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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Bearbeiten von Schüttgut, insbesondere zum Bearbeiten einer Trockenmischung (dry blend) eines Pulvers, insbesondere eines Kunststoff-Pulvers mit Zuschlagstoffen. Mit der Bearbeitungsanlage kann insbesondere ein PVC dry blend bearbeitet werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schüttgut-Bearbeitungsanlage derart weiterzubilden, dass deren Durchsatz erhöht ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Schüttgut-Bearbeitungsanlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass oftmals ein Kühlmischer, mit dem das Schüttgut nach dem Erwärmen auf eine Temperatur herunter gekühlt wird, der eine weitere Verarbeitung ermöglicht, durchsatzbegrenzend ist. Der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmetauscher ermöglicht es, ohne übermäßigen konstruktiven Aufwand die Bearbeitungsanlage auch für einen hohen Schüttgut-Durchsatz auszulegen. Insbesondere wurde erkannt, dass es nicht zwingend erforderlich ist, das Schüttgut beim Kühlen mit Hilfe mechanischer Werkzeuge aktiv durchzumischen. Es ist also insbesondere möglich, auf einen Kühlmischer, bei dem das Schüttgut mithilfe mechanischer Werkzeuge aktiv durchgemischt wird, vollständig zu verzichten.
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Eine zwangsläufige Durchmischung des Schüttguts beim Durchgang durch den Rohrbündelwärmetauscher reicht aus. Die resultierende Schüttgut-Bearbeitungsanlage kann für den kontinuierlichen Betrieb ausgelegt sein. Die Anlage kann einen Schüttgut-Durchsatz von mehreren Tonnen in der Stunde erreichen. Das Schüttgut kann Wärmetauscherrohre des Rohrbündelwärmetauschers durchtreten. Alternativ kann auch ein Wärmetauschermedium die Wärmetauscherrohre durchtreten, wobei dann das Schüttgut den die Wärmetauscher umgebenden Innenraum des Rohrbündelwärmetauschers durchtritt. Die Rohre des Rohrbündelwärmetauschers können dessen Innenraum auch nach Art von Wärmetauscherplatten unterteilen. Auch ein Plattenwärmetauscher ist daher ein Rohrbündelwärmetauscher im Sinne der Anmeldung. Bei der Heizmischeinrichtung handelt es sich um eine Mischeinrichtung, bei der das Schüttgut beim Heizen mit Hilfe mechanischer Werkzeuge aktiv durchmischt wird.
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Ein Fördersystem nach Anspruch 2 führt zur Möglichkeit eines besonders hohen Durchsatzes. Das Druckgas kann zusätzlich zur Kühlung des Schüttguts beitragen.
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Eine pneumatische Förderung durch den Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 3 oder eine gravimetrische Förderung durch den Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 4 sind Varianten, die je nach den Vorgaben, die einerseits an die Schüttgutbearbeitung und andererseits an den konstruktiven Aufwand sowie an den Durchsatz gestellt werden, bevorzugte Lösungen sind. Im Falle der gravimetrischen Förderung ist der Rohrbündelwärmetauscher zwar Teil einer pneumatischen Schüttgut-Förderstrecke; durch den Rohrbündelwärmetauscher selbst findet aber keine pneumatische Förderung statt. Dies kann realisiert werden, indem Druckgas als Förderluft an der gravimetrischen Förderstrecke durch den Rohrbündelwärmetauscher über eine Bypass-Leitung vorbei gefördert wird. Alternativ kann Druckgas zur pneumatischen Förderung nach dem gravimetrischen Förderweg unabhängig von der pneumatischen Förderung vor dem Rohrbündelwärmetauscher zur Verfügung gestellt werden.
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Ein Pufferbehälter nach Anspruch 5 ermöglicht eine vorbereitende Konditionierung des Schüttguts für eine anschließende Förderung und insbesondere für eine anschließende pneumatische Förderung.
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Eine Kühleinrichtung nach Anspruch 6 verbessert einen Kühleffekt durch Wärmeabgabe des Schüttguts an das Druckgas bei der pneumatischen Förderung.
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Mindestens eine zusätzliche Wärmetauschereinheit nach Anspruch 7 verbessert eine Kühlleistung der Schüttgut-Bearbeitungsanlage. Die mindestens eine zusätzliche Wärmetauschereinheit kann bei einer pneumatischen Schüttgut-Förderung zwischen einem Förder-Aufgabeort und dem Rohrbündelwärmetauscher angeordnet sein. Es können mehrere zusätzliche Wärmetauschereinheiten in Reihe längs der Schüttgut-Förderstrecke angeordnet sein. Die zusätzlichen Wärmetauschereinheiten können als Doppelrohr-Einheiten mit einem Innenrohr und einem dieses koaxial umgebenden Außenrohr ausgeführt sein, wobei das Schüttgut im Innenrohr oder im Außenrohr geführt ist und ein Wärmetauschermedium im Außen- oder im Innenrohr geführt ist.
