DE102005031660A1

DE102005031660A1 - Schüttgut-Temperier-Anlage

Info

Publication number: DE102005031660A1
Application number: DE200510031660
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Stark; Günther Dehm; Olaf Hustert; Johannes Scheirle
Original assignee: Coperion Waeschle GmbH and Co KG
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-11

Abstract

Eine Schüttgut-Temperier-Anlage weist eine Schüttgut-Temperier-Vorrichtung mit einem Gehäuse (5) auf, in dessen Innenraum (6) Wärmetauscher-Rohre (7) angeordnet sind. Am unteren Ende des Innenraums (6) mündet in diesen ein Zuführ-Stutzen (12) für eine Temperier-Flüssigkeit ein; aus dem oberen Ende mündet ein Abführ-Stutzen (13) aus. Ein Rück-Temperier-System (15) für die Temperier-Flüssigkeit ist unterhalb oder auf der Höhe des oberen Endes des Innenraums (6) angeordnet und weist eine Rückführ-Leitung (21) mit einer Pumpe (22) und einer Rück-Temperier-Einrichtung (24) für die Temperier-Flüssigkeit auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schüttgut-Temperier-Anlage, die eine Schüttgut-Temperier-Vorrichtung aufweist.

Ein Temperieren von Schüttgut kann in einem Erwärmen oder in einem Kühlen eines Schüttguts bestehen. Als Temperier-Flüssigkeit wird sehr oft Wasser oder Wärmeträger-Öl eingesetzt. Unter Schüttgütern im Sinne dieser Erfindung werden frei fließfähige Schüttgüter verstanden, z. B. Düngemittel, Kunststoffgranulate, Kunststoffpulver oder aber auch Lebensmittel, wie z. B. Kristallzucker. Insbesondere geht es aber um Kunststoffgranulat oder Kunststoffpulver, das zu kühlen ist.

Ein Grundproblem der Kühlung besteht darin, dass bei Kühl- bzw. Temperier-Systemen zum einen Korrosion in der Schüttgut-Temperier-Vorrichtung und ein sogenanntes Fouling, d. h. eine Belagbildung, einsetzt. Der Korrosion kann dadurch begegnet werden, dass hochkorrosionsfeste Werkstoffe für die gesamte Anlage eingesetzt werden. Zur Vermeidung des Fouling ist es allgemein in vielen Bereichen bekannt geworden, Temperier-Kreisläufe zu schaffen, in denen zur Temperierung, also beispielsweise zum Kühlen, demineralisiertes Wasser eingesetzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schüttgut-Temperier-Anlage der allgemeinen Gattung so auszugestalten, dass einerseits ein Fouling vermieden wird und andererseits ein geringstmöglicher konstruktiver und fertigungstechnischer Aufwand erforderlich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass der gesamte Temperier- Kreislauf angenähert drucklos ist. In der Schüttgut-Temperier-Vorrichtung muss nahezu nur der statische Druck der Temperier-Flüssigkeit überwunden werden. Am Abführ-Stutzen für die Temperier-Flüssigkeit liegt praktisch kein oder nur ein sehr geringer statischer Gegendruck von vorzugsweise weniger als 1 m Wassersäule an. Dies führt auch dazu, dass die Pumpe kleinstmöglich ausgelegt werden kann und auch der für den Betrieb der Pumpe erforderliche Energieeinsatz minimiert wird. Darüber hinaus können die Wanddicken der gesamten Rohre und Gehäuse minimiert werden.

Die Ansprüche 2 und 3 einerseits und 4 andererseits geben wieder, wie der drucklose bzw. angenähert drucklose Betrieb optimiert werden kann.

Die Ansprüche 5 bis 10 geben wieder, wie die Schüttgut-Temperier-Vorrichtung, in der Regel also der Schüttgut-Kühler, so gestaltet werden können, dass lokale Temperatur-Differenzen und daraus resultierende Längen- bzw. Breitenänderungen nicht von der Konstruktion selber aufgefangen werden müssen. Dies führt dazu, dass der Werkstoffeinsatz und der Fertigungsaufwand weiter verringert werden. Da die Wärmetauscher-Rohre vom Gehäuse der Schüttgut-Temperier-Vorrichtung abgekoppelt sind, können zwischen diesen keine Wärmespannungen mit den daraus resultierenden Festigkeitsproblemen auftreten, die sonst aufgrund von Temperatur-Differenzen auftreten könnten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt

