DE2625658C2

DE2625658C2 - Vakuumtrockner für rieselfähige Produkte

Info

Publication number: DE2625658C2
Application number: DE19762625658
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 6080 Groß-Gerau Stahl
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1976-06-08
Publication date: 1985-01-31
Also published as: DE2625658A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumtrockner für rieselfähige Produkte mit einem Behälter und darin übereinander angeordneten, spiral- oder tellerförmig ausgebildeten, vom Produkt von oben nach unten durchströmten Trocknungsflächen.

Trockner dieser Art sind aus den DEOSen 19 23 015, 20 48 494 und 22 43 756 bekannt. In diesen Trocknern können rieselfähige Produkte der Vakuumtrocknung, der Gefriertrocknung oder dgl. unterworfen werden. Das Produkt durchläuft dabei die einzelnen, jeweils gleich großen Trocknungsflächen von oben nach unten. Der Transport der Teilchen erfolgt mit Hilfe eines oder mehrerer Vibrationsantriebe. Sind die Trocknungsflächen als Teller ausgebildet, dann erfolgt der Übergang von Fläche zu Fläche über Fallschlitze. Die Trocknungsflächen können heiz- und/oder kühlbar sein.

Bei der Durchführung von Trocknungsprozessen, insbesondere Gefriertrocknungsprozessen in den vorbekannten Trocknern ist man bestrebt, möglichst große Durchsätze zu erzielen. Eine Erhöhung des Durchsatzes kann durch Erhöhung der Wärmezufuhr bewirkt werden. Durch die Erhöhung der Wärmezufuhr steigt jedoch auch die Geschwindigkeit der bei der Trocknung entstehenden Dämpfe. Diese Dampfgeschwindigkeit darf die Schwebegeschwindigkeit der zu trocknenden Partikel nicht überschreiten, da sonst Partikel vom entstehenden Dampf mitgerissen und ausgetragen werden, ω Bei den vorbekannten Trocknern wird deshalb die Wärmezufuhr zu den Trocknungsflüchen so geregelt, daß die Dampfgeschwindigkeit unter der Sehwcbcgeschwindigkeii der Partikel bleibt. D;i die Schwebegesi-hwiiuligkcil der Pariikcl 11. a. auch von ihrer Koingrö- hi Ik abhängt, ist es zur Ki/ielung möglichst großer Durchsätze erforderlich, den Trocknern Produkte mit einem eng begrenzten Korngrößenbereich zuzuführen.

damit die Einstellung der Dampfgeschwindigkeit in bezug auf die Schwebegeschwindigkeit der Partikel optimal erfolgen kann.

Das setzt jedoch aufwendige Mal-, Sieb- und insbesondere weitere Einrichtungen voraus, mit denen zu kleine Produktteilchen wieder aufbereitet und zu größeren Produktteilchen verarbeitet werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumtrockner für rieselfähige Produkte mit einem Behälter und darin übereinander angeordneten, spiral- oder tellerförmig ausgebildeten, vom Produkt von oben nach unten durchströmten Trocknungsflächen zu schaffen, der trotz erweiterter Körnungsbereiche größere Durchsatzraten zuläßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der jeweils unterhalb von anderen Trocknungsflächen liegenden Flächen größer ist als die darüberliegenden Trocknungsflächen.

Vorzugsweise nimmt die Größe der Trocknungsflächen im wesentlichen kontinuierlich von oben nach unten zu. Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Trockner kann die Wärmezufuhr derart eingestellt werden, daß die Geschwindigkeit der enstehenden Dämpfe die Schwebegeschwindigkeit der Teilchen erreicht und zumindest teilweise auch überschreitet, da das Mitreißen eines Teiles der Teilchen in Kauf genommen werden kann. Die mitgerissenen Teilchen, die entweder relativ klein oder bereits angetrocknet und deshalb leichter sind, fallen auf weiter unten liegende Trocknungsflächen zurück. Nimmt die Größe der Trocknungsflächen kontinuierlich zu, dann findet sogar eine Klassierung der Teilchen statt; die größeren oder die noch relativ feuchten und deshalb schwereren Teilchen werden vom Dampf nicht so leicht mitgerissen, so daß sic auf im oberen Bereich angeordnete Teller zurückfallen. Die kleineren oder die bereits weitgehend trockenen und deshalb leichteren Teilchen werden vom Dampf nahezu ganz nach außen geschleudert, so daß sie auf weiter unten liegende Trocknungsflächen zurückgeführt werden. Ihrem Trocknungsgrad oder ihrer Größe entsprechend überspringen die vom Dampf mitgerissenen Teilchen eine oder mehrere Trocknungsflächen, so daß bereits trockene oder weitgehend trockene Teilchen den Auslaß schneller erreichen. Die erhöhte Wärmezufuhr und diese beschriebene Eigenschaft des erfindungsgemäßen Trockners ermöglichen eine Erhöhung des Durchsatzes trotz erweiterter Körnungsbereiche. Die erhöhte Wärmezufuhr bewirkt eine starke Bewegung der Teilchen, so daß keine besonderen Mittel zur Umwälzung der Produktschicht erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Innenraum des Behälters, in dem sich die Trocknungsflächen befinden, besser ausgenutzt werden kann. Bei den vorbekannten Trocknern mit Trocknungsflächen gleichen Durchmessers muß der Abstand der Ränder der Trocknungsflächen vom Behälter so gewählt werden, daß auch im oberen Bereich mit starker Dampfentwicklung ein ungestörter Dampfabzug nicht zu hoher Geschwindigkeit sichergestellt ist. Für die unteren Bereiche, in denen die Dampfentwicklung erheblich reduziert ist, ist ein solcher Abstand zwischen dem Rand der Trocknungsflächcn und der Behälterwand zu groß. Beim erfindungsgemäßen Trockner entspricht der Abstand der Ränder der Trocknungsflächen zur BchältcriniK'iiwiind etwa der entstellenden OanipinuMi^e. so dall in einem Behälter gegebener (iröl.Se eine ^rollere Trocknungsfläche als bisher untergebracht werden kann.

