DE2421667A1

DE2421667A1 - Vorrichtung und verfahren zum gefrieren von material

Info

Publication number: DE2421667A1
Application number: DE2421667A
Authority: DE
Inventors: David Barash; William E Graul; John B Schorsch
Original assignee: UNION CORP; UNION CORP VERONA PA (V ST A)
Current assignee: UNION CORP; UNION CORP VERONA PA (V ST A)
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-04
Publication date: 1974-12-19
Also published as: GB1474471A; FR2231926B1; FR2231926A1; CA1031589A; SE7407198L; GB1474473A; US3906743A; GB1474474A; IT1014241B; ES426781A1; GB1474472A; DE2421667C2; BE815337A; SE416582B; JPS5020342A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. HARRV ROEVEK

C-S MANNHEIM- FEUDEMHEtM AM BOGEM 25- PC-SfFACH !24

3. Mai 1974 R/kr

The Union Corporation

Verona, Pennsylvania 15147 U.S.A.

Vorrichtung und Verfahren zum Gefrieren von Material

Priorität der USA-Patentanmeldung 365,117 vom 30. Mai 1973

Die Erfindung betrifft, ganz allgemein gesprochen, die kontinulerliche Gefrierbehandlung von Materialien. Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Zuführung von Material, wie z.B. Abfall, durch eine Gefrierzone, um dieses Material spröde zu machen, so daß es anschliessend gebrochen oder zerschlagen und entsprechend den unterschiedlichen Materialarten aufgeteilt werden kann, aus denen

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sich das Material zusammensetzt.

ί φ-

j Es 1st bekannt, ein Material, wie z.B. Isolierten Draht, dem

j Einfluß eines Gases niedriger Temperatur, wie z.B. Stickstoff,

in flüssigem, zerstäubtem Zustand auszusetzen, so daß die : Isolation spröde wird und vom Metalldraht weggebrochen werden

kann, wodurch der Draht von der Isolierung getrennt wird. Dies ! ist beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 647 149 be- : schrieben. Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen, wie z.B. derjenigen nach der genannten USA-Patentschrift, bei der ein Förderband In der Gefrierzone verwendet wird, ist der, daß es j schwierig 1st, die beweglichen Teile der Apparatur Innerhalb der j extrem kalten Umgebung zu schmieren. Außerdem kann sich innerhalb ■ der Vorrichtung ein Gefrieransatz und eine Ansammlung von : feinen Partikeln oder anderem unerwünschtem Material bilden.

Weitere Probleme entstehen bei den bekannten Vorrichtungen bei j

der Verteilung und der Bewegung des Gases innerhalb der Gefrierkammer und insbesondere bezüglich eines maximalen Aussetzens des Produkts gegenüber dem gekühlten Gas und einer maximalen Ausnutzung der Kühlwirkung des Gases.

Um diese Schwierigkelten und Nachtelle zu vermeiden, 1st nach der Erfindung eine drehbare Trommel vorgesehen, die Transportelemente, vorzugsweise an der Innenfläche der Trommel befestigte schraubenförmige Flächen zur Bewegung des Materials vom Eingangsende durch

■■-—--- 409851/σ25 8 ""

eine Vorkühlzone und eine bewegungsabwHrts davon Hegende Gefrierzone und sodann zum Auslaß des Materials aufweist. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Materials wird 1n verstellbarer Art und Welse durch Veränderung der Trommeldrehzahl gesteuert. In Verbindung mit dieser Vorrichtung 1st ein Kaltgas-Zirkuliersystem vorgesehen, das eine Vielzahl von Düsen zur Einführung von verflüssigtem Kühlgas in den Innenraum der Trommel an In gegenseitigen Abstünden liegenden Stellen aufweist. Die Düsen werden In besonderer Art und Weise gehaltert. Ein Teil des verwendeten Stickstoffgases wird am strömungsaufwärtigen Ende der Trommel abgezogen und am strömungsabwä'rtigen Ende der Trommel wieder eingeleitet. Ein Teil des verwendeten Gases, das seine Wirksamkeit verloren hat, wird kontinuierlich abgezogen.

Viele andere erfinderische bauliche und verfahrensmässige Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

η diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß Hauptaufgabe der Erfindung die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung und eines verbesserten Verfahrens zur Gefrierbehandlung von Material 1st. Diese Hauptaufgabe und andere Aufgaben der Erfindung ergeben sich ebenfalls aus der folgenden Beschreibung.

η der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung iargestellt.

