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Vorrichtung zur Behandlung von feinteiligen Stoffen mit Gasen Die
Erfindung bezieht sich. auf eine Vorrichtung für die Behandlung von feinteiligen
Stoffen mit Gasen. Insbesondere betrifft sie die stetige Behandlung solcher Stoffe
mit Gasen, welche wegen ihrer korrodierenden oder schädlichen Natur oder aus wirtschaftlichen
Gründen auf die Behandlungszone beschränkt und nicht in die umgebende Atmosphäre
entweichen dürfen. Die Vorrichtung ist besonders geeignet für das stetige Modifizieren
von Stärke durch Behandlung mit Chlorwasserstoffgas.
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Die Säuerung von Stärke für die anschließende Verwendung zum Dextrinieren
ist ein übliches Verfahren, und es ist bekannt, daß die Veränderlichkeit des Säureinaktivierungsvermögens
von Stärke ein wichtiger Faktor ist, welcher berücksichtigt werden muß, wenn ein
gleichförmiges Endprodukt erwünscht ist. Geeignete Änderungen in der Säurekonzentration
können naturgemäß gemacht werden, um eine Anderung im Säureinaktivierungsvermögen
der Stärke auszugleichen, sobald eine solche Änderung im Säureinaktivierungsvermögen
beobachtet wird. Bei einem stetigen Säuerungsverfahren kann die Feststellung jeder
Änderung im Säureinaktivierungsvermögen von Stärke nach der Behandlung einer.viel
kleineren Stärkemenge getroffen werden, als es bei einem technischen Chargenverfahren
möglich ist, und zwar weil eine verhältnismäßig kleine Stärkemenge als Einsatz bei
einem solchen Verfahren im Vergleich zu der des Chargenverfahrens erforderlich ist.
Dieser Vorteil eines kontinuierlichen Stärkesäuerungsverfahrens ist in der Technik
erkannt worden, aber bisherige Versuche, ein kontinuierliches Verfahren zu entwickeln,
sind durch die Schwierigkeit behindert gewesen, welche mit einem wirksamen Abdichten
der Reaktionskammer gegen das Entweichen von korrodierenden sauren Dämpfen verbunden
ist, wenn die zu behandelnde Stärke durch die Kammer gefördert wird. Infolgedessen
sind die üblicherweise in der Industrie angewendeten Stärkesäuerungsverfahren Chargenverfahren,
welche das dichte Abschließen der Reaktionskammer während der Reaktionszeit ermöglichen.
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Ähnliche Schwierigkeiten treten auf beim Sterilisieren von Mehl durch
eine Gasbehandlung, bei der Behandlung von pulverförmigen dehydrierten Nahrungsmitteln,
z. B. Kartoffelpuffer, durch Versprühen mit Zusätzen und bei der Behandlung von
Metallpulvern, z.B. Eisen, mit Wasserstoff oder einem anderen Gas.
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Vorrichtungen zum Inberührungbringen von feinteiligem Material mit
einem Gas durch Leiten eines Stroms der Teilchen durch einen ein Gas enthaltenden
begrenzten Kontaktraum mit einem vibrierenden Förderer zum Transport feinverteilten
Materials und mit einem einen Teil der Länge des Förderers überdeckenden Tunnel,
dessen Seiten mit dem Förderer verbunden sind, wobei der Förderer einen Boden innerhalb
der Kammer besitzt, welcher mit in Längsrichtung des Förderers voneinander entfernten
Querwülsten versehen ist, und Mittel zum Schwingen des Förderers in Längsrichtung
vorgesehen sind, sind bekannt.
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Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
daß der Förderer die Form eines durch parallele bewegte Teile abgestützten Troges
besitzt und quer zur Förderrichtung angeordnete Vertiefungen besitzt, in welche
die Endwände des Tunnels von oben so weit hineinragen, daß sie Schleusen für das
feinteilige Material bilden, welche durch das Material gasdicht abgeschlossen sind.
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Dabei können die Vertiefungen im wesentlichen V-förmige Eindrückungen
in der Oberfläche des Förderers an jedem Ende des Tunnels und unter jeder der Wände
sein und Schleusen bilden.
