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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Trocknen von Pulvern.
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Unter Schüttgut werden im Allgemeinen Materialien verstanden, die aus einzelnen Partikeln besteht. Der Begriff umfasst Pulver, Granulate aber auch grobstückige Gemenge, oder anders formuliert alle Materialien, die in schüttfähiger Form vorliegen. Das jeweilige Verhalten eines Schüttguts hängt von unterschiedlichsten Eigenschaften desselben ab, wie beispielsweise von dessen Körnung, Kornverteilung, Schüttdichte, Rauheit, Feuchtigkeit und Temperatur.
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Bei feuchten Schüttgütern, insbesondere bei solchen mit geringen Partikeldurchmessern, kommt es häufig zu Agglomerationen der einzelnen Partikel. Das liegt daran, dass das Verhältnis von Oberfläche zu Durchmesser umso größer wird, je kleiner die Durchmesser der jeweiligen Partikel. Agglomerationen sind dabei also insbesondere im Falle von Pulvern problematisch, die vergleichsweise geringe Korngrößenverteilungen aufweisen.
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Um Agglomerationen zu vermeiden, ist es notwendig, die Pulver jeweils zu trocknen. Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik unterschiedlichste Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden, die eine Trocknung von Schüttgütern, insbesondere Pulvern, ermöglichen.
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Beispielsweise sind Trocknungsschränke bekannt, in welchen das jeweilige Schüttgut auf eine vorgebbare Temperatur, beispielsweise 100°C aufgeheizt werden. Die jeweils notwendigen Trocknungszeiten sind dabei aber in der Regel sehr lang, beispielsweise ein Tag. Eine Alternative besteht in der Erhitzung der Schüttguter in einem Gefäß mittels einer Gasflamme. Bei derartigen Varianten kann allerdings häufig keine gleichmäßige Trocknung des jeweiligen Schüttguts gewährleistet werden.
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Aus der
DE102007033629A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen der Partikel von Schüttgütern bekannt geworden, bei welcher aus dem Schüttgut ein fließfähiger Partikelstrom gebildet wird, der eine Trockenstrecke durchläuft und dabei mit einem von einem Gebläse erzeugten, mittels Lufterhitzer erwärmten Luftstromes beaufschlagt wird. Zur Trennung von Korngrößenbereichen der einzelnen Partikel kann der Partikelstrom darüber hinaus in Schwingungen versetzt werden.
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Darüber hinaus beschreibt die
DE102009056502A1 eine Einrichtung zum Trocknen von Schüttgütern, bei welchem das Schüttgut in einer Aufnahmeeinrichtung durch Zufuhr von Heizenergie getrocknet und anschließend mittels einer Antriebseinrichtung von der Aufnahmeeinrichtung zu einer Abgabeeinrichtung transportiert und auf diesem Weg zur Vereinzelung der Partikel in Schwingungen versetzt werden.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, welches insbesondere zur Trocknung von Pulvern geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 9.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgütern, insbesondere Pulvern, umfassend einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Schüttguts, eine Transporteinrichtung zum Transport des Schüttguts vom Vorratsbehälter zu einer Abgabeeinrichtung, eine Heizeinheit zur Erhitzung des Schüttguts, und eine Vibrationseinheit zur Erzeugung von Schwingungen in der Transporteinrichtung. Erfindungsgemäß ist die Heizeinheit derart angeordnet und dazu ausgestaltet ist, das Schüttgut zu erhitzen, während es sich in der Transporteinrichtung befindet.
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Erfindungsgemäß wird das Schüttgut in der Transporteinrichtung erhitzt, wobei gleichzeitig eine Vibration der Transporteinrichtung zum Zwecke der Umwälzung des Schüttguts und zum Transport desselben hervorgerufen wird. Die Trocknung bei gleichzeitiger Umwälzung des Schüttguts während des Transports zur Abgabeeinrichtung führt zu einer deutlich erhöhten Effizienz des Trocknungsvorgangs. Durch die Trocknung durch Zufuhr von Wärmeenergie kommt es zudem nicht zu einem unerwünschten Aufwirbeln des Schüttguts, wie es bei einem Heißluftstrom der Fall wäre.
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In einer Ausgestaltung weist der Vorratsbehälter eine einstellbare Dosiereinheit zur Abgabe des Schüttguts von dem Vorratsbehälter in die Transporteinrichtung auf, wobei insbesondere eine Abgaberate des Schüttguts vermittels der Dosiereinheit einstellbar ist. Die jeweils in die Transporteinrichtung und damit zur Abgabeeinheit gelangende Menge an Pulver ist also geeignet einstellbar, beispielsweise in Abhängigkeit der Feuchte des Schüttguts, oder in Abhängigkeit der erzeugten Schwingungen oder einer mittels der Heizeinrichtung erzeugten Temperatur im Bereich der Transporteinrichtung.