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Fig. 1 ist die Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,! teilweise weggebrochen und im Schnitt dargestellt, wobei andere Einstellungen in strichpunktierten Linien und bestimmte Abschnitte schematisch dargestellt sind.

Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt entlang der durch die

Linien und Pfeile 2-2 in Fig. 1, perspektivisch gezeichnet und teilweise weggebrochen dargestellt.

Fig. 3 ist ein in starkem Maße vergrößerter Schnitt entlang der in Fig. 2 eingetragener Schnittlinie 3-3.

■Fig. 4 1st eine vergrößerte Stirnansicht entlang der in Fig. 1 : eingetragenen Linie 4-4.

Fig. 5 ist eine perspektivische Seitenansicht einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung und zeigt die bevorzugten Merkmale bestimmter Teile der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Fig. 6 1st ein Schnitt entlang der in Fig. 5 eingetragenen

Schnittlinie 6-6, wobei einzelne Teile der Vorrichtung ί in strichpunktierten Linien dargestellt sind.

Flg. 7 1st ein vergrößerter Schnitt desjenigen Teils der in Fig.

^: dargestellten Vorrichtung, der in dieser Figur in

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ι -5- j

i strichpunktierten Linien mit 7 umrandet ist. j

Es wurden zwar spezielle AusfUhrungsformen der Erfindung für die Darstellung in der Zeichnung ausgewählt, und die folgende Beschreibung bezieht sich in bestimmten Ausdrücken auf diese AusfUhrungsformen der Erfindung, zwecks Beschreibung derselben, jedoch soll diese Beschreibung keinerlei Beschränkung des Schutzumfangs bedeuten, denn dieser ist in den Patentansprüchen festgelegt.

In Fig. 1 ist die Trommel insgesamt mit 10 bezeichnet; sie weist einen zylindrischen Mantel 12 auf, der aus einem Werkstoff besteht, der extrem niedrige Temperaturen aushält, wie z.B. rostfreier Stahl 304 oder ein anderes, in der Gefriertechnik verwendetes Material. Der Innenraum der Trommel ist nach der Erfindung mit einer Einrichtung zur Förderung von Material durch die Trommel bei Verdrehung derselben versehen. Bei dem dargejstellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Innenformgebung der Trommel ein ebenes spiralförmiges Blatt 14, das schraubenförmig an die Innenfläche der Trommel angeschweist ist. Dieses Blatt erstreckt sich von der Wand der Trommel aus radial nach Innen um ein MaB, dag etwa ein Zehntel des Durchmessers der Trommel beträgt.

)1e Trommel ist drehbar gelagert auf einer Mehrzahl von Ringen 18, lie eine kraftUbertragende und gleichzeitig isolierende EIn-

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richtung bilden. Diese Ringe sind von gleicher Formgebung inso- j

I fernj als sie zwei T-förmige Teile umfassen, die durch einen aus

Kunststoff oder einem anderen isolierenden und kraftübertragenden Werkstoff bestehenden Abstandsring zueinander isoliert sind. Der ;

Querschnitt eines typischen Rings dieser Art ist in Fig. 3 ! dargestellt. Der äußere, T-förmige Abschnitt 20 ist ein Metallring, während der innere T-förmige Abschnitt aus einer Mehrzahl von L-förmigen Teilen 22 und 24 zusammengesetzt ist, die gemeinsam einen Kreisring bilden. Die Stege der T-förmigen Teile sind aufeinander zu gerichtet und durch vier im Querschnitt L-förmige Winkelstücke 26 und ein Kunststoff-AbstandsstUck 30 miteinander verbunden. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, sind die Winkeleisen 26 an die entsprechenden Schenkel der T-förmigen Abschnitte angeschweißt. Schrauben 28 klemmen das Kunststoffabstandsstück 30 fest zwischen den Winkelstücken 26 ein.

Die Außenseite des Zylinders 1st mit Isolierwerkstoff 16 abgedeckt, der von dem Mantel 12 sich nach außen bis in das Innere freie Ende des Stegs 20 erstreckt und den Inneren Abschnitt der Ringe erfaßt und abdeckt, jedoch nicht Über die Außenfläche des j Rings 20 vorsteht. Infolgedessen kommt die Isolierung nicht mit Rollen 40 in Eingriff, die Flansche 42 aufweisen, welche !den Querabschnitt des T-förmigen Rings 20 umgeben, derart, daß [dieser Ring von den Rollen 40 geführt wird und auf diesen Rollen abläuft. Die Rollen 40 werden über Kettenräder 44 angetrieben, die auf gemeinsamen Wellen mit den Rollen befestigt sind und über eine Kette 46 miteinander verbunden sind. Das Kettenrad 47