1 eine Schüttgut-Temperier-Anlage mit einer Schüttgut-Temperier-Vorrichtung in schematischer Darstellung,

2 eine weitere Ausführungsform einer Schüttgut-Temperier-Anlage mit einer weiteren Ausführungsform einer Schüttgut-Temperier-Vorrichtung in schematischer Darstellung,

3 einen Teilausschnitt III aus der Schüttgut-Temperier-Vorrichtung nach 2 in gegenüber 2 vergrößerter Darstellung,

4 eine Teil-Draufsicht auf einen Einlauf-Rohrboden der Schüttgut-Temperier-Vorrichtung nach 2 und 3, und

5 eine gegenüber 3 leicht abgewandelte Ausgestaltung der Schüttgut-Temperier-Vorrichtung nach den 2 bis 4.

Die in 1 dargestellte Schüttgut-Temperier-Anlage weist eine Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut mit einem oberen Puffer-Abschnitt 1, einem mittleren Wärme-Austausch-Abschnitt 2 und einem unteren Austrags-Abschnitt 3 auf. Die Abschnitte 1, 2, 3 weisen jeweils Kreisquerschnitt auf. Der gehäuseartige, im Wesentlichen umschlossene Puffer-Abschnitt 1 ist mit einem oberen Zulauf Stutzen 4 zur Zuführung eines zu temperierenden Schüttguts versehen. Diese Vorrichtung wird nachfolgend auch als Schüttgut-Wärmetauscher bezeichnet.

Der Wärme-Austausch-Abschnitt 2 weist ein Gehäuse 5, in dessen Innenraum 6 parallel zueinander nur gestrichelt angedeutete Wärmetauscher-Rohre 7 jeweils mit Abstand voneinander angeordnet sind. Der Innenraum 6 ist also ein Wärmetausch-Raum. Die Wärmetauscher-Rohre 7 sind mit ihren oberen Enden in einem Einlauf-Rohrboden 8 und mit ihren unteren Enden in einem Auslauf-Rohrboden 9 befestigt. Diese sind jeweils über Flansche 10 bzw. 11 mit dem Puffer-Abschnitt 1 bzw. dem Austrags-Abschnitt 3 verbunden. Der Innenraum 6 wird also durch die Rohrböden 8 bzw. 9 abgeschlossen.

Unmittelbar oberhalb des Auslauf-Rohrbodens 9 mündet in den Innenraum 6 des Gehäuses 5 des Wärme-Austausch-Abschnitts 2 ein Zuführ-Stutzen 12 für eine Temperier-Flüssigkeit ein. Unmittelbar unterhalb des Einlauf-Rohrbodens 8 mündet ein Abführ-Stutzen 13 aus dem Innenraum 6 des Gehäuses 5 aus. Im Innenraum 6 können Umlenk-Platten jeweils quer zur Längsrichtung der Rohre 7 im Abstand zueinander derart angebracht sein, dass die über den Zuführ-Stutzen 12 zugeführte Temperier-Flüssigkeit meanderförmig durch den Innenraum 6 jeweils quer zur Längsrichtung der Rohre 7 nach oben zum Abführ-Stutzen 13 strömt. Der Wärme-Austausch-Abschnitt 2 ist also für einen Kreuz-Gegen-Strom oder einen reinen Gegenstrom der Temperier-Flüssigkeit ausgelegt. Im Übrigen kann der Wärme-Austausch-Abschnitt 2 so ausgestaltet sein, wie es in der DE 10 2004 044 586 A dargestellt und beschrieben ist.

Der Austrags-Abschnitt 3 ist in Form eines sich nach unten verjüngenden kegelförmigen Trichters ausgebildet. Eine solche Form bewirkt, dass über den Zulauf-Stutzen 4 in den Puffer-Abschnitt 1 eingeführtes und durch die Wärmetauscher-Rohre 7 nach unten fließendes Schüttgut 14 im Austrags-Abschnitt 3 an allen Stellen eines beliebig ausgebildeten Querschnitts mit nahezu der gleichen Geschwindigkeit fließt.

