DE2717583A1 - Rotationstrockner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Rotationstrockner und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Transportgeschwindigkeit des Bettes in solchen Trocknern.

Rotationstrockner oder Drehrohrtrockner werden im weiten Rahmen für die thermische Behandlung und das Trocknen von grobkörpnigen und feinkörnigen Feststoffen verwendet. Rotationstrockner haben im allgemeinen einen hohlen Zylindermantel mit offenen Enden, wobei der Mantel für eine Drehung um seine Achse installiert ist. Die Achse kann etwas zur Horizontalen geneigt sein. Die Innenfläche des Mantels kann mit Flügeln oder Schneckengängen oder auch Zähnen, Nocken bzw. Hebern versehen sein, um die Feststoffe beim Drehen des Trockners anzuheben und umzuschütten bzw. herabrieseln zu

lassen. Das Umschütten ergibt·, einen innigen Kontakt der Feststoffe mit den Gasen, die durch den zylindrischen Mantel geleitet werden.

Ähnlich wie die Rotationstrockner sind auch Kühleinrichtungen ausgebildet, ihre Funktion ist jedoch anders. Die

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN E017S-C09 ■ BANKKONTO: DEl

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CONTO: DEUTSCHE BANK A. Q. MÖNCHEN, LEOPOLOSTRASSE 71, KONTO-NUMMER 60/35794

Trockner werden mit erhitzter Luft beschickt, um Feuchte oder Lösungsmittel aus den Feststoffen in dem Trocknerbett zu verflüchtigen, während Kühlvorrichtungen mit nicht beheizter oder gekühlter Luft beschickt werden, um überschüssige Wärme aus den heißen Feststoffen zu entziehen. Die Beziehungen für die Steuerung des Wärmeübergangs und der Bettransportgeschwindigkeit durch den Mantel sind jedoch sonst sehr ähnlich.

Der Luftstrom durch Rotationstrockner oder Kühler kann ein Gleichstrom oder ein Gegenstrom, verglichen mit der Richtung des Feststofftransportes, sein. Die mathematischen Beziehungen für den Bettransport und den Wärmeübergang in Rotationstrocknern sind bekannt (Chemical Engineering Progress, September 1954, Seiten 467 bis 475, und Juni 1962, Seiten 49 bis 56).

Die Geschwindigkeit des Bettransportes in einem Rotationszylinder, der mit Flügeln versehen ist und mit einem Gegenluftstrom arbeitet, kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

V = CDR (S - mA)

In dieser Gleichung bedeuten V die horizontale Transportgeschwindigkeit in m/min, C eine Konstante mit einem festgelegten Wert im Bereich von 2 bis 3, gewöhnlich 2,6, D den Durchmesser des Zylinders in m, R die Drehzahl in Upm, S die Achsneigung in Meter pro Meter axialem Abstand, m einen Koeffizienten, um die Wirkung der Luftgeschwindigkeit auf die Wirkung einer äquivalenten Neigung zu beziehen, und A die Luftgeschwindigkeit in Einheiten, die mit dem Koeffizienten m kompatibel sind.

Wenn die Luftgeschwindigkeit in m/s (ft/s) ausgedrückt wird, liegt der Wert des Koeffizienten m im Bereich von o,o1 bis o,o33 (o,oo3 bis o,o1o). Wenn der Zylinder mit einem

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Luftgleichstrom arbeitet, wird der Faktor (S - mA) gewöhnlich durch (mA + S) ersetzt, obwohl in machen Fällen auch der Ausdruck (mA - S) verwendet werden kann.

üblicherweise liegen die Geschwindigkeiten der Luftströme durch Trockner und Kühleinrichtungen im Bereich von 1 bis 3 m/s (3 bis 1o ft/s). Der Wert des Ausdrucks mA mit einem Wert für m von o,o17 (o,oo5) liegt dann im Bereich von o,o15 bis o,o5. Nimmt man an, daß der Zylinder einen Durchmesser von 3 m do ft) hat und sich mit einer Drehzahl von 1o Upm dreht, so liegt, auch wenn keine Neigung vorhanden ist (S = 0) die Bettransportgeschwindigkeit allein durch den Transport im Gleichstrom im Bereich von 1,1 bis 3,7 m/min (3,75 bis 12,5o ft/min), wenn der Wert des Koeffizienten C 2,5 beträgt. Ein Trockner mit einer Länge von 12 π (4o ft) würde dann in etwa 3 bis etwa 1o min durchquert werden.

Die erforderliche Verweilzeit in den Trocknern ändert sich mit verschiedenen Materialien und reicht gewöhnlich von 1o min bis über 1oo min. Wenn die gewünschte Verweilzeit größer ist als die durch die Bettransportgeschwindigkeit mögliche, müssen Einrichtungen zur Verzögerung des Betttransportes verwendet werden, um die relativ schnelle Lufttransportgeschwindigkeit zu verringern.

Zur Verzögerung der Bettransportgeschwindigkeit wird der Trockner gewöhnlich mit einer Axialneigung in der Richtung betrieben, die der Wirkung des Lufttransportes entgegengesetzt ist, so daß die wirkliche Bettransportgeschwindigkeit sich aus der Differenz zwischen den beiden Maßnahmen ergibt. Wenn eine negative Neigung von o,o1 mit dem vorstehend genannten Wert für mA kombiniert wird, liegen die Werte für die kombinierten Faktoren (mA - S) für die vorstehend genannten Zustände bei o,o17 s/m (o,oo5 s/ft) und o,o4o. Dadurch reduzieren sich die Bettransportgeschwindigkeiten von 1,1 und 3,7 m/min (3,75 und 12,5o ft/inin) auf o,4 und

