DE3005920C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung von Materialien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Vermeidung einer Hitzedenaturierung der genannten Materia­ lien ist es bekannt, die Verdampfungstemperatur des in ihnen enthaltenen Wassers herabzusetzen und einen Vakuum-Trocken­ prozeß anzuwenden.

Solch ein Prozeß wird gewöhnlich derart ausgeführt, daß ein Band durch einen Vakuum-Trockner läuft. Dabei werden je nach Material Vakua im Bereich von 1-100 Torr angewandt.

Besondere Bedeutung kommt dabei dem Zustand der auf dem Band verteilten Materialien zu. Die Materialien sollen nämlich dem Band kontinuierlich in definierter Menge und einheitlicher Dicke zugeführt werden. Wenn diese Zuführung schwankt, wird das Gleichgewicht zwischen den Materialien und der angewandten Wärme gestört, woraus eine Hitzedenaturierung der Materialien oder unvollständig getrocknete Produkte mit schwankendem Wassergehalt resultieren.

Um kontinuierlich trockene Produkte von guter Qualität unter optimalen Bedingungen und in kurzer Zeit zu erhalten, ist es demgemäß erforderlich, die Materialien in Abhängigkeit von ihren physikalischen Eigenschaften unter optimalen Bedingungen zuzuführen. Es ist daher wünschenswert, eine Vor­ richtung zur Zuführung von Materialien zu schaffen die es möglich macht, Zuführungsbedingungen in Abhängigkeit von den jeweiligen physikalischen Eigenschaften verschiedener Materia­ lien zu realisieren, und die dennoch einfach zu bedienen und zu kontrollieren ist.

Im folgenden werden in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Vorrichtungen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, erläutert.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung steht allgemein für eine Zuführungsvorrichtung vom Schlitztyp, bei der eine Zu­ führungsvorrichtung 1 oberhalb eines um eine Rolle 2 gespann­ ten Bandes 3 angeordnet ist, die wiederum innerhalb einer nicht dargestellten Vakuum-Trockenkammer angeordnet ist.

Bei dieser Zuführungsvorrichtung 1 wird ein Material "a" durch Leitungen, die außerhalb der Trockenkammer angeordnet sind und mit einem Absperrventil 5 und Durchflußkontrollven­ tilen 4 ausgestattet sind, mittels einer nicht dargestellten Meßpumpe einer Verteilungskammer 6 zugeführt und durch eine Verteilungsdüse 7, die vorne unten an der Verteilungskammer 6 angeordnet ist, auf dem Band 3 verteilt. Zusätzlich ist eine Kühlkammer 10 vorgesehen, die der Verteilungskammer 6 benachbart ist, und Kühlwasser wird in die Kühlkammer 10 durch ein Zuflußrohr 8 eingeführt und durch ein Abflußrohr 9 ab­ geführt.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung steht allgemein für eine Zuführungsvorrichtung vom Rohrtyp, bei der ein Material "a" auf einem Band 1 durch Leitungen, die mit einem Absperr­ ventil 5 und Durchflußkontrollventilen 4 in gleicher Weise wie in Fig. 1 ausgestattet sind, und weiterhin durch eine Anzahl von Zuführungsrohren 11 verteilt wird, die parallelzur Be­ wegungsrichtung des Bandes in Höhe der Bandoberfläche ange­ ordnet sind.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung ist allgemein eine Zuführungsvorrichtung vom Lochtyp, bei der ein Material "a" durch Leitungen, die mit einem Absperrventil 5 und Durchflußkon­ trollventilen 4 in gleicher Weise wie in Fig. 1 und 2 ausge­ stettat sind, einer Anzahl von oberhalb eines nicht darge­ stellten Bandes angeordneten Verteilungskammern 14 zugeführt wird und danach durch in eine Bodenplatte 12 gebohrte Ver­ teilungsdüsen 13 dem Band zugeführt wird.

Jede der oben bekannten angeführten Vorrichtungen weist je­ doch die folgenden Nachteile auf:

(1) Bei den Vorrichtungen der Fig. 1, 2 und 3 können die Kontrolle der zugeführten Menge und die Beendigung der Zu­ fuhr an dem Auslaß der Verteilungsdüse 7 (Fig. 1), der Verteilungsdüse 13 (Fig. 3) oder der Zuführungsrohre 11 (Fig. 2) durchgeführt werden, aber hierzu ist ein komplizierter Mechanismus erforderlich; daher werden die Einstellung und die Beendigung der Zuführung durch Bedienung der Durchflußkontrollventile 4 und der Absperrventile 5 durch­ geführt, die außerhalb der Trockenkammer angeordnet sind.

