DE102008013996A1

DE102008013996A1 - Vorrichtung mit einem wenigstens einen Konditionierungsraum aufweisenden Wirbelschichterzeuger

Info

Publication number: DE102008013996A1
Application number: DE200810013996
Authority: DE
Inventors: Andreas Fehren; Albert Feldmann; Klaus Schönbörner
Original assignee: HEINEN DRYING GmbH
Current assignee: NEUHAUS NEOTEC MASCHINEN- UND ANLAGENBAU GMBH, DE
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Bei einer Vorrichtung mit einem wenigstens einen Konditionierungsraum aufweisenden Wirbelschichterzeuger, welcher zur Behandlung von Schüttgütern auf wenigstens einer über einem fluiddurchlässigen Boden ausgebildeten Fließbettstrecke dient, ist der Konditionierungsraum in einem Prozeßbehälter angeordnet. Der Wirbelschichterzeuger weist wenigstens eine Anschlußstation zur wahlweisen Aufnahme verschieden ausgebildeter Prozeßbehälter auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Wirbelschichtanlage mit einem wenigstens einen Konditionierungsraum aufweisenden Wirbelschichterzeuger zur Behandlung von Schüttgütern auf wenigstens einer über einem fluiddurchlässigen Boden ausgebildeten Fließbettstrecke.
Derartige Vorrichtungen dienen dem Konditionieren, insbesondere dem Trocknen, Kühlen, Agglomerieren, Granulieren oder Beschichten von Schüttgütern. Dazu wird das auf der Fließbettstrecke kontinuierlich fortbewegte Schüttgut mit einem den fluiddurchlässigen Boden in Aufwärtsrichtung durchströmenden Arbeitsfluid in einen Schwebezustand versetzt. Das Arbeitsfluid ist ein für das jeweils durchzuführende Behandlungsverfahren geeignetes Medium, dessen Bereitstellung und/oder Aufbereitung über Nebenaggregate erfolgt, welche Bestandteil der bekannten Vorrichtungen sind. Um eine gleichmäßige Behandlung des Schüttgutes zu erzielen, müssen Störgrößen wie die Eigenbewegung der Schüttgutteilchen in der Wirbelschicht oder wie die den Konditionierungsraum begrenzenden Wandflächen möglichst klein gehalten werden. Aus diesen Gründen sind die bekannten Vorrichtungen als Großanlagen ausgeführt, so daß die Störgrößen eine relative Verkleinerung erfahren. Der Betrieb derartiger Großanlagen erfordert jedoch entsprechend große Durchsatzmengen an Schüttgut und Arbeitsfluid, so daß die bekannten Vorrichtungen für den Einsatz in den Laboren der Pharmaindustrie und der Produktentwicklung völlig ungeeignet sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, welche besonders auch für den Einsatz in Laboren geeignet ist.
Diese Aufgabe ist durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Konditionierungsraum in einem Prozeßbehälter angeordnet ist, und daß der Wirbelschichterzeuger wenigstens eine Anschlußstation zur wahlweisen Aufnahme verschieden ausgebildeter Prozeßbehälter aufweist. Gemeinsam fungieren die Anschlußstation und der Prozeßbehälter als Schnellverbindung, welche den Arbeitsaufwand zum wahlweisen gegeneinander Austauschen der Prozeßbehälter auf ein Minimum reduziert. Die Reduzierung des Arbeitsaufwandes erlaubt den wirtschaftlichen Einsatz produktbezogener Prozeßbehälter. Damit wird vorteilhaft eine Kontaminierung eines der aus einem Schüttgut herzustellenden Produkte mit Rückständen aus jeweils anderen Produkten vermieden. Da die Anschlußstation ihrer Bezeichnung nach stationär, also unbeweglich angeordnet ist, weisen die Prozeßbehälter zur Ausbildung der Schnellverbindung eine maximale Mobilität und damit Abmessungen auf, welche eine gute Handhabbarkeit gewährleisten. Damit liegen auch die Abmessungen der Konditionierungsräume deutlich unter den Abmessungen der Konditionierungsräume bekannter Großanlagen, so daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung konditionierbare Durchsatzmengen maßgeblich herabgesetzt sind. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders für den Einsatz in den Laboren der Pharmaindustrie und der Produktentwicklung geeignet.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung weist die Fließbettstrecke eine Förderleistung von maximal 15 kg pro Stunde auf. Vorzugsweise weist die Fließbettstrecke jedoch eine Förderleistung zwischen 1 kg und 10 kg pro Stunde auf. Damit bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für Labore die Möglichkeit, Kleinstmengen an Schüttgut in einer Wirbelschicht zu konditionieren. Daraus ergibt sich insbesondere bei der Verarbeitung von wertvollen Rohstoffen ein erheblicher Kostenvorteil.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung weist der fluiddurchlässige Boden eine Oberfläche von weniger als 0,15 m² auf. Vorzugsweise weist der fluiddurchlässige Boden jedoch eine Oberfläche von weniger als 0,113 m² auf. Bei einer derart kleinen Oberfläche kann eine Wirbelschicht bereits mit Volumenströmen unter 150 m³ pro Stunde erzeugt werden. Außerdem ermöglicht eine derartige Dimensionierung des fluiddurchlässigen Bodens die Ausbildung eines besonders handliche Abmessungen aufweisenden Prozeßbehälters, so daß es lediglich eine einzige Person erfordert, den Austausch eines Prozeßbehälters an der Anschlußstation des Wirbelschichterzeugers vorzunehmen.