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ist auf einer Welle 48 gelagert, die von einem Insgesamt mit 49 j

j bezeichneten Riementrieb von einem Antriebsmotor 50, Fig. 1, \ aus angetrieben wird. Dieser Elektromotor 50 ist in der Drehzahl \ verstellbar, so daß man die Drehzahl, mit welcher sich die Trommel 10 auf den angetriebenen Rollen 40 verdreht, verändern kann. ! Durch Veränderung dieser Drehzahl wird die Durchlaufgeschwindigkeit des Materials durch die Trommel und damit die Dauer,
während derer das Material dem kalten Gas ausgesetzt ist, verändert. Im Rahmen der Erfindung könnten natürlich auch andere
Mittel zur Verdrehung der Trommel auf den Ringen vorgesehen sein, ; beispielsweise hydraulische Motoren, welche die Rollen 40 direkt ■ antreiben.

Das Material tritt in die Trommel 10 Über eine Einlaßrutsche 60
ein. Diese Rutsche verläuft durch einen kastenförmigen Eingangskopf, der insgesamt mit 62 bezeichnet ist und sich am einlaufseitigen, insgesamt mit 64 bezeichneten Ende der Trommel 10 be- I findet. Das oberseitige Ende 64 der Trommel hat eine ringförmige , Stirnplatte 66, die an diesem Ende starr befestigt 1st. Den
Mantel 12 überlappend 1st ein zylindrischer Verstärkungsmantel 68 : ι vorgesehen, der durch einen Ringflansch 70 gehalten wird. Bei 71 j j 1st zusätzliche Isolierung vorgesehen. Die Wände des Kopfes 62 ! sind ebenfalls isoliert, wie mit ΨΖ angedeutet. Zwischen der
Isolierung 71 und der Isolierung an der Außenwand des Kopfes 62

befindet sich ein erhitzbares Band 65. Die Erhitzung dieses Bandes; kann elektrisch, und zwar ferngesteuert, erfolgen, um das Ent- j stehen von Anfrierungen in dem dargestellten Zwischenraum und

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damit eine Abnutzung der Isolierung zu verhindern. An demjenigen Punkt, an welchem die Rutsche 60 in den Kopf 62 eintritt, ist eine freie Schwenkplatte 74 vorgesehen, die eine Tür bildet, welche sich automatisch öffnet und schlieBt, wie durch die in Fig. 1 in ausgezogenen bzw. in strichpunktierten Linien dargestellten Lagen gezeigt ist, wenn Material die Rutsche herunterkommt und auf seinem Weg in Richtung auf die Trommel 10 hin in den Kopf eintritt. Eine zusätzliche, freischwenkbare Tür wird gebildet durch die Isolierte Platte 76, die in der querverlaufenden Trennwand 78 angebracht ist, weiche den kastenförmigen Kopf in zwei Abteile trennt. Diese Türen haben eine nützliche Wirkung in Verbindung mit bestimmten Absauggebläsen, was nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben werden soll.

Ein Zugrohr 80 steht Über das obere Ende des Kopfes 62 mit dem strömungsaufwärts liegenden Abteil 82 in Verbindung. Im Zugrohr ! 80 1st ein Auslaßgebläse 84 vorgesehen, das durch irgendeinen

j geeigneten Antrieb 85 angetrieben wird. Zweck dieses Auslaßgebläses 1st es, Luft abzuziehen, die mit dem auf der Rutsche

herankommendem Material eintritt, und auch der Abzug von verbrauchtem Stickstoffgas, das austreten könnte, wenn die Klappe 76 geöffnet 1st. Eine Steuerungs-Drosselklappe 87 1st auf der Auslaßseite des Gebläses 84 vorgesehen.

Bei der in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform 1st die Rutsche 60 durch eine andere Kraft-Zuführungseinrichtung er-

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setzt, beispielsweise durch eine mechanische Zuführungsvorrichtung 160, die sich, wie durch die Pfeile angedeutet, hin- und ! herbewegt. Diese Zuführeinrichtung 1st im wesentlichen schematisch[ dargestellt; sie umfaßt einen Trog 162, der auf Armen 164 gelagert ist und durch einen Motor mit Kurbelarm, insgesamt mit 166 bezeichnet, hin- und herbewegt wird. Dadurch wird das ankommende Material lose in die routierende Trommel eingeschüttet. Der Mechanismus wird hler nicht mit weiteren Einzelheiten beschrieben, da derartige Zufuhrungseinrichtungen allgemein bekannt sind. Als sonstige Zuführungseinrichtung könnte beispielsweise auch ein Vibrationsförderer Verwendung finden. Auch bei dieser Ausführung hat das Zugrohr ein Gebläse und eine Steuerungs-Drosselklappe aus den selben Gründen wie weiter oben für die erste AusfUhrungsform beschrieben wurde.

