DE2124010A1

DE2124010A1 - Wärmeaustauscher zur Trocknung von mehr oder weniger feuchten, festen oder halbfesten Stoffen

Info

Publication number: DE2124010A1
Application number: DE19712124010
Authority: DE
Inventors: Thor Hop; Solberg Per Bergen; Onarheim (Norwegen)
Original assignee: Stord Bartz Industri A/S, Bergen (Norwegen)
Priority date: 1970-05-16
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1971-12-02
Also published as: DE2124010C3; SE359370B; CS247051B2; CA934747A; DK125494B; NL164657B; IE35195B1; NL7106766A; FR2091660A5; PL73338B1; US3800865A; GB1313126A; YU120771A; NL164657C; DE2124010B2; IE35195L; YU33220B; NO122742B

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. WERNER FREISCHEM

DIPL.-ING. ILSE FREISCHEM

5000 KÖLN 1 HEUMARKT 50 TE LE FO N : (02 21) 23 58 68

S 87 PaGm 71/2

Stord Bartz Industri A/S, C.Sundtsgt. 29, 5000 Bergen, Norwegen

Wärmeaustauscher zur Trocknung von mehr oder weniger feuchten,, festen oder halbfesten Stoffen

Diese Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zum mittelbaren Erhitzen, !Trocknen oder Abkühlen von mehr oder weniger feuchten, festen oder halbfesten Stoffen, wie z.B. von in flüssigen oder pastiösen und pulverförmigen Stoffen vorhandenen festen Stoffen.

Bis jetzt sind herkömmliche Wärmeaustauscher für die oben genannten Zwecke der Förderschneckenbauart, die' z.B_e in der deutschen Patentschrift 969 502 beschrieben ist« Der sich drehende Austauschkörper, der bei dem erfindungsgemässen Wärmeaustauscher vorhanden ist, ist nicht als Förderschnecke ausgebildet, sondern dagegen mit ringförmigen Scheiben gemäss der norwegischen Patentschrift 95 490 ausgestattet.

Ein Wärmeaustauscher der Förderschneckenbauart, d.h. entweder mit einer oder mehreren Schnecken, besitzt mit Bezug

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auf den Wärmeaus tausch Vorgang den wesentlichen. Nachteil, daß die zu fördernde Stoffmenge durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke bzw. der Schnecken bestimmt wird.

Auf der anderen Seite gewährleisten kreisrunde Scheiben eines Wärmeaustauschers keinen formschlüssigen Stoff transport in der axialen Sichtung und statt dessen verursachen sie ein Bremsen des Stoffes während dem Transport in der axialen Richtung. Der Transport des Stoffes in der axialen Richtung in einen Wärmeaustauscher der Scheibenbauart wird durch an den kreisrunden Scheiben befestigte Flügel zustande gebracht. Vorzugsweise sind die Flügel verstellbar, um den Transport des Materials in der axialen Richtung zu variieren. Falls erwünscht, kann man die Flügel derart auslegen, daß sowohl ein Rühren als auch der Transport des Stoffes beim Drehen des Wärmeaustauschkörpers in einer Richtung stattfindet, während sie beim Drehen in der entgegengesetzten Richtung ein Rühren ohne Transport in der. axialen Richtung verursachen.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher ist so ausgelegt, daß er je nach Bedarf und gemäß der Einstellung der Drehbewegung des Wärmeaustauschkörpers kontinuierlich oder diskontinuierliche betätigt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den optimalen Wärmeübertragungskoeffizienten gewährleistende

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Umdrehungsgeschwindigkeit auswählen zu können. Dabei soll dieser optimale Wärmeübertragungskoeffizient auch dann aufrechterhalten werden, wenn wenig Stoff durch den Wärmeaustauscher fließt. Der Stoffluß durch den Austauscher wird durch das Vorhandensein einer großzügig ausgelegten Öffnung für den Stoff zwischen dem äußeren Umfang des sich drehenden Austauschkörpers und dem umgebenden Wärmeaustauschgehäuse möglich. Das Vermischen des Stoffes sowie ein intensives Rühren des Stoffes wird durch die genannten Flügel bewerkstelligt, wobei diese Bewegungen sich lediglich durch die Regulierung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Wärmeaustauscherkörpers einstellen lassen. Zusätzlich kann der Transport des Stoffes in der axialen Richtung des Wärmeaustauschers dadurch reguliert werden, daß man die Drehrichtung des Wärmeaustauschkörpers ändert.