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3 m/min (1,25 und 1o ft/min) bei Gleichetromgeschwindigkeiten von o,9 bzw. 3 m/min (3 und 1o ft/min). Bei einer Luftgeschwindigkeit von o,9 m/s (3 ft/s) wird dabei die Bettverweilzeit von 1o min auf über 3o min ausgedehnt, während die Bettverweilzeit nur geringfügig von 3 auf 4 min bei der höheren Luftgeschwindigkeit verlängert wird. Dieses Verfahren der Bettransprotverzögerung ist deshalb nur wirksam, wenn die Neigung des Zylinders entsprechend dem Ausdruck (mA - S) oder (S - mA) für jeden speziellen Geschwindigkeitswert oder umgekehrt wieder neu eingestellt wird, da die Betttransportgeschwindigkeit proportional zur Differenz zwischen den beiden Ausdrücken ist. Wegen dieser Beziehung sind Änderungen der Luftgeschwindigkeit fest mit Änderungen der axialen Neigung verbunden. Wegen der Schwere der industriellen Rotationstrockner kann die Neigung jedoch nicht in zweckmäßigerweise geändert werden, so daß die Luftgeschwindigkeit in relativ schmalen Änderungsgrenzen gehalten werden muß, was in vielen Fällen schwierig ist. #

Eine weitere Möglichkeit, die Bettransportgeschwindigkeit zu reduzieren, besteht darin, die Drehzahl der Trommel zu verringern. Bekanntlich ist der Wärmeübergang zwischen Luft und Feststoffen proportional zur Drehzahl des Zylinders. Die Reduzierung der Drehzahl des Zylinders zur Erzielung einer Bettransportgeschwindigkeitsverringerung geht somit zu Lasten des Wärmeübergangs in der Trommel. Dies würde größere, langsam laufende Trockner erfordern, um den gleichen Wärmeübergang wie bei kleineren, schneller laufenden Trocknern zu erreichen.

Neben der Änderung der Zylinderneigung und der Drehzahl zur Einstellung der Bettransportgeschwindigkeit in drehenden Zylindern, ist es auch üblich, Stauringe an geeigneten Stellen im Inneren des Zylinders anzuordnen, um ein zwangsweises Ansammeln des Bettes hinter dem Stauring zu erreichen, bis die Betthöhe den Uberströmpunkt des Rings erreicht.

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Dies führt wieder zu einer relativ starren Situation, weil das Volumen des hinter dem Stauring zurückgehaltenen Bettes durch die Geometrie der Stauringe unabhängig von der Trommelgeschwindigkeit, der Luftstromgeschwindigkeit, der Neigung oder der Trocknerbeschickungs- bzw. der Trocknervorschubgeschwindigkeit ist. Man erhält längere Verweilzeiten bei niedrigeren Beschickungsgeschwindigkeiten und kürzere Verweilzeiten bei höheren Beschickungsgeschwindigkeiten. Eine derartige Beziehung könnte für das Trocknen von thermisch empfindlichem Material nachteilig sein, für welches die Verweilzeit unter allen Betriebszuständen auf einem Minimum gehalten werden muB. Eine zu große Verweilzeit wirkt sich auch nachteilig auf die Zylinderantriebsleistung aus, da ein unnötiges Verweilen des Bettes eine zusätzliche Belastung für den Zylinderantrieb bedeutet.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Stauringen zur Steuerung der Bettgeschwindigkeit besteht darin, daß die Bettiefe nicht konstant ist, sondern sich fortschreitend in eine Richtung stromauf von dem Stauring reduziert. Die sich verringernde Bettiefe führt zu einer Abnahme des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen den Gasen im Trockner und den Feststoffen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Rotationstrockner zu schaffen, bei welchem die Bettransportgeschwindigkeit gegenüber Änderungen der Luftgeschwindigkeit, der Drehzahl und der Neigung relativ unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotationstrockner gelöst, der einen zylindrischen Mantel hat, der im Inneren mit wenigstens einem Satz von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Flügeln bzw. Rippen und einem Stauring versehen ist. Der Stauring ist im Abstand stromab von den Flügeln bzw. Rippen angeordnet, so daß eine rippenfreie

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Fläche gebildet wird. Weiterhin sind Einrichtungen zum Transportieren des Materials von dem rippenfreien Bereich über den Stauring zu der stromab gelegenen Seite davon vorgesehen, wobei Einstellmöglichkeiten vorgesehen sind, um die Materialmenge zu variieren, die stromauf von dem Stauring gehalten wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen,/

/um Material von der rippenfreien Zone zu einer Stelle in der Nähe des stromauf liegenden Endes der Rippen zu fördern.

Weiterhin kann der Zylindermantel mit einem Kühlabschnitt versehen sein, der eine Vielzahl von Flügeln bzw. Rippen aufweist. Am Beschickungsende des Trockners können Einrichtungen zum Zuführen von Trocknungsgas im Gleichstrom und in der Nähe des Abgabeendes Einrichtungen zum Zuführen von Kühlgas vorgesehen sein.

Die Erfindung schafft somit auch einen Rotationstrockner, bei dem die Bettransportgeschwindigkeit einstellbar ist. Der Trocknermantel ist mit wenigstens einem Satz von Rippen und einem Stauring versehen, wobei der Stauring im Abstand stromab von den Rippen angeordnet ist, so daß ein rippenfreier Bereich gebildet wird. Zum Transport des Materials aus dem rippenfreien Bereich über den Stauring zu dessen stromab gelegener Seite bei Drehung des Mantels sind einstellbare Einrichtungen für das Variieren der Materialmenge vorgesehen, die stromauf von dem Stauring zurückgehalten werden. Zusätzlich sind Einrichtungen vorgesehen, um Material aus dem rippenfreien Bereich zu einer Stelle in der Nähe des stromauf liegenden Endes der Rippen zu fördern. Vorgesehen sind weiterhin ein Kühlabschnitt mit einer Vielzahl von Rippen, Einrichtungen zum Zuführen von Trocknungsgas im Gleichstrom am Beschickungsende des Trockners und Einrichtungen zum Zuführen von Kühlgas im Gegenstrom in der Nähe des Abgabeendes.