1t der erfindungsgemässen Vorrichtung können viele Arten von \ aterialien behandelt werden, jedoch ist die Erfindung insbesondere; anwendbar auf Abfallmetall, das aus verschiedenen Materialkompo- j nenten besteht, wie z.B. Elsenmetallen und Nichteisenmetallen, : die auf mechanischer Art und Weise nicht sauber von einander j getrennt werden können. Durch Einfrieren des Abfallmaterials st es möglich, das Material dann in einem Brecher oder in einer chlagmUhle zu zermahlen und dann bestimmte Materialien magnetisch oder auf irgendwelche andere geeignete Art und Welse herauszutrennen. In Fig. 1 ist schematisch ein Brecher 92 mit einem nagnetischen Förder-Separator 94 gezeigt. Mehr Einzelheiten dieser Vorrichtungen werden nicht beschrieben, well diese allgemein

' Ά09851/0 258

-ιοbekannt sind. .

Die erste Stufe dieses Trennvorganges ist die Gefriereinheit, und nach der Erfindung sind eine Vorkühlkammer und eine Kühlkammer Innerhalb dieser Gefriereinheit 10 vorgesehen. Flüssiger Stickstoff wird in den Gefrierabschnitt der Kammer eingeleitet, das 1st der Strömungsabwärtige Teil in Bewegungsrichtung des Materials durch die Trommel hindurch gesehen, und zwar durch einen gemeinsamen Sammler 100 und eine Vielzahl von Düsen 102. Beim Einsprühen des flüssigen Sauerstoffes in die Kammer durch die Düsen verdampft der Stickstoff sofort unter Entstehen eines Gases niedriger Temperatur, welches in innigen Kontakt mit dem sich bewegenden Abfallmaterial kommt. Bei Verdrehung der Trommel transportiert das schraubenförmige Blatt das Material durch die Trommel hindurch. Die Innenfläche des Mantels 12 bewegt sich dauernd gegenüber dem Material, so daß diese Oberfläche intermittierend wieder dem kalten Gas ausgesetzt wird und dann wieder mit den Außenflächen des Materials in Berührung gelangt. Dies hat außerdem die Wirkung eines Abwischens der Oberfläche der Trommel, so daß Frostbildung entfernt wird. Diese Berührung kann verstärkt werden, wenn Flügel, Rippen oder Schaufeln anstelle der Schraube verwendet werden, und zwar durch die SchUtteiwirkung, durch das Durcheinanderfallen des Materials bei seiner Vorwärtsbewegung an der Innenfläche der Trommel entlang hervorgerufen wird. Jedoch 1st beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das schraubenförmige Blatt 14 vorzuziehen, weil durch die Kontinuität

j dieses Blatts eine Formgebung entsteht, bei der es nicht möglich

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-u-

1st, daß unregeimässige StUcke von Material daran hängen bleiben. Der Sammler 100 wird von einem Kabel 104 getragen, das am einen Ende Innerhalb des Kopfes 62 an diesen befestigt ist, am anderen Ende dagegen an irgendeinen beliebigen Teil, wie bei 106 angedeutet. Zur Spannung dieses Kabels ist eine Spannvorrichtung vorgesehen, um die Spannung des Kabels dem Gewicht des Kopfes anpassen zu können. Eine Vielzahl von Ringen 110 ist um das Kabel herumgelegt und an dem Kopf befestigt, um den Kopf an dem Kabel aufzuhängen.

Der flüssige Stickstoff hat bei seinem Eintreten in die Kammer eine Temperatur von etwa -196° C. Um die Wirksamkeit der !Berührung zwischen dem Stickstoff und dem Material zu maximieren, wird eine Strömung erzeugt, in dem einiges Stickstoffgas vom iströmungsoberseitigen Ende der Trommel abgezogen und durch eine