Aus der norwegischen Patentshcrif t 95 4-90 ist eine Trocknungsvorrichtung bekannt", bei der das Heizmedium aus kondensierbarem Dampf besteht. Demgegenüber besteht bei der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, ein anderes wärmeübertragendes Medium zu benutzen. Dabei wird vorzugsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit sowohl als Heizmedium als auch als Abkühlmedium benutzt. Es ist besonders vorteilhaft, organische Wärmeübertragungsmedien, wie z. B. heiße Öle, und anorganische Wärmeübertragungsmedien, wie z. B. flüssige Salze, anzuwenden, wobei es jedoch vorteilhaft sein kann, andere geeignete Flüssigkeiten oder Gase anzuwenden. Insbe-

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sondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Benutzung eines Mediums, bei dem. Sicherheitsmaßnahmen sich durch Dimensionierung usw. vermeiden lassen, die sonst bei der Anwendung von gesättigtem Wasserdampf oder ähnlichen Medien, die unter einem erheblichen Überdruck gehalten werden, nötig sind.

Bei der vorliegenden Erfindung besteht eine weitere Aufgabe darin, die Benutzung einer sehr konzentrierten Heizfläche zu benutzen. Der Hauptteil der kombinierten Heizfläche des Wärmeaustauschers läßt sich am sich drehenden Wärmeaustausch körper konzentrieren, um dadurch eine besonders hohe Wärmeübertragung zwischen dem sich drehenden Teil des Wärmeaustauschers und dem zu erhitzenden oder abzukühlenden Stoff zu erzielen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich in der Hauptsache auf Wärmeaustauscher mit sich drehenden Wärmeaustauschkörpern.

Dadurch, daß man die oben genannte Anordnung des Wärmeaustauschkörpers anwendet, wird eine sehr elastische Betriebsweise erzielt, wobei die Möglichkeit besteht, die Stofftemperatur genau zu regulieren und einen Wärmeübertragungskoeffizienten zu erzielen, der den bei für denselben Zweck eingesetzten Wärmeaustauschern erbältlichen bei weitem übersteigt.

Bei der vorliegenden Erfindung besteht die Aufgabe darin,

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Lösung zu schaffen, in der die Wärmezufuhr an den Wärmeaustauschkörper oder die Wärmeabfuhr von diesem durch einen entsprechenden Wärmeträger oder Kälteträger, den man durch den Wärmeaustauschkörper fließen läßt, besonders wirksam zustande kommt. Unter anderem soll die Erfindung gewährleisten, daß beim Anlaufen Luftansammlungen im Warmeaustauschkorper ausgetrieben werden.

In einem Wärmeaustauscher zum mittelbaren Erhitzen, Trocknen oder Abkühlen von mehr oder weniger feuchten, festen oder halbfesten Stoffen, wie z. B. in flüssigen oder pastiösen und pulverförmigen Stoffen vorhandenen festen Stoffen wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß ein feststehendes, weitgehend waagrechtes Gehäuse eine Kammer umfaßt, in der ein Wärmeaustauschkörper drehbar gelagert ist, der einen Hohlzylinder umfaßt, der mit einer Reihe von sich nach außen erstreckenden runden, scheibenförmigen Hohlkörpern versehen ist, die ein geeignetes Wärmeaustauschmedium aufnehmen, daß die Hohlkörper Flügel tragen, um das zu behandelnde Material axial mit Bezug auf den Hohlzylinder durch die Kammer zu fördern und den Stoff "umzuwälzen und zu rühren, daß die Hohlkörper am Umfang des Hohlzylinders miteinander verbunden sind, um eine in Serie geschaltete Reihe oder zwei solche Reihen zu bilden, die mit einem Kanal des Hohlzylinders verbunden ist bzw. sind, wobei ein Strömungsweg sich in der Umfangsrichtung hin und zurück zwischen einem Mediumeinlaß und einem Mediumauslaß, die am Umfang des Hohlzylinders an-

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geordnet sind., in dem Hohlkörper erstreckt. . -- ■ " κ" /.· -:■ :.-

Dadurch, daß man die Hohlräume der Hohlkörper mit dem sich durch den Hohl zylinder erstreckenden Kanal in Reihe ver- bindet, wird eine geregelte Strömung durch den gesamten Wärmeaustauschkörper gewährleistet. Dabei wird in Kombination mit der sich hin und zurück in den Hohlräumen der Hohlkörper erstreckenden Strömung eine geregelte und wirksame Strömungsbewegung gewährleistet, die sich entlang der Wärmeübertragungsflächen der Hohlkörper richtet.

