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I. Anwendungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft Schachttrockner für Schüttgüter, beispielsweise Getreide.
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II. Technischer Hintergrund
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Das
Schüttgut
sinkt schwerkraftbedingt im Schacht nach unten mit einer Geschwindigkeit,
die dadurch eingestellt wird, welche Menge an Schüttgut am
unteren Ende des Schachtes ständig
abgeführt wird.
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Auf
ihrem Weg von oben nach unten läuft das
Schüttgut
zwischen einer Vielzahl von etwa horizontalen und meist parallel
zueinander in horizontalen Ebenen angeordneten, so genannten Luftdächern, hindurch,
die den Schacht von der einen zur anderen Seitenwand überbrücken und
wie ein Dach eine offene Unterseite besitzen. Das Schüttgut wird dadurch
in einzelnen, nebeneinander laufenden Gutströme zerteilt.
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Zusätzlich ist
eine der Stirnseiten jedes Daches offen, so dass über diese
offene Seite Luft in das Dach und damit in den Schacht eingeblasen
werden kann, wobei es sich um trockene, meist erwärmte Luft
handelt.
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Die
anderen, die so genannten Abluftdächer, sind dagegen mit ihrer
offenen Stirnseite mit einem Abluftkanal verbunden, so dass aus
ihnen die durch das Trockengut mit Feuchtigkeit angereicherte und
in der Regel auch abgekühlte
Abluft entweichen kann, so dass die Luft auf ihrem Weg von einem
Zuluftdach zu einem Abluftdach quer durch das Trockengut hindurch
von diesem Feuchtigkeit aufnimmt.
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Üblicherweise
sind in der Aufsicht auf einen Trockenschacht von oben betrachtet
alle Zuluftdächer
mit einem Zuluftraum verbunden, der auf der einen Seite des Trockenschachtes
vertikal von unten nach oben verläuft und alle Abluftdächer mit
einem Abluftschacht, der auf der gegenüberliegenden Seite des Schachtes
liegt und vertikal von unten nach oben verläuft.
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Da
insbesondere die Anordnung der Zuluft- und Abluftdächer innerhalb
des Schachtes z. B. für die
Gleichmäßigkeit
des Trocknungsergebnisses und insbesondere den dafür aufgewandten
Energieverbrauch und die Trocknungszeit von großer Bedeutung ist, wurde in
der Vergangenheit bereits versucht, diese Anordnung zu optimieren,
wobei die einzelnen Dächer
in der Regel in horizontalen, übereinander
liegenden Ebenen angeordnet sind.
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Dabei
ist es auch von Bedeutung, dass der Trocknungsschacht selbst, d.
h. dessen Außenhülle mit
dem tragenden Gestell und den Einbauten wie etwas den Luftdächern, aus
mehreren übereinander gesetzten
Modulen besteht, meist aus Stahlblech, die übereinandergesetzt sind und
daher schnell montiert werden können,
da die Luftdächer
in den Modulen dort bereits vorher fertig verbaut worden sind.
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Bei
einer ersten bekannten Bauform sind die Luftdächer in vertikaler Richtung
direkt untereinander angeordnet, d. h. in den einzelnen Ebenen nicht
zueinander versetzt, so dass eine Ebene nur Zuluftdächer und
die nächste
Ebene nur Abluftdächer
enthält.
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Der
Nachteil dieser Bauform ist, dass sich das Schüttgut auf den einzelnen Dächern staut,
aber dazwischen relativ schnell nach unten läuft, und das gestaute Gut entweder überhitzt
oder nicht oder erst bei der Restentleerung des Schachtes getrocknet wird,
so dass sich eine uneinheitliche Trocknung ergibt.
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Bei
einer zweiten bekannten Bauform sind in vertikaler Richtung betrachtet
die Luftdächer
nicht direkt untereinander, sondern seitlich zueinander versetzt
angeordnet, so dass sich ein Dach jeweils unter der Lücke zwischen
den Dächern
der darüber
liegenden Ebene befindet, d. h. in einem Rauten-Raster mit ausschließlich schrägen Rasterlinien.
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Hierbei
wurden wiederum in einer Ebene nur Zuluftdächer und in der nächsten Ebene
darunter nur Abluftdächer
installiert usw.
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Der
Vorteil dieser Bauform besteht darin, dass dabei das Schüttgut in
einzelnen, schlangenförmigen
Gut-Strömen
von oben nach unten läuft
und sich keine Stauzonen bilden.
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Der
Nachteil dieser Bauform besteht darin, dass die Luft einen vertikalen
Teilstrom des Schüttgutes
auf ihrem Weg von einem Zuluftdach zum nächstliegenden Dach immer nur
von einer Seite her durchströmt,
was somit innerhalb dieses Gut-Abluftdach des
Schüttgutes
eine ungleichmäßige Trocknung
ergibt, da der Trocknungseffekt auf der dem Zuluftdach zugewandten
Seite des Teilstromes durch die noch warme und trockene Luft höher ist
als auf der davon abgewandten, dem Abluftdach zugewandten, Seite des
Gutstromes.
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Eine
dritte bekannte Bauform vermeidet diesen Nachteil, indem die einzelnen
Module, die identisch aufgebaut sind, jeweils in der Aufsicht betrachtet
um 180° zueinander
verdreht aufeinandergesetzt montiert werden.
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Wenn
innerhalb der Module jeweils eine gerade Anzahl von Ebenen vorhanden
ist, führt
dies dazu, dass zwar innerhalb eines Moduls die Anströmrichtung
eines Teilstromes des Schüttgutes
gleich bleibt, am Wechsel von einem Modul zum nächsten jedoch auch die Anströmrichtung
des Teilstromes von der einen auf die andere Seite wechselt.