!Leitung 110 und eine Düse 114 am strömungsabwärtigen Ende der Trommel 10 wieder eingepumpt wird. Das Stickstoffgas ist schwerer Is Luft und liegt daher zum größten Teil am Boden der Trommel,

die ja horizontal gelagert ist. Die inneren Transporteinrichtungen der Trommel sind bestrebt, das Gas am Auslaßende ausfließen zu lassen, und die in entgegengesetzte Richtung erzeugte Strömung ist bestrebt, diesen Verlust zu verhindern. Es ist schwierig, >in geschlossenes Strömungssystem aufrecht zu erhalten, das so viele öffnungen am Eingang und am Ausgang hat, und deshalb 1st es erforderlich, Gas am Auslaßende einzupumpen, um die gewünschte Strömung aufrecht zu erhalten. Wenn die Tür 76 geschlossen ist, dann steht das Abteil 84 1m wesentlichen nur durch den Kanal 86

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1n der Endplatte 66 Innerhalb der Aussparung 89, die In dem Mantel 12 vorgesehen 1st, in Verbindung. Das verbrauchte Stickstoffgas wird durch diesen Kanal 86 abgezogen und sodann/Sie Leitung 88 nach unten, und zwar mittels eines Umwälzgebläses 90, das dauernd läuft, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, transportiert. Beim Verarbeiten von Abfalleisen beispielsweise ■ erfolgt das Umwälzen von Gas bei einer Temperatur von etwa ; ■101° C , nachdem die Einheit einmal ihren Dauerbetriebszustand | erreicht hat. }

\ Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten bevorzugten Aus- ■ führungsbeispiel 1st die Düse 114 ersetzt durch einen Ejektor 214,1

j j

i der am Auslaßende der Leitung 110 angebracht 1st. Das Einlaßende ■ ! ι

; des Ejektors 1st mit einer Steuer-Drosselklappe 216 versehen. \

¹ I

Bei dieser Ausführungsform umgibt der Auslaßkopf 218 das Auslaßi
: ende der routierenden Trommel 10 und bildet eine Kammer zur ; Lagerung des Ejektors 214, wie dies In den Fig. 5 und 6 klar I dargestellt 1st. Der Boden des Kopfs 218 hat eine Mehrzahl von Fallklappen 220, die schwenkbar gelagert sind derart, daß sie sich zwischen der in voll ausgezogenen Linien dargestellten Schließlage und der in strichpunktierten Linie dargestellten Dffnungslage verschwenken können. Diese Klappen sind durch Federn

j oder Gewichte (nicht dargestellt) derart belastet, daß sie in ! ihre Schließlage zurückkehren, wenn kein aus der Trommel 10

! abgegebenes Material auf sie einwirkt. Schutzvorrichtungen in ί Form von Winkelelsen und dergleichen (wie bei 400, 401 gezeigt) I sind oberhalb der Scharniere dieser Klappen vorgesehen, um ein

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Blockieren oder Verklemmen dieser Scharniere durch aus der Einheit austretendes Material zu verhindern. Diese Klappen öffnen in eine j Rutsche 222 hinein, die ein zweites Paar von in ähnlicher Weise ; gelagerten Klappen 224 aufweist, die in ähnlicher Weise arbeiten, j wie dies durch die ausgezogenen Linien einerseits und die strich- ] punktierten Linien andererseits gezeigt 1st. Die Rutsche 222 j führt zu dem Brecher 92. Der Ejektor verbessert das Arbeiten des ; Systems durch Rezirkulation eines Teils des Stickstoffs, der |

anderenfalls nach außen abgegeben würde. Dieser Teil des Stick- ί j stoffs wird in den Ejektor angesaugt vom Auslaßkopf 218, wie !

j ί

idles durch die Pfeile in Fig. 6 gezeigt 1st, und wird derart !

eingeleitet, daß er vom Auslaßende der Trommel in Richtung auf j

ί das Einladende, d.h. also das strömungsoberhaib-Hegende Ende, j

fließt. ί

Durch das Rezirkulierungssystem wird ein Strömungsmuster gebildet, welches eine Vorkühlkammer am Strömungsaufwärtsliegenden Abschnitt der Trommel 10 zwischen dem Kanal 86 und derjenigen Düse, die am Strömungsaufwärtsliegenden Ende des Kopfes 100 angeordnet 1st, bildet. In dieser Vorkühlkammer wird das Stickstoffgas, das einen großen Teil seiner Kühlwirkung durch die Berührung mit dem Material in der Trommel in deren strömungsunterhalb-1 legenden Gefrierabschnitt verloren hat, mit dem ankommenden
Material in Berührung gebracht, um die Temperatur dieses Materials; herabzusetzen, bevor es in die Gefrierkammer eintritt, wodurch
der Wirkungsgrad des Systems 1m Gefrierabschnitt der Trommel
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erhöht wird.