Zwischen den Durchflußkontrollventilen 4 und dem Absperrventil 5 und den Verteilungsdüsen 7 und 13 und den Zuführungsrohren 11 sind Leitungen, eine Verteilungskam­ mer etc. angeordnet, und wegen des dort vorliegenden voraus­ gehenden Materials tritt eine Verzögerung ein zwischen der Zeit der Bedienung der Durchflußkontrollventile 4 und des Absperrven­ tiles 5 und der Zeit, zu der das die Verteilungsdüsen 7 und 13 und die Zuführungsrohre 11 verlassende Material tatsächlich in der Menge kontrol­ liert oder gestoppt ist. Diese Zeitverzögerung ist um so größer, je höher die Konzentration oder die Viskosität des Materials ist, so daß eine Kontrolle oder Unterbrechung schwierig ist.

(2) Weiterhin fließt bei der Vorrichtung der Fig. 1, 2 und 3 wegen des zwischen den Durchflußkontrollventilen 4 und dem Ab­ sperrventil 5 und den Verteilungsdüsen 7 und 13 und den Zuführungsrohren 11 vorliegenden Materials nach und nach über einen langen Zeitraum unter dem Einfluß des Vakuums innerhalb der Trockenkammer Material aus dem Aus­ laß auf das Band. Das ausgeflossene Material wird übermäßig getrocknet und mischt sich mit normal getrocknetem Produkt, wodurch die Qualität des Produktes verringert wird. Selbst wenn die Bewegung des Bandes zusammen mit der Unterbrechung der Materialzufuhr gestoppt wird, um dies zu verhindern, kann das Ausfließen des Materials auf das Band nicht ver­ hindert werden, und die Entfernung dieses ausgeflossenen Materials und ein Reinigungsprozeß sind notwendig.

(3) Insbesondere bei der Vorrichtung der Fig. 1 ergibt sich, wenn die Verteilungsdüse 7 eine einheitliche Weite hat, eine Geschwin­ digkeitsverteilung des Materials "a" auf dem Band in der Weise, daß die Geschwindigkeit in der Mitte größer und an beiden Seiten kleiner ist, wie in Fig. 4A gezeigt.

Solch eine Differenz in der Geschwindigkeitsverteilung führt zu einem Unterschied in der Menge des auf dem Band verteilten Materials. Um die Verteilung gleichmäßig zu machen, hat man daher beispielsweise versucht, etwa in der Mitte vor der Verteilungs­ düse 7, einen Kern vorzusehen, der einen Widerstandskörper für den Fluß bildet. Als Ergebnis ist die Geschwindigkeitsver­ teilung verbessert, wie in Fig. 4B gezeigt. Die Form, Anord­ nung etc. eines solchen Kerns muß jedoch in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften des Materials in geeigneter Weise ausgewählt werden, so daß ein solches Vorgehen sehr schwierig ist.

Um eine solche Schwierigkeit zu vermeiden, ist es möglich, die Zahl der Leitungen zu der Verteilungskammer 6 zu erhöhen, die Öffnungsweite der Düsen zu variieren od. dgl. Aber die Ge­ staltung und Herstellung solcher Vorrichtungen ist ebenso schwierig.

(4) Aus den genannten Gründen ist es bisher mit den bekannten Vorrichtungen unmöglich, in kurzer Zeit und fehlerfrei die Zufuhrmenge zu steigern oder herabzusetzen und die Zufuhr zu stoppen, und daher ist es sehr schwierig, mit ihnen ein Material mit einem definierten Feuchtigkeitsgehalt kontinuierlich zu erhalten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zuführvorrichtung für Materialien zu schaffen, die es ermöglicht, bei unterschiedlichsten Arten von Ma­ terialien kontinuierlich ein Produkt zu erzielen, das einen definierten Feuchtigkeitsgehalt aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen inneren Zylinder, der mit einer Materialzuführungsleitung versehen ist, deren eines Ende an dem Zylinder befestigt ist, eine innerhalb des inneren Zylinders gebildete Verteilungskammer, die mit der Zuführungs­ leitung und einer Anzahl von Verteilungsmündungen in Verbin­ dung steht, einen äußeren Zylinder, in dem der innere Zylinder rotierbar angeordnet ist und der eine Anzahl von Verteilungs­ mündungen an den obengenannten Verteilungsmündungen entsprechen­ den Positionen aufweist, einen Schraubenförderer, der frei ro­ tierbar innerhalb der Verteilungskammer des inneren Zylinders angeordnet ist und einen Antrieb für die Rotation des äußeren Zylinders.

