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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dächerschachttrockner zur Trocknung von Schüttgut.
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Zu Schüttgut, im Sinne der vorliegenden Erfindung gehören beispielsweise Getreide, Hülsenfrüchte, Reis und Grundstoffe der chemischen Industrie.
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Getreide ist für die menschliche Ernährung von zentraler Bedeutung. Weltweit werden jährlich etwa 2.370 Mio. Tonnen Getreide, Mais und Reis produziert. Dächerschachttrockner werden weltweit zur konvektiven Trocknung großer Massenströme von Getreide (bis zu 150 t/h) eingesetzt und gelten als etabliert und wirtschaftlich.
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Die Trocknersäule eines Schachttrockners wird nach dem Baukastensystem aus einzelnen Sektionen mit horizontalen Luftkanalreihen (über der Trocknerbreite) in überwiegend versetzter, symmetrischer Anordnung gefertigt. Je nach Hersteller unterscheiden sich die Sektionen in der Anzahl, in der Form und in der Dimension der Luftkanäle und dadurch in der Luftverteilung.
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Im Stand der Technik zeigen aktuelle Untersuchungen, dass eine ungleichmäßige Trocknung des Getreides aufgrund strömungstechnisch ungünstiger Apparategestaltung im Dächerschachttrockner stattfindet. Diese ungleichmäßige Trocknung trägt zu einem erhöhten spezifischen Energiebedarf von Dächerschachttrocknern im Vergleich zu anderen, weit entwickelten Trocknungsverfahren in der Industrie bei. Weltweit wird von der Mehrzahl der Trocknerhersteller die horizontale Dachaufteilung verwendet. Bei dieser Anordnung sind Luftkanäle gleicher Zuordnung (Zuluft, Abluft) in horizontalen Dachreihen abwechselnd und versetzt über der Trocknerhöhe angeordnet. Die Anordnung gewährleistet eine gleichmäßige Luftdurchströmung des Schüttguts. Die Trocknungsluft eines Zuluftkanals wird auf umliegende Abluftdächer verteilt (Vierteilung).
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Infolge der versetzten Anordnung entstehen vertikale Dachreihen gleicher Zuordnung. Dies bedeutet, dass über die Trocknerbreite verteilt vertikale Zuluft- und Abluftkanalreihen, über mehrere Trocknersektionen hinweg, nebeneinander liegen. Aufgrund der Schwerkraftförderung des Schüttguts folgen die Partikel überwiegend vertikalen Partikelbahnen durch den Trockner. Dadurch kommt es zur Übertrocknung von Getreidepartien, deren Partikelbahnen nur an heißen Zuluftkanälen entlang führen. Andererseits werden Getreidepartien, die sich nur an kalten Abluftkanälen entlang bewegen, wo die Luft schon recht kühl und feucht ist, untertrocknet. Eine solche Dachaufteilung führt somit zur Bildung von Feuchtesträhnen.
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In der
DE 445 818 A wird ein Dächerschachttrockner beschrieben, in dem einzelne Sektionen des Trockners um 180° gedreht werden, um eine Strähnenbildung im Trocknerschacht zu vermeiden. Bei einer solchen Drehung der Sektionen mit horizontaler Dachaufteilung kommt es an deren Schnittstelle zu einer Doppelung von Zu- bzw. Abluftkanalreihen. Dadurch entstehen Totzonen sowie Zonen mit hoher Luftwechselrate. Dies führt zu einer Verringerung der Trocknerleistung und Einbußen in der Produktqualität durch thermischen Stress an den Getreidepartikeln in Zonen mit hoher Luftgeschwindigkeit.