Gemäß einer konstruktioneil vorzuziehenden Lösung sorgt man für den hin- und zurückführenden Strömungsweg in jedem der Hohlräume der Hohlkörper dadurch, daß man eine sich vorzugsweise parallel zur Achse ύοώ. dem Umfang des Hohlzylinders zwischen dem Mediumeinlaß und dem Mediumauslaß erstreckende Ablenkplatte vorsieht, die in einem Abschnitt sich radial nach außen von dem IMfang des Hohl Zylinders erstreckt und in einem zweiten Abschnitt sich im wesentlichen konzentrisch um den Hohlzylinder herum in einen Bogen von mehr als 180° in Hichtung auf eine an sich bekannte Trennwand erstreckt, die sich radial von dem Umfang des Hohl Zylinders bis zum Umfang des Hohlkörpers erstreckt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die Hohlkörper durch außen am Hohlzylinder vorgesehene Kanäle miteinander verbunden, die dadurch gebildet werden, daß man

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halbe Rohrquerschnitte axial parallel an den Umfang des HohlZylinders z.B. durch Sehweißen befestigt.

Eine wirksame Ausnutzung des Hohlraums des Hohl Zylinders wird dadurch erreicht, daß entweder der Mediumeinlaß oder der Mediumauslaß jedes Hohlkörpers dicht an der Trennwand des Hohlkörpers angeordnet ist, und dadurch, daß der Mediumeinlaß und der Mediumauslaß an entsprechenden Seiten einer axialen Ebene des Hohlzylinders angeordnet sind, so daß sie dicht an dem ersten Abschnitt der Ablenkplatte angeordnet sind.

Un die oben genannten Merkmale konstruktioneil günstig kombinieren zu können, wird Sorge dafür getragen, daß zwei nebeneinanderliegende Hohlkörper, die mit Trennwänden und Ablenkplatten ausgestattet sind, mit Bezug aufeinander um einen Kreisbogen verdreht sind, der dem Winkelabstand zwischen den. Achsen des Mediumeinlasses und des Mediumauslasses eines Hohlkörpers entspricht.

Bei einem Wärmeaustauscher, in dem der Hohlzylinder mit in einer Reihe geschalteten Hohlkörpern ausgestattet ist, und insbesondere im Falle von längs angeordneten Heizkörpern, ist es wichtig, daß eine Strömungsbewegung des Mediums auch innerhalb des Hohl Zylinders zustande kommt. Bei einem solchen Wärmeaustauscher erstreckt sich der von dem Einlaß des letzten Hohlkörpers einer Hohlkörperreihe an einem Ende des

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Hohlkörpers an das andere Ende des Hohlzylinders führende Durchgangskanal zwischen dem Hohlzylinder und einem in diesem angeordneten Innenrohr, und dann zurück in dem Innenrohr, wobei der Einlaß zum Hohlzylinder und der Auslaß von diesem an entgegengesetzten Enden als hohle, an sich bekannte Lagerzapfen ausgebildet sind.

Im Falle eines Wärmeaustauschers, dessen Hohlzylinder mit zwei getrennten Reihen von hintereinander gekoppelten Hohlkörpern, und dessen Heizkörper speziell für die stufenweise oder allmähliche Erhitzung oder Abkühlung des zu verarbeitenden Stoffes ausgestattet ist, ist der Hohlzylinder und die Hohlkörperreihe in zwei Abschnitte durch eine Trennwand unterteilt, so daß getrennte Strömungswege in den zwei Abschnitten zustande kommen^ um für den Kreislauf zweier Heizoder Abkühlmedien zu sorgen. Dabei können dxe jeweiligen Medien im Wärmeaustauscher verschiedene Temperaturen aufweisen.

Bei der Verdickung (clogging), die einerseits eine Wärmebehandlung verschiedener kohlehydrathaitiger Mehlarten umfaßt, die für Pelztiere hergestellt werden, ist es wichtig, daß die im Laufe des Verfahrens enthaltene pastiöse Masse nach dem Verdicken möglichst rasch von einer Temperatur oberhalb 10O⁰C bis auf 4°C abgekühlt wird. An dem einen Ende des Wärmeaustauschers kann ein Wasserkreislauf aufrechterhalten werden, wobei das ausfließende Wasser zu einem

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anderen Zweck benutzt werden kann. Z. B. kann ausgelassenes Wasser bei 90 bis 10O⁰C zum Verdicken des Mehls als Zusatz verwendet werden, so daß der Bedarf an Wärmeenergie im Laufe des Verdickungsprozesses an sich sehr niedrig gehalten wird. Am anderen Ende des Wärmeaustauschers kann ζ. B. eine geeignete abgekühlte Salzlösung bei -15°0 zur Anwendung kommen.