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Der erfindungsgemäße Rotationstrockner hat den Vorteil, daß die Bettransportgeschwindigkeit unabhängig von der Neigung, der Zylinderdrehzahl oder der Luftgeschwindigkeit auf einfache Weise geändert werden kann. In dem Rotationstrockner ist die Verteilung des Bettes stromauf von dem Stauring ausgeglichen, so daß man einen ausgeglichenen Wärmeübergangskoeffizienten erhält. Durch die Kombination von Rotationstrockner und -kühler unter Verwendung von Trocknungsgas im Gleichstrom und Kühlgas im Gegenstrom werden weitere Vorteile erreicht.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform eines Rotationstrockners.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1. Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2. Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3.

Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 3, wobei der Mantel so gedreht ist, daß die Relativstellung des rollenden Feststoffbettes in Beziehung zum Stauring und den Bettransporteinrichtungen erkennbar ist.

Der gezeigte Roltationstrockner hat einen insgesamt hohlen zylindrischen Mantel 2 mit einem Beschickungsende 4 und einem Abgabeende 6. Auf der äußeren Umfangsflache des Trockners sind zwei Laufringe 8 und 1o angeordnet. Der Mantel 2 sitzt für die Drehung um seine Längsachse mit den Laufringen 8 und 1o auf einer Auflagerollenanordnung 11. Die Drehachse kann etwas aus der Horizontalen gekippt sein, wobei das Abgabeende 6 niedriger liegt. Zur Begrenzung der

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Axialbewegung des Mantels 2 können geeignete, nicht gezeigte Axiallager vorgesehen werden. Auf der Außenfläche des Mantels 2 ist ein Ringzahnrad 13 angebracht, das mit einem geeigneten Zahnrad 12 des Antriebs 14 kämmt. Der Antrieb 14 kann auch so eingesetzt werden, daß er die Auflagerollen anstelle des Ringzahnrades 13 antreibt.

Die öffnung im Beschickungsende 4 des Mantels 2 ist mittels eines Plattenelementes 16 verkleinert, um ein Auslaufen des Bettes aus dem Beschickungsende zu verhindern, überlappend mit dem Beschickungsende 4 des Mantels 2 ist ein ortsfestes Gehäuse 18 vorgesehen, das einen Trocknungsgaseinlaß 2o und eine Beschickungsrinne 22 aufweist, die sich ins Innere des Mantels 2 erstreckt.

Das Abgabeende 6 des Mantels 2 wird von einem ortsfesten stirnseitigen Gehäuse 24 überdeckt. Der Mantel 2 und das stirnseitige Gehäuse 24 sind mit eine Relativdrehung dazwischen zulassenden Dichtungseinrichtungen 26 versehen. Das stirnseitige Gehäuse 24 hat eine Kühlgaseinlaßleitung 28 und eine Abführleitung 3o. Bei einer Gleichstromtrocknung wird durch die Leitung 3o das ausgenutzte Trocknungsgas sowie das gegenströmende Kühlgas (Luft) abgezogen. Der Trocknungsabschnitt des Trockners kann auch für einen Gasgegenstrom verwendet werden, wobei die Leitung 3o als Eintritt für das Heizgas verwendet wird, während die ausgenutzten Trocknungs- und Kühlgase über die Leitung 2o abgezogen werden.

Der Mantel 2 hat eine Vielzahl von Funktionszonen. Die erste Zone ist die BeSchickungszone 32, welche eine Vielzahl von sich radial erstreckenden spiraligen Flügeln oder Rippen 34 hat, die sich von der Innenfläche des Mantels 2 aus erstrecken. Die Trocknungszone 36 enthält wenigstens einen Satz von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten, sich radial erstreckenden Flügeln bzw.

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Rippen 38 und einen Stauring 4o. Der Stauring 4o ist im Abstand stromab von den zugeordneten Rippen 38 angeordnet, wodurch ein relativ kurzer Abschnitt der Innenwand des Mantels 2 gebildet wird, der frei von Rippen 38 ist und im folgenden als rippenfreier Bereich 42 bezeichnet wird. Bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind vier Sätze von in ümfangsrichtung im Abstand angeordneten Rippen mit einem zugeordneten Stauring vorgesehen. Nach dem letzten Stauring40 ist die Innenwand des Mantels 2 unbesetzt. Dieser Bereich bildet die Abführzone 44, welche die Trocknungszone 36 von der Kühlzone 46 trennt. Die Leitung 3o ist mit ihrer öffnung in der Abführzone 44 angeordnet. Die Kühlzone 46 ist mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Flügeln bzw. Rippen 47 versehen.

Das stirnseitige Gehäuse 24 kann mit einer Abgaberinne 48 versehen sein, in der das Material geführt wird, wenn es aus dem Mantel 2 abgegeben worden ist.

Wie aus den Figuren 2 und 3 zu ersehen ist, hat jeder der rippenfreien Bereiche 42, die jeweils einem Satz von Rippen 38 und einem Stauring 4o zugeordnet sind, eine Bettiefenregulieranordnung 5o. Die Bettiefenregulieranordnung 5o hat einen Aufnehmer bzw. Löffel 52, dessen Vorderkante 6o so einstellbar ist, daß der Abstand zwischen der Vorderkante und der Innenwand des Mantels 2 geändert werden kann. Die Bettiefenregulieranordnung 5o hat weiterhin ein Ablenkblech 54 mit einem Wandabschnitt 56, der dafür sorgt, daß die Feststoffe über den Stauring zu dessen stromab gelegener Seite laufen.