im Rahmen der Erfindung sind weiterhin Maßnahmen zweckmäßig, die eine Reduzierung der Dampfgeschwindigkeit bewirken, da diese Maßnahmen letztlich wiederum eine Erhöhung der Wärmezufuhr ermöglichen. Da/u kann in bekannter Weise der vertikale Abstand von im oberen Teil des Behälters liegenden Trocknungsfiächen größer gewählt sein als der Abstand von weiter unten liegenden Trocknungsflächen. Bei einer besondere zweckmäßigen Ausführung ist der vertikale Abstand der Trocknungsflächen der jeweils abzuführenden Dampfmenge entsprechend von oben nach unten zunächst zunehmend, dann etwa gleichbleibend und schließlich wieder abnehmend gewählt. Diese Maßnahmen sichern einen ungestörten Dampfabzug mit relativ niedriger Geschwindigkeit.

Eine weitere im Rahmen der Erfindung liegende vorteiliiafte Maßnahme besteht darin, daß die Größe der unteren Trocknungsflächen wieder abnimmt.

In diesem Bereich erfolgt lediglich eine Nachtrocknung des Produktes ohne wesentliche Dampfentwicklung, so daß höhere Produktschichten als weiter oben zulässig sind. Außerdem kann dann noch ein Teil des vom Auslauftrichter des Behälters gebildeten Raumes für die Unterbringung von Trocknungsflächen ausgenutzt werden. Diese Trocknungsflächen können z. B. als unbeheizte Beruhigungsflächen ausgebildet sein. Auch die Unterbringung von Mitteln zur photometrischen Messung der Endfeuchte des Produktes ist dort möglich.

Die Erfindung soll anhand von in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Trockner nach der Erfindung,

F i g. 2 den Randbereich zweier übereinander angeordneter Trocknungsflächen,

Fig.3 einen Teilschnitt durch einen weiteren Vakuumtrockner nach der Erfindung,

Fig. 4 ein Koordinatensystem, in dem die Verdampfungsrate in Abhängigkeit von der Höhe des Vakuumtrockners nach F i g. 3 eingetragen ist und

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Vakuumtrockner.

In den Figuren sind der Behälter mit 1, die im oberen Teil des Behälters 1 angeordnete Produktzufuhreinrichtung mit 2, die das Produkt gleichmäßig zuführende Dosiereinrichtung mit 3, die Trocknungsflächen mit 4, die der Förderung des Produktes dienenden Vibntionsantriebe mit 5, der Produktabsaugstutzen mit 6, der Anschluß des Behälters 1 zum Kondensator mit 7 und am Behälter 1 angeordnete Schaugläser bzw. Fenster mit 8 bezeichnet. Die Trocknungsflächen 4 sind bei den Ausführungsbeispielcn tellerartig ausgebildet. Failschlkze oder Fallschächte, die den Übergang des Produktes von einer Fläche auf die darunterliegende ermöglichen, sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

Die Teller 4 sind über ein Mittelrohr 9 starr miteinander verbunden. Über dieses Mittelrohr 9 überträgt der Vibrationsantrieb 5 die dem Transport des Produktes dienenden Schwingungen. Die Teller 4 weisen jeweils einen Rand 10 auf, der jeweils mit der Vertikalen in einen Winkel λ bildet, welcher größer als 45° — vorzugsweise 65 — 70° — ist. Das ermöglicht einen verbesserten Dampfabzug. Einzelheiten dazu werden noch zu F i g. 2 beschrieben.

Beim Ausführiingsbeispiel nach F i g. I nimmt der Durchmesser der tellerförmigen Trocknungsflüchen von oben nach unten kontinuierlich zu. Der Durchmesser der untersten und größten Trocknungsfläche 4 entspricht nahezu dem Innendurchmesser des Behälters 1, so daß es weitgehend ausgeschlossen ist, das ausgetragene Produktteilchen direkt in den Auslaß 6 gelangen. Der vertikale Abstand der Trocknungsfläche 4, gekenns zeichnet durch den Doppelpfeil 11 nimmt von oben nach unten ab, so daß ein weitgehend ungestörter Abzug des entstehenden Dampfes mit relativ niedriger Geschwindigkeit sichergestellt ist.