Ein Wärmeaustauscher für den oben genannten Zweck mit zwei getrennten Abschnitten ist vorzugsweise so aufgebaut, daß die scheibenförmigen Hohlkörper der beiden Abschnitte axial mit Bezug auf den Hohlzylinder von den zwei Trägermedien durchflossen werden, wobei die Fließrichtung vorzugsweise der Bewegungsrichtung des zu behandelnden Stoffes, d. h. von dem Einlaß zu dem Auslaß des Wärmeaustauschers entgegengesetzt ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten axialen Schnitt

durch einen Wärmeaustauscher gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II

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gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des

Wärmeaustauschkörpers, wobei die Seitenplatten der runden scheibenförmigen Hohlkörper abmontiert gezeigt sind;

Fig. 4 einen axialen Schnitt eines Wärme

austauschkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Wärmeaus

tauscher, der mit zwei getrennten Wärmeaustauschkörpern ausgestattet ist;

Fig. 6a-c bzw. 7a-c vergrößerte Ansichten eines ersten

bzw. zweiten Ausführungsbeispiels eines Flügelsystems gemäß der Erfindung, wobei die Flügel in bzw. aus der Stellung für Stofftransport in der axialen Richtung gezeigt sind;

Fig. 8 eine diagrammatische Seitenansicht

eines Umlaufsystems in dem Wärmeaustauschergehäuse an sich. 4 9/ 1220
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Mit Bezug auf Fig. 1 bis 3 umfaßt der Wärmeaustauscher ein feststehendes, ungefähr waagrechtes Gehäuse 10, das zusammen mit zwei Endplatten 11 die Stoffkammer 12 des Wärmeaustauschers begrenzt. Aq dem einen Ende des Gehäuses ist ein Stoffeinlaß 13 und an dem entgegengesetzten Ende ein Stoffauslaß 14 vorgesehen, der mit einem verstellbaren Überlauf 15 (Fig. 2) ausgestattet ist. Der Wärmeaustauscher ist für die kontinuierliche Behandlung (Trocknung oder Kühlung) ausgelegt. Dabei wird das Material bzw. der Stoff kontinuierlich in die Stoffkammer gefördert und verläßt die Kammer durch den Auslaß. Im allgemeinen ist die Fließrichtung durch die Kammer axial. Vorzugsweise ist diese Fließrichtung der Fließrichtung des Heiz- oder Kühlmediums im Wärmeaustauscher entgegengesetzt, wie allgemein zu bevorzugen ist. Innerhalb der Stoffkammer 12 ist ein Wärmeaustauschkörper 16 drehbar angeordnet, der in an sich bekannter Weise durch einen Motor 17 über ein geeignetes Getriebe angetrieben wird, das einen nicht gezeigten Geschwindigkeitsregler umfassen kann. Der Körper 16 ist an dem einen Ende mit einem hohlen Lagerzapfen 18a ausgestattet, der den Einlaß für das dem Wärmeaustauscher zuzuführende Heiz- bzw. Kühlmedium bilden kann. Der Lagerzapfen ist in einem Lager 19a an dem einen Ende des Gehäuses 10 getragen. Am anderen Ende ist der Körper 16 mit einem weiteren hohlen Lagerzapfen 18b ausgestattet, der den Auslaß am Wärmeaustauschkörper für das Heiz- bzw. Kühlmedium bilden kann, und der drehbar in einem Lager 19h an-

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geordnet ist. Der Lagerzapfen 18b kann gleichzeitig die Antriebswelle bilden, die mit dem Motor 17 verbunden ist. Der Wärmeaustauschkörper 16 umfaßt einen Hohlzylinder 20 (hier als ganzes Hohlzylinder genannt), auf dessen Oberfläche eine Reihe hohler runder scheibenförmiger Körper angeschweißt ist (hier Hohlkörper genannt). Diese Hohl-körper lassen sich auf an sich bekannte Weise dadurch herstellen, daß man zwei runde,leicht kegelig ausgebildete Platten zusammenlegt, die Mittelöffnungen besitzen. Mit gegenüberliegenden hohlen Seiten werden die zwei Platten an ihrem Umfang zusammengeschweißt. Die Ränder der Mittelöffnungen werden auf der Oberfläche des Hohlzylinders geschweißt. Im Prinzip sind die Hohlkörper gemäß der norwegischen Patentschrift 95 4-90 bis auf das Merkmal ausgelegt, daß sie nicht parallel an dem gemeinsamen das Heiääiectiuni tragenden Hohlzylinder befestigt sind, sondern gegenseitig in Reihe und in Reihe mit einem Kanal des HohlZylinders angeordnet sind.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß, wie durch die Pfeile 22 gezeigt, das Heiz- bzw. Kühlmedium in den Hohlzylinder 20 des Warmeaustauschkörpers 16 durch den hohlen Lagerzapfen 18a fließt und durch eine Trennwand 25 durch eine öffnung 24- des Hohlzylinders 20 nach innen in den Hohlraum eines ersten Hohlkörpers 21 der Hohlkörperreihe geleitet wird. Danach fließt das Medium durch äußere, am Hohlzylinder vorgesehene Kanäle 25 von dem einen Hohlkörper zum näch-

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sten. Die Kanäle sind aus längsgeteilten Rohrabschnitten gebildet, die am Hohlzylinder und in den benachbarten Hohlkörpern geschweißt sind. Aus dem letzten Hohlkörper der Hohlkörperreihe fließt das Medium durch eine öffnung 26 zurück in den Hohlzylinder.