Zur Minimierung der Störgrößen wird vorgeschlagen, daß der fluiddurchlässige Boden die Fließstrecke seitlich einfassende Randbereiche aufweist. Je nach Größe der die Fließstrecke seitlich einfassenden Randbereichen können die den Konditionierungsraum seitlich begrenzenden Wandflächen ganz oder zumindest teilweise entfallen. Die die Fließstrecke seitliche einfassenden Randbereiche weisen mit Vorteil eine abgerundete Formgebung auf, mit welcher Störgrößen erzeugende Eckbereiche, in welchen es zum Hängenbleiben einzelner Schüttgutteilchen kommen kann, vermieden sind.
Zur weiteren Vermeidung von Störgrößen sind in dem fluiddurchlässigen Boden Anströmöffnungen mit unterschiedlichen Anströmwinkeln angeordnet. Dabei wird vorgeschlagen, die in den Randbereichen angeordneten Anströmöffnungen mit Anströmwinkeln zu versehen, die eine auf den Mittenbereich der Fließbettstrecke gerichtete Strömung erzeugen. Die kontinuierliche Fließbewegung der Fließbettstrecke wird hingegen dadurch erzeugt, daß sämtliche Anströmöffnungen mit Anströmwinkeln versehen sind, die eine in Fließrichtung der Fließbettstrecke gerichtete Strömung erzeugen.
Um die aus der Eigenbewegung der Schüttgutteilchen in ihrer Wirbelschicht resultierenden Störgrößen zu reduzieren, weist der Prozeßbehälter in seinem Konditionierungsraum angeordnete Strömungswiderstände auf. Diese dienen insbesondere dazu, einzelnen ein Übermaß an Bewegung aufweisenden Schüttgutteilchen Bewegungsenergie zu entziehen.
Ein Strömungswiderstand ist beispielsweise ein in der Fließbettstrecke angeordnetes Staublech, mit welchem die Fließbettstrecke in einzelne Teilbereiche unterteilt ist. Die Stauwirkung erzeugt in jedem dieser Teilbereiche Verwirbelungen, welche die Fließbettstrecke effektiv verlängern.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mit wenigstens einem Staublech ein Überlaufwehr ausgebildet. Das als Überlaufwehr ausgebildete Staublech hat die Wirkung, daß die etwa quer zur Fließrichtung der Wirbelschicht gehende Überlaufströmung eine vorteilhafte Umwälzung der Wirbelschicht in dem in Fließrichtung jeweils hinter dem Überlaufwehr ausgebildeten Teilbereich der Fließbettstrecke zur Folge hat.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Staublech eine Loch-, Schlitz- oder Gitterstruktur aufweist. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, mehrere Stau bleche mit nur wenigen eine spezielle Anordnung zueinander aufweisenden Löchern oder Schlitzen vorzusehen.
Wegen der geringen Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, den Wirbelschichterzeuger auf einem Fahrwerk anzuordnen. Vorzugsweise sind auch sämtliche zur Bereitstellung und/oder Aufbereitung des Arbeitsfluides erforderlichen Nebenaggregate auf dem Fahrwerk angeordnet. Damit ist die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung als eine mobile Einheit ausgebildet, welche für den Einsatz in Laboren und Versuchsräumen besonders geeignet ist. Im einfachsten Fall weist das Fahrwerk lediglich vier handelsverfügbare Apparaterollen auf.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wegen Ihrer geringen Abmessungen dazu geeignet, den Wirbelschichterzeuger als Tischgerät auszubilden. Auch hier sind vorzugsweise die zur Bereitstellung und/oder Aufbereitung des Arbeitsfluides erforderlichen Nebenaggregate Bestandteil des Tischgerätes.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist der Prozeßbehälter wenigstens ein sich etwa über die gesamte Länge seiner Fließstrecke erstreckendes Inspektionsfenster auf. Dieses ermöglicht neben der elektrosensorischen Überwachung eine visuelle Überwachung des gesamten auf der Fließbettstrecke ablaufenden Behandlungsprozesses.
