DE2512988C3 - Wirbelbett-Trockner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelbett-Trockner zum Trocknen eines partikelförmigen Materials oder Granulats, beispielsweise Käsepartikeln, bestehend aus einer zylindrischen Kammer mit lotrechter Achse mit Luftdurchlaß unter einem luftdurchlässigen von unten durchströmten als Materialträger dienenden Boden und einem darüber in Abstand vorhandenen Luftauslaß.

Ein solcher Wirbelbett-Trockner ist bekannt aus der GB-PS 1190 287 Wirbelbett-Trockner werden dazu verwendet, Feststoffmaterialien dadurch zu trocken, daß diese unter der Einwirkung eines strömenden Fluidums in einen Wirbel- oder Fließzustand gehalten und dabei getrocknet werden. Das strömende Fluidum, üblicherweise erwärmte Luft, wird durch ein Bett des fein verteilten partikelförmigen Materials geleitet, welches in der meist zylindrisch ausgebildeten Wirbelkammer angeordnet ist. Sie verfügt über einen Bodenteil, der von einem perforierten bzw. gitterartigen Element solchen Aufbaus gebildet ist, daß die öffnungen im Gitterelement ausreichend klein sind, um die zu trocknenden Feststoffpartikeln zurückzuhalten und zu lagern, ein Luftdurchfluß in die Wirbelkammer aber möglich ist. So läßt sich in die Wirbelkammer ausreichend Luft oder ein sonstiges Fluidum in einer solchen Menge einleiten, daß die zu behandelnden Feststoffpartikeln in dem Fluidumstrom suspendiert und möglichst in einem Wirbelzustand gehalten sind, so daß sich ein schnelles Trocknen der gesamten Masse erreichen läßt. Zur Trocknung des Granulats oder des partikelförmigen Materials erfolgt ein Wärmeübergang von der die Wirbelkammer durchströmenden erhitzten Luft, bis eine flüssige Komponente in dem die Partikeln bildenden Material ausgetrieben oder soweit verdampf; ist. daB das gewünschte Ziel erreicht ist. Allerdings wird hierzu teilweise eine stark lokalisierte Wärmontwick lung erforderlich, so daß eine lokale Überhitzung eintreten kann.

Bei der eingangs genannten G3-PS 11 90 287 sind die Löcher im Lochboden in spezieller Weise so ausgebildet und geformt, daß sich gerichtete, jedoch stationär bleibende Luftströmungen erzielen lassen, so daß in der Wirbelkammer Strömungskomponenten gebildet werden, die parallel und umfangsmäßig zur Längsachse der Kammer verlaufen. Auf diese Weise soll eine Wirbelkomponente gebildet werden. Nachteilig ist bei dem bekannten Wirbelbett-Trockner jedoch, daß wegen der stets stationär aus dem Lochboden austretenden Luftströme diese die Tendenz entwickeln, sich in dem Bett aus partikelförmigem Material lokalisiert zu bewegen, was zu einer Kanalbildung führt. Das bedeutet, daß die im Kanalbereich befindlichen Partikeln von dem Luftstrom in heftige Bewegung versetzt werden, während nicht zu dem Kanal gehörende Partikeln relativ ruhig und unter Umständen sogar statisch und unbeweglich verbleiben; sie befinden sich dann nicht im Wirbelzustand und sind auch nicht dem gewünschten, erhitzten Luftfluß über ihrer Oberfläche, der zum Trocknen erforderlich ist, ausgesetzt. Es kann daher zu einer Verklumpung des zu trocknenden Materials in den Bereichen kommen, in denen sich die Partikeln abgesetzt haben, während die Partikeln, die in den Kanalbereichen verbleiben, teilweise überhitzt werden. Diesem Umstand kann auch durch eine spezielle Formgebung der Öffnungen im Luftboden nicht begegnet werden. In gleicher Weise ist aber auch eine mechanische Rühreinwirkung und Kontaktierung der Partikeln in den meisten Fällen unerwünscht, insbesondere wenn es sich um solche partikelförmige Materialien handelt, die agglomerieren, zerbrechen oder verschmieren können, wie dies beispielsweise bei Käsepartikeln der Fall ist.

