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Verfahren und Vorrichtung zum Beschicken eines Stromtrockners Die
Erfindung betrifft die Beschickung eines Stromtrockners in der Weise, daß das Naßgut
in einen an die Saugseite des das @Taßgut und ein gasförmiges Trocknungsmittel in
das Trocknungsrohr fördernden Ventilators oder Schleuderrades angeschlossenen Behandlungsraum
abgegeben wird.
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Es ist bekannt, in Stromtrocknern um einen zentral in den Trocknungsraum
eingeführten kühlen Gasstrom einen heißen Gasstrom als --Mantel zu legen. Da hierbei
das Gut dem heißesten Gasstrom ausgesetzt ist, eignet sich diese Arbeitsweise nicht
für die Trocknung wärmeempfindlicher Güter, die nicht mit heißen Behälterwänden
in Berührung kommen dürfen. Es sind ebenfalls Trockner bekannt, die so arbeiten,
daß ein Teil der Brüden vom Ende der Trocknungsstrecke in den Trockner zurückgeleitet
wird. Diese rückgeführten Brüden dienen dabei zum Abmischen der frisch eintretenden
Heizgase auf die für das Gut zulässige Temperatur. Ferner ist bekannt, in dem rückgeführten
Brüdenstrom, bevor er mit den frischen Heizgasen vermischt wird, das zu trocknende
Gut aufzugeben. Bei diesem Verfahren wird die Abluft z. B. der letzten Trocknungsstufe
als Kühlluftstrom für die Mischung mit dem Heißluftstrom, z. B. in der ersten Trocknungsstufe,
verwendet. Die rückgeführte Luft enthält immer gewisse Staubanteile, die nur mit
hochwertigen Entstaubungseinrichtungen ausgeschieden werden können. Geschieht dies
nicht, so ist ein einfaches Zurückführen von Abluft bei temperaturempfindlichen
Gütern nicht nöglich, insbesondere da an den Wänden, die im Bereich, der Zusammenführung
der verschieden temperierten Luftströme liegen, infolge Wirbelbildungen Gutablagerungen
eintreten, die bei temperaturempfindlichem Gut zu Schädigungen oder Zersetzungen
führen. Es ist auch ein Stromtrockner bekannt, dem das Naßgut an der engsten Stelle
eines Venturirohres aufgegeben wird.
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Bei allen diesen bekannten Verfahren ist die Höhe der in den Trockner
eintretenden Trocknungsmitteltemperatur von der Temperaturempfindlichkeit des zu
trocknenden Gutes abhängig. Dabei ist bei der Trocknung temperaturempfindlicher
Güter nur ein geringes Wärmegefälle verfügbar, wodurch der Trocknungspro.zeß nicht
wirtschaftlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trocknung mit wesentlich
höheren Trocknungsmitteltemperaturen als bisher üblich zu ermöglichen und dabei
Gutsschädigungen durch Inberührungkommen mit zu heißen Trocknerwänden zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß soll das eingangs beschriebene Beschicken eines Stromtrockners
derart erfolgen, daß in dem Behandlungsraum um einen heißen in axialer Richtung
strömenden zentralen Trocknungsmittelstrom, z. B. Luftstrom, ein mit Naßgut beladener
kühlerer Trocknungsmittelstrom, z. B. Luftstrom, in gl-eich-er axialer Richtung,
gegebenenfalls in Form einer Schraubenlinie, geführt wird.
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Da sich das Naßgut im kühlen Luftstrom befindet und dieser sich allmählich
mit dem heißen Luftstrom mischt, kann sowohl vor als auch im Bereich der Mischstrecke
keine Überhitzung des Gutes eintreten, denn im Verlauf des Mischvorganges der Warmluftzone
tritt fortlaufend eine Teilluftverdampfung der im Naßgut enthaltenen Feuchtigkeit
ein.
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Bei der beschriebenen Arbeitsweise steht demnach für den Trocknungsprozeß
ein größeres Temperaturgefälle zur Verfügung.
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Das neue Verfahren läßt sich mit besonderem Vorteil so durchführen,
daß man das Naßgut dem kühleren Luftstrom vor dessen Eintritt in den Behandlungsraum
zugibt. Diese Arbeitsweise ist besonders dann zweckmäßig, wenn das Trocknungsverfahren
zwei-oder mehrstufig durchgeführt werden soll.
