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EINRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM INBERÜHRUNGSBRINGEN BZW.
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TROCKNEN VON MATERIALIEN NACH DEM GEISERSYSTEM Gegenstand der Erfindung
ist eine Einrichtung und ein Verfahren zum Inberührungsbringen von pulverförmigen,
körnigen bzw. stückigen Materialien sowie Lösungen, Suspensionen bzw. pastenartigen
Materialien miteinander bzw. mit Gas bzw.
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ibr« Trocknen nach dem Geisersystem.
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Zahlreiche Arten der Fluidisationeverfahren zur Verwirklichung des
Inber(Ihrungbringens von Materialien mit Gasen eind bekannt. Innerhalb dieser sind
auch verschiedene Formen des Geieerverfahrens bekannt, wie z.B. das Düsen-Geiser-Verfahren.
/USA Patentschrift Nr. 2.786.280.1/. Bei diesem wird in die in einem Behalter vorgesehene
körnige Materialechicht durch eine Düse in senkrechter Richtung Druckluft eingefflhrt,
wobei dieser Luftstrom in der Achslinie der Materialschicht einen Kanal öffnet.
Dieser Kanal arbeitet im Verlaufe des kontinuierlichen Betriebes als ein pneumatisches
Fbrderrohr, durch das der aus der Düse kommende Luftstrom einen Teil des Materials
nach oben befördert. Die in dieser Weise auf die Oberfläche der Materialschicht
geführten Materialkörnchen gelangen entlang der Behälterwand nach unten gleitend
erneut in die Nähe der Düse und nehmen so an der geiserartigen ununterbrochenen
Materialbewegung teil.
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Im Interesse einer sicheren Ausgestaltung des in der Achslinie der
Materialschicht sich bildenden Kanals werden an dieser Stelle oftmals auch Eineatzrohre
verwendet, die mit der darunter angeordneten Düse zusammen ähnlich einem Injektor
arbeiten und an dem Materialtransport als ein Förderrohr mit dichtem Förderstrom
teilnehmen. /Wissenechaftliche Ergebnisse des Technisch-Chemiechen Forschungsinstitutes
der Ungarischen Akademie der Wissenschaften, III. Veszprém, 1975, Seite 173./ Sowohl
nach diesem bezogenen Patent als auch nach anderen Quellen kann der Behälter eines
Geiserapparates verschiedene Fbrmen besitzen; die Zufuhrung des Rahmatertais in
das Syetem und die Entnahme der Produkte kann auf verschiedene Weise und an verschiedenen
Stellen erfolgen. VDr. Ihre, L.: Trocknungshandbuch, Abschnitt 15. 2. 3./ Ebenfalls
bekannt iet das parallel und in Reihe erfolgende Zusammenschalten von
mehreren
Geiserapparatene /Ungarische Patentschrift DJr.
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160.333.1/.
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Gemeinsamen Nachteil der beschriebenen Ausführengen ist, dass die
Abmesswlgen und so auch die leistungsfähigkeit der derartigen mit Düsen versehenen
Geiserapparate beschränkt und hierbei der Energiebedarf des Luftgeläses infolge
des hohen Druckes der die Geiserbewegung hervorrufenden Arbeitaluft bedeutend ist.
Bei den bekannten Geiserapparaten ist der Druck der Arbeitsluft bzw. des Trockenmediums
grösser als der hydrostatische Druck der Geiserbehandlung unterzogenen Materialschicht.
Ein weiterer wichtiger - die Anwendbarkeit des Geiserverfahrens beschränkender -
Faktor ist, dass in einem derartigen düsenbestüchten Geiserapparat - sein es mit
Einsatzrohr oder ohne Einsatzrohr - nur Materialien mit begrenzter Korngrösse behandelt
werden können und unter diesen auch nur solche, die über entsprechende Eigenschaften
zur Sicherung der Rollbedingungen zwischen den einzelnen Materialkörnchen verfügen.