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Die
FR 822 311 A beschreibt als weitere Möglichkeit einen Dächerschachttrockner mit einer diagonalen Dachanordnung, um die Strähnenbildung im Trocknerschacht zu vermeiden. Bei dieser Anordnung sind Luftkanäle gleicher Zuordnung (Zuluft, Abluft) in diagonalen Dachreihen abwechselnd und über der Trocknerhöhe angeordnet. Dadurch wird die Trocknungsluft eines Zuluftkanals auf zwei, dem Zuluftkanal nahe liegende Abluftkanäle aufgeteilt. Dies führt zur Bildung von Zonen erhöhter Strömungsgeschwindigkeit sowie von Totzonen. Zusätzlich wird die Verwendung von konisch verjüngten Luftkanälen, die zu einer gleichmäßigeren Luftdurchströmung und zu einer erhöhten Volumenauslastung des Trockners führen, offenbart.
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Die
DE 103 57 410 A1 offenbart einen speziell konstruierten Dächerschachttrockner der Schwitzzonen besitzt, die wenig bzw. nicht durchströmt werden. Dadurch wird im Korn ein Feuchteausgleich erreicht. Zur Wärmerückgewinnung werden u. a. geschlossene Rückflussleitungen verwendet. In
FR 2 629 675 A1 ist die Verwendung der Schwitzzone auf eine Dachreihe im gesamten Trocknerschacht begrenzt.
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In der
DE 20 2007 015 451 U1 wird ein Dächerschachttrockner beschrieben, in dem geschlossene Wandkanäle verwendet werden. Die geschlossenen Wandkanäle sollen Totzonen der Partikelbewegung unterhalb der halben Dächer vermeiden.
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Die
EP 2 453 192 A2 beschreibt ein Trocknerdesign, das durch geneigte Seitenwände gekennzeichnet ist. Aufgrund der Neigung der Seitenwände und der Luftkanalanordnung können Gut- und Luftströmung aneinander angepasst werden. Außerdem wird eine Strähnenbildung durch die beschriebene Geometrie vermieden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schachtgeometrie für Dächerschachttrockner zur Verfügung zu stellen, mit der eine gleichmäßige Trocknung des Schüttguts und eine gleichzeitig gesteigerte Energieeffizienz bei schonender Behandlung der Produkte erzielt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Bereitstellung eines Dächerschachttrockners mit einer erfindungsgemäßen Anordnung von Kanälen für die Zu- und Abfuhr der Trocknungsluft gelöst. Durch diese Anordnung wird eine homogene Durchströmung der Schüttung erreicht. Die Bildung von strömungsarmen Zonen (Totzonen) wird verhindert, wodurch eine optimale Volumenauslastung des Trockners gewährleistet ist. Feuchte- und Temperatursträhnen aufgrund von Unter- bzw. Übertrocknung werden vermieden. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden somit gleichmäßige Trocknungsbedingungen für Getreidekörner unterschiedlicher Trajektorien erzielt. Im Ergebnis wird eine homogene Gutfeuchteverteilung nach der Trocknung erreicht. Thermische Schädigungen als Folge von Umsetzungsprozessen im Korn sowie die Bildung von Schimmelpilzen und Toxinen in der Getreidelagerung werden vermindert. Dadurch wird eine hohe und gleichmäßige Qualität des Getreides in der Lebens- und Futtermittelproduktion gewährleistet.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Dächerschachttrockner zur Trocknung von Schüttgut, wobei dieser Dächerschachttrockner übereinander angeordnete Trocknersektionen umfasst, die horizontal angeordnete Luftkanalreihen aufweisen, wobei jede Trocknersektion eine ungerade Anzahl horizontaler Luftkanalreihen aufweist und wobei in jeder Trocknersektion die erste Luftkanalreihe eine Zuluftkanalreihe und die letzte Luftkanalreihe eine nicht durchströmte Luftkanalreihe ist.
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Bevorzugt ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem die Anzahl der Luftkanalreihen in der jeweiligen Trocknersektion unabhängig voneinander drei bis sieben beträgt.
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Besonders bevorzugt ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem die Anzahl der Luftkanalreihen fünf ist.
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Weiterhin bevorzugt ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem die Luftkanalreihen versetzt zueinander angeordnet sind.
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Insbesondere bevorzugt ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem jede alternierende Trocknersektion in Bezug auf die Anzahl an Luftkanalreihen und deren Anordnung zueinander eine Baugleichheit aufweist.