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In einer Ausgestaltung handelt es sich bei der Transporteinrichtung um eine Transportrinne. Es ist kein dichtes Gehäuse zum Transport des Schüttguts vom Vorratsbehälter zur Abgabeeinrichtung notwendig. Eine Transportrinne ist besonders einfach konstruktiv realisierbar.
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Die Heizeinrichtung umfasst vorzugsweise zumindest ein Widerstandselement oder ein Peltierelement. Es sind aber auch andere Mittel zur Zufuhr von Wärmeenergie an die Transporteinrichtung für die Heizeinheit denkbar, welche ebenfalls unter die vorliegende Erfindung fallen.
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Eine Ausgestaltung der Vorrichtung beinhaltet, dass die Heizeinrichtung im Bereich einer Wandung, insbesondere einer Seitenwandung oder einem Boden, der Transporteinrichtung angeordnet und dazu ausgestaltet, das Schüttgut in der Transporteinrichtung vermittels der Wandung der Transporteinrichtung zu erhitzen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Heizeinrichtung dazu ausgestaltet, das Schüttgut auf eine vorgebbare Temperatur zu heizen. Hierzu kann die Heizeinrichtung über geeignete Mittel zur Regelung der Temperatur oder Heizenergie sowie über einen Temperatursensor zur Ermittlung der jeweils aktuellen Temperatur verfügen.
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In noch einer Ausgestaltung erstreckt sich die Heizeinrichtung entlang eines vorgebbaren Teilbereichs einer Länge der Transporteinrichtung, insbesondere vollständig entlang der Länge der Transporteinrichtung. Das Schüttgut kann also entlang einer vorgebbaren Teilstrecke des Weges, welche es in der Transporteinrichtung zurücklegt, gezielt geheizt und damit einhergehend getrocknet werden.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Vibrationseinheit so ausgestaltet, dass eine Schwingungsfrequenz der mittels der Vibrationseinheit erzeugten Schwingungen einstellbar ist. Andere Ausgestaltungen können auch eine Einstellmöglichkeit bezüglich anderer Schwingungseigenschaften beinhalten. Die Schwingungsfrequenz hat einen direkten Einfluss auf die Umwälzung des Schüttguts in der Transporteinheit sowie auf die Transportgeschwindigkeit von dem Vorratsbehälter zur Abgabeeinrichtung.
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Noch eine Ausgestaltung der Vorrichtung beinhaltet, dass die Vibrationseinheit derart angeordnet und dazu ausgestaltet ist, das Schüttgut vermittels der Schwingungen zu transportieren. In diesem Falle verfügt die Transporteinrichtung über keinerlei weiteren Antrieb zum Transport des Schüttguts. Das Schüttgut wird ausschließlich durch die erzeugten Schwingungen in der Transporteinrichtung transportiert bzw. bewegt.
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Die Vibrationseinheit verfügt vorzugsweise zumindest über eine, insbesondere elektrisch steuerbare, Magnetspule. Die Magnetspule kann dabei beispielsweise einen Anker umfassen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Trocknen von Schüttgütern, insbesondere Pulvern, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- Transportieren des Schüttguts von einem Vorratsbehälter zu einer Abgabeeinrichtung mittels einer Transporteinrichtung,
- Erhitzen des Schüttguts während des Transports, und
- Erzeugen von Schwingungen in der Transporteinrichtung während des Transports des Schüttguts.
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Die vorliegende Erfindung gewährleistet eine hohe Effizienz des Trocknungsvorgangs durch die gleichzeitige Erwärmung und Umwälzung des Schüttguts während des Transports zur Abgabeeinrichtung und ist damit insbesondere vorteilhaft zur Trocknung von Pulvern, welche aufgrund ihrer vergleichsweise großen Verhältnisse von Oberfläche zu Durchmesser besonders stark zur Bildung von Agglomerationen neigen.
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Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass eine Abgaberate des Schüttguts an die Transporteinrichtung einstellbar ist, insbesondere wobei eine vorgebbare Menge an Schüttgut, insbesondere pro Zeiteinheit, in die Transporteinheit eingebracht wird. Entsprechend ist durch diese Maßnahme der Dosierung des Schüttguts an die Abgabeeinheit einstellbar. Die Abgaberate ist einer von mehreren Parametern, welche zur Optimierung des Trocknungsvorgangs geeignet eingestellt werden können.
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Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass das Schüttgut auf eine vorgebbare Temperatur geheizt wird. Auch die Heiztemperatur hat einen direkten Einfluss auf den Trocknungsvorgang.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Transport des Schüttguts vermittels der Schwingungen der Transporteinrichtung bewerkstelligt wird. Gleichzeitig wird vermittels der Vibrationen eine Umwälzung vorgenommen. Es ist keine separate Antriebseinheit zur Förderung des Schüttguts von dem Vorratsbehälter zur Abgabeeinrichtung notwendig.