Im Falle von eckigen oder etwas stärker haftenden Körnern kann nämlich eine kontinuierliche
Geiserbewegung nicht zustande kommen, sondern es tritt ein Stossen, eine Kraterbildung,
ein inneres Geisersystem oder ein Anschwellen auf Zur Beseitigung der nachteiligen
Eigenschaften des D(1sen-Geiser-Verfahrens, d.h. der beschränkten Apparateabmeszungen,
des grossen Ventilationsenergiebedarfes, der fehlenden Verwirklichung der Geiserbewegung
im Falle von der den Rollbedingungen und den vorschriftsmässigen Abmessungen nicht
entsprechenden Materialkörnchen wurde der Einsatz eines Geiaera mit mehreren Düsen
verwirklicht, womit die Abmessungen und die Leistungsfähigkeit des Apparates in
bedeutendem Masse erhöht werden können. /Pallainé, Németh Raticz, Rdtkai: Neue Geiserapparatkonstruktionen,
II. Ausgabe der ChemiemaschineniBau-Konferenz, Budapest, Januar 1975./. Die Geiserbehandlung
der
den Rollbedingungen und den vorschriftsmässigen Abmessungen nicht entsprechenden
Materialkörnchen kann jedoch hiermit nicht gelöst und auch der Ventilations-Energiebedarf
nicht vermindert werden. Dem Erreichen letztgenannter Zielsetzung dient das mit
Hilfsluft verwirklichte Dusen-Geiserverfahren, bei dem ein Teil des Gases nicht
durch die Dose, sondern unter dem Trocknungsgut durch den gasdurchlässigen Boden
zur Einführung gelangt. Der erforderliche Gasdruck ist jedoch auch hier ansehlich.
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Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Geisersystems, das im
Vergleich zu den bisherigen eine beliebige Erhöhung der Abmessungen ermöglicht,
den Ventilationsenergiebedarf vermindert, weiterhin auch zur Geiserbehandlung von
klebrigem, den Rollbedingungen nicht entsprechenden sowie in einem breiten Korngrössenbereich
liegenden Gutes geeignet ist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das gesteckte Ziel
durch mit der Lufteinblasung unter der Kdrnchenmenge bzw. seitlich zusammen eingesetzte
Förderschnecke mit senkrechter Achslinie, einem Rührwerk mit senkrechter Achslinie
oder einem Einsatzrohr mit senkrechter Achslinie, weiterhin durch die gemeinsame
Verwendung von Schnecke und Rückwerk, Schnecke, Rührwerk und Einsatzrohr, Schnecke
und Einsatzrohr sowie Rührwerk und Einsatzrohr erreicht werden kann.
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Das wesentliche der erfindungsgemässen Einrichtung besteht demgemäss
darin, dass in dem Behälter eine mit senkrechter Achslinie angeordnete Förderschnecke,
ein mit senkrechter Achslinie angeordnetes Einsatzrohr bzw. ein mit senkrechter
Achslinie angeordnetes Rührwerk vorgesehen ist.
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Der Boden des Behälters ist perforiert und mit Luftzuleitung versehen,
bzw. der Behälter besitst eine seitliche Luftsuführung.
Die Förderschnecke
reicht im Interesse der Sicherung einer entsprechenden Geiserbewegung sweckdienlicherweise
nicht über die Materialschichtoberfläche. Zur Gewährleistung der Drehbewegung der
Förderschnecke bzw. des RUhrwerkes dient ein Getriebe, das unter du Behälterboden
angeordnet sein kann. Das Luftzuführungsorgan ist ein perforierter Boden, bzw. ein
einen Drall verleihender Schaufelkranz.
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Das wesentliche des erfindungageässen Verfahrens besteht darin, dass
in der Materialmenge um eine senkrechte Achslinie eine Förderschnecke, bzw. ein
Uhrwerk in Drehbewegung gebracht und nötigenfalls ein Einestsrohr mit senkrechter
Achslinie angeordnet werden kann. In die Materialmenge wird durch den Boden bzw.
mit einen Drall von der Seite her ein Luftstrom der Grösse zugeführt, der vorteilhafterweise
einem Mischungsverhältnis von hl)cbetene 50 kp Material per kp-Luft entspricht.
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Das weeentliche einer weiteren Variante des Verfahrens besteht darin,
dass in der Materialmenge ein Einsatzrohr mit senkrechter Achslinie angeordnet und
in die Materialmenge von der Seite her mit einem Drall ein Luftstrom der Grösse
eingeblasen wird, der einem Mischungsverhältnis von höchstens 30 kp Material/kp
Luft entspricht. Mit dieser Wadient des Verfahrens kann erreicht werden, dass mindestens
80 % der Luftmenge durch das Einsatzrohr strömt.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der rtindunggesissen Einrichtung
ist in Fig. 1 im senkrechten Schnitt der Einrichtung dargestellt.