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Der
Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass sich hierdurch an jeder Trennebene zwischen zwei
Modulen eine Häufung
von Abluftdächern
oder Zuluftdächern
ergibt, in dem die beiden benachbarten Dachebenen oberhalb und unterhalb
der Horizontalfuge zwischen zwei Modulen jeweils die gleiche Art
von Dächern
aufweisen, während
im Inneren eines Moduls sich die Art von Dächern von oben nach unten,
also in der Abfolge der Ebenen, jeweils ändert.
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Dies
führt zu
einer ungleichmäßigen Luftströmung im
Grenzbereich zwischen zwei Modulen, die gegenüber der angestrebten mittleren
Luftgeschwindigkeit im einen Grenzbereich stark erniedrigt und im anderen
stark erhöht
ist.
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Die
erhöhte
Luftgeschwindigkeit würde
dabei zu verstärktem
Austrag von kleinen und leichten Anteilen des Schüttgutes,
bei Getreide beispielsweise von Samen, führen, was in der Regel einen
unerwünschten
Masseverlust darstellt, so dass aus diesem Grund die insgesamt eingestellte
Geschwindigkeit der Zu- und Abluft reduziert werden muss.
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Um
zum gleichen Trocknungsergebnis zu kommen, muss daher die Größe, insbesondere
der Durchmesser, des Schachtes heraufgesetzt werden, was zu einer
Kostenerhöhung
führt.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es
ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung,
einen Schachttrockner mit darin eingebauten Luftdächern zu
schaffen, der trotz gleichmäßiger Trocknung
im geringen Energieverbrauch eine optimal kompakte, kleinvolumige
Bauform ermöglicht, sowie
ein Trocknungsverfahren, dass vor allem parboiled Ries optimal trocknet.
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b) Lösung
der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1, 15 und 16 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hinsichtlich
der Gestaltung des Schachttrockners wird durch die Anordnung der
Luftdächer – wie im
Anspruch 1 beschrieben – erreicht,
dass zusätzlich
zur abwechselnden Anströmung
der Gutströme
von links und rechts am Übergang
zwischen den Modulen die Abweichung der Strömungsgeschwindigkeit der Trocknungsluft
vom Mittelwert durch Häufung
einer Art von Luftdächern
im Grenzbereich zwischen zwei Modulen deutlich verringert wird.
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Wenn
zusätzlich
die abwechselnde Anordnung der Luftdächer auf der einen Diagonallinie gleichmäßig erfolgt
und insbesondere auf jedes Zuluftdach unmittelbar ein Abluftdach
entlang dieser diagonalen Linie folgt, werden Häufungen von Zuluft- oder Abluftdächern an
der Grenzlinie zwischen zwei Modulen vollständig vermieden.
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Wenn
zusätzlich
die Luftdächer
einen von der offenen zur geschlossen Seite hin abnehmenden Querschnitt
aufweisen, wird dadurch die z. B. Verteilung der einströmenden Luft
entlang der Länge
des Zuluftdaches optimiert und dadurch die Gleichmäßigkeit
der Trocknung gefördert.
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Wenn
der Querschnitt dabei gleichmäßig zunimmt,
ergibt sich zusätzlich
eine vereinfachte Herstellung dieser Luftdächer, in dem diese als Blechteile
durch einfaches Stanzen oder anderweitiges Heraustrennen und anschließendes Abkanten
hergestellt werden können,
d. h. ohne Aufwand für
das Zusammensetzen aus mehreren Einzelteilen oder gar Schweißen innerhalb
eines der Luftdächer.
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Indem
die Module eine gerade Anzahl von Ebenen mit Luftdächern übereinander
aufweisen und insbesondere alle Module die gleiche Anzahl von Ebenen
aufweisen, wird einerseits der Aufwand für die Herstellung und gegebenenfalls
auch die Vorratshaltung reduziert und dennoch beim Aufeinandersetzen
der Module zu ei nem Schachttrockner die Anhäufung von einer Art von Dächern im
Grenzbereich zwischen zwei Modulen vermieden, wenn die Module jeweils
ohne Verdrehung um 180° in
gleicher Orientierung übereinander
gesetzt werden.
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Durch
die gleichmäßig abwechselnde
Folge von Zu- und Abluftdächern
in einer einzelnen Ebene nebeneinander, wobei insbesondere auf jedes
Zuluftdach unmittelbar daneben ein Abluftdach folgt und umgekehrt,
wird bei Versatz der Dächer
in den einzelnen untereinander liegenden Ebenen um jeweils eine halbe
Luftdachabstand der gleiche Effekt erzielt, wie durch die zuvor
beschriebene Abfolge entlang der diagonalen Linien.
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Der
Versatz um jeweils einen halben Luftdachabstand von Ebene zu Ebene
bewirkt, dass Luftdächer
der jeweils gleichen Art vertikal genau übereinander angeordnet sind.
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Allerdings
bleibt auf diese Art und Weise der sich schlangenlinienförmig von
oben nach unten bewegende Gutstrom im Wesentlichen immer in sich gleich,
weist also die gleiche Zusammensetzung auf, so dass sich immer die
gleichen Körner
im Außenbereich
des Gutstromes oder im mittleren, für die Luft schwerer zugänglichen,
Bereich des Gutstromes bewegen.
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Wird
stattdessen von einer Ebene zur nächsten, beispielsweise am Übergang
von einem Modul zum nächsten,
ein Versatz gewählt,
der nicht exakt dem halben Luftdach-Abstand innerhalb einer Ebene entspricht,
so wird dadurch der Gutstrom, der bis zu diesem Punkt schlangenlinienförmig, jedoch
im Wesentlichen unzerteilt, nach unten gelaufen ist, aufgespalten
und die aus diesem Gutstrom erzeugten Teilströme werden zu einem neuen Gutstrom
zusammenkombiniert.
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Wenn
der an dieser Stelle vorgenommene zusätzliche Versatz eine halbe
Breite eines Gutstromes beträgt,
also z. B. ein Winkel eines horizontalen Luftdachabstandes, wird
somit hierdurch der bisherige Gutstrom in der Mitte geteilt und
die beiden etwa gleich breiten Teilströme zu einem neuen Gutstrom zusammengeführt.