Wenn konstant mehr Stickstoff durch die Düsen 102 eingeleitet j

wird, so bildet sich eine Ansammlung von Stickstoffgas, so daß i

der Oberschuß zu gewissen Zelten abgezogen werden muß. Dies er- j

folgt in dem Rezirkulationszyklus durch die Auslaßleitung 116, I

die mit einem schematisch bei 117 angedeuteten Ventilmechanismus I

versehen 1st, der nach Maßgabe des Arbeitens eines automatischen \

Durchflußmessers 118 betätigt wird. | Der Einlaß des Stickstoffs, der Abzug des verbrauchten Stick- i Stoffs, und die Drehzahl der Trommel werden sämtlich ent- \

sprechend der tatsächlichen Wirkung, die bei den besonderen i

Eigenschaften des jeweils verarbeiteten Materials erzielt werden, :

gesteuert. Diese Betriebsgrößen können und müssen eingestellt j

werden entsprechend der Dicke des Materials und anderen Faktoren, |

: i

die sich aus der Behandlung des jeweils verarbeiteten speziellen ;

- 1

Materials ergeben. Im Falle von Abfall 1st das Endergebnis, \

einige der Abfall komponenten spröde und zerbrechlich zu machen, :

j in dem sie den niedrigen Temperaturen des Kühlgases ausgesetzt j

I j

!werden, während sie In der sich drehenden Trommel hindurchge- j

! i

!fördert werden, so daß zum Zeltpunkt des Auslasses des Abfalls |

!durch die isolierte, freischwingbare Tür 119 durch die Rutsche 12Oj

i i !nach unten (s. Fig. 1) in den Brecher 92 dieses Material vorbeireitet 1st, in kleine Teile zu zerlegt werden durch Brecher-

jwirkung oder ein Schlagwerk oder ähnliche Vorrichtungen. Zu

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diesem Zweck sind bei 300, 301, 302, 303, 304 und 305 Thermo- _t elemente vorgesehen, um die Temperatur zu überwachen und um j die Steuerungen bzw. Regelungen einzustellen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemässe Vorrichtung im betrieb automatisch der Frostansatzwirkung innerhalb der Trommel Rechnung trägt, und zwar durch die Wischwirkung des Materials an den Wänden der Trommel. Das Eis, das entfernt wird, wird sodann zusammen mit dem Material aus der Trommel heraustransportiert. Diese Wisch- oder Abstreifwirkung verhindert auch das Ansetzen von Materialteilchen. Außerdem kann auch, da kein Mechanismus mit beweglichen Teilen innerhalb der Gefrierzone liegt, kein Einfrieren der Materialtransporteinrichtung eintreten.

Es ist außerdem zu vermerken, daß durch die Wiedereinführung eines Teils des Stickstoffgases am strb'mungsunteren Ende der Trommel eine gründliche Mischung und ein gründlicher Kontakt zwischen dem Kühlgas und dem Material gewährleistet wird. Dieser Kontakt wird verstärkt durch die konstante Bewegung des Materials innerhalb der Trommel.

Es können selbstverständlich zahlreiche Veränderungen der Einzelheiten, Materialien und Teilanordnungen, die zwecks Erläuterung der Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, vorgenommen werden, ohne daß dabei der in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise können

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dasselbe Verfahren und dieselbe Vorrichtung verwendet werden zur j

KUhiung anderer Materialien, wie z.B. Abfal1 gummi, Lebensmittel- I

erzeugnisse, Kunststoffe, organische Materialien, Metalle und j

j dergleichen.

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Claims

24216Θ7 Anmelder: The Union Corpora tion,Verona j 17 Aktenzeichen: P 24 21 667.9 ! - 19. Juni 1974 Patentansprüche .

1. Vorrichtung zum Gefrieren von Material, gekennzeichnet durch

a) eine drehbare Trommel (10) mit Einrichtungen zur Auf- j

nähme und zur Abgabe des Materials, deren Innenform- ^: gebung derart ist, daß bei Verdrehung der Trommel das

j Material in Längsrichtung durch die Trommel hindurch- I

transportiert wird; \

j !

\ b) einen Drehantrieb zur Verdrehung der Trommel (10);

und "

c) eine innerhalb der Trommel (10) angeordnete Gefrier- _:

^:

einrichtung zum Gefrieren des Materials während seines i

Transports durch die Trommel. !

