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~Vorrichtung zur thermischen und/oder chemischen und/ oder mechanischen
Behandlung von schütt- oder fließfähigem Gut Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur thermischen und/ oder chemischen und/oder mechanischen Behandlung von schütt-oder
fließfähigem Gut, bestehend aus einem langgestreckten, mit fördernden Schwingungen
beaufschlagbaren Gefäß mit einem an einem Gefäß ende vorgesehenen Einlaß für das
zu behandelnde Gut und einem am anderen Ende befindlichen Auslaß für mindestens
einen Teil des behandelten Gutes, Bekannte Vorrichtungen der genannten Art, die
insbesondere zur chemischen Behandlung von körnigem Material vorgesehen sind, konnten
bisher nicht optimal arbeiten, da ein hundertprozentiger Füllungsgrad der Vorrichtungen
nicht immer aufrechtzuerhalten war.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universelle Behandlungsvorrichtung
zu schaffen, in der Behandlungsvorgänge
verschiedenster Art optimal
durchgeführt werden können, wobei die Vorrichtung geringe Abmessungen aufweisen
und leicht zu bedienen sein soll.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bo den
des Gefäßes im wesentlichen horizontal verläuft oder in Förderrichtung leicht nach
unten geneigt ist, daß der Deckel zum Auslaßende hin relativ zum Boden ansteigt,
so daß die lichte Höhe des inneren Behandlungsraumes in Förderrichtung zunimmt,
daß der Einlaß durch einen im wesentlichen vertikalen Füllraum gebildet ist, dessen
unteres Ende in den Behandlungsraum des Gefäßes mündet und dessen oberes Ende höher
als der höchste Punkt des Behandlungsraumes liegt und daß im Bereich des Auslasses
eine Staueinrichtung vorgesehen ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl kontinuierlich als auch
chargenweise arbeiten. Aufgrund ihrer besonderen geometrischen Gestaltung sowie
der Beaufschlagung der Vorrichtung mit fördernden Schwingungen kann sich der Behandlungsraum
bis zu seinem höchsten Punkt füllen und auch während der gesamten Behandlungszeit
stets vollgefüllt bleiben. Die Behandlung des Gutes in der Vorrichtung ist insbesondere
aufgrund der aufgebrachten fördernden Schwingungen und des hohen Füllungsgrades
optimal und die Behandlungsdauer kann relativ kurz gehalten werden.
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Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur thermischen Behandlung eingesetzt
werden soll, so ist sie vorzugsweise mit einer Beheizungseinrichtung versehen. Sie
eignet sich beispielsweise sehr gut als Trocknungsvorrichtung, beispielsweise zur
Entziehung der Feuchtigkeit aus Industrieschlämmen oder Klärschlämmen. Bekannte
äquivalente Vorrichtungen, bei denen die Feuchtigkeit aus dem Gut durch Verdunsten
oder Verdampfen entfernt wird, sind beispielsweise Dreh-Trommelöfen oder Dreh-Etagenöfen.
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Diese bekannten Trocknungsvorrichtungen weisen große e Abmessungen
auf und sind relativ aufwendig im Betrieb. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann
dagegen relativ kurz ausgebildet sein, wobei Baulänge»on 3 bis 5 Metern völlig ausreichen.
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Die Beheizungseinrichtung ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorzugsweise durch eine Mehrzahl von durch den Behandlungsraum verlaufenden Heizelementen
gebildet. Als Heizelemente können Rohre vorgesehen sein, die mit einem Heizmedium
beaufschlagbar sind.