Zwar gelingt es weiteren bekannten Konstruktionen, bestimmte Zwecke zu erfüllen, sie sind jedoch nicht in der Lage, sämtlichen Problemen zu begegnen, die gerade hinsichtlich zerbrechlicher und schmierender Erzeugnisse, insbesondere Nahrungserzeugnissc, bei solchen Wirbelbett-Trocknern auftreten; gerade bei solchen Nahrungserzeugnissen besteht der Wunsch, diese im wesentlichen in der gleichen Form wiederzugewinnen, die sie vor dem Trocknen aufgewiesen haben, ohne daß sie zerkrümelt oder zerbröckelt sind oder etwa auf eine Pastenform reduziert wurden, wie dies im Falle eines Produktes wie Käse der Fall wäre, der sich in einer nudelartigen oder streifenartigen Form befindet. Gerade bei Käse oder bei solchen käseähnlichen Erzeugnissen ist es erwünscht, ein »getrocknetes« Erzeugnis zu erzielen, welches einen vorgegebenen gleichförmigen Feuchtigkeitsgehalt aufweist und welches keine Ölausscheidung weist, die durch lokalisierte exzessive Wärmeentwicklung hervorgerufen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Wirbelbett-Trockner derart zu verbessern, daß Kanalbildung mit Sicherheit vermieden wird und die in das Wirbelbett eingebrachte Feststoffmasse in einem gleichförmigen, turbulenten, pulsierenden Wirbol- und Schwebezustand gehalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe gehl die Erfindung aus von dem eingangs genannten WirbelDett-Trockner und besteht darin, daß unterhalb des luftdurchlässigen Bodens jine rotierbare Scheibe angeordnet ist, die durch mehrere den Bodenquerschnitt im Winkel radial überdeckend^ öffnungen derart durchbrochen ist, daß

diese den Luftstrom durch den Boden dem Gut als eine um die Behälterachse umlaufende Wellenfront zuführen.

Besonders vorteilhaft ist bei der Erfindung, daß durch die um die Behälterachse umlaufende Wellenfront jeder Bereich der Wirbelbettkammer sicher erfaßt und das dort befindliche Material so aufgewirbelt wird, daß eine einwandfreie Trocknung ohne jede Kana!hildung erzielt wird. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß wegen der speziellen Anordnungen der öffnungen in der sich drehenden Scheibe lokal verhältnismäßig starke Luftströmungen erzeugt werden, die mit Sicherheit das in dem jeweiligen Bereich befindliche Material in einen Schwebezustand bringen und durcheinanderwirbeln. Diese Luftströmungen sind darauf zurückzuführen, daß die Förderleistung des Ventilators gleich ist, jedoch der freie Durchlaßweg für die geförderten Luftmengen durch die rotierende Scheibe so eingeengt wird, daß sich an den, den Luftdurchtritt ermöglichenden öffnungen notwendigerweise eine höhere Strömungsgeschwindigkeit ergeben muß, die sich auch als Wellenfront in dem innerhalb der Wirbelbeitkammer befindlichen Gut auswirkt; dabei läuft diese Wellenfront um, so daß mit erhöhter Luftgeschwindigkeit jeder Segmentbereich der Wirbelbettkammer von äußerst starken Luftströmungen verwirbelt wird. Aufgrund der Trägheit der zu trocknenden Partikeln und der allgemeinen Vc teilung der ursprünglich scharf gebündelten Luftströmung über das gesamte zu trocknende Gut in der Wirbelbettkammer befindet sich dieses in einer ständigen wirbelnden, pulsierenden Bewegung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels eines Wirbelbett-Trockners anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 den Wirbelbett-Trockner schemalisch in lotrechtem Schnitt,

Fig.2 einen waagerechten Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 unter besonderer Darstellung der die Feststoffpartikeln enthaltenden Kammer,

Fig.3 eine Draufsicht auf die Luftverteilscheibe, die bei dem Wirbelbett-Trockner der Fig. 1 verwendet wird,

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen Schirm, der Teil des Bodens des Wirbelbett-Trockners nach F i g. 1 ist,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen weiteren Teil des Bodens, der scheibenförmig ausgebildet mit größeren öffnungen zur Lagerung des Gitterschirms der Fig. 4 verwendet wird,

F i g. 6 eine Draufsicht auf einen Haltering für das in F i g. 1 verwendete Luftfilter in Form eines Luftsackes.