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Nach der Erfindung ist ein zweistufiges Trocknungsverfahren mit Rückführung
der nicht entstaubten Abluft ohne Schwierigkeiten durchführbar, weil die im kühleren
Luftstrom enthaltenen Feinstgutteile zwangläufig an die kühleren Außenwände geführt
und mit dem Naßgut vermischt werden. Dadurch sind Entstaubungseinrichtungen für
die Rückluft entbehrlich, und es kann der Wärmeinhalt der wenig mit Feuchtigkeit
gesättigten Rückluft für die erste Stuf-° der Trocknung voll ausgenutzt werden.
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Zweckmäßig-erweise wählt man für den Fall, daß der kühlere Luftstrom
in Form einer Schraubenlinie um den heißen Luftstrom geführt wird, für den
äußeren,
kühleren Luftstrom eine Axialgeschwindigkeit, die größer ist als die des Heißluftstromes,
so daß der letztere von außen nach innen durch Wirbelbildung teilweise aufgelöst
wird. Hierdurch findet in außerordentlich kurzer Zeit eine Vordurchmischung der
Heißluft mit dem kühleren Luftstrom statt.
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Zur Ausführung des neuen Verfahrens eignet sich ein einer Venturidüse
ähnlicher Behandlungsraum. Durch diesen werden die Luftströme in der Weise geführt,
daß die kühlere Luft am Anfang tangential oder axial, die Heißluft durch ein axiales
Rohr bis zur engsten Stelle und das Maßgut, zweckmäßig an der engsten Stelle des
Behandlungsraumes, zugeführt werden. Auf der gegenüberliegenden Seite endet der
Behandlungsraum auf der Saugseite eines schnell laufenden Ventilators oder Schleuderrades.
an dessen Ausblasstutzen das Trocknungsrohr angeschlossen ist.
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Ein Vorzug der tangentialen Einführung der kälteren Luft ist, daß
der gegebenenfalls in ihr enthaltene Gutstaub zur Wand hin weitgehend auszentrifugiert
wird, wobei durch Zuführen von Maßgut dieses sich mit dem trockenen Staub mischt,
so daß sich das Gutgemisch längs eines Schraubenlinienbandes an der Wand bewegt.
Durch diese Maßnahme wird einerseits erreicht. daß die Wandtemperatur hinter der
Heißlufteinleitstelle niedrig gehalten wird und andererseits keine nennenswerten
Gutmengen direkt in den Heißluftstrahl gelangen und damit unzulässig hoch erhitzt
werden können. Zum Schutz des in der Rückluft befindlichen feinsten Gutstaubes vor
Überhitzung ist um das Heißlufteinleitrohr ein Mantel gezogen, durch den geringe
-Mengen Kühlluft gesaugt werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist wesentlich, daß das zu trocknende Gut
nicht unmittelbar mit dem Heißluftstrahl in Berührung kommt, sondern vorwiegend
an der Innenwand des Behandlungsraumes gleitet, die ihrerseits durch den kühleren
Luftstrom und durch ein durch einen um das Auslaufstück des Behandlungsraumes gelegten
Mantel geleitetes Kühlmittel gekühlt wird.
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Durch diese -Maßnahme wird die `Vandtemperatur in dem gefährlichen
Bereich des Heißlufteintritts kühl gehalten. Eine erhebliche Temperatursenkung tritt
bereits durch Verdampfung von Feuchtigkeit in dem Behandlungsraum ein. Der endgültige
Temperaturzusammenbruch aber erfolgt dann nach der innigen Durchmischung von Feuchtgut
und Trocknungsluft im Ventilator bzw. Schleuderrad selbst. Dadurch sinkt die Temperatur
so weit ab, daß innerhalb des nachgeschalteten Trocknungsrohres klebende oder thermoplastische
Güter bei Anflug an die Wände nicht mehr der Gefahr einer Schädigung unterliegen.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen der neuen Beschickungsvorrichtung.
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Ahb. 1 einen Längsschnitt, Abb. 2 einen Querschnitt nach Linie A-A
der Abb. 1 an der Einleitstelle der Rückluft.
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Abb. 3 einen Querschnitt nach Linie B-B der Abb. 1 an der engsten
Stelle, 4 einen Querschnitt nach Linie C-C der Ahb. 1 durch den Ventilator, Abb.5
einen Längsschnitt einer anderen Vorrichtung.