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Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn eine Schwingfrequenz der Schwingungen der Transporteinrichtung auf einen vorgebbaren Wert eingestellt wird. Auch die Einstellung der Schwingfrequenz beeinflusst die Transportgeschwindigkeit und die Umwälzung des Schüttguts und damit auf verschiedene Art und Weise den Trocknungsvorgang.
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So ist es in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, eine Transportgeschwindigkeit des Schüttguts in der Transporteinrichtung auf einen vorgebbaren Wert einzustellen, wobei die Transportgeschwindigkeit insbesondere anhand der Schwingungsfrequenz eingestellt wird.
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Schließlich sieht noch eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass nur dann Schüttgut von dem Vorratsbehälter abgegeben wird, wenn die Transporteinrichtung auf die vorgebbare Temperatur geheizt ist und/oder zu Schwingungen mit der vorgebbaren Schwingungsfrequenz angeregt ist.
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Eine bevorzugte Anwendung für die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren liegt in der Verwendung bei der Herstellung von Thermometern, bei welchen ein Temperatursensor in einen Messeinsatz eingebracht wird, welcher mit einem Pulver, insbesondere Aluminiumoxidpulver, gefüllt wird. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise notwendig, dass das Pulver trocken ist, wenn es in den Messeinsatz eingefüllt wird, um eine elektrische Isolation des Temperatursensors und daran angeordneter Anschlussdrähte zu gewährleisten.
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Für derartige Anwendungen, bei denen jeweils kleinere Mengen an Pulver bzw. Schüttgut, diese jedoch kontinuierlich, benötigt werden, vereinfacht das erfindungsgemäße Vorgehen den durchzuführenden Trocknungsprozess erheblich. Die erfindungsgemäße Trocknung geht mit einem gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten industriellen Trocknungseinrichtungen deutlich reduzierten Aufwand einher und bietet die Möglichkeit, fortlaufend die jeweils benötigte Menge an Pulver zu trocknen und bereitzustellen.
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Es sei darauf verwiesen, dass die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Ausgestaltung mutatis mutandis auch auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar sind und umgekehrt.
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Die Erfindung sowie ihre vorteilhaften Ausgestaltungen werden anhand der nachfolgenden 1 näher erläutert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Trocknen von Schüttgütern, insbesondere Pulvern, umfasst einen Vorratsbehälter 2 mit einer Dosiereinrichtung 3, mittels welcher Dosiereinheit 3 eine vorgebbare Abgaberate des Schüttguts aus dem Vorratsbehälter 2 einstellbar ist. Das Schüttgut gelangt von dem Vorratsbehälter 2 an eine Transporteinrichtung 4, welche hier in Form einer Transportrinne ausgestaltet ist. Die Transporteinrichtung 4 wird mittels der Vibrationseinrichtung 5 in Schwingungen versetzt. Für das gezeigte Beispiel erfolgt vermittels der Schwingungen sowohl der Transport des Schüttguts zur Abgabeeinrichtung 6 als auch eine Umwälzung des Schüttguts während des Trocknungsvorgangs.
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Zur Trocknung des Schüttguts dient ferner die Heizeinrichtung 7, welche das Schüttgut während des Transports in der Transporteinrichtung 4 durch Zufuhr von Wärmeenergie, insbesondere auf eine vorgebbare Temperatur, erhitzt. Die Trocknung erfolgt somit vermittels der Transporteinrichtung 4, bzw. vermittels deren Wandung. Für die hier gezeigte beispielhafte Ausgestaltung umfasst die Heizeinrichtung zwei stabförmige Widerstandselemente, welche sich entlang der Transporteinrichtung 4 im Bereich eines Bodens der Transporteinrichtung 4 erstrecken.
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Die Trocknung des Schüttguts in der Transporteinrichtung 4, also während des Transports des Schüttguts, erhöht die Effizienz des Trocknungsvorgangs erheblich. Das Schüttgut wird kontinuierlich umgewälzt, während es erhitzt wird. Zudem ist kein separater Antrieb zum Transport des Schüttguts in der Transporteinrichtung 4 notwendig. Sowohl der Transport als auch die Umwälzung können mittels der Vibrationseinheit 5 bewerkstelligt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgütern
- 2
- Vorratsbehälter
- 3
- Dosiereinheit
- 4
- Transporteinrichtung
- 5
- Vibrationseinrichtung
- 6
- Abgabeeinrichtung
- 7
- Heizeinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007033629 A1 [0006]
- DE 102009056502 A1 [0007]