Fig. 7 und 8 zeigen Draufsichten auf andere Ausbildungsformen der Luftverteilscheiben nach F i g. 3.

In der Darstellung der Fig. 1 ist ein Wirbelbett-Trockner 10 mit einem Wirbelbett gezeigt, der eine Luftabströmkammer 12 umfaßt. Sie ist länglich rechteckförmig ausgebildet und umfaßt Seitenwände 14 und 14a, eine Rückwand 15, eine Vorderwand 16 und eine obere Deckwand 17. Eine entnehmbare, das Erzeugnis enthaltende Kammer für das Wirbelbett ist Teil 18. das zylindrisch ausgebildet ist und einen Einlaß 18a und einen Auslaß 18i> für das Behandlungsmittel aufweist; die schacht- oder trichterartige Kammer 18 ist so ausgebildet, daß sie direkt unterhalb der Auslaßkammer 12 aus dem Trockner ausgefahren werden kann.

Maschen- oder Porengröße ist, daß das im Inneren 19 der Kammer 18 enthaltende und zu trocknende Produkt zurückgehalten wird; der Schirm kann aber auch eine perforierte Platte mit Löchern sein, die einen Durchmesser von 0,05 cm aufweisen, wobei der Schirm dann zwischen 20 bis 50% offene, also durchlässige Fläche und bei einem speziellen Ausführungsbeispiel über 35% offene Fläche verfügt. Unmittelbar unterhalb des Schirms 22 des Bodens 20 ist ein weiteres Element angeordnet, nämlich eine mit öffnungen versehene Scheibe 24 (siehe F i g. 5), die über eine Vielzahl von öffnungen 26 verfügt. Die öffnungen 26 sind in ihrer Anzahl so ausreichend vorhanden, daß sich ein freier Durchsatz an Luft oder Gas durch diese ergibt. So weist ein spezielles Ausführungsbeispiel beispielsweise öffnungen von 0.64 cm auf mit einem insgesamt offenem Bereich zwischen 25 bis 50% und bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einem offenen Bereich von 4u%.

Der Schirm 22 und die mit Öffnungen versehene Scheibe 24 bilden zusammen den Boden 20. Die Scheibe 24 weist eine ausreichende Festigkeit zur Lagerung des Schirms 22 und sonstiger, auf ihr ruhender Teile oder Erzeugnisse auf.

Unterhalb des Bodens 20 ist eine Platte oder eine Scheibe 28 mit Öffnungen, z. B. Schlitzen 29 montiert, die sämtlich von solchen Abmessungen sind, daß sie etwa einen Bereich zwischen V₀ bis V₂ des gesamten Bereichs des Bodens umfassen, der einen offenen Bereich zwischen 10 bis 50% des Gesamtbereiches aufweisen. Die Öffnungen 29 in der Scheibe 28 sind von solcher Größe, daß sich eine Vergrößerung der lokalen Geschwindigkeit um das 1 '/V bis 4fache der Geschwindigkeit durch den schirmartigen perforierten Boden 20 ergibt.

Die Scheibe 28 ist etwa so groß wie der Boden 20 der Kammer 18 und ist drehbar unmittelbar unterhalD des Bodens 20 am Einlaß 18a der Kammer 18 gelagert. Sie ist dazu mit der Welle 30 eines Motors oder eines anderen Antriebs 32 verbunden, der an der Vorrichtung befestigt ist.

Der Wirbelbett-Trockner 10 weist eine Emlaßluftkammer 36 auf mit einer oberen Deckwand 38, Seitenwänden 39 und der Wand 14, die sie mit der Kammer 12 gemeinsam hat; eine Rückwand 15a ist ebenfalls gemeinsam oder einstückig mit der Rückwand 15 der Kammer 12 ausgebildet, und eine Vorderwand 16a kann mit der Vorderwand 16 der Kammer 12 einstückig ausgebildet sein. Ein gemeinsamer Boden 42 stellt die Basis der Vorrichtung 10 dar.