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1. Beispiel In der im Behälter befindlichen Körnergutmenge 2 sind
das senkrechte Einsatzrohr , die um die Achse 4 umlaufende Förderschnecke 5 bzw.
der die Achse 4 umlaufende
Mischer 6 angeordnet. Die Körnerguimenge
2 4es Behälters 1 wird von unten durch eine in umgekehrter Stelllng :angeordnete
kegelstumpfförmige Platte 7 abgeschlossen.
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Zur Zuführung der Luft in die Materialmenge 2 dient die Luftleitung
8. Die in den Raum 9 hinter dem Kegelstumpf 7 zugeführte Luft tritt durch den perforierten
Schaufelkranz 10 in die Materialmenge 2 ein, kann jedoch such durch die Perforation
des Bodens 11 eintreten. Zum Antrieb der Flelle 4 dient das unter dem Boden 11 vorgesehene
Getriebe 12.
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Die aus Körnern beliebiger Form bestehende Materialmenge 2 wird durch
das Rührwerk 6 und den Luftstrom gelockert und die Körner vollführen unter Einwirkung
des Luftstromes sowie der Ebrderschnecke 5 unter Lenkung des Einsatzrohres 3 eine
Geiserbewegung: sie bewegen sich entlang der Welle 4 aufwärts und entlang der Behälterwand
1 abwärts.
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2. BeisPiel Eine beispielsweise Verwirklichungsmethode des erfindungsgemässen
Verfahrens und die Arbeitsweise der Einrichtung wird im Zusammenhang mit dem Trocken
von in einer Hammermühle vorzerkleinertem Gewürzpaprika beschrieben.
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Bekanntlich ist vorzerkleinerter Gewürzpaprika ein klebriges, für
die Rollbewegung nicht gut geeignetes Mahlgut, dessen mittlere Korngrösse zwischen
1...2 mm und dessen Feuchtegehalt zwischen 12...16 X liegt, was auf 4 bis 6 % herabgesetzt
werden muss; im Ergebnis verdoppelt sich ca die Leistung der Paprikamühlen.
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Bei Aufgabe von vorzerkleinertem Gewurzpaprika in düsenbestückte
Geiserapparate entsteht überhaupt keine Geiserbewegung, unabhängig davon, ob es
sich um einen mit kegeligem Boden oder mit Einsatzrohr versehenen oder mit Hilfsluft
betriebenen Apparat handelt. Die Arbeitsluft reisst in der Materialschicht einen
Trichter, in diesem kommt es Jedoch zu keiner Materialförderung, da im unteren Teil
des Apparates
die Materialkörnchen aus der Aussenringzone nicht
in die Nähe der Düse rollen können.
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Bei der erfindungsgemäsae Einrichtung wird das Einsstzrohr 9 und
das Rührwerk 6 eingesetzt. Über dem Boden 11 des Behälters 1 ist ein mit hohen Umdrehungen
und einer Umgangsgeschwindigkeit von mindestens 4 m/s umlaufender Mischer angeordnet.
Das Einblasen der Trocknerluft erfolgt in der Nähe des Bodens 11 yon der Seite her
durch einen Schaufelkranz 10 tangential. Durch den Luftstrom und die Drallwirkung
des Mischers 6 wird der untere Teil der Schicht gelockert, so dass die Luft die
Materialkörnchen mit in das Einsatzrohr 3 reissen kann, wodurch sich eine ungestörte
Geiserbewegung in der Paprikaschicht 2 entwickelt. Abgesehen von dem Mischer 6 entwickelt
sich in diesem beschriebenen Fall aus dem Grunde eine Geiserbewegung, da der Druckbedarf
der pneumatischen haaterialförderung in dem der Schicht länge entsprechenden Einsatzrohr
9 kleiner als der Druckbedarf zur Fluidisierung der Gleitschicht ist. Neben den
vorstehend erwähnten kann auch durch die Form des Misehers 6 nicht nur die Lockerung
der unteren Schicht, sondern auch die Geiserbewegung selbst geförderj werden. Durch
richtige Wahl des Durchmessers des Einsatzrohres 3 kann die durch den Apparat in
der Zeiteinheit durchführbare Gasmenge in grossem Masse erhöht werden. Im Falle
vön Gewürzpaprika konnte die im, Apparatbehälter anwendbare Luftgeschwindigkeit
im Vergleich zu dem bei anderen düsenbestücken Ausführungen erreichtbaren Wert von
0,25 m/s bis zu einem Wert von 1,5 m/s erhöht werden. Dabei macht der Druckabfall
der Trocknerluft nur etwa die Hälfte des hydrostatischen Druckes der zu trocknenden
Materialechicht aus.