Weiterhin kann ein Stromaufförderer 57 vorgesehen werden, dessen Vorderkante 59 in dem rippenfreien Bereich 42 hinter dem Aufnehmer 52 angeordnet ist und dessen Abgabeende sich in der Nähe des stromauf liegenden Endes der Rippen. 38 befindet. Der Stromaufförderer 57 dient dazu, Feststoffe in Rich-

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tung zum* Beschickungsende des Trockners zu bewegen,um für eine Neuverteilung der Feststoffe stromauf von dem Stauring während jeder Umdrehung des Mantels 2 zu sorgen.

Die Rippen 38 eines jeden Rippen-Stauring-Abschnitts können irgendeine bekannte Form haben. Sie können eine relativ einfache radiale Form oder eine Verbundform mit einem abgewinkelten Nasenansatz haben, der an dem von der Mantelwand abgewandten Rand angebracht ist. Der Stauring 4o kann ein einfaches ringförmiges Teil sein, dessen Außenumfang an der inneren Zylinderwand befestigt ist.

Die minimale Breite des rippenfreien Bereichs 42 ergibt sich aus der vorwärtstransportierten Menge des Bettes während einer einzigen Kaskade der Feststoffe in dem Mantel 2. Bei Zwischenräumen mit relativ geringer Breite können die Feststoffe von der Stromaufseite des Staurings auf der Stromabseite des Staurings abgelegt werden, wodurch die Wirkung des Staurings aufgehoben wird. Bei herkömmlichen Transportgeschwindigkeiten genügen rippenfreie Zonen im Bereich von 1/2o bis 1/1o des Durchmessers am Trockner gewöhnlich, um die maximale Stauringwirkung zu gewährleisten, übermäßig große rippenfreie Bereiche führen zu einer unnötigen Verringerung des Wärmeübergangs im Trockner, da der Wärmeübergang der rippenfreien Bereiche vernachlässigbar ist.

Ein maximaler Wärmeübergang erfordert, daß der Mantel mit einer optimalen Drehzahl betätigt wird, die gewöhnlich der Formel η = 2o V⁷ 3/o,3 D entspricht, wenn D der Durchmesser des Mantels in m (ft) und η die Drehzahl pro Minute ist. Bei der optimierten Drehzahl genügen Rippen in Form von einfachen radialen Leitblechen mit einer Höhe von 1/15 bis 1/3o des Manteldurchmessers. Die Höhe der Rippen bzw. Leitbleche ist proportional zum maximalen Gewicht des zurückzuhaltenden Bettes und ist gewöhnlich kleiner als die Höhe der Stauringe. Gewöhnlich genügen 16 bis 24 Leitbleche

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bzw. Rippen, die in gleichförmigen Abständen an dem Innenumfang des Mantels 2 angebracht sind, um den Wärmeübergang auf ein Optimum zu bringen. Bei einer Betätigung des Mantels mit Drehzahlen, die kleiner als die optimale Drehzahl sind, können die Rippen relativ groß gemacht und mit abgebogenen oder gekrümmten Ansätzen versehen werden, um den Wärmeübergang bei niedrigeren Drehzahlen auf ein Maximum zu bringen.

Die Rippen 38 und die Stauringe 4o haben bezüglich des Betttransportes im Mantel 2 entgegengesetzte Eigenschaften. Die kaskadenartig von den Rippen kommenden Feststoffe werden nach vorn in Richtung des Luftstroms unter Neigung der Achse des Mantels 2 transportiert. Die sich in dem rippenfreien Bereich 42 stromauf von dem Stauring 4o sammelnden Feststoffe werden an einem Weitertransport durch die Sperrwirkung des Staurings gehindert, bis die Tiefe der Feststoffe die Höhe des Staurings überschreitet. Somit ist bei Stauringen mit einer vorgegebenen festen Höhe die Tiefe des Bettes von Feststoffen, die stromauf von den Stauringen zurückgehalten werden, ebenfalls festgelegt.

Die Bettiefenregulierung 5o bildet eine einfache und wirksame Steuerung für die Tiefe der Feststoffe stromauf von den Stauringen. Der Aufnehmer bzw. Löffel 52 der Betttiefenregulieranordnung 5o ist an einer langgestreckten Steuerstange 58 befestigt. Die Steuerstange 58 kann am Innenumfang der Stauringe in geeigneten, nicht gezeigten Lagern gehalten werden, um eine Drehbewegung zu ermöglichen. Sie erstreckt sich durch die stirnseitige Platte 16 am Beschickungsende 4 des Mantels 2.

Die Länge eines jeden Aufnehmers 52 soll so bemessen sein, daß bei Drehung der Steuerstange 58 die Vorderkante 6o in Kontakt mit der Innenwand des Zylindermantels 2 kommen kann. Praktikabel und wirksam sind Aufnehmerlängen vom 1,o bis

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5-fachen oder mehr der Höhe des Staurings. Die Hinterkante 62 soll in einem Abstand von der Innenwand des Mantels 2 angeordnet sein, der wenigstens der Höhe des Staurings 4o entspricht.

Für eine Steuerung des Aufnehmers 52 von außen geht die Steuerstange 58 wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, durch die stirnseitige Platte 16 des Mantels 2 hindurch. Am Ende der Steuerstange 58 kann ein Betätigungselement 64 befestigt werden. Zum Halten der Steuerstange 58 in der gewünschten Stellung werden Klemmeinrichtungen 66 vorgesehen. Die Klemmeinrichtungen 66 können einen Bügel 68 aufweisen, der an dem zylindrischen Mantel 2 sitzt und eine geeignete gekrümmte Langlochöffnung 7o hat. Das Betätigungselement 64 kann mit einer Zylinderbohrung 72 versehen sein, so daß ein Bolzen 74 durch die Öffnung 7o und die Bohrung 72 hindurchgeführt und eine Mutter 76 auf das Gewindeende des Bolzens 74 aufgeschraubt werden kann. Wenn die Mutter 76 gelöst wird, kann das Betätigungselement 64 zur Einstellung des Aufnehmers 52 bewegt werden. Wenn der Aufnehmer 52 sich in der gewünschten Stellung befindet, wird die Mutter 76 festgezogen, so daß das Betätigungselement 64 und die Steuerstange 58 in der erforderlichen Stellung gehalten werden. Anstelle dieser von Hand betätigbaren Anordnung zum Einstellen der Stuerstange 58 können andere Fernsteuereinrichtungen mit hydraulischen, pneumatischen, elektrischen oder mechanischen Antrieben verwendet werden.