Wie 1 entnehmbar ist, ist der Wärme-Austausch-Abschnitt 2 mit den Stutzen 12, 13 Teil eines geschlossenen Temperier-Systems 15. Der Abführ-Stutzen 13 mündet über eine Ablauf-Leitung 16 in ein Ausgleichs-Gefäß 17, das so angeordnet ist, dass der Flüssigkeits-Spiegel 18 in ihm sich unterhalb des oder auf gleicher Höhe wie oder geringfügig höher als der Abführ-Stutzen 13 befindet, so dass also der Ablauf der Temperier-Flüssigkeit aus dem Wärme-Austausch-Abschnitt 2 drucklos erfolgt. Vom Ausgleichs-Gefäß 17 führt eine Überführungs-Leitung 19 zu einem unterhalb des Ausgleichs-Gefäßes 17 angeordneten Puffer-Gefäß 20, in das die Flüssigkeit also ausschließlich durch Schwerkraft fließt. Vom Puffer-Gefäß 20 führt eine Rückführ-Leitung 21 zum Zuführ-Stutzen 12. In dieser Rückführ-Leitung 21 sind eine Pumpe 22 mit Antriebs-Motor 23 und eine Rück-Temperier-Einrichtung 24 angeordnet. Die Rück-Temperier-Einrichtung 24, bei der es sich sehr oft um einen Rück-Kühler, beispielsweise einen Platten-Wärmetauscher, handeln wird, dient dazu, die Temperier-Flüssigkeit wieder auf die Ausgangs-Temperatur zu bringen. Wenn also im Wärme-Austausch-Abschnitt 2 Schüttgut 14 gekühlt und demzufolge die Temperier-Flüssigkeit erwärmt wird, wird sie in der Einrichtung 24 wieder gekühlt.

Die Ausführungsform nach 2 unterscheidet sich von der nach 1 im Wesentlichen dadurch, dass das Ausgleichs-Gefäß und das Puffer-Gefäß zu einem entsprechend größeren Ausgleichs- und Puffer-Gefäß 25 zusammengefasst sind. Des Weiteren ist die Schüttgut-Temperier-Vorrichtung in ihrem oberen Bereich, d. h. im Bereich zwischen dem Puffer-Abschnitt 1' und dem Wärme-Austausch-Abschnitt 2', anders ausgebildet.

Wie sich aus 3 und 4 ergibt, ist der Einlauf-Rohrboden 8' nicht an der Wand 26 des Gehäuses 5' des Wärme-Austausch-Abschnitts 2' angebracht, sondern an einem ersten Wand-Abschnitt 27 des Puffer-Abschnitts 1', der wiederum nicht fest mit der Wand 26 des Wärme-Austausch-Abschnitts 2' verbunden ist. Die Wand 26 weist an ihrem oberen Ende einen sich kegelstumpfförmig erweiternden zweiten Wand-Abschnitt 28 auf. Zwischen dem unteren Ende des ersten Wand-Abschnitts 27 und dem oberen Ende des zweiten Wand-Abschnitts 28 sind keilförmige Distanz-Stege 29 vorgesehen, die über den Umfang des Einlauf-Rohrbodens 8' angeordnet sind, wie 4 entnehmbar ist. Der Einlauf-Rohrboden 8' mit den Wärmetauscher-Rohren 7 kann sich also in Längsrichtung des Wärme-Austausch-Abschnitts 2' frei gegenüber der Wand 26 des Wärme-Austausch-Abschnitts 2' bewegen. Da zwischen den Distanz-Stegen 29 und dem ersten oder zweiten Wand-Abschnitt 27, 28 ein gewisses Radialspiel besteht, können auch radiale Ausgleichsbewegungen aufgrund von thermischen Längen- bzw. Breitenänderungen stattfinden. Zwischen dem ersten Wand-Abschnitt 27 und dem kegelstumpfförmigen Wand-Abschnitt 28, also in dem Bereich, in dem sich die Distanz-Stege 29 befinden, ist ein ringförmiger Überlauf 30 gebildet, der in einen die Wand 26 mit dem zweiten Wand-Abschnitt 28 umgebenden Ablauf-Ring-Kanal 31 mündet, aus dem der Abführ-Stutzen 13 ausmündet. Der Ablauf-Ring-Kanal 31 ist nach oben mittels einer ringförmigen Abdeckung 32 umgeben, die am ersten Wand-Abschnitt 27 angebracht ist. Sie liegt nicht dicht am Kanal 31 an, so dass letzterer mit der Atmosphäre verbunden ist. Wie die 2 und 3 erkennen lassen, ist der Puffer-Abschnitt 1' zweiteilig ausgebildet, d. h. oberhalb des Überlaufs 29 ist er über eine Flansch-Verbindung 33 teilbar.