In F i g. 2 sind die Randbereiche von zwei tellerförmigen Trocknungsflächen 4 vergrößert dargestellt. Die untere Trocknungsfläche hat einen dem Doppelpfeil 12 entsprechenden vergrößerten Radius. Die Ränder 10 bilden mit der Vertikalen den Winkel <x. Zusätzlich ist in Höhe des unteren Trocknungstellers 4 der Rand 10' eines Trocknungstellers 4' eingezeichnet, welcher den gleichen Durchmesser wie der obere Trocknungsteller 4 hat. Wurden beide Teller den gleichen Durchmesser haben, dann stünde dem abströmenden Dampf ein Abströmquerschnitt zur Verfugung, der durch die Länge des Doppelpfeiles 13 (kürzester Abstand des Randes 10' von der Unterkante des oberen Tellers 4) entspricht. Dadurch, daß der untere Teller 4 einen größeren Radius bzw. Durchmesser hat als der obere Teller 4, steht dem abströmenden Dampf ein Querschnitt zur Verfügung, der in seiner Höhe dem Doppelpfeil 14 entspricht, also größer ist. Diese Vergrößerung des Abströmquerschnittes bewirkt eine Verringerung der Dampfströmung und damit eine geringere Fähigkeit des Dampfes, Produktteilchen mitzureißen, was eine Erhöhung der Wärmezufuhr zu den Trocknungsflächen und damit eine Erhöhung des Durchsatzes zur Folge hat. Die gleiche Wirkung hat eine Vergrößerung des Winkels λ, was man sich ebenfalls an der F i g. 2 klar machen kann, wenn man für den Rand 10' einen kleineren Neigungswinkel oc wählt.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind die vertikalen Abstände 11 der tellerförmigen Trocknungsflächen 4 in Anlehnung an die auf den einzelnen Trocknungsflächen entstehenden Verdampfungsraten ausgebildet. In der F i g. 4 ist dazu die Verdampfungsrate (X-Achse) in Abhängigkeit von der Höhe des Trockners nach F i g. 3 f V-Achse) in einem Koordinatensystem dargestellt. Vom ersten bis zum dritten Teller nimmt danach zunächst die Verdampfungsratc zu, so daß auch der den jeweils eingezeichneten Doppelpfeilen 11 entsprechende Abstand der Teller 4 voneinander zunächst zunimmt. In dieser Phase erfolgt die Aufheizung des Produktes, das erst bei max. Temperatur die max. Verdampfungsrate erreicht. Bis zum zehnten Teller bleibt so die Verdampfungsrate etwa gleich; der Abstand der Teller bleibt deshalb ebenfalls gleich. Ab dem elften Teller nimmt die Verdampfungsrate ab, so daß auch der Abstand der Teller untereinander kleiner wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist jedem TeI-ler 10 ein Vibrator 5 zugeordnet. Dadurch kann dem Produkt auf den einzelnen Tellern eine unterschiedliche Geschwindigkeit erteilt werden. Außerdem nimmt bei diesem Ausführungsbeispiel der Durchmesser der unteren Teller 4 wieder ab. Das hat zwar größere Produktbo schichten zur Folge, was jedoch in dieser Trocknungsphase, die nur noch der Nachtrocknung dient, in Kauf genommen werden kann. Falls nicht, könnte die Produktscnieht durch höhere Produktgeschwindigkeit erniedrigt werden. Infolge der Abnahme des Durchmesb^r> sers der Teller 4 kann noch ein Teil des vom Auslauftrichters des Behälters 1 gebildeten Raumes für die Unterbringung von Tellern ausgenutzt werden.

Die dargestellten Alisführungsbeispiele sind im Prin-

zip auch ohne äußeren Behälter 1 verwendbar. Eine Vakuumerzeugung ist dann jedoch nicht möglich, so daß nur Verdampfungstrocknungen durchführbar sind.

Die erfindungsgemäßen Vorteile können jedoch auch dabei zumindest teilweise erreicht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vakuumtrockner für rieselfähige Produkte mit einem Behälter und darin übereinander angeordneten, spiral- oder tellerförmig ausgebildeten, vorn Produkt von oben nach unten durchströmten Trocknungsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der jeweils unterhalb von anderen Trocknungsflächen liegenden Flächen (4) größer ist als die darüberliegenden Trocknungsflächen.

2. Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Trocknungsflächen (4) im wesentlichen kontinuierlich von oben nach unten zunimmt.

3. Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der unteren Trocknungsflächen (4) nach unten wieder abnimmt.

4. Trockner nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der größten Trocknungsfläche (4) nahezu dem Innendurchmesser des Behälters (1) entspricht.

5. Trockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abstand (It) der Trocknungsflächen (4) der jeweils abzuführenden Dampfmenge entsprechend von oben nach unten zunächst zunimmt, dann etwa gleich bleibt und schließlich wieder abnimmt.

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