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Der Rohrbündelwärmetauscher zum Kühlen des Schüttguts kann eine Nachrüstkomponente für eine bereits bestehende Schüttgut-Bearbeitungsanlage darstellen. Der Rohrbündelwärmetauscher kann dabei dem schon vorhandenen Kühlmischer in Schüttgut-Förderrichtung nachgeordnet sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 in einer schematischen Übersicht eine Anlage zum Bearbeiten von Schüttgut, insbesondere einer Trockenmischung (dry blend) eines Pulvers mit Zuschlagstoffen, mit einem Rohrbündelwärmetauscher zum Kühlen des Schüttguts;
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2 einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführung einer Schüttgut-Bearbeitungsanlage im Bereich einer weiteren Ausführung des Rohrbündelwärmetauschers zur Schüttgut-Kühlung; und
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3 in einer zur 1 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung der Schüttgut-Bearbeitungsanlage.
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Eine Anlage 1 dient zum Bearbeiten von Schüttgut und insbesondere zum Bearbeiten einer Trockenmischung (dry blend) eines Pulvers mit Zuschlagstoffen. Bei dem Pulver kann es sich insbesondere um ein Polyvinylchlorid-(PVC) Pulver handeln, welches mit Zuschlagstoffen, Weichmachern oder anderen Additiven gemischt ist. Bei der Bearbeitung innerhalb der Anlage 1 bleibt das Schüttgut auf einer Temperatur unterhalb einer Schüttgut-Erweichungstemperatur. Auch ein Granulat kann mit der Bearbeitungsanlage 1 bearbeitet werden.
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Die Anlage 1 hat eine Heizmischeinrichtung 2, in die das Schüttgut über eine Zuführleitung 3 beispielsweise gravimetrisch gefördert wird. Die Heizmischeinrichtung 2 hat einen Mischbehälter 4 mit einem Fassungsvermögen von beispielsweise 1000 bis 5000 Liter. Zur Heizmischeinrichtung 2 gehört weiterhin ein Heizmischer 5 zum mechanischen Durchmischen des Schüttguts in der Heizmischeinrichtung 2. Mechanische Mischkomponenten des Heizmischers 5 sind angetrieben von einem Mischermotor 6. Die Heizmischeinrichtung 2 dient zum Erwärmen und Durchmischen des Schüttguts. Im Mischbehälter 4 erreicht das Schüttgut eine Temperatur beispielsweise im Bereich zwischen 120°C und 130°C.
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Über eine Überführungsleitung 7 steht der Mischbehälter 4 mit einem Pufferbehälter 8 in Fluidverbindung. Die Überführungsleitung 7 ist mittels eines Sperrorgans 9, beispielsweise eines Schiebers, verschließbar. Die Überführung vom Mischbehälter 4 in den Pufferbehälter 8 über die Überführungsleitung 7 erfolgt ebenfalls gravimetrisch.
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Der Pufferbehälter 8 ist als Silobehälter mit einem oberen zylindrischen Abschnitt und einem unteren, konisch zulaufenden Austragsabschnitt ausgeführt. Von oben her mündet in den zylindrischen Abschnitt ein Behälterabschnitt 10 ein. Eine in den Behälterabschnitt 10 einmündende Abluftleitung 11 ist über ein weiteres Sperrorgan 12 absperrbar. Bei dem Behälterabschnitt 10 handelt es sich um einen Abluftfilter. Über das Sperrorgan 12 kann eine gezielte Entlüftung des Pufferbehälters 8 erreicht werden.
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Im Pufferbehälter 8 ist ein Rührwerk 13 angeordnet, das von einem Rührmotor 14 angetrieben ist. Das Rührwerk 13, z. B. in Form einer Rührschnecke, dreht sich dabei um eine vertikale Achse, die mit einer vertikalen Symmetrieachse des Pufferbehälters 8 zusammenfällt.
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Eine Ausgangsleitung 15 zum Schüttgut-Austrag am unteren Ende des Pufferbehälters 8 steht mit einer Zellenradschleuse 16 in Fluidverbindung. Im Pufferbehälter 8 ist ein Füllstandsensor 17 angeordnet, der ein Signal ausgibt, sofern ein vorgegebener Schüttgut-Füllstand im Pufferbehälter 8 erreicht ist.
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Alternativ zur Ausführung des Pufferbehälters 8 mit unterem, konisch zulaufendem Austragsabschnitt und vertikalem Rührwerk 13 sind auch andere Ausführungen für den Pufferbehälter 8 möglich, beispielsweise ein insgesamt zylindrischer Pufferbehälter mit flachem Boden und einem Austragsorgan.