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Die erfindungsgemäßen Merkmale verschaffen Vorteile, wie sie mit
den bekannten Vorrichtungen nicht erhältlich sind. Der Umstand, daß der erfindungsgemäße
Förderer Trogform besitzt, unterscheidet ihn vorteilhaft von dem der deutschen Patentschrift
94 943, wo Gas von unterhalb des Materials zugelassen wird, was bei der Erfindung
unerwünscht sein
würde, weil das Gas an beiden Enden entweichen
könnte, was tatsächlich nach der Zeichnung der deutschen Patentschrift der Fall
ist. Dagegen sind für die Erfindung die Querteile notwendig, um den Einlaß und Auslaß
abzuschließen, und solche Querteile werden durch die deutsche Patentschrift nicht
nahegelegt. Ferner zeigt diese Patentschrift nicht Endwände, welche sich nach unten
von oben auf eine bestimmte Höhe oberhalb der Querteile erstrecken.
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Durch die Erfindung ist mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung geschaffen,
durch welche bewegtes und gefördertes feinteiliges Gut unter Abschluß gegen die
Außenluft mit einem Gas behandelt werden kann.
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Ganz offensichtlich kann die Gasbehandlung feinpulverigen Materials
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung daher unvergleichlich besser als in der bekannten
durchgeführt werden.
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Zur besseren Erläuterung der Konstruktion und Arbeitsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird eine Ausführungsform in Verbindung mit der etwas schematischen
Zeichnung beschrieben, worauf die Erfindung aber keineswegs beschränkt sein soll.
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In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Aufrißansicht, teilweise im Schnitt,
einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung, F i g. 2 eine Schnittansicht
nach Linie 2-2 von Fig. 1, Fig.3 eine Schnittansicht nach Linie 3-3 von Fig. 1.
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Nach der Zeichnung besteht die Vorrichtung aus einem trogartigen
Förderer 10, welcher vorzugsweise eine flache, etwa waagerechte Bodenwand 11 mit
einer oberen Reaktionsfläche 11 a besitzt und mit im wesentlichen senkrechten Flanschen
oder Seitenwänden 12 ausgebildet ist, um eine seitliche Begrenzung zu bilden und
das zu behandelnde Gut auf dem Förderer zu halten. Der Förderer 10 ist auf einem
Träger oder Stützteil 13 in einer beliebigen Weise befestigt, z. B. durch Ansätze
14 an einem Ende und durch Anschweißen des Förderers an dem Träger an anderen benachbarten
Stellen wie bei 16 und 17.
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Der Träger selbst kann von dem Förderer 10 entladenes Gut weiterleiten
und ist daher zweckmäßigerweise in der Form eines Kanals ausgebildet, wie am besten
aus Fig. 2 ersichtlich. Der Boden des Förderers ist während des Betriebs mit einer
verhältnismäßig dünnen Schicht M aus dem zu behandelnden Gut bedeckt.
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Schwingbewegung wird dem Förderer 10 mittels eines Antriebs mitgeteilt,
der aus einer Schubstange 18, welche von einem in geeigneten, nicht dargestellten
Lagern montierten Exzenter 19 betätigt wird, besteht. Das andere Ende der Schubstange
ist an das benachbarte Ende des Trägers 13 mittels eines Zapfenlagers 21 befestigt.
Der Exzenterl9 wird über eine Scheibe22 angetrieben, welche ihrerseits von einer
Scheibe 23 mittels Riemen 24 getrieben wird.
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Die Scheibe 23 ist auf der Welle eines Elektromotors 26 angebracht.
Scheiben 22, 23 sind vorzugsweise einzeln auf ihren Arbeitsdurchmesser einstellbar,
so daß die Drehgeschwindigkeit des Exzenters 19 innerhalb gewünschter Grenzen geändert
werden kann.
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Mischorgane 27 (hier als quer verlaufende Vorsprünge von im allgemeinen
dreieckigem Querschnitt gezeigt) sind auf oder an der Bodenwand 11 des Förderers
angebracht, über oder als ein Teil der Reaktionsfläche 11 a vorgesehen, um das Durchpflügen
oder
Mischen des feinverteilten, die Behandlung gemäß der Erfindung erfahrenden Gutes
zu begünstigen.