Eingeständiger Schutz wird für einen Prozeßbehälter mit einer Fließbettstrecke beansprucht, welcher für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist. Dazu weisen der Prozeßbehälter und die Anschlußstation miteinander korrespondierende Anschlußflächen auf.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2: eine perspektivische Ansicht eines Prozeßbehälters für die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem einen Konditionierungsraum 1 aufweisenden Wirbelschichterzeuger 2. Der Konditionierungsraum 1 ist in einem Prozeßbehälter 3 angeordnet. Zur Aufnahme des Prozeßbehälters 3 weist der Wirbelschichterzeuger 2 eine Anschlußstation 4 auf. Der Wirbelschichterzeuger 2 ist auf einem Fahrwerk 5 angeordnet, welches vier handelsverfügbare Apparaterollen 6 aufweist. Der Prozeßbehälter 3 weist ein sich etwa über die gesamte Länge seiner Fließstrecke erstreckendes Inspektionsfenster 7 auf. Weiterhin weist der Prozeßbehälter 3 drei Lufteinlaßstutzen 8 und drei Luftauslaßstutzen 9 auf. Die Anschlußstation 4 weist an die Lufteinlaßstutzen 8 und an die Luftauslaßstutzen 9 des Prozeßbehälters 3 angeschlossene Anschlußleitungen 10, 12 mit wahlweise manuell, pneumatisch oder elektrisch einstellbaren Drosselklappen 11, 13 auf. Außerdem weist der Prozeßbehälter einen Schüttguteinlaßstutzen 14 und einen Schüttgutauslaßschacht 15 auf. Das freie Ende des Schüttgutauslaßschachtes 15 weist eine aus Absperrventilen ausgebildete Auslaßschleuse 16 auf. Die Anschlußleitungen 10 und 12 sind über eine geschlossene Luftführung miteinander verbunden, welche im wesentlichen im Inneren eines Gehäuses 17 verläuft. Das Gehäuse 17 umfaßt einen Steuerschrank 18 mit Anzeigeeinrichtungen 19, 20.
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Prozeßbehälters 3 für die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1. In dieser Figur wird deutlich, daß der oberhalb eines fluiddurchlässigen Bodens 21 gelegene Bereich des Konditionierungsraumes 1 als Fließbettstrecke ausgebildet ist, in welcher zwei als Sektionswände ausgebildete Strömungswiderstände 22, 23 angeordnet sind. Außerdem weist der Prozeßbehälter 3 eine Entnahmeeinrichtung 24 zur Stichprobenerhebung auf. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Claims

Vorrichtung mit einem wenigstens einen Konditionierungsraum aufweisenden Wirbelschichterzeuger zur Behandlung von Schüttgütern auf wenigstens einer über einem fluiddurchlässigen Boden ausgebildeten Fließbettstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß der Konditionierungsraum (1) in einem Prozeßbehälter (3) angeordnet ist, und daß der Wirbelschichterzeuger (2) wenigstens eine Anschlußstation (4) zur wahlweisen Aufnahme verschieden ausgebildeter Prozeßbehälter (3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließbettstrecke eine Förderleistung von maximal 15 kg Schüttgut pro Stunde aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fluiddurchlässige Boden (21) eine Oberfläche von weniger als 0,15 m² aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der fluiddurchlässige Boden (21) die Fließstrecke seitlich einfassende Randbereiche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem fluiddurchlässigen Boden (21) Anströmöffnungen mit unterschiedlichen Anströmwinkeln angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßbehälter (3) in seinem Konditionierungsraum (1) angeordnete Strömungswiderstände (21, 22) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Strömungswiderstände (21, 22) ein in der Fließbettstrecke angeordnetes Staublech ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit wenigstens einem Staublech ein Überlaufwehr ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Staublech eine Loch-, Schlitz- oder Gitterstruktur aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichterzeuger (2) auf einem Fahrwerk (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichterzeuger (2) als Tischgerät ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßbehälter (3) wenigstens ein sich etwa über die gesamte Länge seiner Fließstrecke erstreckendes Inspektionsfenster (7) aufweist.
Prozeßbehälter mit einer Fließbettstrecke, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.