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Innenformgebung der Trommel (10) zumindest ein an der

Innenfläche der Trommel befestigtes Blatt (14) umfaßt, das j sich in Richtung auf die Mittellinie der Trommel erstreckt.;

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß j

das Blatt (14) an der Innenwandfläche der Trommel etwa j

schraubenförmig verlaufend angeordnet ist. ;

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ! das Blatt (14) in einer Bahn angeordnet ist, die in Längs-

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richtung nach vorn verläuft, während es in Umfangsrichtung gegenüber der Trommel vorwärts verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß !

die Trommel (10) um ihre horizontalverlaufende Längsachse
drehbar gelagert 1st.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trommel (10) auf einer Mehrzahl von äußeren Ringen (18) drehbar, gelagert ist. i

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß j die Trommel (10) mit einer äußeren Isolierung (16) verse- j hen 1st und die Ringe (18), als ein Teil davon, isolierte,! kraftübertragende Bestandteile (30) umfassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder der Ringe (18) einen ersten Abschnitt (22, 24, 26) ; aufweist, der außen an der Trommel (10) befestigt 1st, ; einen zweiten Abschnitt (20, 21, 26), der von der Drehen- j triebseinrichtung erfaßt wird, und Einrichtungen (28)

zur Erfassung des Isolier- und des kraftübertragenden Teiljs und zur Halterung des ersten Abschnittes gegenüber dem |

zweiten Abschnitt, wobei dieses isolierende und kraftüber-i tragende Teil zwischen diesen beiden Abschnitten liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

der Drehantrieb aus einer Mehrzahl von die Ringe (18) er-.

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- 19 fassenden, motorangetriebenen Rollen (40) besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (50) in seiner Drehzahl verstellbar ist, um die Drehzahl der Trommel und damit die Geschwindigkeit der |

Vorwärtsbewegung des Materials in der Trommel (10) verändem zu können. j

i I t i ι

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß _; als Gefriermittel eine Flüssigkeit oder ein Gas niedriger I Temperatur dient, die bzw. das durch innerhalb der Trommel (10) angeordnete Sprühdüsen (102) eingeführt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüsen (102) an einem Sammler (100) befestigt sind und dieser innerhalb der Trommel (10), Im Abstand von deren Innenwandung, an einem durch die Trommel hindurchlaufenden Kabel (104) aufgehängt 1st.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Flüssigkeit bei Einführung in die Trommel in gasförmigen Zustand über geht, gekennzeichnet durch eine Umwälzeinrichtung zur Umwälzung des Gases von demjenigen Ende der Trommel, wo diese das Material aufweist, zum Abgabeende der Trommel.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in und durch das Auslaßende der Trommel durch

eine Düse (114) eingeleitet wird.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daßj

das Gas in.und durch das Abgabeende der Trommel (10) durch einen "Ejektor (214) eingeleitet wird. ^;

j

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

^! ein das Auslaßende der Trommel Uberiagender Auslaßkopf

\ (218) vorgesehen ist, in dessen Kammer der Ejektor derart

I -

j angeordnet ist, daß er aus diesem Gas abzieht und es zu-

\ sammen mit dem Gas vom anderen Ende der Trommel wieder in;

\ i

^: die Trommel einleitet. ■

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß!

t i

; im Einlaß des Ejektors von dem Auslaßkopf her eine Steue-!

; rungs-Drosselkiappe (216) vorgesehen ist. ;

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß;

j der Auslaßkopf (218) mindestens eine Klappe (220) hat, |

; um den Auslaß von Material aus dem Kopf zu ermöglichen, :

: welche Klappe mittels eines Scharniers schwenkbar an dem \

Kopf angelenkt 1st, wobei In dem Kopf Schutzeinrichtungen:

ι ■

; (400, 401) zur Verhinderung einer Verklemmung oder Beschä'j

ι i

^; digung des Scharniers durch das Material vorgesehen sind. !

I ' i

I

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß:

! der Auslaßkopf (218) derart ausgebildet ist, daß er eine !

ι i

ί Isolierkammer aufweist, die mit dem Innenraum der Trommel ι

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Verbindung steht und zumindest eine Klappe (220) aufweist},

die normalerweise geschlossen 1st und bei Auftreffen von \

Material aus der Kammer automatisch öffnet, und daß eine |

zweite Kammer (222) zur Aufnahme von Material aus der j ersten Kammer vorgesehen ist, weiche zweite Kammer eine \ ebenfalls normalerweise geschlossen gehaltene Austrittsklappe (224) aufweist, die automatisch öffnet, um dem Material das Austreten aus dieser Kammer zu ermöglichen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine verbesserte Zuführungseinrichtung zur Einleitung des Materials in die Trommel, mit einem das Aufnahmeende (64) der Trommel umgebenden Einlaßkopf (62), Innerhalb dessen sich die Trommel frei verdrehen kann und der eine Kammer |