Aus Pig. 2 und 3 geht hervor, daß das im Hohlraum des Hohlkörpers befindliche Medium von einer Einlaßöffnung 27 eines Kanals 25 am Umfang des Hohlzylinders in einen radialen äußeren Kanal 28 fließt und dann in einen radial inneren Kanal 29 einbiegt, aus dem das Medium den Hohlkörper verlassend durch eine Auslaßöffnung 30 fließt. Die Auslaßöffnung 30 ist am Umfang des Hohlzylinders angeordnet. Daraufhin fließt das Medium durch den Kanal 25 zu dem nächstfolgenden Hohlkörper. Der Hohlraum des Hohlkörpers ist mittels einer Trennwand 31 aufgeteilt, die sich radial nach außen von dem Umfang des Hohlzylinders in einer axialen Ebene bis zu dem äußeren Bereich des Hohlkörpers 21 erstreckt. Der äußere Kanal 29 ist durch gegenüberstehende Seiten der Trennwand 31 und Seitenwände des Hohlkörpers und durch eine Lenkplatte 32 begrenzt, die sich zuerst auf ungefähr ein Drittel des Halbmessers des Hohlkörpers radial nach außen erstreckt, wonach die Platte einen Kreisbogen von ca. 270° bis auf die Trennwand beschreibt. Die Platte 32 erstreckt sich parallel zur Achse des HohlZylinders. Der innere Kanal 29 ist dementsprechend zwischen den inneren Wandungen des Hohlkörpers, der Lenk-

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platte 32 und dem Umfang des Hohlzylinders gebildet und ist an den Enden durch die hintere Seite der Trennwand 31 und an der inneren Seite der in die entgegengesetzte Richtung weisende Lenkplatte 32 "begrenzt. Das innere Ende der Platte 32 ist offensichtlich dicht zwischen der Einlaßöffnung 27 und der Auslaßöffnung 30 angeordnet, während die Trennwand 31 dicht zwischen der entgegengesetzten Seite der Einlaßöffnung 27 angeordnet ist. Es ist Fig. 2 und 3 zu entnehmen, daß benachbarte Hohlkörper mit den Platten 31 und 32 mit Bezug aufeinander durch einen Winkel verdreht sind, der dem axialen Abstand zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung im einen Hohlkörper entspricht. Die Anordnung wird so getroffen, daß die Kanäle 25 entlang einer sich mit stetiger Steigung erstreckenden Schraubenlinie angeordnet sind, um auf diese Weise für ein symmetrisches und gut ausgewuchtetes Drehsystem zu sorgen.

Gemäß Fig. 3 ist es offensichtlich, daß das Medium zunächst nach außen auf den Hohlkörperumfang zu in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Wärmeaustauschkörpers 16 (durch Pfeile 22a, 33; gezeigt).gefördert wird. Dabei be^ - steht, die Absicht, den Strömungsverlust einer Flüssigkeit durch den Wärmeaustauscher zu vermindern, während im inneren Kanal 29, wo die Fliehkräfte weniger zum Tragen kommen, die Strömung des Mediums (Pfeile 22b) der Drehrichtung 33 des Hohlkörpers entgegengesetzt ist. Während des Anlaufens des Wärmeaustauschers mit dem ausgewählten Kanal- und Fließ-

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system werden die Randteile der Hohlkörper zuerst mit Flüssigkeit ausgefüllt, wobei die Auffüllung stufenweise von Hohlkörper zu Hohlkörper erfolgt. Die Drehgeschwindigkeit läßt sich einregeln, so daß die Fliehkräfte die Schwerkraft übersteigen und die Luft aus den Hohlkörpern der Reihe nach ausgetrieben wird.

Aus der öffnung 26 (Fig. 1) fließt das Medium in einem äußeren Kanal 34, der zwischen der Innenwandung des Hohlzylinders und der Innenwandung eines mit dem Auslaß 18b in Verbindung stehenden Innenrohrs 35 in Richtung auf die Trennwand 23 gebildet ist, und wird abgelenkt, so daß es zurück an den Auslaß 18b durch einen Innenkanal 36, der im Rohr 35 liegt, fließt. Das Rohr 35 stützt sich mit dem inneren Ende an einen Streb 37» wobei zugeordnete Flüssigkeitskanäle zwischen den Rohren 34 und 36 vorhanden sind.