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Der Trägerl3 ist vorzugsweise in waagerechter Richtung auf beliebigen
geeigneten, parallelen, bewegbaren Teilen abgestützt, welche in der dargestellten
Form biegsame Reaktionsflüsse oder Streben 28 sind, welche starr oben und unten
durch Ansätze 29 und 30 befestigt sind. Hierdurch sind die Streben in dem erforderlichen
Winkel gelagert, um die gewünschte Bewegung dem Förderer zu geben, wenn die Streben
28 durch den Schwingantrieb gebogen werden. Die Ansätze 29 sind an dem Träger 13
und die Ansätze 30 an einer Grundplatte 31 befestigt.
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Mit dieser Konstruktion ist die dem Förderer 10 mitgeteilte Vibrationsrichtung
wie durch den Doppelpfeil 25 in F i g. 1 angezeigt.
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Wenn ein feinverteiltes festes Gut mit einem Gas behandelt wird,
ist es meistens vorteilhaft, ein Mischen der festen Teilchen so zustande zu bringen,
daß alle Teilchen mindestens zeitweise in Berührung mit dem Behandlungsgas sind.
Dies wird durch Mischorgane 27, durch ihre Anordnung entlang der Bodenwand oder
des Bodens des Förderers, durch die Winkelstellung der Stützbeine oder Streben 28
und durch die Amplitude und Frequenz der Schwingung des Förderers erreicht. Für
die Behandlung von Stärke mit Chlorwasserstoffgas und wenn die Stärkeschicht etwa
12 mm dick ist, können die Mischorgane 27 zwischen etwa 75 und 100 mm voneinander
entfernt angeordnet sein, gemessen zwischen entsprechenden Stellen an benachbarten
Mischorganen, eine Höhe von etwa 5 mm, eine Breite an der Basis, wie im Querschnitt
in Fig. 1 gezeigt, von etwa 25 mm, eine aufsteigende Schräge von etwa 150, eine
abfallende Schräge von etwa 350 und einen Winkel an der Spitze von etwa 1300 aufweisen.
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Brauchbare Werte für die anderen Faktoren sind: Winkelschräge der
Streben 28 etwa 600 zur Waagerechten; Frequenz der Schwingung des Exzenters etwa
400 bis 800 Zyklen pro Minute; Amplitude der waagerechten Bewegung des Förderers
zwischen etwa 3 und 12 mm.
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Betrieb der Vorrichtung mit den eben definierten Faktoren bewirkt
Förderung eines feinverteilten Gutes, wie Stärke, von rechts nach links in F i g.
1, wobei die Stärke schwebend gemacht und ständig gemischt wird und die Stärketeilchen
in die gewünschte Berührung mit dem Chlorwasserstoffgas gebracht werden. Selbstverständlich
sind die angegebenen Werte der verschiedenen Faktoren bloß er-Läutern und nicht
begrenzend, und sie können erforderlichenfalls für verschiedene pulverförmige Güter
unter verschiedenen Umständen verändert werden.
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Aus den Zeichnungen ist auch ersichtlich, daß der Förderer über einen
Teil seiner Länge mit einem Tunnel oder einer Kammer 32 versehen ist, gebildet durch
eine obere Wand 33, welche durch die Seiten 12 des Fördertrogs abgestützt ist, und
durch die Endwände 34, welche von der oberen Wand 33 herabhängen und sich völlig
in Querrichtung über den Fördertrog erstrecken. Die obere Wand 33 und die Endwände
34 sind an die Seitenwände 12 des Förderers angeschweißt oder daran in anderer Weise
befestigt.
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Der Boden des Förderers an den Enden der Kammer ist mit im wesentlichen
V-förmigen Quervertiefungen
35, 35' ausgebildet, und die Endwände
34, 34' der Kammer erstrecken sich nach unten in diese Vertiefungen hinein und enden
oberhalb des Bodens des Förderers, wodurch ein Einlaß 36 und ein Auslaß 37 für die
Kammer gebildet sind.