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Dies
bewirkt, dass die Körner,
die beim ursprünglichen
Gutstrom in den Außenbereichen
des Gutstromes lagen, nunmehr in der Mitte des neuen Gutstromes
zu liegen kommen und umgekehrt diejenigen Körner, die in der Mitte des
ursprünglichen
Gutstromes positioniert waren, nun in den Außenbereichen des neuen Gutstromes
zu liegen kommen.
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Falls
es über
die Breite des ursprünglichen Gutstromes
Unterschiede im Feuchtigkeitsgehalt der Körner – betrachtet über den
Querschnitt des Gutstromes – gegeben
hatte, beispielsweise eine zunehmende Feuchtigkeit zur Mitte des
Gutstromes hin, so wird genau dies nach der Neukombination der Teilströme ausgeglichen,
da dann die Körner
aus der ursprünglichen
Mitte mit dem hohen Feuchtigkeitsgehalt nunmehr außen im neuen
Gutstrom zu liegen kommen und damit zuerst von der anströmenden, noch
sehr trockenen Trocknungsluft erfasst und besonders stark getrocknet
werden.
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Statt
einem zusätzlichen
Versatz um eine halbe Breite eines Gutstromes kann dieser Versatz auch
ein geringerer zusätzlicher
Versatz sein und sich dafür
mehrfach über
die Höhe
des Trockners wiederholen, dann allerdings vorzugsweise immer in die
gleiche Richtung, so dass die Summe der zusätzlichen Versatzstrecken über die
Höhe des
Trockners ganz oder annähernd
der Breite eines vollständigen Gutstromes
entspricht.
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Vorzugsweise
wird dieser zusätzliche
Versatz erzielt, indem innerhalb eines Moduls sämtliche Dächer diesen zusätzlichen
Versatz gegenüber
den Dächern
des vorangehenden darüberliegenden
Moduls aufweisen, so dass innerhalb eines Moduls nach wie vor die
Luftdächer
derselben Art wiederum genau vertikal übereinander liegen.
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Weiterhin
kann ein gleichmäßiger Durchlauf und
damit eine gleichmäßige Trocknung
durch den Schachttrockner verbessert werden, indem der Austragsschieber
konvex in Richtung des Inneren des Trockners gewölbt ist oder auf dem ebenen Auftragsschieber
ein so geformtes, also gewölbtes
oder gewinkeltes, nach oben gebogenes, Deckblech aufgesetzt ist.
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Um
den Energieaufwand zu minimieren, kann die Wärmeabgabe der Außenwände des Schachttrockners
an die Umgebung minimiert werden, entweder allein durch zweischalige
Bauweise der Außenhaut,
also doppellagige Beplankung oder durch eine Isolierung der Außenverkleidung
z. B. durch Mineralwolle bzw. durch eine Kombination beider Maßnahmen,
wobei sich dann das Isoliermaterial vorzugsweise im Freiraum zwischen
den beiden Beplankungsschichten befindet, die vorzugsweise aus Metallblechen
bestehen.
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Des
Weiteren kann zur Reduzierung des Energieaufwandes beim Trocknen
eine Wärmerückgewinnung
durchgeführt
werden, in dem der mit Feuchtigkeit durch das Schüttgut angereicherten
Trocknungsluft vor dem Entlassen an die Umgebung wenigstens ein
Teil ihrer Wärme
entzogen und direkt oder indirekt der neu angesaugten und zum Trocknen
zu benutzenden Umgebungsluft zugeführt wird.
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Ebenfalls
der Energieeinsparung dient das Anordnen sogenannter Schwitzzonen,
vor allem im unteren Bereich des Trocknerschachtes:
Dabei handelt
es sich um vertikale Zonen in denen keine aktive Trocknung erfolgt,
die insbesondere frei von Luftdächern
sind und von dem Schüttgut
von oben nach unten durchlaufen werden müssen, wofür eine entsprechend der Durchsatzgeschwindigkeit
bedingte Durchlaufzeit benötigt
wird.
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Diese
Durchlaufzeit, die sogenannte Verweilzeit, dient dazu, die unterschiedlich
stark aufgeheizten Körner
und deren noch unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt, insbesondere
auch vom Korninneren gegenüber
der Kornaußenseite,
aufgrund der Verweilzeit und des gegenseitigen Kontaktes der Körner und
der dadurch bedingten Wärmeübertragung
zu egalisieren.
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Insbesondere
wird dadurch der im Kernbereich des Kornes noch höhere Feuchtigkeitsgehalt egalisiert,
so dass die noch im Inneren vorhandene Feuchtigkeit zur Außenseite
und an die Oberfläche des
Kornes wandert, u. a. durch die dabei vorhandene, noch relativ hohe
Temperatur in den Körner
von beispielsweise 60° bis
70° bedingt.
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Diese
danach an der Oberfläche
der Körner vorhandene
Feuchtigkeit kann mit Hilfe der unterhalb der Verweilzone folgenden
Luftdächer
mit relativ geringem Energieaufwand entfernt werden, indem in diesen
nachfolgenden Luftdächern
Luft mit Umgebungstemperatur zum weiteren Trocknen verwendet wird,
d. h. ohne diese Luft zusätzlich
aufheizen zu müssen,
da bereits die relativ kühle
Umgebungsluft ausreicht, um diese Oberflächenfeuchtigkeit von den Körnern zu
entfernen.
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Allein
dadurch kann die Durchschnittsfeuchtigkeit des Schüttgutes
um weitere ca. 2% gesenkt werden, ohne den Aufwand des Aufheizens
der Umgebungsluft von z. B. 20° Celsius
auf 80° Celsius
betreiben zu müssen.