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Die Heizrohre können dabei in Längsrichtung des Behandlungsgefäßes
verlaufen oder auch quer durch das Behandlungsgefäß geführt sein. Im letzteren Falle
ragen die Querrohre zweckmäßig seitlich aus dem Behandlungsgefäß heraus, wobei Jeweils
zwei benachbarte Rohrenden über einen Krümmer miteinander verbunden sina. Als Heizmedium
eignet sich insbesondere heißes Abwasser oder Abdampf, das bzw. der vorzugsweise
auf der Austragseite
in das Heizrohrsystem eingespeist wird. Wenn
das Heizmedium auf seinem Weg durch das Heizrohrsystem zu schnell abkühlen würde,
können auch Je nach Anwendungsfall mehrere Heizkreisläufe vorgesehen sein, so daß
frisches Heizmedium nicht nur auf der Austragseite sondern auch beispielsweise in
der Mitte der Vorrichtung oder nahe der Eintragseite oder an mehreren ausgewählten
Stellen eingespeist werden kann.
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Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur chemischen Behandlung des
Gutes dienen soll, so ist das Behandlungsgefäß vorzugsweise mit mindestens einem
zusätzlichen Einlaß zur Einleitung von Behandlungsgas versehen. Durch diesen Gaseinlaß
können chemische Reaktioxlsgase Je nach Bedarf in warmem oder kaltem Zustand eingeleitet
werden. Durch diese Kunstruktion ist es ferner aber auch noch möglich, das Behandlungsgefäß
für mehrere zeitlich hintereinandergeschaltete Behandlungsverfahren auszunutzen.
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Beispielsweise kann Klärschlamm, der in einer ersten Verfahrensstufe
vorgetrocknet worden ist, durch Einleitung von Heißluft oder Heißgas in dem Gefäß
verschwelt oder verbrannt werden.
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Der Einlaß für das Behandlungsgas mündet zweckmäßig nahe dem Austragende
in den Behandlungsraum, wodurch eine gute Durchströmung des schwingungsbeaufschlagten
Gutes gewährleistet ist.
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Alternativ können auch Behandlungsgaseinlässe im Boden des Ge-Gefäßes
udloder in dessen Seitenänden vorgesehen sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch zur mechanischen Behandlung
von schütt- oder fließfähigem Gut verwendet
werden, beispielsweise
zur mechanischen Entwässerung von Schlämmen oder zur Separation von Stoffen mit
unterschiedlichen spezifischen Gewichten. Je nach Anwendungsfall ist dabei insbesonder
die nahe oder unmittelbar am Ende des Behandlungsraumes vorgesehene Staueinrichtung
anzupassen. Wenn in der Vorrichtung beispielsweise nasser Sand oder sonstiges körniges
Schüttgut mit oder ohne Zufuhr von Wärme getrocknet oder entwässert werden soll,
so kann die Staueinrichtung eine Mehrzahl von in Abschnitten übereinander angeordneten
Querstegen aufweisen, die die gesamte Höhe des Füllquerschnittes einnehmen und in
Förderrichtung schräg nach oben gerichtete Auflaufflächen aufweisen.
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Wenn dagegen das Trocknungsgut eine schlammige Konsistenz aufweist,
so ist als Staueinrichtung vorzugsweise eine schwenkbare Verschlußklappe vorgesehen,
die den gesamten lichten Querschnitt des Behandlungsraumes ausfilllt. Gegebenenfalls
kann die Verschlußklappe siebartig durchlöchert sein, so daß zumindest zu Beginn
des Trocknungsprozesses Flüssigkeit ablaufen kann.
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Alternativ kann als Staueinrichtung auch eine im wesentlichen vertikale
Endwand vorgesehen sein, wobei im unteren Bereich der Endwand oder in unmittelbarer
Nähe der Endwand mindestens ein Materialauslaß ar.geordnet ist.
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Der Auslaß kann dabei die Form eines etwa horizontal verlaufenden,
rohrartigen Siebes aufweisen, wobei um das Sieb herum ein
mit Unterdruck
beaufschlagbarer Raum angeordnet ist, durch den überschüssige Blüssigkeit abgeführt
werden kann. Das rohrartige Sieb kann sich in Förderrichtung verJüngen.
