sind.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis der Elektroden ein elektrisches Kontrollinstrument, z. B. ein Milliamperemeter, eingeschaltet ist, dessen Anzeige Aufschluss über den Verlauf und das Fortschreiten des Trocknungsvorganges gibt.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis der Elektroden als Sicherheitsvorkehrung ein Strombegrenzer eingeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet dass die Gegenelektrode als Trichter ausgebildet ist, dessen grössere Öffnung mit einem Gitter, Sieb oder Rost versehen und dessen kleine Öffnung mit einer Absaugvorrichtung verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trichter mit mehreren Absaugstutzen versehen ist.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger und die Gegenelektrode in ihrer Lage von der Horizontalen bis zur Vertikalen verstellbar sind.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. in ausgerichteter Bewegung zum Gitter 9 hin beschleunigt und an diesem gesammelt. Der weitere Vorgang ist wie oben beschrieben. In beiden Fällen wirkt der Absaugstutzen für die Teilchen wie eine Falle. Unter der Wirkung des elektrostatischen Feldes werden die Dämpfe praktisch von dem zu trocknenden Gut weggerissen, das wegen seines höheren spezifischen Gewichtes unbewegt auf dem Träger 1 liegen bleibt.

Auf diese Weise wird eine erhebliche Verkürzung der Trocknungszeit erreicht. Einige durchgeführte Versuche haben dies bestätigt.

Das Milliamperemeter 7 dient nach entsprechender Eichung zur Kontrolle der fortschreitenden Trocknung.

Ein Strombegrenzer 8 kann als Sicherheitsvorkehr verwendet werden, um das Bedienungspersonal zu schützen.

Eine erste Versuchsserie zeigte die Wirkung des elektrostatischen Feldes bei der Vakuumtrocknung. Die Temperatur lag in diesen Versuchen konstant bei 30 C. Für die Resttrocknung von einem Trockensubstanzgehalt von 84% zu einem solchen von 96 % ohne Wirkung des elektrostatischen Feldes betrug die Trocknungszeit 51/2 Stunden, wobei schliesslich ein Vakuum von 3 Torr erreicht worden ist. Sie betrug unter sonst gleichen Bedingungen nur 4 Stunden, wenn Träger und Gitter an die Pole einer 500-Volt-Gleichspannungsquelle angeschlossen wurden, wobei schliesslich ein Vakuum von 2 Torr erreicht worden ist. Sie betrug nur 3 Stunden, wenn Träger und Gitter an die Pole einer 1500 Volt-Gleichspannungsquelle angeschlossen wurden, wobei schliesslich ein Vakuum von 1 Torr erreicht worden ist.

Eine zweite Versuchsserie zeigt die Wirkung des elektrostatischen Feldes bei der Gefriertrocknung. Die Temperatur betrug 250 C, das Vakuum betrug anfänglich 2, zuletzt 1 Torr. Um den Trockensubstanzanteil von 40 auf 96 % zu erhöhen, benötigte man 18 Stunden, wenn ohne elektrostatisches Feld gearbeitet wurde, dagegen nur 12 Stunden, wenn Träger und Gitter an die Pole einer 1500-Volt-Gleichspannungsquelle angelegt waren.

Das beschriebene Verfahren kann auch bei einer Trocknung unter atmosphärischem Druck angewendet werden.

Der Träger 1 kann stationär oder beweglich, z. B. als Band, Trommel oder Rüttler, ausgeführt sein. Der Träger kann z. B. geneigt, eventuell senkrecht, angeordnet sein, so dass z. B. einzudickende Flüssigkeit darüber hinabfliessen kann.

PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Entzug von Flüssigkeit oder festen Partikeln aus diese Flüssigkeit oder diese Partikeln enthaltendem Gut, welches auf einem Träger ausgebreitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gut enthaltenen Flüssigkeits- oder Feststoffteilchen der Wirkung eines in der Intensität variierbaren elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden, das zwischen dem als Elektrode an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossenen Träger und einer dem Träger gegenüber in einem variierbaren Abstand angeordneten Gegenelektrode, die am andern Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, erzeugt wird, wobei die am Träger geladenen Teilchen im elektrostatischen Feld zur Gegenelektrode hin beschleunigt, an dieser entladen und dadurch gesammelt und alsdann entfernt werden, um ein Zurückströmen zum Träger zu verhindern.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entzug der Flüssigkeit bzw. der festen Partikel neben dem elektrostatischen Feld noch die Differenz zwischen dem spezifischen Gewicht des Gutes und der zu entziehenden Substanz ausgenützt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es im Vakuum oder unter atmosphärischen Verhältnissen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass im Gut enthaltene Flüssigkeit vor dem Entzug in den gefrorenen Zustand übergeführt wird.

PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger für das zu behandelnde Gut als Elektrode an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle anschliessbar, eine an den andern Pol der Gleichspannungsquelle anschliessbare Gegenelektrode in ihrer Lage relativ zum Träger einstellbar und ferner die Gleichspannung an den Elektroden variierbar ist, wobei die Gegenelektrode einen Fangbehälter für die zu entziehenden Partikeln bildet.

UNTERANSPRÜCHE 4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger stationär als Platte, Sieb, Rost oder Gitter oder beweglich, z. B. als Band oder Trommel oder Rüttler, ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger direkt oder indirekt beheizbar oder kühlbar ist.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode an der dem Träger zugekehrten Seite als Sieb, Gitter oder Rost ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden in einem geschlossenen Behälter untergebracht sind.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis der Elektroden ein elektrisches Kontrollinstrument, z. B. ein Milliamperemeter, eingeschaltet ist, dessen Anzeige Aufschluss über den Verlauf und das Fortschreiten des Trocknungsvorganges gibt.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis der Elektroden als Sicherheitsvorkehrung ein Strombegrenzer eingeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet dass die Gegenelektrode als Trichter ausgebildet ist, dessen grössere Öffnung mit einem Gitter, Sieb oder Rost versehen und dessen kleine Öffnung mit einer Absaugvorrichtung verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trichter mit mehreren Absaugstutzen versehen ist.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger und die Gegenelektrode in ihrer Lage von der Horizontalen bis zur Vertikalen verstellbar sind.