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Das
der Erfindung zu Grunde liegende Trocknungsverfahren beruht darauf,
dass die einzelnen Gutströme
auf ihrem Weg von oben nach unten abwechselnd einmal von links und
einmal von rechts mit Trocknungsluft beaufschlagt werden, zusätzlich jedoch
immer die von den Zuluftdächern
einer Ebene zugeführte
Trocknungsluft über
Abluftdächer
abgeführt
wird, die sich in der unmittelbar darüber oder darunter liegenden
Ebene befinden, so dass keine Häufung
von Zu- oder Abluftdächern
bei zwei aufeinander folgenden Ebenen vorliegt.
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Dies
gilt natürlich
nicht für
die oberste und unterste Ebene eines Schachttrockners, bei der es nach
oben bzw. nach unten gar keine nachfolgende Ebene gibt.
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Dadurch
wird unter anderem das Wenden der Gutströme durch sogenannte Produktwender
im Schachttrockner vermieden, die immer einen zusätzlichen
Strömungswiderstand
darstellen und damit die Gefahr von Produktstauungen und letztendlich
Verstopfungen im Schachttrockner erhöhen.
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Zusätzlich – aber auch
unabhängig
von der eben beschriebenen gleichmäßigen Anströmung der Gutströme von links
und rechts – führt die
zusätzliche ein-
oder mehrfache Stromteilung der Gutströme auf dem Weg von oben nach
unten zu den bereits beschriebenen Vorteilen einer neuen Zusammenstellung
der Gutströme,
betrachtet über
deren Querschnitt.
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Durch
die vorbeschriebenen Trocknungsverfahren und auch den vorbeschriebenen
Aufbau eines entsprechenden Schachttrockners können spezifische Trocknungsverfahren,
insbesondere die Trocknung von so genanntem parboiled Reis, vereinfacht und
optimiert werden.
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Das
nach der Ernte noch vollständige
Reiskorn (der sogenannte Paddy), besteht aus dem Mehlkorn, welches
letztendlich üblicherweise
zum Verkauf gelangt, das von einem sogenannten braunen Silberhäutchen umgeben
ist, welches wiederum von der eigentlichen Schale, dem sogenannten
Spelz, eingehüllt
ist.
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Nach
Entfernen des Spelzes entsteht der sogenannte braune Reis, bei dem
das Silberhäutchen vorhanden
ist. Dieses wird üblicherweise
beim Polieren des braunen Reises entfernt, wodurch dieser weiß und verkaufsfertig
wird.
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Dies
hat jedoch den Nachteil, dass die primär in diesem Silberhäutchen enthaltenen
positiven Inhaltsstoffe verloren gehen.
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Genau
dies soll durch das Parboiled-Verfahren wenigstens teilweise vermieden
werden, in dem der Paddy, der üblicherweise
mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 22 Gewichts-% vom Feld kommt,
in Wasser eingeweicht und gekocht, insbesondere unter Zugabe von
Dampf oder nur mit Hilfe von Dampf, wird.
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Dadurch
werden die Inhaltstoffe vor allem aus dem Silberhäutchen gelöst und diffundieren
zumindest teilweise auch in das Mehlkorn hinein.
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Natürlich wird
durch diesen Vorgang auch der Feuchtigkeitsgehalt stark angehoben,
beim Einweichen und Kochen beispielsweise von 22% auf 32%, mit der
Fol ge, dass anschließend
sehr schnell eine Trocknung dieses parboiled Reises erfolgen muss,
um Schimmel und andere Fäulnis
zu vermeiden.
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Dies
geschieht bisher entweder mittels Umlauftrocknen oder mittels Durchlauftrocknen:
Beim
Umlauftrocknen ist nur ein Umlauftrockner der Kocheinheit nachgeschaltet,
der jedoch so groß dimensioniert
sein muss, dass er die gesamte Charge an parboiled Reis aufnehmen
kann und diese Charge in dem Umlauftrockner permanent solange umlaufend
getrocknet wird, bis das Trocknungsgut die gewünschte Endfeuchte von meist
13 Gewichts-% erreicht hat, wofür
in der Regel ca. 4 Stunden benötigt werden.
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Dementsprechend
wird zu Beginn der Trocknung mit erhöhten Temperaturen der Trocknungsluft von
teilweise über
110° Celsius
gearbeitet, da das zu trocknende Gut noch 90° Celsius aufgrund des Kochprozesses
aufweist.
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Anschließend sinken
die Temperaturen der Trocknungsluft, so dass bei etwa 20% Restfeuchte im
Trocknungsgut mit 50° bis
60° Celsius
bei der Trocknungsluft gearbeitet wird.
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Beim
Durchlauftrocknen sind hintereinander mehrere Trockner im Einsatz,
die vom Trocknungsgut durchlaufen werden und zwischen den Trocknern sind
jeweils sogenannte Temperzellen vorhanden, in denen das Trocknungsgut
lediglich verweilt und dabei im Wesentlichen seine Temperatur hält, wodurch Feuchteunterschiede
innerhalb der Gutströme
und auch innerhalb der einzelnen Körner ausgeglichen werden sollen.
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Dementsprechend
ist der Investitionsaufwand aufgrund der mehreren Trockner, meist Schachttrockner
und der dazwischen notwendigen sogar jeweils mehreren Temperzellen,
die meist ebenfalls in Form von schachtförmigen, vertikalen Silos realisiert
sind, hoch.
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Zusätzlich ist
die gesamte Fördertechnik
für die
Weiterleitung vom einen Element zum nächsten notwendig.
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Dabei
besteht das grundsätzliche
Problem speziell bei der Trocknung von Reis darin, dass Reis bei
einer zu schnellen Trocknung Risse bekommt und aufgrund derer bei
nachfolgendem Transport oder anderer Handhabung die betroffenen
Reiskörner
brechen und dann als minderwertige Ausschussware ausgesondert werden
müssen
und damit den Ertrag verringern.
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Während man
die Mittelwerte eines Trocknungsprozesses so regeln kann, dass eine
zu starke Trocknung oder Überhitzung
vermieden wird, kann dies aufgrund der Abweichung von diesem Mittelwerten
in der Praxis in den einzelnen Bereichen der Gutströme, beispielsweise
den Außenbereichen,
nicht vollständig
vermieden werden.