Das Ablenkblech 54 ist in Rotationsrichtung des Mantels unmittelbar hinter dem Aufnehmer 52 angeordnet. Die Ablenkeinrichtung 54 kann einen einstückigen Fortsatz des bewegbaren Aufnehmers 52 bilden oder unbeweglich sein. Bei der gezeigten Ausführungsform hat die Ablenkeinrichtung einen Plattenabschnitt 78, der am Innenumfang des Staurings 4.0 befestigt ist bzw. diesem zugeordnet ist und dazu dient, das von der Vorderkante 62 des Aufnehmers 52 kommende Material daran zu hindern, in

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den rippenfreien Bereich 42 zu fallen. Der Wandabschnitt 56 bildet ein Stück mit dem Plattenabschnitt 78 und ist in einem Winkel so angeordnet, daß er das Material zum Abgabeende 6 des Mantels 2 über den Stauring 4o leitet.

Der Aufnehmer 52 ist zwischen einer Bettiefeneinstellung von null, bei der die Vorderkante 6o an dem Innenumfang des Mantels 2 angreift, und einer vollen Bettiefe einstellbar, bei der die Vorderkante des Aufnehmers 52 von der Innenwand des Mantels 2 in einem Abstand angeordnet ist, der wenigstens gleich der Höhe des Staurings 4o ist.

Fig. 5 zeigt die Arbeitsweise des einstellbaren Aufnehmers 52 sowie die Art und Weise, in der er die Bettiefe reduziert. Wenn sich der Aufnehmer in der gezeigten Stellung befindet, tritt ein Teil der Feststoffe in dem rippenfreien Bereich 42 in den Aufnehmer ein und wird bei jeder Umdrehung der Trommel auf eine Höhe angehoben, die über dem Innenumfang des Staurings 4o liegt. Bei fortgesetzter Drehung werden die von dem gegenüberliegenden Ende des Aufnehmers ausfließenden Feststoffe über die Oberseite des Staurings 4o durch das Leitblech 54 abgelenkt. Wenn der Aufnehmer an der Innenwand des Mantels 2 anliegt, treten alle Feststoffe im rippenfreien Bereich 42 in den Aufnehmer ein und werden über die Oberseite des Staurings 4o geleitet. Wenn der Aufnehmer von der Mantelwand wegbewegt wird, werden zusätzliche Feststoffe in dem Mantel zurückgehalten, wodurch die Betttransportgeschwindigkeit verzögert und die Verweilzeit der Feststoffe im Mantel verlängert werden. Wenn die Vorderkante des Aufnehmers 52 die Höhe des Staurings 4o erreicht, strömen nur überschüssige Feststoffe über den Stauring, wodurch das maximale Bettvolumen für die Feststoffe erreicht wird, die zurückgehalten werden können.

Wenn sich die Art oder die Zusammensetzung des zu trocknenden Produktes ändert oder wenn der Trocknerbetrieb aus

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irgendeinem Grund beendet wird, muß das verbleibende Bett im Trockner vollständig entfernt werden. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß die Aufnehmer 52 in Kontakt mit der Innenwand bei einer Bettiefe null gebracht werden. Die fortgesetzte Drehung des Mantels führt dazu, daß das Bett vollständig entfernt wird.

Die Stromaufförderer 57 sind so gebaut, daß sie Material von dem rippenfreien Bereich 42 zu einer Stelle stromauf davon transportieren. Der gezeigte Stromaufförderer 57 ist ein schraubenförmiges Winkelelement ,bei dem ein Winkelschenkel 8o zur Innenseite des Mantels 2 hin angeordnet ist, während der andere WinkelschenkeL82 zum Abgabeende 6 des Mantels 2 weist.

Es kann auch ein Profilelement verwendet werden, dessen einer Schenkel in Kontakt mit dem Innenumfang des Mantels 2 steht.

Die Vorderkante bzw. das Beladeende 59 des Förderers 57 befindet sich in dem rippenfreien Bereich 42 hinter dem bewegbaren Aufnehmer 52. Das Abgabeende 86 des Förderers ist an einer Stelle in der Nähe des stromauf liegenden Endes der Rippen 4o angeordnet. Das Anordnen des Aufnehmers 52 vor dem Beladeende 59 des Förderers 57 ermöglicht eine Vorsteuerung des Bettmaterials für den Aufnehmer. Der Aufnehmer 52 kann die Funktion des Förderers 57 aufheben, wenn er an der Innenwand des Mantels 2 angreift.

Anzahl und Länge der kombinierten Rippen-Stauring-Abschnitte hängen von verschiedenen Umständen ab. Die Stromaufförderer 57 sorgen für ein Mischen des Bettes zwischen aufeinanderfolgenden Stauringen. Durch diese Misch- und Vermengungsrikung ist die maximale Änderung der Feuchte und Temperatur in aus einem gegebenen Abschnitt entnommenen Proben relativ klein, verglichen mit Änderungen der Temperatur und der Feuchte in Proben, die von benachbarten Abschnitten entnommen werden. Wenn die Anzahl der Abschnitte erhöht wird, wird die Differenz der Feuchte oder Temperatur zwischen den Proben

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benachbarter Abschnitte kleiner. Wenn relativ große Temperaturdifferenzen toleriert werden können, braucht nur ein einziger Abschnitt von Rippen und Stauringen vorgesehen zu werden. Wenn große Differenzen bei der Temperatur und der Feuchte zwischen den dazwischenliegenden Materialien und benachbarten Abschnitten des Trockners nicht erwünscht sind oder nicht toleriert werden können, muß die gesamte Länge des Trocknungsabschnittes in eine geeignete Anzahl erforderlicher Unterabschnitte unterteilt werden, um die Temperatur und Feuchtedifferenzen zwischen aneinandergrenzenden Unterabschnitten auf tolerierbare Werte zu reduzieren.