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3. Beispiel Es erfolgt die Trocknung von Futtermais gemäss der Erfindung
mit Verwendung der Förderschnecke 5.
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Bekanntlich ist im Falle des Trocknens von Futtermais im allgemeinen
die Verdampfung von 1000...5000 kg Viasser pro Stunde wunschwert. Zur Verwirklichung
dieses Zieles wurde mit einem dUsenbestückten Geiser-Apparat wegen den sich aus
dem System der Konstruktion ergebenden Schwierigkeiten bei der Vergrösserung der
Abmessungen nicht einmal ein Versuch unternommen.
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Nach dem Beispiel wird die Geiserbewegung der Futtermaissohicht durch
die Schnecke 5 bewirkt; die zweckdienlicherweise mit dem geringsten Druckverlust
zugeführte warme Luft versieht das Trocknen des Gutes. Bei dieser Einrichtung wurde
mit der eine Umfangsgeschwindigkeit von 0,5...2,0 m/s aufweisenden Schnecke 5 günstige
Ergebnisse erzielt, wobei ihr Durchmesser ein Viertel des Apparatebehälterdurchmessers
betrug. Mit diesem Apparat kann bei Verwendung einer entsprechenden Trocknermedium-Temperatur
auch eine spezifische Wasserverdampfung von 500..,800 kg/n?h bei dem Trocknen von
Futtermais erreicht werden. Dadurch kann der günstige Wärmeverbrauch der Geisertrocknung
ausgenutzt werden, der auch bei dem Trocknen des sehr energieaufwendigen Futtermaises
unter 100 kcal/kg Wasser liegt.
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4. Beispiel Das mit dem Geiserverfahren erfolgende Trocknen von grossen
eckigen Körnern stösst bei der Verwendung der bekannten Geiser-Apparate wegen den
Druckverhältnissen und den Schranken der Erhöhung der Abmessungen auf Schwierigkeiten.
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Ein Beispiel dafür ist das mit dem Geiseverfahren erfolgende Trocknen
von Gemüsewürfeln.
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Das nach dem Geiserverfahren erfolgene Trocknen von Gemüsewürfeln
aus Karotten, Rüben, Sellerie usw. sowie Apfelwürfeln kann gemäss Beispiel 3 bei
Verwendung einer Förderschnecke 5 vorgenommen werden. In diesem Prall entspricht
die
spezifische Wasserverdampfung den unter Bcispiel 3 angeführten.
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Das Trocknen der in Würfel zerkleinerten Produkte kann gemäss vorliegenden
Beispiels durch Verwendung des Einsatzrohres 3 vorgenommen werden. Der Sohaufelkranz
10 führt das Trooksnmedium mit einem Drall unter die in Würfel geschnitten. Material
schicht 2. Dadurch wird der untere Teil der Material schicht 2 gelockert und die
Körner rollen aus der Gleitschicht neben der Behälterwand 1 ungehindert in das Einsatzrohr
3. Im Einsatzrchr 3 entsteht eine im Vergleich zu den bekannten Geiser-Apparaten
ein dünneres Mischungsverhältnis - u . 10...30 kp Material/kp Luft - aufweisende
Materialförderung und der Druckabfall des angewandten Trockenmediums ist kleiner
als die Hälfte des hydrostatischen Druckes der trocknenden Schicht.
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Die Hauptvorteile der erflndungagemässen Einrichtung und des erfindungsgemässen
Verfahrens können darin zusammengefasst werden, dass die übrigens vorteilhafte und
wirtschaftliche Geisermethode auch zur Geiserbehandlung der herkömmlicherweise dazu
ungeeigneten Materialien verwendbar wird.
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