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Über die Zellenradschleuse 16 wird das Schüttgut dosiert in eine pneumatische Druck-Förderleitung 18 ausgegeben. Bei der Zellenradschleuse 16 kann es sich um eine Durchblasschleuse oder eine Austragsschleuse handeln. Alternativ zu einer Zellenradschleuse kann zum Einspeisen des Schüttguts in die Druck-Förderleitung 18 auch eine Schneckenschleuse oder eine Doppelklappenschleuse zum Einsatz kommen.
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Einem Aufgabeort 19, an dem das Schüttgut der Druck-Förderleitung 18 zugegeben wird, wird als Fördergas Druckgas geregelt über ein Druckgasnetz 20 als Gasquelle zugegeben. Über einen Wärmetauscher 21 zwischen dem Druckgasnetz 20 und dem Aufgabeort 19 kann das Druckgas temperiert und insbesondere gekühlt werden, so dass es am Aufgabeort 19 eine vorgegebene Temperatur hat. Zwischen dem Wärmetauscher 21 und dem Aufgabeort 19 sind zur Überwachung einer Druckgas-Konditionierung noch ein Temperatursensor 22 und ein Drucksensor 23 angeordnet.
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Der Pufferbehälter 8 zwischen der Heizmischeinrichtung 2 und dem Förder-Aufgabeort 19 dient zum Auflockern des geheizten Schüttguts.
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Die Druck-Förderleitung
18 stellt eine pneumatische Schüttgut-Förderstrecke zur Förderung des Schüttguts zum Aufgabeort
19 bis zu einem Lagersilo
24 dar. Das Lagersilo
24 verfügt zur Entlüftung ebenfalls über Komponenten
10,
11,
12, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Pufferbehälter
8 bereits beschrieben wurden. Auch das Lagersilo
24 hat einen Füllstandsensor
17. In der Schüttgut-Förderstrecke
18 angeordnet ist ein Rohrbündelwärmetauscher
25 zum Kühlen des Schüttguts. Der Rohrbündelwärmetauscher
25 ist Teil der pneumatischen Schüttgut-Förderstrecke. Das Schüttgut wird durch eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren im Rohrbündelwärmetauscher
25 pneumatisch hindurch gefördert. Ein Rohrbündelwärmetauscher für eine solche pneumatische Durchförderung ist bekannt aus der
DE 10 2009 014 786 A1 . Den Raum zwischen den Wärmetauscherrohren durchfließt im Gegenstrom ein Wärmetauschermedium, welches dem Rohrbündelwärmetauscher
25 über einen Zulauf
26 zugeführt und aus dem Rohrbündelwärmetauscher
25 über einen Ablauf
27 abgeführt wird. Temperaturen des Wärmetauschermediums, bei dem es sich um Wasser handeln kann, im Zulauf
26 und im Ablauf
27 werden über Temperatursensoren
28 überwacht.
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Das Einspeiseorgan, also die Zellenradschleuse 16, und das Druckgasnetz 20 sind Teil eines Fördersystems zur Schüttgutförderung durch den Rohrbündelwärmetauscher 25.
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Als zusätzliche Kühlkomponenten kann die Bearbeitungsanlage 1 zwischen dem Aufgabeort 19 und dem Rohrbündelwärmetauscher 25 weitere Wärmetauschereinheiten 29 in Form von doppelwandigen Abschnitten der Schüttgut-Förderstrecke 18 aufweisen. In den Wärmetauschereinheiten 29 ist die Druck-Förderleitung 18 von einer hohlzylindrischen Kühlleitung 30 umgeben, durch die ein Wärmetauschermedium im Gegenstrom zur Schüttgut-Förderrichtung hindurch geleitet wird. Das Wärmetauschermedium, beispielsweise Wasser, wird der Kühlleitung jeweils über einen Zulauf 31 zugeführt und jeweils über einen Ablauf 32 abgeführt. Die Wärmetauschereinheiten 29 können in Reihe hintereinander angeordnet sein, so dass das Schüttgut die Wärmetauschereinheiten 29 hintereinander durchströmt. Auch hinsichtlich der Führung des Wärmetauschermediums können die Wärmetauschereinheiten 29, wie in der 1 dargestellt in Reihe geschaltet sein, so dass der Ablauf 32 einer der Wärmetauschereinheiten 29 mit dem Zulauf 31 der benachbarten Wärmetauschereinheiten 29 in Fluidverbindung steht.