Bei dem abgebildeten Ausführungsbeispiel ist eine Verbindung zwischen den außen am Hohlzylinder vorgesehenen Hohlkörpern vorhanden, jedoch ist eine innere Verbindung zwischen den Hohlkörpern innerhalb des HohlZylinders, wie z. B. durch Rohrverbindungen (nicht abgebildet), möglich. Je nach Bedarf läßt sich der größte Abstand zwischen gegenüberliegenden kegelförmigen Platten in einem Bereich von z. B. 1 bis 20 cm festlegen, um dadurch den hohlen Querschnitt des Hohlkörpers gemäß der Flüssigkeitsmenge, die für das Aufheizen oder für das Abkühlen des Behandlungs-

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stoffes im Wärmeaustauscher verwendet wird, festzulegen und dadurch den besten Hitzeübertragungskoeffizienten zu erzielen.

Fig. 4 zeigt einen Wärmeaustauschkörper 40, dessen Gestalt der der in Fig. 1 bis 3 abgebildeten Hohlkörper entspricht. Statt eine Reihe von nacheinander geschalteten Hohlkörpern sind zwei getrennt miteinander verbundene Hohlkörperreihen 41, 42 gezeigt, die zwei Wärmeaustauschsysteme bilden, die in verschiedenen Temperaturbereichen betrieben werden. Die zwei Systeme sind innen in dem Hohlzylinder mittels einer Trennwand 43 getrennt, wodurch ein erster und ein zweiter Hohlzylinderabschnitt 44 bzw. 45, der rechts bzw. links auf der Zeichnung gezeigt ist, gebildet wird, der jeweils eine Hohlkörperreihe 41 bzw. 42 umfaßt.

Der erste Hohlkörperzylinderabschnitt 44 wird an einem Ende des Wärmeaustauschers durch einen Kanal 46 in einen Einlaß 47 mit Medium versorgt. Der Einlaß 47 führt zuerst in eine kurze Kammer 48, die durch eine radial nach außen gerichtete Öffnung 49 mit dem benachbarten Hohlkörper in Verbindung steht. Von dem Ende der Hohlkörperreihe wird das Medium an den Abschnitt 44 durch eine öffnung 50 in eine längliche Kammer 51 geführt. Daraufhin fließt das Medium über einen inneren Kanal 52 in den Einlaß 47 und verläßt den Wärmeaustauscher.

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Der Hohlzylinderabschnitt -45 wird mit Medium an dem ihm zugeordneten Ende des Wärmeaustauschers durch einen inneren Kanal 53 versorgt, der in eine längliche Kammer 54 führt. Daraufhin fließt das Medium durch eine öffnung 55 in. einen Hohlkörper, der gerade neben dem ersten Hohlzylinderabschnitt 44 angeordnet ist. Von dem Ende der HohlkÖrperreihe fließt das Medium zurück in den Abschnitt 45 durch eine öffnung 56, die in eine kurze Kammer 57 führt. Daraufhin fließt das Medium durch einen äußeren Kanal 58 in den Einlaß zurück aus dem Wärmeaustauscher.

Der Wärmeaustauscher gemäß Mg. 4 kann zum Aufheizen und zum Abkühlen in zwei Stufen in einem Aggregat verwendet werden. Dabei wird ein Fluid oder ein anderes Medium mit einer anderen Temperatur in die zwei Wärmeaustauschsysteme gefördert. Bei der abgebildeten Ausführungsform sind die zwei Systeme des Wärmeaustauschers als zwei gleich große Abschnitte des Wärmeaustauschkörpers ausgelegt, sie können jedoch nach Bedarf mit Wärmeaustauschkörperabschnitten verschiedener Größen ausgelegt werden, z. B. mit drei Hohlkörpern in dem einen System und sieben Hohlkörpern in dem .inder en.

Fig. 5 zeigt einen Wärmeaustauscher, der mit zwei parallelen Wärmeaustauschkörpern 60, 61 in ein und demselben Wärmeaustauschgehäuse ausgestattet ist. Die Hohlkörper der Wärmeaustauschkörper greifen ineinander in der Mitte. Von oben

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erstrecken sich feststehende Abstreifstangen 62, die zwischen den Wärmeaustauschkörpern liegen, um in an sich bekannter Weise für eine Umwälzung des in den Zwischenräumen vorhandenen Behandlungsstoffes zu sorgen. Solche Streiferstangen können in Jedem der Hohlräume zwischen den Hohlkörpern angeordnet sein.