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Ein
Ausschuss aufgrund zu starker Trocknung einzelner Körner von
etwa 3% wird daher im Moment als gutes Ergebnis gesehen.
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Wird
der parboiled Reis jedoch mit Hilfe des erfindungsgemäßen Trocknungsverfahren
und insbesondere mit Hilfe eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schachttrockners
getrocknet, insbesondere unter Voranschaltung eines Schichttrockners,
so wird insbesondere aufgrund der Stromteilung und der gleichmäßigen Anströmung der
Gutströme
mit Trocknungsluft von links nach rechts eine so gleichmäßige Trocknung
des parboiled Reises erzielt, dass der Ausschuss durch übertrocknete
einzelne Körner
unter 3% gedrückt
werden kann und/oder der Energie- und Investitionsaufwand gegenüber den
bisher praktizierten Trocknungsverfahren deutlich reduziert wird:
Durch
den Einsatz der erfindungsgemäßen Schachttrockner/Trocknungsverfahren
wird von den sonst im Durchlaufverfahren z. B. drei vorhandenen
Schachttrocknern mit dazwischen befindlichen Temperzellen, mindestens
ein Schachttrockner mit den zugehörigen Temperzellen eingespart,
was bereits den Investitionsaufwand ganz erheblich reduziert.
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Das
bisher praktizierte Umlaufverfahren ist in diesem Sinne nicht wirklich
konkurrenzfähig,
denn aufgrund der Verweilzeit von ca. 4 Stunden im Umlauftrockner,
wird hierdurch ein Rhythmus der Chargenbearbeitung von 4 Stunden
erzwungen, obwohl der eigentliche Koch- bzw. Dämpfprozess des Reises nur wenige
Minuten benötigen
würde.
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Um
dennoch eine größere Durchsatzgeschwindigkeit
im Gesamtprozess zu erzielen, wäre hierfür eine Mehrfachanordnung
der Umlauftrockner notwendig, was wiederum den Investitionsaufwand vervielfachen
würde.
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Selbst
wenn das Trocknen des parboiled Reises nicht mittels eines einzigen
erfindungsgemäßen Schachttrockners/Trocknungsverfahrens
im Schachttrockner möglich
sein sollte und zwei solcher Trockner hintereinander benötigt werden,
kann trotz des bereits erfolgten Verringerns des Investitionsaufwandes
weiterhin die Effizienz nochmals gesteigert werden, indem in den
Temperzellen dazwischen nicht nur eine Egalisierung von Temperatur
und Feuchtigkeit vollzogen wird, sondern zusätzlich am Ende des Temperns
ein Beaufschlagen mit Trocknungsluft mit Umgebungstemperatur und
ohne zusätzliche
Aufheizung dieser Kühlluft
bewirkt wird.
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Zum
einen wird dadurch die vom inneren der Körner an deren Oberfläche die
fundierte Feuchtigkeit mit geringem Energieaufwand ausgetragen,
in dem die Umgebungsluft lediglich durch das Trocknungsgut hindurchbewegt
aber nicht aufgeheizt werden muss.
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Zum
anderen wird hierdurch das Trocknungsgut auch abgekühlt mit
der Folge, dass in dem nachfolgenden Trockner die Trocknungsluft
auf eine geringere Temperatur hochgeheizt werden muss, da die Temperatur
der Trocknungsluft immer um ein ausreichendes Maß über der Temperatur des Trocknungsgutes
selbst liegen muss.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen
gemäß der Erfindung sind
im Folgenden beispielhaft näher
beschrieben. Es zeigen:
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1: einen Schachttrockner in den beiden Seitenansichten,
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2: die erfindungsgemäße Anordnung der Luftdächer,
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3: ein Luftdach im Detail, und
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4: den Austragbereich des Trocknerschachtes.
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Die 1a und
b zeigen den bekannten Grundaufbau eines Schachttrockners aus den
beiden um 90° versetzten
Seitenansichten:
Die Funktionsweise eines Schachttrockners
ist anhand der 1a ersichtlich:
Dabei befindet
sich in der Mitte des turmartigen Schachttrockners der Trocknerschacht 1,
in dem sich das Trocknungsgut, beispielsweise Getreide, befindet,
und dort langsam von oben nach unten wandert und dabei getrocknet
wird, wobei die Durchsatzgeschwindigkeit von der pro Zeiteinheit
entnommenen Menge an der Austragseinheit 20 am unteren
Ende des Trocknerschachts 1 abhängt.
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Um
von der Austragseinheit 20 aus dem Trocknungsgut direkt
in Fahrzeuge beladen zu können,
ist der gesamte Trocknerschacht 1 aufgeständert, so
dass Fahrzeuge unter die Tragkonstruktion fahren können.
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Getrocknet
wird das Trocknungsgut im Trocknerschacht 1 mittels hindurch
strömender Trocknungsluft,
die mittels eines Heißlufterzeugers 18 erwärmt wird
und über
ein Zuluftmodul 16, welches als Trocknungsluft 15 führendes
Gehäuse
an der einen Außenseite
des Trocknerschachtes 1 über im Wesentlichen dessen
gesamte Höhe
angebaut ist, in den Trocknerschacht 1 geleitet wird. Von
dort strömt sie
auf der gegenüber
liegenden Seite und nach Durchlaufen des Trocknungsgutes über ein
wiederum gehäuseartig
an den Trocknerschacht 1 angebautes Abluftmodul 17 in
dieses ein, wird dort gesammelt und über einen Abluftfilter 19 ganz
oder teilweise an die Umgebung entlassen. Vorher kann der immer noch
meist warmen Abluft durch einen Wärmetauscher Energie entzogen
werden, oder die Abluft wird teilweise in einem Kreisprozess wieder
der Zuluft beigemischt, ggf. nach erneutem Aufheizen.