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Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entziehung
von Feuchtigkeit aus dem Behandlungsgut kann das Gefäß an mehreren ausgewählten
Stellen seiner Außenwandung Siebe aufweisen, an die mit Unterdruck beaufschlagbare
Leitungen anschließbar sind.
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Wenn das erfindungsgemäße Behandlungsgefäß beispielsweise zur Separation
von Stoffen unterschiedlicher Wichte verwendet werden soll, so kann vor der als
Staueinrichtung dienenden Endwand des Gefäßes ein sich entgegen der Förderrichtung
erstreckendes wehrartiges Blech angeordnet sein, das sich vom Gefäßboden nach oben
erstreckt, in einem Abstand unterhalb des Deckels endet und mindestens mit einem
seiner seitlichen Enden mit der Endwand des Gefäßes an einer Stelle anliegt, die
in einem kurzen Abstand von der jeweiligen Seitenwand des Gefäßes entfernt liegt,
wobei in diesem Endwandbereich zwischen der Anlagestelle des wehrartigen Bleches
und der Seitenwand ein weiterer Materialauslaß vorgesehen ist. Die leichten Teilchen
werden dabei über das wehrartige Blech hinweggefördert, während die schwereren Teilchen
sich unter Aufbringung der fördernden Schwingungen mehr in den unteren -Bereich
verlagern und durch den seitlichen Materialauslaß unterhalb des wehrartigen Bleches
entnommen
werden können.
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Vorzugsweise erstreckt sich das wehrartige Blech bogen- oder keilförmig
von der Endwand weg entgegen der Förderrichtung, wobei ein Materialauslaß innerhalb
des durch das wehrartige Blech abgetrennten Gefäßbereiches und auf beiden Seiten
außerhalb des wehrartigen Bleches Je ein weiterer Materialauslaß vorgesehen sind.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig.
1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1; Fig. 3 einen Längsschnitt
durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. 4 einen Schnitt entlang
der Linie IV-IV aus Fig. 3; Fig. 5 einen Längs schnitt durch eine weitere Ausführungsform
der
Vorrichtung und Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI aus Fig. 5.
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Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
die Vorrichtung im wesentlichen aus einem langgestreckten Gefäß 2, das über seine
gesamte Länge geschlossen ist und in seinem Inneren einen Behandlungsraum 4 aufweist.
Mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schwingvorrichtung, die an
einem Sockel 6 angreift, kann das Gefäß mit fördernden Schwingungen beaufschlagt
werden, die beispielsweise die Richtung des in der Zeichnung angedeuteten Pfeiles
8 haben können.
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Das Gefäß 2 steht dabei beispielsweise auf zeichnerisch nicht dargestellten
Federbeinen oder dergleichen.
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Dem Behandlungsraum 4 ist ein vertikaler Füllraum 10 vorgeschaltet,
dessen unteres Ende in den Behandlungsraum 4 mündet und dessen oberes Ende höher
als der höchste Punkt des Behandlungsraumes
4 liegt. An dem dem
Füllraum 10 abgewandten Ende weist das Gefäß 2 einen nach unten aus dem Gefäß herausgeführten
Austrag 12 auf.
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Das Behandlungsgefäß 2, das mit einer Wärmeisolierung 14 umgeben ist,
weist einen horizontalen Boden 16 und einen Deckel 18 auf, der zum Materialaustrag
12 hin relativ zum Boden 16 ansteigt, d.h., daß sich die Höhe des Behandlungsraumes
4 zum Materialaustrag 12 hin stetig vergrößert. Der nahe dem Materialaustrag 12
liegende höchste Punkt des Behandlungsraumes 4 liegt Jedoch tiefer als das sich
in dem Füllraum 10 einstellende Niveau 20 des eingefüllten Behandlungsgutes.