bildet, die mit dem Innenraum der Trommel in Verbindung steht, wobei der Kopf eine durch ihn hindurchgehende Einrichtung zur Einleitung von Material durch die Kammer in die Trommel hinein aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daßj die letztgenannte Einrichtung eine Rutsche (60) umfaßt und daß der Kopf eine Mehrzahl von durch Trennwände (78) mit einer darin befindlichen Öffnung von einander getrennte Kammern aufweist, wobei die Rutsche durch eine solche öffnung verläuft und diese öffnung ein normalerweise geschlossene Klappe (76) aufweist, die jedoch

automatisch öffnet, um den Durchgang von Material

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durch die Trennwand zu ermöglichen, wonach die Klappe nach diesem Durchgang wieder automatisch schließt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf eine zweite Tür (74) aufweist, die in einer öffnung der Trennwand des Kopfes vorgesehen ist, durch welche Öffnung hindurch sich die Rutsche erstreckt, wobei diese zweite Klappe automatisch den Durchgang von Material ermöglicht und nach diesem Materialdurchgang automatisch schließt, und daß ein Zugrohr zum Abziehen von Luft und Gas aus diesen Kammern vorgesehen 1st.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß;

das Zugrohr (80) mit der Kammer (82), welche die zweite

Klappe aufweist, in Verbindung steht und in dem Zugrohr ein

Gebläse (84) zum Abzug von Luft und Gas aus den Kammern j

des Einlaßkopfes angebracht 1st. j

24. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß:

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als Gefriermittel ein Gas niedriger Temperatur dient und eine Gasumwälzeinrichtung vorgesehen ist, die mit der Kammer innerhalb des Einlaßkopfes in Verbindung steht zwecks Abziehens von Gas aus diesem Kopf und aus der Troin me! und Wiedereinleitung desselben durch das Auslaßende der Trommel, wodurch in der Trommel eine Gasströmung hervorgerufen wird, die der Bewegungsrichtung des Materials

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durch die Trommel entgegengesetzt gerichtet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumwälzeinrichtung eine Leitung (112) umfaßt, die mit der Kammer im Einlaßkopf in Verbindung steht und in der ein Umwälzgebläse (90) vorgesehen ist, dessen Auslaßende über eine Leitung (112) mit dem Auslaßende der Trommel verbunden ist, wobei mit der letztgenannten; Leitung eine Einrichtung zum Ablassen von überschüssigem Gas verbunden ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, j

i daß die Einrichtung zum Ablassen Überschüssigen Gases { ein durch ein Ventil (117) gesteuertes Auslaßrohr (116) und eine Einrichtung zur überwachung (118) der Menge des durch diese Leitung zum Auslaßende der Trommel fliessenden Gases umfaßt.

j

27. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, ί

daß zwischen dem Kopf und der Trommel eine Heizeinrich tung (65) zur Verhinderung einer Frostbildung zwischen diesen beiden Teilen vorgesehen ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (71) an der Trommel in Nähe des Kopfes und der Heizeinrichtung (65) angeordnet 1st.

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29. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuführungseinrichtung eine gesteuerte mechanische Zuführungseinrichtung (160) vorgesehen ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß ; in der Gefriereinrichtung Temperaturfühler (300, 301, 302, 303, 304, 305) vorgesehen sind, um die Drehzahl der Trommel und die Zuführungseinrichtung zu steuern. '

31. Verfahren zum Gefrieren von Material, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Einführung des Materials in eine Trommel (10), die eine derartige Innenformgebung aufweist, daß _: bei Verdrehung der Trommel das Material in Längsrichtung I durch die Trommel hindurchtransportiert wird; Verdrehung _: der Trommel derart, daß das Material durch die Trommel hindurchtransportiert wird; und gleichzeitige Einführung j eines Gefriermittels in die Trommel zwecks Eingefrierens ; des sich durch diese hindurchbewegenden Materials. ^:

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß \ das Gefriermittel in Form eines Gases niedriger Temperatur ι eingeleitet und eine Gasströmung in der Trommel entgegen- ,

gesetzt der Bewegungsrichtung des Materials durch die Trom-i mel hervorgerufen wird durch Abziehen eines Teils des Gasest und Wiedereinleitung desselben in die Trommel am Austritts-}

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- 25 ende derselben.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß um das Aulaßende der Trommel herum eine Kammer (218) gebildet und das Gas am strömungsunteren Ende der Trommel

! durch Ejektor derart eingeblasen wird, daß die Luft und

j das Gas in der Kammer gemeinsam in die Trommel eingeblasen

! werden.

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