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Vom
Zuluftmodul 16 gelangt die Trocknungsluft in den Trocknungsschacht 1 über Luftführungselemente,
beispielsweise so genannte Zuluftdächer 2, von denen
in 1a eines beispielhaft dargestellt ist. Dabei handelt
es sich um dachartige, nach unten offene Blechelemente, die auf
der Zuluftseite an entsprechenden Verbindungsöffnungen in der Seitenwand
des Trocknungsschachtes 1 zum Zuluftmodul 16 hin
ansetzen und offen sind und von dort mit Zuluft versorgt werden,
und an der gegenüber
liegenden Stirnseite geschlossen sind.
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Die
Trocknungsluft tritt aus der Unterseite des Zuluftdaches 2 aus,
strömt
durch das Trocknungsgut und wird von analog gebildeten Abluftdächern 3 wieder
aufgenommen, die mit der abluftseitigen Wand des Schachttrockners 1 und
dortigen Durchlässen
mit einer offenen Stirnseite angesetzt sind, und am zuluftseitigen
Ende stirnseitig verschlossen sind.
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Von
diesen Zuluft- und Abluftdächern 2, 3 sind
eine Vielzahl übereinander
und nebeneinander angeordnet, wie anhand der 2 näher erläutert.
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Wie
die 1 ferner zeigen, ist der gesamte turmartige
Aufbau des Schachttrockners, der in der Regel eine Stahlkonstruktion
ist, aus übereinander gesetzten
Modulen 1a, b zusammengefügt, wobei bereits innerhalb
eines der Module 1a, b mehrere Ebenen von Luftdächern 2, 3 übereinander
angeordnet sind.
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In 1a ist
der Schachttrockner 1 von der Seite des Heißlufterzeugers 18 aus
dargestellt, woraus ersichtlich wird, dass sich Zuluftmodul 16 und Abluftmodul 17 nur
auf einer der vier Seiten des in der Regel rechteckigen Trocknerschachts 1 befinden.
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In
beiden Seitenansichten ist von außen lediglich die Beplankung 14 des
Schachttrockners, also des Trocknerschachts 1 sowie der
Module 16 und 17, zu sehen, die in der Regel aus
einer Blechbeplankung besteht, die zur Verbesserung der Stabilität diagonale
Kantungen oder auch Verstrebungen durch Spanndrähte aufweisen.
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Anders
als in 1a schematisch eingezeichnet,
verlaufen die Zuluft- und Abluftdächer von der Zuluftseitigen
Frontwand 21 zur Abluftseitigen Rückwand 22 des Schachttrockners 1 durch,
und sind an diesen stirnseitig jeweils befestigt. Der stirnseitige
Verschluss auf jeweils einer Seite der Luftdächer wird dadurch erzeugt,
dass dort in der entsprechenden Wand – Frontwand oder Rückwand – keine dem
Querschnitt des Luftdaches entsprechende Durchtrittsöffnung 23 vorhanden
ist, sondern lediglich das in 2a ebenfalls
ersichtliche Lochmuster, durch welches hindurch die Stirnseiten
der Luftdächer
mit der entsprechenden Wand des Trocknerschachtes 1 verschraubt
werden.
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Jedes
Modul 1a, b, ... des Trocknerschachts 1 besteht
somit aus vier im Viereck angeordneten, miteinander verschraubten
Platten, nämlich
Frontwand 21, Rückwand 22,
jeweils ausgestattet mit Durchtrittsöffnungen 23 und Lochmustern,
sowie den dazwischen montierten, durchgehend geschlossenen Seitenwänden.
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Der
Trocknerschacht 1 wird erzeugt durch übereinander gesetzte Module 1a,
b, ..., die soweit als möglich
identisch sein sollen, um den Herstellungsaufwand zu minimieren.
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Die
Luftdächer 2, 3 sind
innerhalb des Trocknerschachtes 1 und auch innerhalb der
einzelnen Module 1a, b, ... in horizontalen Ebenen 4a,
b, ... übereinander
angeordnet.
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Die 2b zeigt
eine solche Frontwand 21 in der Abwicklung, also einschließlich der
randseitigen Abkantungen 25, 26 zum Verschrauben
mit den durchgehend geschlossenen Seitenwänden 21, 22.
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Die
mehreren übereinander
angeordneten Frontwände 21 zeigen
die Anordnung der Durchtrittsöffnungen 23,
hinter denen jeweils ein Zuluftdach 2 angesetzt ist, zu
der Anordnung der Lochmuster 24, hinter denen jeweils ein
Abluftdach 3 angesetzt ist, und damit die Anordnung der
Zuluftdächer 2 zu
den Abluftdächern 3,
die in perspektivischer Ansicht auch in 2a zu
erkennen ist:
Dabei ist ersichtlich, dass im Normalfall die
in einzelnen horizontalen Ebenen 4a, b, ... übereinander
angeordneten Zuluftdächer 2 und
Abluftdächer 3 innerhalb
dieser Ebenen 4a, b so verteilt sind, dass sich ein diagonales
Raster ergibt, deren Diagonallinien 5, 6 sich
jeweils in einem Luftdach 2, 3 kreuzen.
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Auf
den einen diagonalen Linien 5 ist jeweils nur eine Art
von Luftdächern
(Zuluftdach 2 oder Abluftdach 3) angeordnet, und
dies jeweils insbesondere abwechselnd für die hintereinander folgenden
diagonalen Linien 5.
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Auf
den anderen diagonalen Linien 6 der anderen Richtung sind
Zuluftdächer 2, 3 der
beiden Arten abwechselnd, insbesondere jeweils ein Zuluftdach 2 auf
ein Abluftdach 3 folgend, angeordnet.
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Die
Luftdächer
einer Ebene z. B. 4a stehen damit genau oberhalb bzw. unterhalb
der übernächsten darüber oder
darunter befindlichen horizontalen Ebene z. B. 4c von Dächern.