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Vorteilhaft ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem der Abstand der letzten nicht durchströmten Luftkanalreihe zu der benachbarten Luftkanalreihe in der jeweiligen Trocknersektion unabhängig voneinander variabel einstellbar ist.
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Besonders vorteilhaft ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem die Anzahl der Zuluftkanäle in einer horizontalen Luftkanalreihe gleich der Anzahl der Abluftkanäle in einer horizontalen Luftkanalreihe ist, wobei alternierende Luftkanalreihen zwei nicht-vollständige Luftkanäle enthalten, die jeweils an der Seitenwand der Trocknersektion angeordnet sind.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung, werden die Begriffe „Luftkanal“, „Blind-Luftkanal“, „Ausgleichszone“ und „vollständiger“ und „nicht-vollständiger“ Luftkanal verwendet. Der Blind-Luftkanal ist ein nicht-durchströmter Luftkanal. Die Ausgleichszone entsteht am Ende der jeweiligen Trocknersektion durch die Einführung von Blind-Luftkanälen, wodurch ein Feuchte- sowie ein Temperaturausgleich des Korns stattfinden. Die vollständigen Luftkanäle beschreiben hier Luftkanäle mit einem maximalen Querschnitt, der durch die Form des Luftkanals definiert ist. Nicht-vollständige Luftkanäle besitzen einen Querschnitt, der gegenüber dem der vollständigen Luftkanäle durch das Schneiden der Grundfläche verkleinert (zum Beispiel halbiert) ist.
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Die vorliegende Erfindung umfasst einen Dächerschachttrockner bestehend aus Sektionen mit einer ungeraden Anzahl horizontal angeordneter Luftkanalreihen, wobei jede Trocknersektion mit einer Zuluftkanalreihe beginnt und die letzte Reihe eine Blind-Luftkanalreihe ist.
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Die erfindungsgemäße Trocknergeometrie vereint mehrere Prinzipien der Apparategestaltung, die eine gleichmäßige Produktqualität und eine effiziente Trocknung bewirken.
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Die in der
DE 445 818 A durch die Drehung der Trocknungssektionen um 180° zueinander erkannten Nachteile, werden durch die Blind-Luftkanalreihen verhindert.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners zeichnet sich dadurch aus, dass alternierende Trocknersektionen in Bezug auf die ungerade Anzahl von Luftkanalreihen und die versetzte Anordnung der Luftkanalreihen eine Baugleichheit aufweisen.
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Eine konstruktive Besonderheit stellt die Einführung einer Blind-Luftkanalreihe in jeder Trocknersektion dar, die verschiedene strömungsmechanische und trocknungsphysikalische Vorteile bietet:
- – Einführung einer Ausgleichszone am Ende jeder Trocknersektion
- – homogene Schüttgutbewegung über dem Trocknerquerschnitt
- – homogene Luftdurchströmung der Schüttung und optimale Vierteilung des Luftstroms jedes Zuluftkanals
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Die Ausgleichszone am Ende jeder Trocknersektion ermöglicht einen Feuchte- und Temperaturausgleich im Korn und bewirkt dadurch eine beschleunigte Trocknung in der nachfolgenden Trocknersektion.
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Erfindungsgemäß ist die Höhe der Ausgleichszone dadurch variabel einstellbar, dass der vertikale Abstand zwischen der Blind-Luftkanalreihe und der vorherigen Abluftkanalreihe bzw. der nachfolgenden Zuluftkanalreihe einstellbar ist. Das gänzliche Weglassen der Blind-Luftkanalreihe würde jedoch eine erhebliche Störung der Schüttgutbewegung zur Folge haben.