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Über die pneumatische Schüttgut-Förderstrecke wird das Schüttgut zwischen dem Aufgabeort 19 und dem Lagersilo 24 kontinuierlich mit einer Förderleitung von mehreren Tonnen pro Stunde gefördert. Das Kühlen des Schüttguts findet also in einem kontinuierlichen Prozess statt. Der Rohrbündelwärmetauscher 25 ist inline in der pneumatischen Schüttgut-Förderstrecke angeordnet. Auch eine batchweise bzw. intermitierende pneumatische Förderung über die pneumatische Schüttgut-Förderstrecke zwischen dem Aufgabeort 19 und dem Lagersilo 24 ist möglich. Im Lagersilo 24 hat das Schüttgut eine Temperatur von höchstens 60°C. Je nach dem Weiterverarbeitungsprozess kann im Lagersilo 24 das Schüttgut eine Temperatur im Bereich zwischen 30° und 60°C haben.
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Die verschiedenen Sensoren und Motoren sowie Steuer- und Regeleinheiten der Bearbeitungsanlage 1 stehen mit einer zentralen Steuereinrichtung 32a in nicht dargestellter Weise in Signalverbindung.
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2 zeigt eine alternative Anordnung einer Variante eines Rohrbündelwärmetauschers 33 in der pneumatischen Druck-Förderleitung 18 zwischen dem Aufgabeort 19 und dem Lagersilo 24. Komponenten zur Führung des Wärmeträgermediums, welches auch beim Rohrbündelwärmetauscher 33 im Gegenstrom zur Schüttgut-Förderrichtung geführt wird, sind in der 2 weggelassen.
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Der Rohrbündelwärmetauscher 33 hat ebenfalls eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, in denen das Schüttgut im Gegensatz zum Rohrbündelwärmetauscher 25 allerdings nicht pneumatisch, sondern gravimetrisch gefördert wird. Am Ausgang des Rohrbündelwärmetauschers 33 ist eine Zellenradschleuse 34 angeordnet, über die das Schüttgut nach dem Durchlaufen der Wärmetauscherrohre im Rohrbündelwärmetauscher 33 wieder in die pneumatische Druck-Förderleitung 18 aufgegeben wird.
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Eine Schüttgut-Förderrichtung ist in der 2 schematisch durch Pfeile im Bereich der Druck-Förderleitung 18 angedeutet.
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Der Rohrbündelwärmetauscher 33 hat zudem eine Förder-Bypassleitung 35 zur Überführung des Druckgases aus einem Abschnitt der Druck-Förderleitung 18 vor den Wärmetauscherrohren des Rohrbündelwärmetauschers 33 hin zum Aufgabeort nach der Zellenradschleuse 34. Auch durch den Rohrbündelwärmetauscher 33 wird das Schüttgut kontinuierlich gefördert. Der Rohrbündelwärmetauscher 33 wird auch als inline-gravity-Rohrbündelwärmetauscher bezeichnet.
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Zusätzlich zur Kühlung des Schüttguts über den Rohrbündelwärmetauscher 25 und ggf. über die Wärmetauschereinheiten 29 kann ein Kühlen über einen zusätzlichen mechanischen Kühlmischer erfolgen, der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Rohrbündelwärmetauscher 25 und ggf. die Wärmetauschereinheit 29 können Nachrüstkomponenten zur Steigerung der Kühlleistung einer ansonsten bereits bestehenden Bearbeitungsanlage darstellen.
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3 zeigt beispielhaft eine grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannte Bearbeitungsanlage 36 mit einem nachgerüsteten und in die pneumatische Druck-Förderleitung 18 integrierten Rohrbündelwärmetauscher 37. Der Aufbau des Rohrbündelwärmetauschers 37 entspricht dem des Rohrbündelwärmetauschers 25 nach 1. Alternativ kann der Rohrbündelwärmetauscher 37 auch in der Bearbeitungsanlage 36 in Form eines inline-gravity-Rohrbündelwärmetauschers entsprechend der vorstehend im Zusammenhang mit der in der 2 beschriebenen Variante ausgeführt sein.
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Die Bearbeitungsanlage 36 wird nachfolgend nur dort beschrieben, wo sie sich von der Bearbeitungsanlage 1 unterscheidet. Komponenten und Funktionen, die im Zusammenhang mit den 1 und 2 bereits erläutert wurden, tragen ggf. die gleichen Bezugsziffern und werden nicht mehr im Einzelnen diskutiert.
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Zwischen der Heizmischeinrichtung 2 und dem Pufferbehälter 8, der bei der Bearbeitungsanlage 36 ohne Rührwerk ausgebildet ist, ist bei der Bearbeitungsanlage 36 noch ein mechanischer Kühlmischer 38 angeordnet. Dieser kühlt das Schüttgut auf eine Temperatur von deutlich unter 100°C.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4012348 [0002]
- AT 339583 [0002]
- DE 1244122 A [0002]
- DE 1454806 A [0002]
- DE 1956241 A [0002]
- DE 2414768 C2 [0002]
- DE 9211774 A1 [0002]
- DE 7908442 U1 [0002]
- DE 102009014786 A1 [0027]