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Da
jedes Modul 1a, b eine gerade Anzahl von Ebenen 4a,
b, ... von Dächern
beinhaltet, in diesem Fall vier Ebenen, können die einzelnen Module 1a,
b und damit deren Frontwände 21 und
Rückwände 22 für diesen
Normalfall identisch ausgebildet sein.
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Die
zuvor für
die Frontwände 21 beschriebene
Anordnung der Zuluft- und Abluftdächer gilt analog auch – bei gleicher
Blickrichtung – für die Rückwand 22.
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Wie 2c anhand
der eingezeichneten Gutströme 7 zeigt,
bewirkt diese Anordnung, dass jeder der sich von oben nach unten
durch den Trocknerschacht 1 hindurch bewegenden Gutströme 7,
die durch die Trennwirkung der Luftdächer erzeugt werden, auf ihrem
Strömungsweg
abwechselnd einmal von der linken Seite und einmal von der rechten
Seite her von einem jeweiligen Zuluftdach 2 aus mit Trocknungsluft 15 beaufschlagt
werden und dass dennoch an keiner Stelle des Gutstromes 7 eine überproportionale
Häufung
von Zuluftdächern 2 oder
Abluftdächern 3 auftritt,
die sofort nachteilige Wirkungen wie Erhöhung der Temperatur des Trocknungsgutes
oder verstärkten
Druckabfall zur Folge hat.
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Um
darüber
hinaus die Gleichmäßigkeit
der Trocknung des Trocknungsgutes über den Querschnitt eines Gutstromes 7 betrachtet
weiter zu verbessern, kann auf sehr einfache Art und Weise und ohne
zusätzliche
Produktwender und dadurch ohne zusätzlichen Strömungswiderstand
und Verstopfungsgefahr eine Stromteilung erzielt werden, indem an
einer oder mehreren Stellen in der Vertikalen, vorzugsweise jeweils
am Übergang
von einem zum nächsten
Modul, ein Querversatz 9 um einen Bruchteil der Breite 8 des
Gutstromes 7 bewirkt wird, also dort die diagonalen Linien 5, 6 einen
seitlichen Versatz aufweisen.
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In 2a ist
dies am Übergang
zwischen den Modulen 1c und 1d dargestellt:
Dabei
ist in der Frontwand 21' des
Moduls 1d die Anordnung der Durchtrittsöffnungen 23 und Lochmuster 24 zueinander
die gleiche wie bei den Lochwänden 21 der übrigen Module,
jedoch um die halbe Breite 8 eines Produktstromes 7,
also ein Viertel des lichten Abstandes zwischen zwei benachbarten
Dächern (Zuluftdach 2 und
Abluftdach 3) insgesamt zur Seite versetzt, so dass hierdurch
am Übergang
vom Modul 1c zum Modul 1d jeder Gutstrom 7 aufgeteilt,
in diesem Fall halbiert, wird in zwei Teilströme 7a, b.
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Innerhalb
des Moduls 1d werden zwei benachbarte Teilströme 7b,
a, die ursprünglich
zu verschiedenen Gutströmen 7 gehörten, zu
einem neuen Gutstrom 7' vereinigt.
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Dadurch
befinden sich die Anteile des Trocknungsgutes, die beim vorherigen
Gutstrom 7 in der Mitte des Gutstromes positioniert waren,
im neuen Gutstrom 7' in
den außen
liegenden Randbereichen des Gutstromes 7', wodurch vorher eventuell über den
Querschnitt des Gutstromes noch vorhandene Trocknungs- oder Temperaturunterschiede
nun ausgeglichen werden.
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Wird
eine solche Stromteilung über
die Höhe eines
Schachttrockners 1 mehrfach, vorzugsweise über nicht
nur jeweils eine Halbierung des Gutstromes, sondern auch eine Aufteilung
in geringeren Bruchteilen, wie jeweils ein Drittel oder ein Viertel, durchgeführt, ergibt
dies ein optimal gleichmäßiges Trocknen.
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Bei
der in den 2 dargestellten Halbierung
des Gutstromes 7 besteht der Vorteil darin, dass über die
Höhe des
Schachttrockners hinweg nur jeweils zwei Arten von Frontwänden 21 und 21' benötigt werden,
und dementsprechend auch nur zwei Arten von Rückwänden 22, 22', selbst wenn
eine solche Stromteilung mehrfach hintereinander über die
Höhe des
Schachttrockners durchgeführt
wird.
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Da
die Einzelteile eines solchen Schachttrockners meist über große Entfernungen
bis zum Aufbauort transportiert und erst dort montiert werden müssen, wird
unter anderem auf geringen Raumbedarf während des Transports zum Aufbauort
Wert gelegt.
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Dabei
weisen die Luftdächer,
die in der Regel als Zuluftdach 2 und Abluftdach 3 identisch
gestaltet sind, einen von der offenen Stirnseite zur geschlossenen
Stirnseite abnehmenden Querschnitt auf, entsprechend dem von bzw.
zu der offenen Seite hin zunehmendem Luftdurchtritt.
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Die 3 zeigen ein solches Luftdach 2, 3 in Detaildarstellung,
in 3a in der Abwicklung mit den beiden späteren stirnseitigen
Abkantungen zum Befestigen an den Frontwänden 21 und Rückwänden 22 des
Trocknungsschachtes 1.
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Zum
einen ist ersichtlich, dass gemäß 3c die
Höhe des
Daches 2, 3 sich kontinuierlich verringert, also
der Dachfirst eine gerade, geneigte Linie in der Seitenansicht darstellt.
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Dementsprechend
kann das konisch zulaufende Dach durch einfache, gerade Abkantungen aus
einem ebenen Blechzuschnitt hergestellt werden, wie in der Abwicklung
der 3a ersichtlich.