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Erfindungsgemäß ist eine bevorzugte Ausführungsform des Dächerschachttrockners eine solche, in der die Anzahl der Zuluftkanäle gleich der Anzahl der Abluftkanäle in der jeweiligen Trocknersektion ist, wobei alternierende Luftkanalreihen einen nicht-vollständigen Luftkanal umfassen, der jeweils an der Seitenwand der Trocknersektion angeordnet ist. Vorhandene Dächerschachttrockner mit horizontalen Luftkanalreihen, die aus gedrehten Sektionen aufgebaut sind, können durch das Verschließen einer der sich doppelnden Zu- bzw. Abluftkanalreihen mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Dächerschachttrockners umgerüstet werden. Diese Umrüstung ist konstruktiv leicht zu bewerkstelligen und verursacht keine hohen Kosten.
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Die Luftgeschwindigkeitsverteilung in der erfindungsgemäßen Trocknergeometrie offenbart eine homogene Durchströmung der Schüttung und zeigt, dass im Vergleich zum Stand der Technik keine Totzonen auftreten.
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Erfindungsgemäß wird dadurch eine gleichmäßige Trocknung erzielt, außerdem wird durch eine homogene Gutfeuchteverteilung nach der Trocknung die Produktqualität erhöht. Verluste aufgrund von Pilzbefall während der Lagerung sowie thermische Schädigungen werden verringert. Die Prozessqualität wird gesteigert. Nachfolgende Prozessschritte der Verarbeitung profitieren von einer höheren Produktqualität. Durch Schaffung homogener Trocknungsbedingungen und insbesondere durch die Vermeidung der Übertrocknung einzelner Getreidepartien wird der Trocknungsprozess energieeffizienter. Die Nachhaltigkeit in der Getreideproduktionskette wird gesteigert.
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Die vorliegende Erfindung wird mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners mit versetzten Luftkanalreihen in den jeweiligen Trocknersektionen.
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2 zeigt die Strömungsverteilung an der Schnittstelle zwischen zwei Trocknersektionen der 1.
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3 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners mit alternierenden Trocknersektionen, die jeweils drei oder fünf Luftkanalreihen umfassen.
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1 zeigt das Schema von vier Trocknersektionen 1 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners 10. In einer ersten Ausführungsform sind fünf horizontale Luftkanalreihen 2, 3, 4 in der jeweiligen Trocknersektion 1 versetzt zueinander angeordnet. Jede Trocknersektion 1 beginnt als erste Reihe mit einer Zuluftkanalreihe 2. Weiterhin zeigt 1 die Einführung des Blind-Luftkanals 4 als letzte Dachreihe der Trocknersektion. Gezeigt werden drei Zuluft- 2 oder Abluftkanäle 3 pro Luftkanalreihe 2, 3, 4, wobei alternierende Luftkanalreihen 2, 3, 4 jeweils zwei nicht-vollständige Luftkanäle 5 enthalten, die an den Seitenwänden der Trocknersektion 1 angeordnet sind.
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2 zeigt die Luftgeschwindigkeitsverteilung am Übergang von einer Trocknersektion 1 zur nachfolgenden Trocknersektion 1 der 1. Der Vertikalschnitt dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners 10 zeigt jeweils zwei Zuluft- 2 und Abluftkanäle 3 und einen Blind-Luftkanal 4. In dieser Figur wird verdeutlicht, dass keine Totzonen mehr gebildet werden.
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In einer zweiten Ausführungsform zeigt 3 vier Trocknersektionen 1, wobei diese jeweils entweder drei oder fünf zueinander versetzt angeordnete Luftkanalreihen 2, 3, 4 umfassen. Weiterhin wird gezeigt, dass alternierende Trocknersektionen 1 baugleich 1a, 1b in Bezug auf die Anzahl und die Anordnung der zueinander versetzt angeordneten Luftkanalreihen 2, 3, 4 sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trocknersektion
- 1a
- alternierende baugleiche Trocknersektionen
- 1b
- alternierende baugleiche Trocknersektionen
- 2
- Zuluftkanal
- 3
- Abluftkanal
- 4
- Nicht-durchströmter Luftkanal, Blind-Luftkanal
- 5
- Nicht-vollständiger Luftkanal
- 6
- Vollständiger Luftkanal
- 10
- Dächerschachttrockner