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Der aus einem venturirohrähnlichen Körper bestehende Behandlungsraum
setzt sich aus einem kegelstumpfförmigen Einlaufstück 1, dem Zylinderstück 2 und
dem kegelstumpfförmigen Auslaufstück 3 zusammen. Der Körper ist so zusammengesetzt,
daß das Zylinderstück 2 die kleinsten Querschnitte der kegelstumpfförmigen Stücke
1 und 3 miteinander verbindet. Das Auslaufstück 3 endet im Einlaufstutzen des Ventilators
9, an dessen Druckstutzen das Trocknungsrohr 12 angeschlossen ist. Die Rückluft
wird durch ein Rohr 5 tangential in das zyklonartig wirkende Einlaufstück 1 eingeführt.
Das Rohr 6 für die Zuführung der Heißluft und das Rohr 7 für das Kühlmittel, z.
B. Luft, sind koaxial zum Einlaufstück 1 angeordnet und werden durch den Deckel
4 gehalten. Das Kühlluftrohr 7 überragt ein wenig an der Stelle 16 die Mündung des
Heißluftrohres 6, wodurch die Kühlluft angesaugt und zudem verhindert wird, daß
das Gut direkt mit der Mündung des Heißluftrohres 6 in Berührung kommt. Das Rohr
6 ragt bis an das Zylinderstück 2 in das Einlaufstück 1 hinein. Das Einlaufstück
1 ist über seine gesamte Länge mit einer Isolation 10 versehen. An dem Einlaufstück
1 ist das Zylinderstück 2 angebracht, in das ein oder auch mehrere Stutzen
8 für die Zufuhr des Maßgutes tangential oder radial münden.
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Das Auslaufstück 3 kann einen Mantel 11 für Kühlluft bzw. Kühlflüssigkeit
besitzen, die bei 13 eingeleitet und bei 14 abgeführt wird. Der umlaufende Flügel
15 des Ventilators kann die gleiche oder die entgegengesetzte Drehrichtung wie der
Rückluftwirbel aufweisen.
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Falls beabsichtigt ist, den Heißluftstrahl schon vor der Einmündung
in den Ventilator vollständig aufzulösen, kann es zweckmäßig sein, das Auslaufstück
3 zylindrisch oder sogar düsenförmig auszubilden oder zu verlängern. Die Öffnungswinkel
des kegelstumpfförmigen Ein- und Auslaufstückes werden den Eigenschaften des zu
trocknenden Gutes angepaßt. Desgleichen werden die Geschwindigkeiten des Heißluftstrahles
und die Axialgeschwindigkeit der kühleren Luft den jeweiligen Verhältnissen entsprechend
bemessen. Das Maßgut wird an der engsten Stelle der Vorrichtung zugeführt. Es ist
aber auch möglich, das Maßgut schon vorher der Rückluft mittels eines besonderen
in die Leitung der kühleren Luft eingebauten Ventilators bzw. Schleuderrades zuzuführen,
wobei dann die Stutzen 8 für die Zufuhr des Maßgutes entfallen. Dies kann insbesondere
bei sehr temperaturempfindlichem Gut von Vorteil sein, da die Rückluft infolge ihrer
geringen Sättigung noch Wasser aus dem Maßgut aufnehmen und sich hierbei bis nahe
an den Taupunkt abkühlen kann. Durch eine mäßige Beheizung der Rückluftleitung verhindert
man dabei eine Unterschreitung des Taupunktes.
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Nach Abb.5 wird die Rückluft oder Frischluft durch die hosenrohrartigen
Stutzen 5 zugeleitet. Durch diese Art der Zuleitung findet keine Rotation der kühleren
Luft statt, sondern sie umschließt lediglich in Form eines kühleren Mantels den
durch das Rohr 6 eintretenden Heißluftstrahl.
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An Stelle der zentral eingeführten Heißluft kann hei Gütern, die weniger
temperaturempfindlich sind, gegebenenfalls mit einer direkten Flamme gearbeitet
werden, wobei beispielsweise das Heizgas durch das Rohr 6 und die Verbrennungsluft
durch das Rohr 7 zugeleitet werden.
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Das Verfahren ist nicht auf Anwendung von nur zwei verschieden temperierten
Luftströmen beschränkt; es können auch mehrere Luftströme, die eine unterschiedliche
Temperatur aufweisen, zur Anwendung kommen.