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Wie bereits erwähnt wird die Stärke auf dem Förderer ebensowohl in
einen Schwebezustand versetzt wie auch gefördert und daher würde eine erhebliche
Staubmenge sich ergeben, wenn die schwebende Stärke in Berührung mit den senkrechten
Endwänden 34, 34' kommen würde, weil die Endwände eine größere waagerechte Geschwindigkeit
als die der schwebenden Stärke besitzen. Um solches Stäuben der strömenden Stärke
an den Öffnungen 36 und 37 zu verhindern, sind Flansche 38, 38' vorgesehen, die
sich im Winkel nach oben von dem Boden der Endwände 34, 34' in der Richtung des
Gutstromes etwa parallel zu den entsprechenden schrägen Flächen der Vertiefungen
35, 35' erstrecken.
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Die von den Wänden der Vertiefungen35, 35' mit der Waagerechten gebildeten
Winkel können in einem ziemlich weiten Bereich mit zufriedenstellenden Ergebnissen
geändert werden. Beispielsweise können die Steigwinkel der Vertiefungen 35, 35'
-das sind die mit der Waagerechten von den schrägen, die Entleerungsseiten der Vertiefungen
35, 35' darstellenden Oberflächen gebildeten Winkel - zwischen 3 und 250 sein, wobei
die Winkel um 250 bevorzugt werden, weil sie eine Verkürzung der Gesamtlänge der
Vorrichtung ermöglichen. Steigwinkel der Vertiefungen wesentlich über 250 werden
nicht empfohlen, weil bei solch steilen Winkeln die oberen Schichten der Stärke
sich mit größerer Geschwindigkeit als die unteren Stärkeschichten unter dem Einfluß
der Schwingungen des Förderers bewegen, was zu einem ungleichförmigen Aussetzen
der Stärke gegen das Behandlungsgas führt. Die höchsten Punkte der schrägen, die
Entleerungsseiten der Vertiefungen 35, 35' bildenden Oberflächen, das sind die schrägen
Oberflächen hinter dem Einlaß 36 und dem Auslaß 37, sind ein wenig (etwa 3 mm) oberhalb
der Bodenkanten der Endwände 34, 34' angeordnet.
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Die Fallwinkel der Vertiefungen 35, 35' - das sind die mit der Waagerechten
von den schrägen die Einlaßseiten der Vertiefungen darstellenden Oberflächen gebildeten
Winkel - sind auch nicht sehr wesentlich. Jedoch werden sehr kleine oder sehr große
Winkel aus praktischen Gründen nicht empfohlen, weil die kleinen Winkel eine unangemessene
Verlängerung des Förderteils für die Aufwärtsströmung verursachen und die großen
Winkel das Stäuben der geförderten Stärke begünstigen, wenn sie in die Vertiefungen
hineinfällt. Eine mäßige Winkelschräge, das ist zwischen etwa 10 und 500, ist deshalb
bevorzugt.
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Die Ausmaße der Endwand34 sind solche, daß ihre Bodenkante nicht
höher als und vorzugsweise unterhalb der oberen Oberflächella des Förderers innerhalb
der Kammer 32 ist. In gleicher Weise ist die Bodenkante der Endwand34' nicht höher
als und vorzugsweise unterhalb der waagerechten Erstreckung des Förderers an der
Einlaßseite von der Öffnung 36. Bei dieser Anordnung bilden die Endwände 34, 34'
und die Vertiefungen 35, 35' Fallen, welche die Einlaßöffnung 36 und Auslaßöffnung
37 einschließen und worin die Öffnungen 36 und 37 ganz unterhalb der oberen Ränder
der entsprechenden Vertiefungen 35 und 35' angeordnet sind.
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Ein Gasverteiler 39 für die Zuführung wasserfreien Chlorwassertoffes
oder eines anderen Gases ist in der Kammer 32 vorgesehen, vorzugsweise am Einlaß
36, und ein biegsamer Anschluß 40 verbindet den Verteiler mit der nicht gezeigten
Gasquelle. Ein Speisemechanismus für das pulverförmige zu behandelnde Gut ist am
Einlaßende des Förderers vorgesehen, wobei der Speisemechanismus in der Zeichnung
als ein an seinem Entleerungsende durch eine Walze 42 getragener Riemen 41 gezeigt
ist.