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Am Ende des Behandlungsraumes 4 ist eine Einrichtung 22 zum Halten
des Behandlungsgutes vorgesehen. Diese besteht aus einer Mehrzahl von in Abständen
übereinander angeordneten Querstegen 24, die die gesamte Höhe des Füllquerschnittes
einnehmen und in Börderrichtung des Materials schräg nach oben gerichtete Auflaufflächen
26 aufweisen. Die oberen Kanten der Auflaufflächen
liegen dabei
etwa in der Höhe der unteren Kanten der Auflauffläche des Jeweils darüber angeordneten
Steges. Sämtliche Stege 24 sind schwenkbar angeordnet, so daß der Steigungswinkel
der Auflaufflächen einstellbar ist. Diese Stauvorrichtung eignet sich insbesondere
für körniges Schüttgut, beispielsweise Sand oder Material mit einer größeren Korngröße.
Nach dem Einfüllen des Materials in den Behandlungsraum 4 wird dieses infolge der
Schwingungen in Richtung auf den Materialaustrag 12 gefördert und staut sich an
den schräggestellten Auflaufflächen 26 der Stege 24. Zum Austragen des Materials
werden die Stege 24 horizontal oder in entgegengesetzte Richtung geneigt gestellt,
so daß das Material zwischen den Stegen 24 hindurch in den Austrag 12 gelangen kann.
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Das insbesondere zur Trocknung von nassem Material vorgesehene ehandlungsgefä
2 ist mit einer Beheizungseinrichtung 28 versehen, mit der die in dem Material befindliche-
Feuchtigkeit verdampft wird und über den Füllraum 10 oder sonstige Öffnungen nach
außen gelangen kann. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
die Beheizungseinrichtung 28 aus mehreren parallel angeordneten Heizrohren TO, die
in Längsrichtung des Behandlungsgefäßes 2 liegen und durch die gesamte Länge des
Behandlwngsraums 4 laufen. Die nahe dem Materialaustrag 12 liegenden Edngangsenden
32 der Rohre 30 sind mit einem
Heizmedium beaufschlagbar, welches
in dem Behandlungsraum 4 seine Wärme auf das Behandlungsgut überträgt und die feuchten
Bestandteile verdampft. Mit Hilfe von über die Lange verteilt angeordneten Stützen
34 werden die Heizrohre 30 in einem Abstand über dem Boden 16 des Behandlungsraums
4 gehalten. Im Bereich des Füllraums 10 können die Heizrohre 30 noch ein Stück nach
oben gezogen sein, um über eine möglichst lange Behandlungsstrecke mit dem Behandlungsgut
in Berührung zu sein.
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Das Heizmedium, das in einem stationären Aggregat erzeugt oder auch
als Abdampf herangeführt werden kann, wird über flexible Leitungen, beispielsweise
Wellrohre, in die Rohre 30 eingebracht.
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Nahe dem Austragende des Behandlungsraumes 4 ist ferner ein Einlaß
36 für Behandlungsgas vorgesehen. Dieser ist dann von Bedeutung, wenn das in der
Vorrichtung getrocknete Gut anschließend noch einer weiteren Behandlung unterzogen
werden soll. Der Gaseinlaß erfolgt durch einen im Boden 16 vorgesehenen Absatz 38
wobei der freie Einlaßquerschnitt in Richtung auf das Austragende weist, so daß
das Behandlungsgas zunächst ein kurzes Stück in Förderrichtung strömt, um dann nach
oben umgelenkt zu werden und entgegen der Förderrichtung zum Füllraum 10 zu strömen.
Der Einlaßquerschnitt ist mit Hilfe einer Staueinrichtung 40 verschließbar, die
in gleicher Weise arbeitet wie die Staueinrichtung 22.
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Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Vorrichtung 42 weist im wesentlichen
den gleichen konstruktiven Aufbau auf wie
die Vorrichtung gemäß
Fig. 1 und 2. Insofern sollen im folgenden Im wesentlichen die konstruktiven Unterschiede
beschrieben werden, wobei für gleiche Vorrichtungsteile die gleichen Bezugszahlen
verwendet worden sind wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2.