Einer Einlaßleitung 44 ist ein Ventilator 46 zugeordnet, der Luft oder ein anderes Fluidum in die Kammer 36 nach unten in Richtung der Pfeile preßt, dann über eine Herzspule 47, durch ein Staubfilter 50, durch die rotierende Scheibe 28, den Boden 20, die Kammer 18, durch die Auslaßkammer 12 und durch einen dort vorhandenen Auslaß 49. Der Ventilator 46 kann auch im Bereich des Auslasses 49 angeordnet sein und die Luft durch die Vorrichtung hindurchziehen.

Die Wirbelbett-Kammer 18 ist durch aufblasbare Abdichtungen 52 und 52a, die an Flanschen 54 und 56 jewtüs am Auslaß 18£> und am Boden oder Einlaß 18a der Kammer 18 anliegen, abgedichtet. Diese Abdichtungen sind röhrenförmigen Gummiringe. In deren nichtaufgeblasenem Zustand !sÖ! sich die Kammer 18 ohne Schwierigkeiten entnehmen; sind sie jedoch

denen (F i g. 4) das eine ein Schirm 22 mit einer solchen zwischen dein Wirbelbett-Trockner 10 und der Kammer

18, dichten diese ab und verhindern das Eindringen oder Entweichen von Luft.

Unmittelbar oberhalb der Kammer 13 befindet sich ein in Fig. 6 gezeigter Haltering 58. An diesem ist ein poröser Beutel 60 aus Stoff oder einem anderen Material befestigt, welcher Luft hindurchläßt, jedoch den Austritt von feinsten Teilchen verhindert.

Der Beutel 60 ist an einer von einer Behälterwand abragenden Stange 62 befestigt.

Durch einen Schirm 64 in der Abzugsleitung 49, wird der Abgasstrom vollständig von Partikeln gereinigt, die durch die Maschen des Sackes 60 gelangt sein könnten. Eine Drosselklappe 66 dient als zusätzliche Kontrolle für den Luftdurchsatz durch die Kammern 36 und !2.

Beim Trocknen wird das in der Kammer 18 enthaltene Produkt in dieser in den Wirbelbett-Trockner 10 eingeführt. Es kann aus fein verteilten Granulaten oder partikelförmigen Substanzen bestehen, beispielsweise granulierte Teile oder Nudeln aus Käse oder dergleichen. Die Abdichtungen 52 und 52a werden aufgeblasen, die Heizspulen 48 erregt und der Ventilator 46 wird eingeschaltet. Auch der Motor 32 wird eingeschaltet, um die Scheibe 28, die einen Durchmesser von etwa 1,80 m aufweist, zu drehen. Die Scheibe 28 hat wie das Ausführungsbeispiel der F i g. 3 zeigt, über zwei gegenüberliegende keilförmige Schlitze, die innen etwa eine Breite von 5 cm und am Umfang eine Breite von etwa 30 cm aufweisen bei einer Länge von ca. 77 cm; die Drehung erfolgt bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit von beispielsweise 45 Upm. Die Scheibe 28 ist in einem Abstand von etwa 5 cm unterhalb des Bodens 20 angeordnet. Wenn Luft durch das System mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 m pro Minute hindurchströmt, wird diese von den Spulen 48 erhitzt und gelangt dann durch die Schlitze oder Öffnungen 29 der Scheibe 28 in das von dem Erzeugnis in der Kammer 18 gebildete Bett, um dieses in einen Fließzustand oder Wirbelzustand zu bringen. Die Luftströme weisen nach Durchtritt durch die mit Öffnungen versehene Scheibe 28 eine Geschwindigkeit von etwa 180 m pro Minute auf, und sind unter Drehbewegung und durch den Boden 20 geführt; so werden sich bewegende oder sich drehende Ströme erhitzter Luft erzeugt, die durch das Bett des in der Kammer 18 befindlichen Produktes strömen und die dort befindlichen Partikeln oder Teilchen in einen Wirbelzustand versetzen. Während dieses Wirbelzustands und Trocknens werden die Partikeln durchgerührt und schwebend gehalten, und zwar von dem sich innerhalb dtr Kammer 18 befindlichen Luftstrom. Der Luftdruck bewirkt eine Expandierung des Sackes 60; die Wirbelbewegung für das zu trocknende Erzeugnis tritt im Raum 18 im wesentlichen auf.