Die Ausgestaltung nach 5 unterscheidet sich von der nach 3 nur dadurch, dass der ringförmige Überlauf 30' von unten in einen darüber befindlichen Ablauf-Ring-Kanal 31' einmündet, aus dem der Abführ-Stutzen 13 ausmündet. Der Abführ-Stutzen 13 ist etwas höher als der Einlauf- Rohrboden 8' angeordnet, so dass die Temperier-Flüssigkeit nicht auslaufen und sich demzufolge keine Luftpolster unter dem Einlauf-Rohrboden 8' bilden können. Derartiges würde zu einem verschlechterten Wärmeübergang und zu Korrosionen führen.

Die geschilderten Ausgestaltungen nach den 2 bis 5 führt dazu, dass bei dem drucklosen Temperier-System 15 der Innenraum 6 des Wärme-Austausch-Abschnitts 2' nicht dicht, sondern offen ausgebildet sein kann und dass die Zuordnung von Wärme-Austausch-Abschnitt 2' und Puffer-Abschnitt 1' in Längsrichtung und quer hierzu frei, also ohne körperlich feste Verbindung ausgebildet werden kann. Dies führt dazu, dass die Schüttgut-Temperier-Vorrichtung sehr leicht ausgebildet werden kann, da die durch lokale Temperatur-Differenzen bewirkten unterschiedlichen Ausdehnungen nicht in der Konstruktion selber durch z. B Kompensatoren oder größere Wanddicken aufgefangen werden müssen.

Claims

Schüttgut-Temperier-Anlage, – mit einer Schüttgut-Temperier-Vorrichtung, die – ein Gehäuse (5, 5'), – einen Innenraum (6) im Gehäuse (5, 5'), – Wärmetauscher-Rohre (7) im Innenraum (6), – einen am unteren Ende des Innenraums (6) in diesen einmündenden Zuführ-Stutzen (12) für eine Temperier-Flüssigkeit und – einen aus dem oberen Ende des Innenraums (6) aus diesem ausmündenden Abführ-Stutzen (13) für die Temperier-Flüssigkeit aufweist und – mit einem Rück-Temperier-System (15) für die Temperier-Flüssigkeit, – das unterhalb oder etwa auf der Höhe des oberen Endes des Innenraums (6) angeordnet ist und – das eine Rückführ-Leitung (21) aufweist, in der – eine Pumpe (22) und – eine Rück-Temperier-Einrichtung (24) für die Temperier-Flüssigkeit angeordnet sind.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rück-Temperier-System (15) ein drucklos mit dem Abführ-Stutzen (13) verbundenes Ausgleichs-Gefäß (17) aufweist.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperier-System (15) ein dem Ausgleichs-Gefäß (17) nachgeordnetes Puffer-Gefäß (20) aufweist.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rück-Temperier-System (15) ein drucklos mit dem Abführ-Stutzen (13) verbundenes Ausgleichs- und Puffer-Gefäß (25) aufweist.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher-Rohre (7) am oberen Ende des Innenraums (6) an einem Einlauf-Rohrboden (8') angebracht sind und dass der Einlauf-Rohrboden (8') gegenüber dem Gehäuse (5') mindestens in Längsrichtung der Wärmetauscher-Rohre (7) frei verschieblich ist.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauf-Rohrboden (8') gegenüber dem Gehäuse (5') Radialspiel aufweist.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Wärme-Austausch-Abschnitts (2') ein Puffer-Abschnitt (1') für Schüttgut (14) angeordnet ist und dass zwischen dem Gehäuse (5') und dem Puffer-Abschnitt (1') ein aus dem Innenraum (6) ausmündender, mit der Atmosphäre verbundener Überlauf (30) ausgebildet ist.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Puffer-Abschnitt (1') und dem Gehäuse (5') Distanz-Stege (29) angeordnet sind.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf (30) in einen am Gehäuse (5') angeordneten Ablauf Ring-Kanal mündet, aus dem der Abführ-Stutzen (13) ausmündet.
Schüttgut-Temperier-Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf-Ring-Kanal (31) mit einer Abdeckung (32) als Spritzschutz versehen ist.