Gewöhnlich genügen drei bis sechs Unterabschnitte. Die Verwendung von mehr als zehn Unterabschnitten führt zu einer unnötig großen Trocknerlänge, da jedem Stauring ein rippenfreier Bereich ausreichender Länge vorausgehen muß, um ein unkontrolliertes Entweichen des kaskadenförmig laufenden Materials aus dem Abschnitt zu verhindern.

Der Mantel kann mit einer Kühlzone 46 versehen werden. In der Praxis ist auch eine Kombination einer Gleichstromtrocknung und einer Gegenstromkühlung zweckmäßig, weil die Trocknerachse auf eine Neigung eingestellt werden kann, die ausreicht, einen Vorwärtstransport des Bettes trotz des Gegenstroms der Kühlluft zu induzieren. Eine übermäßig hohe Bettransportgeschwindigkeit, die sich normalerweise in dem Gleichstromtrocknungsabschnitt infolge der axialen Neigung einstellen würde, wird im Hinblick auf die Bettverweilzeit durch die Stauringe vermieden. Gewöhnlich sind bei Trocknern und Kühlern, deren Bettransport nur durch die Kräfte des Luftstroms und der Neigung der Trommelachse gesteuert werden, zwei getrennte Gleichstromtrocknungs- und Gegenstromtrommeln erforderlich, von denen jede eine andere axiale Neigung hat, um den Bettransport infolge des Luftstroms zu kompensieren. Es sind auch andere Kombinationen eines Luftgleichstroms und Gegenstroms zum Trocknen und Kühlen möglich, wobei eine variable Bettiefe und Stauringe verwendet werden.

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Der Trockner arbeitet insgesamt folgendermaßen: Wenn sich der Mantel 2 mit der gewünschten Drehzahl in Richtung des Pfeils in Fig. 2 dreht, werden feuchte oder nasse Feststoffe in den Mantel durch die Rinne 22 eingeführt. Das Trocknungsgas tritt in den Einlaß 2o ein, strömt durch den Mantel 2 und tritt durch die Leitung 3o aus. Durch die Leitung 28 tritt Kühlgas ein, das durch die Kühlzone 46 und ebenfalls durch die Leitung 3o austritt. Aus Wirtschaftllchkeitsgründen ist das Trocknungsgas vorzugsweise erhitzte bzw. erwärmte Luft, während das Kühlgas entweder Umgebungsluft oder gekühlte Luft ist.

Die schraubenförmigen Rippen 34 in der Beschickungszone 32 führen zusammen mit den Transportkräften infolge des Luftstroms und der Mantelneigung die Feststoffe in die Trocknungszone 36. Die Rippen heben die Feststoffe an und lassen sie herabrieseln, um einen' innigen

Kontakt mit der Trocknungsluft zu erreichen. Die Feststoffe stauen sich auf der Stromaufseite der Stauringe 4o in dem rippenfreien Bereich 42. Bei jeder Drehung der Trommel transportiert die Bettiefenregulieranordnung 5o, die auf die gewünschte Betthöhe eingestellt ist, einen Teil der Feststoffe über den Stauring 4o in den nächsten Satz von Rippen und Stauring oder, bei dem letzten Satz, in die Luftabführzone .

Das Material in dem rippenfreien Bereich, das nicht über den Stauring transportiert worden ist, tritt in den wendeiförmigen Förderer 57 ein und wird stromauf zur Vermischung mit anderen Feststoffen befördert. Dieser Vorgang hält an, wobei ein Teil der Feststoffe über den Stauring transportiert und andere zurück stromaufwärts befördert werden.

Die Feststoffe in der Abführzone werden durch die Kräfte aufgrund der Neigung des Mantels 2 in die Kühlzone gebracht. In der Kühlzone v/erden die Feststoffe durch die

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Rippen 47 für einen innigen Kontakt mit der Kühlluft angehoben und herabrieseln gelassen. Nach dem Durchgang durch die Kühlzone 46 werden die Feststoffe in das stirnseitige Gehäuse 42 abgegeben und treten durch die Abgaberinne 48 aus.

Wenn der Mantel entleert werden soll, wird die Bettiefenregulieranordnung 5o auf die Bettiefe null eingestellt, bei der die Vorderkante 62 an der inneren Mantelwand angreift. Bei jeder Umdrehung werden nun alle Feststoffe vor der Regulieranordnung 5o über den Stauring und schließlich durch das Abgabeende 6 aus dem Mantel 2 transportiert. Nach einer kurzen Zeit ist der Mantel im wesentlichen frei von Feststoffen, da sich keine Feststoffe mehr auf der stromauf liegenden Seite der Stauringe ansammeln können.

Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Trockner mit einem Zylindermantel mit einem Durchmesser von 2,4 m (8 ft) und einer Länge von 7,2 m (24 ft) wird mit einer Drehzahl von 1o Upm bei einer Vorwärtsneigung von o,o1 m/m betrieben. Der Zylindermantel 2 ist in einen Trocknungsabschnitt mit einer Länge von 4,8 m (16 ft) und vier Abschnitten mit Rippen und Stauringen, einen freien Abschnitt mit o,9 m Länge (3 ft), aus dem Luft abgeführt wird, und einen abschließenden Kühlabschnitt mit einer Länge von 1,5m (5 ft) unterteilt. Jeder Rippen-Stauring-Abschnitt hat vierundzwanzig radiale Rippen mit einer Höhe von 1o cm (4") und einer Länge von 9o cm (36"), die gleichförmig im Abstand um die Innenwand des Mantels herum verteilt sind. In einem Abstand von 2o cm (8") stromab vom Ende der Rippen eines jeden Abschnittes ist ein Stauring mit einer Höhe von 15 cm (6") angeordnet. Jeder

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Rippenabschnitt ist mit einem wendeiförmigen Förderer für den Transport des Bettes von dem rippenfreien Bereich in eine Stellung in der Nähe des stromauf liegenden Endes der Rippen versehen, in jedem der rippenfreien Bereiche sind Aufnehmer angeordnet. Die Aufnehmer werden von einer angelenkten Steuerstange gehalten, die sich parallel zur Achse des Trockners erstreckt und außerhalb der Stirnseite des Trockners endet. Ein daran angebrachter Steuerhandgriff und eine Klemmeinrichtung ermöglichen eine einfache Handbetätigung und die Positionierung der einstellbaren Aufnehmer. Zum Ausrichten des Bettes, damit es von den Aufnehmern in die stromab liegende Seite der Stauringe fließt, sind Ablenkplatten vorgesehen. Am Beschickungsende des Trockners sind auf einer axialen Länge von 4o cm (16") schraubenförmige Rippen angeordnet, um ein Auslaufen der Beschickung in das stirnseitige Gehäuse zu verhindern. Der Kühlabschnitt ist mit vierundzwanzig radialen Rippen versehen, die 1o cm (4") hoch und 15o cm (6o") lang sind.

Dem Trockner wird feuchtes Calciumhypochlorit mit einem Mengenstrom von 18oo kg/h (4ooo lb/h) zugeführt. Die zu entfernenden Feuchte betärgt o,3o kg Wasser pro kg Trockenprodukt. Zugeführt wird auf 18o°C (35o°F) vorerhitzte Luft mit einem Mengenstrom von 16ooo kg/h (36ooo lb/h). Die gesetzten Grenzen für den Wärmeübergang bei einer Drehzahl von 1o Upm des Mantels erfordern eine Bettverweilzeit in der Trocknungszone von 15 min. Das erforderliche Bettvolumen für eine Verweilzeit von 15 min beträgt o,57 m (2o ft ). Die einstellbaren Aufnehmer werden in eine Stellung gebracht, in der sich die Bettverweilzeit auf 2,5 % der Querschnittsbeladung beläuft. Der Verlust an Chlor während des Trocknens beträgt 1,5 %. ·

Bei Fehlen von Stauringen beträgt die Transportgeschwindigkeit infolge der Kräfte durch den Luftstrom und die axiale Vorwärtsneigung 1,2 m/min (4 ft/min), wodurch das Bett die

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-vs.

Trocknungszone in 4 min durchquert hätte. Dies wäre hinsichtlich der 15 min Verweilzeit unzureichend, die sich auf der Basis der Wärmeübergangsgrenzen ergeben.

Der Bettransport durch die Kühlzone aufgrund der Vorwärtsachsneigung beträgt o,6 m/min (2 ft/min). Zur Reduzierung dieser Geschwindigkeit auf o,3 m/min (1 fet/min) wird ein Kühlluftgegenstrom von 81oo kg/h (18ooo lb/h) verwendet. Dies ergibt eine Verweilzeit des Bettes im Kühlabschnitt des Trockners von 5 min, was hinsichtlich der 5 min Bettverweilzeit genügt, die erforderlich sind, um die Grenzen des Wärmeübergangskoeffizienten zu erfüllen.

Beispiel 2

Wenn das Trocknen des Calciumhypochlorits, das dem Trockner gemäß Beispiel 1 zugeführt wurde, abgeschlossen ist, wird der Trockner momentan angehalten, während die einstellbaren Aufnehmer aui die Bettiefenstellung null eingestellt werden. Der Trockner wird dann wieder gestartet und arbeitet 2o min. Wärhend dieser Zeit werden alle Feststoffe im Trockner zum Abgabeende durch die normalen Transportkräfte transportiert, die durch den Luftgleichstrom und die Vorwärtsneigung der Trommelachse induziert werden.

Beispiel 3

In einem herkömmlichen Rotationstrockner werden I800 kg/h (4ooo lb/h) feuchtes Calciumhypochlorit getrocknet. Der Trockner hat einen Durchmesser von 2,4 m (8 ft),, eine Länge von 9,6 m (32 ft) und dreht sich mit einer Drehzahl von 2,5 üpm. Die entfernte Feuchte beträgt o,3o kg Wasser pro kg Trockenprodukt. Es wird Heißluft von 18o°C (35o°F) mit einem Mengenstrom von 163oo kg/h (36ooo lb/h) verwendet. Die durch den Wärmeübergangskoeffizienten begrenzte erforderliche Bettverweilzeit beträgt 60 min. Die Betttransportkräfte aufgrund des Luftstroms ergeben eine

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Bettbewegung von o_f15 m/min (o,5 ft/min). Die Neigung wird deshalb bei dem Luftgleichstrom auf null eingestellt, um die erforderlichen 60 min Verweilzeit des Bettes zu erhalten. Aufgrund dieser Verweilzeit beträgt der Verlust an Chlor während des Trocknens bis 6 %, verglichen mit den 1,5 % gemäß Beispiel 1.

Das Produkt wird mit einer Temperatur von 80⁰C (175°F) abgegeben und zu einer rotierenden Kühltrommel im Gegenstromkontakt mit 4ooo kg/h (9ooo Ib/h) Luft von 27°C (80⁰F) überführt. Der Kühler hat einen Durchmesser von 1>8 m (6 ft) und eine Länge von 6 m (2o ft). Um die erforderliche Verweilzeit zu erhalten, wird der Kühler so eingestellt, daß er eine axiale Vorwärtsneigung von o,o3 m/m hat und der Verzögerungskraft des Luftgleichstroms entgegenwirkt und einen Vorwärtstransport des Bettes mit der Geschwindigkeit von o,3 m/min (1 ft/min) herbeiführt, was eine Verweilzeit von 2o min ergibt.