Der vorliegende Wirbelbett-Trockner erzeugt am Boden der Kammer 18 lokale Hochgeschwindigkeits-Drehluftströme und richtet diese gegen die Kammer 18. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Trocknung partikelförmiger Massenerzeugnisse, die einen beträchtlichen Anteil an Feuchtigkeit enthalten, besonders wenn dann auch noch die Partikeln unregelmässig geformt sind und die Neigung haben, aneinander zu haften oder zum Schmieren neigen, wie dies für Käse typisch ist. Die Luftströme rühren das Wirbelbett durch, während der Wirbelbett-Trockner in Betrieb ist und verhindern eine Kanalbildung oder die Bildung lokaler Luftstrome in dem Bett, so daß man zu einer verbesserten Trocknung gelangt. Die Ströme sind in der Scheibe lokalisiert und erstrecken sich radial etwa vom Mittelpunkt der Scheibe zu einem Punkt angrenzend an deren Randkante. Die radial verlaufenden Öffnungen in der sich drehenden Scheibe erzeugen die Verwirbelung der gesamten Mas;se, wobei zur gleichen Zeit eine umlaufende Wellerifront in der wirbelartig durchgemischten Masse erscheint, die dazu dient, die Masse durchzurühren und wodurch Kanalbildung verhindert und während des Trocknens eine Drehrührung und Drehpulsation auftritt. Das erlaubt auch eine beträchtliche Erhöhung der Trocknungstemperaturen, ohne daß die Produkteigenschaften hierdurch nachteilig beeinflußt werden; auch läßt sich aufgrund der höheren Eingangstemperatur mehr Feuchtigkeit und Wasser aus dem Erzeugnis entfernen. Eine ölbildung oder ein Schmieren wird gleichfalls klein gehalten oder verhindert.

Wie weiter vorn schon erwähnt, können die Öffnungen in der Scheibe 28 Schlitze 29 sein, die keilförmig, quadratisch oder elliptische längliche Öffnungen sein können. Es können jedoch auch Gruppen kleinerer Öffnungen sein, wie dies in den Fig. 7 und 8 dargestellt und durch die Bezugszeichen 29a, 29i> und 29c bezeichnet ist. Der Zweck dieser Schlitze ist auf jeden Fall immer die Erzeugung lokalisierter Strömoder Strahlwirkung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wirbelbett-Trockner zum Trocknen eines partikelförmigen Materials oder Granulats, beispielsweise Käsepartikel, bestehend aus einer zylindrischen Kammer mit lotrechter Achse mit Luftdurchlaß unter einem luftdurchlässigen von unten durchströmten als Materialträger dienenden Boden und einem darüber in Abstand vorhandenen Luftauslaß, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des luftdurchlässigen Bodens (20) eine rotierbare Scheibe (28) angeordnet ist, die durch mehrere den Bodenquerschnitt im Winkel radial überdeckende öffnungen (29, 29a) derart durchbrochen ist, daß diese den Luftstrom durch den tioden dem Gut als eine um die Behälterachse umlaufende Wellenfront zuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im gleichen Umfangsabstand auf der Scheibe (28) angeordneten öffnungen (29, 29a; zusammen eine Fläche von etwa V₆ bis '/2 des Durchlaßbereiches des Bodens (20) erreichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (29, 29a) der Scheibe (28) so bemessen sind, daß durch sie das 1 '/2- bis 4-fache der bei gleicher Luftzufuhrgeschwindigkeit erzielbaren Bodendurchströmgeschwindigkeit erreicht wird.

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