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Die Vorrichtung 42 dient in erster Linie zur Behandlung von schlammigem
Gut. Die dem Materialaustrag 12 vorgeschaltete Staueinrichtung 44 ist demgemäß völlig
anders konstruiert und besteht im wesentlichen aus einer Verschlußklappe 46, die
den gesamten Querschnitt des Behandlungsraums 4 verschließt und lediglich siebartig
mit Durchgangslöchern 48 zum Ablaufen von überschüssiger Flüssigkeit versehen ist.
Wie insbesondere aus Fig. 4 zu sehen ist, besteht die Klappe 46 aus zwei gleich
großen Flügeln 50, die um an der Wand des Behandlungsraums 4 befestigte vertikale
Achsen 52 schwenkbar sind, Im Hinblick auf die Konsistenz des in dem Gefäß zu behandelnden
schlammigen Gutes ist auch der Querschnitt des Behandlungsgaseinlasses 36 hermetisch
abgeschlossen, und zwar mit Hilfe einer den gesamten Querschnitt verdeckenden Klappe
54 die lediglich nach der Trocknung des Gutes zum Einlaß des Behandlungsgases geöffnet
werden kann, wobei zweckmäßig auch im geöffneten Zustand der Klappe ein siebartiger
Verschluß bestehen bleiben sollte.
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Als Beheizungseinrichtung könnten die gleichen Heizelemente 30 verwendet
werden, wie sie im Zusammenhang mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 beschrieben
sind. Im vorliegenden Falle ist Jedoch eine andere Ausführungsform einer Beheizungseinrichtung
56 dargestellt, die im wesentlichen aus quer durch das Behandlungsgefäß 2 verlaufenden,
ebenfalls mit einem Heizmedium beaufschlagbaren Rohren 58 besteht. Die Querrohre
58 ragen seitlich aus dem Behandlungsgefäß 2 heraus und sind jeweils mit dem benachbarten
Rohrende über einen Rohrkrümmer 60 verbinden, so daß das in das Eintrittsende 62
eintretende Heizmedium schlangenlinienförmig durch den gesamten Behandlungsraum
4 strömen kann. In Abhängigkeit von der Temperatur des Heizmediums und dem Wärmeverbrauch
können auch mehrere unabhängige Schlangen mit Jeweils eigenen Einlässen für frisches
Heizmedium vorgesehen sein, so daß über die gesamte Länge des Behandlungsraums 4
ein ausreichendes Warmeangebot zur Verfügung steht.
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Wie in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet, kann über den Querrohren
58 noch eine Lage weiterer Uuerrohre 62, gegebenenfalls mit größerem seitlichen
Abstand, anbeordnet sein, damit das Behandlungsgut unter Umständen intensiver mit
Wärme beaufschlagt wird.
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Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung
eignet sich gut zur Trocknung von Klärschlämmen oder Industrieschlämmen, die nach
der Trocknung beispielsweise durch Einleitung von Heißluft durch den Gaseinlaß 56
in dem Behandlungsraum 4 verbrannt werden können.
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Der Trocknungsvorgang kann in beiden Vorrichtungen sowohl kontinuierlich
als auch diskontinuierlich durchgeführt werden.
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Wenn Jedoch dem Trocknungsvorgang noch ein weiterer Behandlungsvorgang
angeschlossen werden soll, wird man zweckmäßig diskontinuierlich bzw. chargenweise
arbeiten, wobei die Staueinrichtungen am Ende des Behandlungsraums 4 hermetisch
verschlossen sind und kein Gut durchlassen. Die während des Trocknungsvorgangs auftretende
Voluinenverminderung kann durch Zugabe weiteren Materials während des Trocknungsvorgangs
ausgeglichen werden, so daß bei der Nachbehandlung ein vollgefülltes Gefäß zur Verfügung
steht.