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Die Vorrichtung und das Verfahren sollen nun bei der kontinuierlichen
Säuerung von Stärke beschrieben werden.
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Der Exzenter 19 ist eingestellt, um eine Amplitude an waagerechter
Bewegung zwischen 3 und 12 mm zu geben, und die Scheiben 22, 23 sind eingestellt,
um Schwingen des Exzenters zwischen etwa 400 und 800 Zyklon pro Minute zu veranlassen.
Der Motor 26 wird angelassen, und die sich ergebenden Schwingungen werden auf den
Träger 13 und von da auf den Förderer 10 übertragen. Die zu behandelnde Stärke wird
stetig mit einer konstanten Geschwindigkeit durch einen nicht gezeigten gravimetrischen
Speisemechanismus dem Riemen 41 zugeführt, welcher die Stärke auf das Einlaßende
des Förderers 10 abgibt. Die Stärke wird zu dem Förderer mit einer Geschwindigkeit
zugeführt, um eine Schicht oder einen Strom vorbestimmter Tiefe, beispielsweise
von 12 mm über die Breite des Förderers, zu bilden.
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Unter dem Einfluß der Schwingbewegung des Förderers verteilt sich
die Stärke selbst gleichförmig über den Förderer und bewegt sich als eine Schicht
durch den Gasbehandlungstunnel oder -kammer 32, wo sie mit dem wasserfreien, durch
den Gasverteiler 39 zugeführten Chlorwasserstoffgas in Berührung kommt. Das Chlorwasserstoffgas
wird in die Behandlungskammer mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit eingeführt,
welche in Beziehung zu dem Stärkevolumen in der Schicht und zu den beabsichtigten
gewünschten Behandlungsgrad für die Stärke steht.
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Weil die Vorrichtung für kontinuierliche Behandlung bestimmt ist,
sind Einlaß 36 und Auslaß 37 vorzugsweise so ausgebildet, daß sie im wesentlichen
den gleichen Querschnitt wie den Querschnitt der Stärkeschicht auf dem Förderer
haben. Da die Stärke in Längsrichtung des Förderers sich bewegt, füllt sie die Vertiefungen35,
35' aus, in welchen Einlaß 36 und Auslaß 37 gelegen sind, wodurch Einlaß und Auslaß
stetig und vollständig untergetaucht in der Stärkeschicht gehalten werden. Wie bereits
erwähnt, sind Einlaß 36 und Auslaß 37 völlig unterhalb der an den Endwänden 34,
34 gelegenen Oberkanten der Vertiefungen35, 35' angeordnet, so daß der Stärkestrom
zuerst nach unten zu dem Einlaß 36 und sodann aufwärts von dem Einlaß in die Reaktionszone
in Kammer 32 strömt. Nach dem Durchqueren des größten Teils der Reaktionszone fließt
der Stärkestrom nach unten zu dem Auslaß 37, dann nach oben zu dem Auslaß aus der
Kammer 32 heraus. Durch das Einhalten der zur Senkrechten umgekehrten Wege gemäß
dieser Konstruktion füllt die Stärke stetig den Einlaß 36 und den Auslaß 37 aus,
und somit wirkt die Stärke selbst als das Mittel zum Abdichten der Reaktionskammer
zwecks Verhinderung des Entweichens von Chlorwasserstoffgas. Uberdies werden bei
der beschriebenen Konstruktion die Öffnungen 36 und 37 in der zu behandelnden Stärke
untergetaucht bleiben, selbst wenn die Stärke dem
Förderer mit einer
nicht stetigen Geschwindigkeit zugeführt wird und sogar wenn die Stärkezufuhr zu
dem Förderer ganz unterbrochen wird. Unter dem Einfluß der Mischorgane 27 wird die
durch die Kammer gehende Stärke gründlich aufgewühlt und vermischt, wodurch das
Freiliegen der Stärketeilchen gegen das Chlorwasserstoffgas zwecks Umsetzung damit
erheblich begünstigt wird.
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Selbstverständlich kann das Verfahren auch ausgeführt werden, wenn
keine Mittel zum Vermischen der festen Teilchen in der Reaktionszone vorgesehen
sind.