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1-lit dem neuen Verfahren lassen sich feuchte Güter der verschiedensten
Art in einwandfreier Weise trocknen, z. B. lIineralien, Steine und Erden, Kohle,
Torf, Chemikalien anorganischer und organischer Herkunft, Nahrungsmittel, Holz-
und Celluloseprodukte,
sowie durch Polymerisation und Polykondensation
hergestellte Kunststoffe u. a.
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Beispiel Soll ein thermoplastischer Kunststoff, mit einer unteren
Erweichungstemperatur von etwa 60° C, getrocknet werden, dann ist dies bei diskontinuierlicher
oder kontinuierlicher Durchführung des Trocknungsverfahrens unter Verwendung z.
B. eines bekannten Horden-Umlufttrocknungsschrankes nur mit verhältnismäßig niedrigen
Lufttemperaturen, die in der Nähe oder kurz oberhalb der Erweichungstemperaturen
liegen müssen, möglich. Dabei werden häufig Trocknungsz_eiten von Stunden bis zu
mehreren Tagen benötigt. Bei diesen langen Trocknungszeiten kann eine gewisse Schädigung
schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, die unter Umständen sogar unter
der Erweichungstemperatur liegen können, eintreten. Außerdem ist ein solcher Trocknungsprozeß
unwirtschaftlich.
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Bei Verwendung der bisher bekannten Stromtrockner in ein- oder mehrstufiger
Anordnung ist es zwar möglich, die Trocknungslufttemperatur auf etwa 120° C bei
Stoffen mit obengenannter Erweichungstemperatur zu erhöhen, da hierbei eine Kurzzeittrocknung
vorliegt und die Teilchentemperatur die Kühlengrenztemperatur vor allem im ersten
Abschnitt der Trocknung nicht überschreitet. Geht man aber mit der Trocknungslufttemperatur
über 120° C hinaus, so «-erden infolge Überhitzung der Wandflächen Stoffanbackungen
an den Wänden beobachtet, die zunächst zu Ansinterungen und schließlich sogar zu
Stoffi2rsetzungen führen.
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eineeinwandfreie Trocknung selbst von hochwärmeempfindlichen Stoffen
erzielt man jedoch mit dein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Schaltet man vor den Ventilator oder das Schleuderrad des Trockners
den erfindungsgemäß vorgeschlagen:#n Behandlungsraum ein, so gelingt es bei einer
Rücklufttemperatur von etwa 60° C und einer Heißlufttemperatur von 250° C (bei gleicher
Rückluft-und Heißluftmenge und einer theoretischen Mischtemperatur von etwa 155°
C), den thermoplastischen Stoff ohiae Anbackungen an den Wandflächen des Behandlungsraumes,
des Ventilators bzw. des Schleuderrades und des Trocknungsrohres zu trocknen. Dabei
beträgt die Temperatur in der Nähe der Wand des Auslaufstückes 3 längs der Wand
gemessen nur etwa 80 bis 120° C: die Temperatur in der Mittelachse des Behandlungsraumes,
gemessen vom Heißluft;intritt bis vor den Schleuderradeingang, fällt bei diesem
Versuch von 250° C auf 140° C ab, wobei kein Stoff im Heißluftstrahl festzustellen
ist. Die ob-engenannte theoretische 'Mischtemperatur von 155° C wird an keiner Stoff
aufweisenden Stelle des Behandlungsraumes -rreicht. Die Restdurchmischung findet
im Ventilator bzw. im Schleuderrad 9 statt, wodurch die Temperatur, kurz über den
Austrittsstutzen des Schleuderrades im Trocknungsrohr 12 gemessen, auf etwa 65°
C abfällt. Da der ganze Prozeß bis zu dieser Meßstelle sich etwa in 1/5o bis 1/ioo
Sekunde abspielt, tritt keinerlei ungünstige Beeinflussung des Stoffes ein. Überraschend
ist, daß der so getrocknete Stoff höhere Thermostabilität aufweist als der auf bisher
bekannte Weise getrocknete Stoff. Außerdem fällt er in einer sehr schön gleichmäßigen
Form an. Die Geschwindigkeit der Rückluft beträgt bei dieser Versuchsanordnung etwa
25 m/s im tangentialen Einleitestutzen 5 und vergrößert sich in dem düsenartigen
Einlaufstück 1 bis zur engsten Stelle auf 45 m/s. Die Heißluft strömt mit einer
Geschwindigkeit von 25 m/s durch das Zuleitungsrohr 6. Eine etwa 501Q der Heißluftmenge
entsprechende Kühlluftmenge wird durch den Mantel des Zuleitungsrohres gegeben.