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Bei dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das
Behandlungsgefäß 70 im wesentlichen die gleichen geometrischen Merkmale und Abmessungen
auf, wie bei den beiden im Vorangehenden beschriebenen Ausführungabeispielen. Die
Beschreibung konzentriert sich daher nur auf die abgewandelten Merkmale. Bei dieser
Ausführungsform ist keine Beheizungseinrichtung und kein zusätzlicher Gaseinlaß
vorgesehen. Bei dieser Konstruktion, die
sich beispielsweise gut
zum mechanischen Entwässern von Schlämmen eignet, dient die in Förderrichtung hinten
liegende Endwand 72 als Staueinrichtung. Der Materialauslaß 74 verläuft im Gegensatz
zu den Auslässen der im Vorangehenden beschriebenen Gefäßen horizontal in Förderrichtung
durch den unteren Bereich der hinteren Endwand 72. An den Auslaßquerschnitt schließt
sich ein sich in Förderrichtung trichterförmig verjüngendes rohrartiges Sieb 76
an, das von einem mit Unterdruck beaufschlagbaren Raum 78 umgeben ist. Im Bereich
des siebartigen Rohres 76 kann dem Behandlungsgut, bevor es durch den Endquerschnitt
80 austritt, noch weitere Feuchtigkeit entzogen werden, die durch einen Stutzen
82 abgeführt wird. Die Hauptmenge der abgeschiedenen Flüssigkeit wird aber durch
in der Gefäßwandung vorgesehene Siebe abgezogen, die an mehreren ausgewählten Stellen
angeordnet sind und ebenfalls von außen her mit Unterdruck beaufschlagt werden können.
Beispielsweise ist im unteren Bereich des eingangsseitigen Fülischachtes ein Sieb
84 angeordnet, das nach außen hin von einem Kasten 86 umgeben ist, der mit Unterdruck
beaufschlagbar ist und aus dem die Flüssigkeit über einen Stutzen 88 entnommen werden
kann. Ein entsprechendes Sieb 90 ist im oberen Bereich der Endwand 72 angeordnet.
Ferner können weitere Siebe in den Seitenwänden des Ge-.fäßes 70 angeordnet sein.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen den beiden
Seitenwänden perforierte Rohre 92, 94 und 96 angeordnet, in die die Flüssigkeit
eindringen kann und dann seitlich über mit Unterdruck beaufschlagbare
Anschlußstutzen
98, 100 und 102 abgeführt wird.
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In die in Fig. 5 und 6 dargestellte Vorrichtung ist in gestrichelter
Darstellung eine weitere Ausführungsform eingezeichnet. Wenn die Vorrichtung zum
Separieren von insbesondere festen Stoffen mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht
verwendet werden soll, so kann im Inneren des Gefäßes vor der als Staueinrichtung
dienenden Endwand 72 ein sich entgegen der Förderrichtung bogenförmig bzw. keilförmig
erstreckendes wehrartiges Blech 104 angeordnet sein, das sich vom Gefäßboden nach
oben erstreckt, in einem Abstand unterhalb des Gefäßdeckels endet und mit seinen
seitlichen Enden an der Endwand 72 in einem Abstand von den seitlichen Wänden anliegt.
Ein Materialauslaß befindet sich innerhalb des durch das wehrartige Blech 104 abgetrennten
Gefäßbereiches 106, und zwar an der Stelle, wo sich in der Zeichnung der Ausgangsquerschnitt
74 befindet. Zwei weitere Auslässe 108 und 110 befinden sich in der Endwand 72 auf
beiden Seiten außerhalb des wehrartigen Bleches 104. Die schweren Teilchen des zu
separierenden Gutes können nicht über das wehrartige Blech hinwegtreten und können
aus den seitlichen Auslässen 108 und 110 entnommen werden. Die leichten Teilchen
dagegen treten über das wehrartige Blech 104 hinweg in den Raum 106, aus welchem
sie über den Austrittsquerschnitt 74 entnommen werden können.