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Die
stirnseitigen Detaildarstellungen als auch die stirnseitige Ansicht
des fertig hergestellten Daches 2, 3 von der Seite
mit dem kleinen Querschnitt her, also der im montierten Zustand
verschlossenen Seite, zeigt weiterhin, in welche Richtungen die
Abkantungen 25, 26, die dem Verschrauben an den
Wänden 21, 22 des
Trocknerschachtes 1 dienen, hergestellt sind:
Dadurch,
dass die Abkantungen 25, 26 an den beiden stirnseitigen
Enden am einen Ende nach außen und
am anderen Ende nach innen, und zwar am vorzugsweise stirnseitigen
Ende mit dem kleineren Querschnitt nach innen und am Ende mit dem
größeren Querschnitt
nach außen
angeordnet sind, lassen sich die so fertig herstellten und gekanteten
Luftdächer
auf einfache Art und Weise in relativ großer Anzahl übereinander stapeln und damit
eine große
Anzahl von Luftdächern
bei geringstem Transportvolumen transportieren. Dies ist wichtig
angesichts der Tatsache, dass ein solches Luftdach 2, 3 mehrere Meter
lang ist und bereits in einem durchschnittlichen Schachttrockner
durchaus ca. 200 Luftdächer
oder auch mehr benötigt
werden.
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Ein
weiteres konstruktives Detail zeigt die in den 4 dargestellte
Austragseinheit 20, die in 4 in
der Seitenansicht – daraus 4c ein
Detail – und
in 4b in der Aufsicht dargestellt ist:
Dabei
ist in der Seitenansicht der 4a zu
erkennen, dass sich unterhalb des Trocknerschachtes 1 jeweils
linienförmige
Rinnen mit V-förmigem
Querschnitt aneinander anschließen,
in deren Boden sich wiederum streifenförmige Auslauföffnungen 30 befinden,
aus denen das getrocknete Gut abgelassen werden kann. Die Auslauföffnungen 30 können durch ebenfalls
streifenförmige
Austragsschieber 12 vollständig verschlossen werden, die
aus Gründen
der Stabilität
in der Seitenansicht ihrerseits wiederum V-förmig ausgebildet sind, allerdings
von einem darüber
liegenden, nach oben leicht ballig gewölbtem Deckblech 13 überdeckt
sind, auf welches im geschlossenen Zustand der Auslauföffnungen 30 das Trocknungsgut
drückt.
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Wie
in 4a ersichtlich, besteht zwischen dem unteren Ende
der schräg
nach unten verlaufenden Zuführwände 31 und
der Oberseite der Deckbleche 13 ein geringer Abstand, durch
den das Trocknungsgut jedoch nicht seitlich herausströmen kann, da
sich das Deckblech 13 im geschlossenen Zustand nach beiden
Seiten weit genug über
das seitliche Ende der Auslauföffnung 30 hinaus
erstreckt.
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Alle
Austragsschieber 12 einschließlich ihrer Deckbleche 13 sind
an ihren stirnseitigen Enden mit in Öffnungsrichtung der Austragsschieber – in der Seitenansicht
der 4a nach links oder rechts – verlaufenden Längsstreben
verbunden zu einem Austragsrahmen 29, der von einem Betätigungszylinder 27 in
den 4 nach links oder rechts verschoben
werden kann und damit die Auslauföffnungen 30 verschließt oder
teilweise öffnet.
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Ein
vollständiges Öffnen, so
dass die Deckbleche 13 vollständig aus dem Bereich der Auslauföffnungen 30 herausfahren,
ist dabei nicht gewünscht:
Falls
nämlich
die Auslauföffnung 30 vollständig geöffnet würde, würde die
Produktsäule,
die direkt über der
Auslauföffnung 30 steht,
sehr schnell durch die Auslauföffnung
laufen, während
die Produktbereiche, die über
den schrägen
Zuführwänden 31 stehen,
nur sehr langsam oder gar nicht zur Auslauföffnung 30 laufen würden. Damit
wäre ein
gleichmäßiger Austrag
aus dem Trocknerschacht 1 nicht gewährleistet.
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Stattdessen
werden die Austragschieber 12 mit den Deckblechen 13 nur
soweit gemeinsam zur Seite verfahren – und zwar abwechselnd zur
linken und zur rechten Seite – dass
sich die Auslauföffnung 30 nur
teilweise öffnet.
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Zusammen
mit der Tatsache, dass die Deckbleche 13 leicht ballig
nach oben gewölbt – betrachtet in
ihrer Längsrichtung,
wie in 4c zu erkennen – sind,
bewirkt dies ein gleichmäßiges Einströmen in den
freigegebenen Teil der Auslauföffnungen 30 sowohl
derjenigen Anteile, die an den Zuführwänden 31 anliegen,
als auch derjenigen Anteile, die über der freigegebenen Auslauföffnung 30 angeordnet
sind.
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- 1
- Trocknerschacht
- 1a,
b
- Modul
- 2
- Zuluftdach
- 2a
- geschlossene
Stirnseite
- 2b
- offene
Stirnseite
- 3
- Abluftdach
- 3a
- geschlossene
Stirnseite
- 3b
- offene
Stirnseite
- 4a,
b
- Ebene
- 5
- diagonale
Linie
- 6
- diagonale
Linie
- 7
- Gutstrom
- 8
- Gutstrom-Breite
- 9
- Versatz
- 10
- Fließrichtung
- 11
- Querrichtung
- 12
- Austragsschieber
- 13
- Deckblech
- 14
- Beplankung
- 15
- Trocknungsluft
- 16
- Zuluftmodul
- 17
- Abluftmodul
- 18
- Heißlufterzeuger
- 19
- Abluftfilter
- 20
- Austragseinheit
- 21
- Frontwand
- 22
- Rückwand
- 23
- Durchtrittsöffnung
- 24
- Lochmuster
- 25
- Abkantung
- 26
- Abkantung
- 27
- Betätigungszylinder
- 28
- Rollen
- 29
- Austragsrahmen
- 30
- Auslauföffnung
- 31
- Zuführwände