Am Umfang der Hohlkörper sind sich radial nach außen erstreckende Flügel 63j z. B. vier Flügel je Hohlkörper, befestigt. Die Flügel 63 erstrecken sich nach innen in die Hohlkörperzwischenräume des benachbarten Wärmeaustauschers, um auf diese Weise die Umwälzung des sich in diesen Zwischenräumen befindlichen Behandlungsgutes sowie eine Umwälzung des Gutes beim Vorbeistreichen der Flügel des benachbarten Wärmeaustauschkörpers und der feststehenden Streifstangen 62 zu bewirken.

Fig. 6a zeigt einen Flügelabschnitt 63» der nicht zum Transport nach vorne des Behandlungsgutes im Wärmeaustauschgehäuse, sondern ausschließlich zum Umwälzen und zum Rühren des Stoffes ausgelegt ist. Solche Flügelabschnitte lassen sich je nach Bedarf auf gewisse Hohlkörper in der Reihe anordnen. Der Flugelabschnitt 63 umfaßt ein Winkeleisen, dessen Kante 64- sich radial nach außen von dem Hohlkörper weg erstreckt. Die Schenkel 65 des Winkeleisens liegen symmetrisch mit Bezug auf die radiale Mittelebene des Hohlkörpers 21. Der Flügel 63 läßt sich am Hohlkörper ver-

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längern und kann am Hohlkörper auf nicht abgebildete Weise angeschweißt werden.

Fig. 6b zeigt einen Flügel 63» 66, der aus einem dem Flügel 63 gemäß Fig. 6a entsprechenden geschweißen Flügelabschnitt 63 und einem austauschbaren Flügelabschnitt 66 besteht. Der Flügelabschnitt 66 besteht aus einem dem Flügelabschnitt 63 entsprechenden Winkeleisen und die Flügelabschnitte sind durch Verschraubungen 67 in den aufeinanderliegenden Winkelschenkeln befestigt. Beim Drehen in Richtung des Pfeiles wird dem Behandlungsstoff eine axiale Bewegung in Richtung des Pfeiles 69 erteilt. Beim Drehen in einer dem Pfeil 68 entgegengesetzten Richtung wird dem Behandlungsstoff dagegen eine minimale Bewegung in der axialen Richtung erteilt, die praktisch ohne Bedeutung ist.

Bei Fig. 6c ist der Flügelabschnitt 66 am gegenüberliegenden Winkelschenkel des Flügelabschnittes 63 befestigt, so daß beim Drehen in der Pfeilrichtung 68 eine axiale Bewegung des Materials in der Pfeilrichtung 70 zustande kommt.

Fig. 7a zeigt einen T-förmigen Flügelabschnitt 71» dessen Mittelsteg 72 in der radialen Ebene des Hohlkörpers liegt, während der Quersteg 73 quer zur radialen Ebene liegt. Der Flügelabschnitt 71 kann entsprechend dem Flügelabschnitt gemäß Fig. 6a als einfacher Flügel ohne axialen Vorschub angewandt werden. Er kann ebenso als eine Stütze

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21 ? /· Π1 η

für einen weiteren Flügelabschnitt 74- - 77 benutzen der eine geneigte Platte 75* einen Stützteil 76 und Befestigungsschrauben 77 zum Festlegen am Flügel 71 umfaßt. Gemäß Fig. 7b ist der Flug el ab schnitt 74 - 77 so angeordnet, daß er zu einem axialen Vorschub in der Pfeilrichtung 69 führt, während gemäß Fig. 7c er zu einem axialen Vorschub in der Pfeilrichtung 70 führt.

Fig. 8 zeigt schematisch einen zick-zack-förmigen Strömungsweg des Heiz- bzw. Kühlmediums innerhalb des warmeaustauschgehäusemantels. Dabei ist ein sich von der einen Seite zur anderen erstreckender mäanderförmiger Weg durch ausgezogene Linien 80 und unterbrochene Linien 81 gezeichnet. Die Wendepunkte 82 bzw. 83 sind abwechselnd an der Vorderseite und an der Rückseite des Wärmeaustauschers zu finden. Der Mediumeinlaß und der Mediumauslaß sind bei 84 bzw. 85 gezeichnet.

Statt des abgebildeten Strömungsweges mit ein und demselben Medium ist es möglich, entsprechend dem Wärmeaustauschkörpersystem gemäß Fig. 4 zwei getrennte Strömungssysteme in den entsprechenden Abschnitten des Wärmeaustauschers vorzusehen, wobei entsprechende Temperaturunterschiede in den zwei getrennten Fließmedien bestehen.