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Leerseite

Claims (16)

1. Ansprüche

   l.y Verfahren zum Trocknen von Feststoffmaterial in einem Rotationstrockner mit einem rotierenden Mantel, dem Trocknungsgas zugeführt wird,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch den Mantel durch Transportkräfte transportiert wird, die durch den Gasstrom und die axiale Neigung des Mantels induziert werden; daß die Bewegungsgeschwindigkeit durch den Mantel, die normalerweise durch die Transportkräfte des Trocknungsgases und der axialen Neigung erhalten wird, durch Verwendung wenigstens eines Staurings und einer unmittelbar stromauf davon liegenden rippenfreien Zone reduziert wird; daß die Tiefe der Feststoffe, die hinter dem Stauring zurückgehalten werden, dadurch reguliert wird, daß wenigstens ein Teil der Feststoffe aufgenommen und über den Stauring zu dessen stromab liegender Seite beim Drehen des Mantels geführt wird; und daß wenigstens ein Teil der Feststoffe, die in dem rippenfreien Bereich stromauf davon bleiben, gefördert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit durch eine Vielzahl von Stauringen reduziert wird.
3. 3. Rotationstrockner für Feststoffmaterial, gekennzeichnet

   durch einen hohlen zylindrischen Mantel (2) mit einem Beschickungsende (4) uad einem Abgabeende (6); durch wenigstens einen Satz von in ümfangsrichtung im Abstand angeordnetenRippen (38) und einem

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   ORIGINAL INSPECTED

   zugeordneten Stauring (40) im Inneren des Mantels (2), wobei der Stauring (40) im Abstand von den Rippen (38) zum Abgabeende (6) des Mantels (2) hin angeordnet ist, wodurch ein rippenfreier Bereich (42) im Mantel (2) zwischen den Rippen (38) und dem Stauring (42) gebildet ist; und durch eine Transporteinrichtung (50), mit der Material von dem rippenfreien Bereich (42) über den Stauring (40) zu der Stromabseite des Staurings beim Drehen des Mantels (2) transportierbar ist und die zum Ändern der stromauf von dem Stauring (4 2) zurückgehaltenen Materialmenge einstellbar ist.
4. 4. Rotationstrockner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (50) einen einstellbaren Aufnehmer (52) aufweist, der eine Vorderkante (60), die in verschiedenen Abständen ^zur Innenwand des Mantels (2) positionierbar ist, und eine Hinterkante (62) hat, die radial im Abstand nach außen bzw. fort von der Innenwand des Mantels (2) in einem Abstand angeordnet ist, der wenigstens so groß wie die Höhe des Staurings (40) ist.
5. 5. Rotationstrockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Aufnehmer (52) an einer Steuerstange (58) sitzt, die drehbar ist und sich aus dem Mantel (2) heraus erstreckt; und daß an der Steuerstange (58) eine Einrichtung (64) für ihr Drehen angebracht ist.
6. 6. Rotationstrockner nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (66) zum Halten der Steuerstange (58) in einer

   gegebenen Drehstellung.
7. 7. Rotationstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (50) Leitbleche (54) zum Leiten des Materials vom Aufnehmer (52) über den Stauring (40) bei der Drehung des Mantels (2) aufweist.
8. 8. Rotationstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche , gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung (57), die mindestens einem Satz von Rippen (38) mit Stauring (40) zugeordnet ist und mit der Material von dem rippenfreien Bereich (42) zu einer Stelle angrenzend an das stromauf liegende Ende der Rippen

   (38) förderbar ist.
9. 9. Rotationstrockner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung einen wendeiförmigen Förderer (57) aufweist, dessen vorderes Ende (59) hinter der Aufgabestellung der Transporteinrichtung (50) in dem rippenfreien Bereich (42) entsprechend der Drehrichtung des Mantels (2) vorgesehen ist.
10. 10. Rotationstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Sätzen von Rippen (38) mit Stauring (40) in dem Mantel (2).
11. 11. Rotationstrockner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß drei bis sechs Sätze von Rippen (38) mit Stauring (40) im Mantel (2) vorgesehen sind.

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12. 12. Rotationstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Trocknungsabschnitt (36) in dem Mantel (2); durch einen stromab vom Trocknungsabschnitt (36) angeordneten Kühlabschnitt (48) in dem Mantel (2); durch wenigstens einen Satz von Rippen (38) mit Stauring (40) im Trocknungsabschnitt (36); durch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Rippen (47) im Kühlabschnitt (48) im Abstand vom am weitesten stromab liegenden Stauring (40); durch eine Einrichtung (20) zum Zuführen von Trocknungsgas in den Mantel (2) im Gleichstrom mit dem Material; durch eine Einrichtung (28) zum Zuführen von Kühlgas in den Mantel (2) im Gegenstrom zu dem Material.
13. 13. Rotationstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Satz von Rippen (38) mit Stauring (40) eine Transporteinrichtung (50) zugeordnet ist.
14. 14. Rotationstrockner nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Satz von Rippen (38) mit Stauring (40) eine Fördereinrichtung (57) zugeordnet ist.
15. 15. Rotationstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Mantels (2) zur Horizontalen so geneigt ist, daß der Innenraum des Mantels (2) sich vom Beschickungsende (4) zum Abgabeende (6) hin nach unten neigt.
16. 16. Rotationstrockner nach einem der Ansprüche 12 bis 15,

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    - ze -

    gekennzeichnet durch einen Auslaß (30) für das Kühl- und Trocknungsgas, der mit seiner öffnung in einer Querebene des Mantels (2) zwischen dem am weitesten stromab liegenden Stauring (40) des Trocknungsabschnittes (36) und dem stromauf liegenden Ende der Rippen (47) des Kühlabschnitts (46) liegt.

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