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Claims

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Fa t en t an sp rüch e

h./ Wärmeaustauscher zum mittelbaren Erhitzen, Trocknen oder Abkühlen von mehr oder weniger feuchten, festen oder halbfesten Stoffen, wie z. B. in flüssigen oder pastiösen und pulverförmigen Stoffen vorhandenen festen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß ein feststehendes, weitgehend waag rechtes Gehäuse (10) eine Kammer (12) umfaßt, in der ein Wärmeaustauschkörper (16) drehbar gelagert ist, der einen Hohlzylinder (20) umfaßt, der mit einer Reihe von sich nach außen erstreckenden runden, scheibenförmigen Hohlkörpern (21) versehen ist, die ein geeignetes Wärmeaustauschmedium aufnehmen, daß die Hohlkörper Flügel (63) tragen, um das zu behandelnde Material axial mit Bezug auf den Hohlzylinder (20) durch die Kammer zu fördern und den Stoff umzuwälzen..und-zu rühren, daß die Hohlkörper (21) am Umfang des Hohlzylinders miteinander verbunden sind, um eine in Serie geschaltete Reihe (Fig. 1) oder zwei solche Reihen (Fig. 4; 41, 42) zu bilden, die mit einem Kanal des Hohlzylinders verbunden ist bzw. sind, wobei ein Strömungsweg sich in der Umfangsrichtung hin (22a, Fig. 2) und zurück (22b) zwischen einem Mediumeinlaß (27) und einem Mediumauslaß, die am Umfang des Hohlzylinders angeordnet sind, in dem Hohlkörper erstreckt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlkörper (21) eine Ablenkplatte (32) umfaßt, die den Strömungsweg begrenzt und sich zum Umfang des Hohlzylinders zwischen dem Mediumeinlaß und dem

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Mediumauslaß erstreckt, wobei ein erster Abschnitt raaial außen mit Bezug auf dem Umfang liegt, daß ein zweiter Abschnitt sich über einen Kreisbogen von mehr als 180° weitgehend konzentrisch mit Bezug auf den Zylinder in Richtung auf eine Trennwand (31) erstreckt, und daß die Trennwand (31) sich radial zwischen dem Umfang des Hohlzylinders und dem Umfang des Hohlkörpers erstreckt»

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatte (32) parallel zur Achse des Hohlkörpers liegt.

4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper durch außen am Hohlzylinder (20) vorgesehene Kanäle (25) miteinander verbunden sind.

5· Wärmeaustauscher nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle die Form von Halbrohrquerschnitten haben, die am Umfang des Hohlzylinders axial und parallel zum Umfang des Hohlzylinders (20) liegen.

6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mediumeinlaß (27) oder der Mediumauslaß jedes Hohlkörpers dicht an der Trennwand des Hohlkörpers angeordnet ist, und dadurch, daß der Mediumeinlaß und der Mediumauslaß an entsprechenden Seiten

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einer axialen Ebene des Hohlzylinders angeordnet sind, so daß sie dicht an dem ersten Abschnitt der Ablenkplatte (32) angeordnet sind.

7· Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nebeneinander angeordnete, mit Trennwänden und Ablenkplatten ausgestattete Hohlkörper (21) durch einen Betrag winkelversetzt sind, der den Abstand zwischen den Achsen des Einlasses und des Auslasses in einem Hohlkörper (21) entspricht.

8. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (20) eine Reihe von hintereinander geschalteten Hohlkörpern (21) trägt, daß eine sich zwischen dem Auslaß des letzten Hohlkörpers der Reihe an dem einen Ende des HohlZylinders (20) und dem anderen Ende des HohlZylinders erstreckende Verbindung einen äußeren Kanal (35), der sich zwischen dem Hohlzylinder (20) und einem inneren Rohr befindet, und den Hohlraum des inneren Rohres (35) (als Rückflußverbindung) umfaßt, wobei der Einlaß zu dem Hohlzylinder und der Auslaß aus diesem durch hohle Lagerzapfen an gegenüberliegenden Enden des Hohlzylinders gebildet sind (Fig. 1).

9· Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (20) zwei ge-

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trennte Reihen von hintereinander geschalteten Hohlkörpern aufweist, die durch eine Querunterteilung des Zylinders in zwei Abschnitte gebildet sind, so daß zwei getrennte Strömungswege für den Umlauf der Trägermedien "bei verschiedenen Temperaturen gebildet sind (]fig. 4).

10. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper der beiden Abschnitte durch die Trägermedien in ein und derselben Richtung durchflossen sind.

11. Wärmeaustauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermedium in einer Richtung axial ge fördert wird, die der Bewegungsrichtung des in dem Wärmeaustauscher von dem Einlaß zu dem Auslaß des Wärmeaustauschers fließenden Behandlungsstoffes entgegengesetzt ist.

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