Hierdurch ist es möglich, die Lineargeschwindigkeiten des zugeführten Materials in den entsprechenden Verteilungs­ düsen gleichzumachen, selbst wenn die Durchmesser der Ver­ teilungsdüsen gleich sind. Es ist möglich, die jeweiligen Mengen des auf ein Band, das sich unter dem äußeren Zylinder bewegt, zugeführten Materials gleichzumachen. Und es ist möglich, die Dicke des Materials praktisch einheitlich über die gesamte Oberfläche des Bandes zu machen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der äußere Zylinder relativ zu dem inneren Zylinder rotierbar ist, um die Verteilungsmündungen des äußeren Zylinders relativ zu denen des inneren Zylinders zu versetzen und dadurch den Öffnungsgrad der Verteilungs­ mündungen einzustellen, um die Menge des zugeführten Materials einzustellen und seine Zufuhr zu unterbrechen, wobei die Ein­ stellungsoperation zur Steigerung oder Verringerung der Menge des zugeführten Materials oder das Stoppen der Zufuhr augenblicklich durch die simple Operation der Rotation des äußeren Zylinders allein erreicht werden, der sowohl die Funktion von Kontrollventilen und eines Stoppventils ausübt. Daher ergibt sich keine Zeitverzögerung, und weiterhin kann ein Ausfließen des Materials aus den Verteilungs­ mündungen nach der Unterbrechung der Zufuhr mit Sicherheit ver­ hindert werden, wodurch kein ausgeflossenes Material auf das Band gebracht wird und dadurch eine Kontaminierung des Bandes verhindert wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Schraubenförderer vor, der von einem Motor angetrieben wird, dessen Drehzahl variabel ist, wobei die Zahl der Um­ drehungen des Förderers gesteigert wird, wenn das Material eine geringe Viskosität hat, und die Zahl herabgesetzt wird, wenn das Material eine hohe Viskosität hat. Hierdurch ist es möglich, das Material mit optimal linearer Geschwindigkeit auf das Band zu bringen.

Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, einen Zahnriemen auf dem äußeren Umfang des äußeren Zylinders zu fixieren und daß ein Antriebsritzel mit dem Riemen zusammenwirkt, wodurch es möglich ist, den äußeren Zylinder in einfacher Weise und zuverlässig durch die Rotation des Antriebsritzels zu rotieren.

Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine schiefwinkelige, teilweise geschnittene Perspektive einer nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung zur Materialzufuhr vom Schlitztyp.

Fig. 2 zeigt eine schiefwinkelige Perspektive einer nach dem Stand der Technik bekannten Zuführungsvorrichtung vom Rohrtyp.

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Frontansicht einer nach dem Stand der Technik bekannten Zuführungs­ vorrichtung vom Lochtyp.

Fig. 4 zeigt die Geschwindigkeitsverteilung des Materials das mit der Zuführungsvorrichtung gemäß Fig. 1 zugeführt worden ist.

Fig. 5 und 6 zeigen Geschwindigkeitsverteilungen die das Arbeitsprinzip der Vorrichtung veranschaulichen.

Fig. 7 zeigt eine schiefwinkelige Perspektive der Vorrichtung zur Zuführung von Materialien.

Fig. 8 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 7 entlang der Linie VIII . . . VIII.

Fig. 9 zeigt eine Geschwindigkeitsverteilung von Materialien die mit der Vorrichtung zur Zuführung von Materialien zugeführt worden sind.

Es wurden Untersuchungen mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 5 durchgeführt, bei der eine Anzahl von Mündungen 15 mit gleichem Durchmesser in einen Zylinder 17 mit einem gleichmäßigen Abstand "l" gebohrt sind. Material wird dem Zylinder 17 durch eine Leitung 16, die an seinem Ende angeordnet ist, zugeführt.

Im Falle einer solchen Vorrichtung ist, da der Fließwiderstand von der Leitung 16 zu dem anderen Ende des Zylinders variiert, die Geschwindigkeit "v" des Materials in einer Mündung 15 dicht bei der Leitung 16 am größten, während die Lineargeschwindigkeit "v′" in einer Mündung am entgegengesetzten Ende am geringsten ist, und die Geschwindigkeiten nehmen allmählich von der Geschwindigkeit "v" auf die Geschwindigkeit "v′" ab, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 5 gezeigt.

Wenn man die Lineargeschwindigkeiten in den Mündungen 15 egalisieren will, ist es bei einer solchen Vorrichtung notwendig, die Durchmesser der Mündungen von der Seite der Leitung 16 zum entgegengesetzten Ende zu vergrößern, wie in Fig. 6 gezeigt. Hieraus resultiert der Nachteil, daß die Gestaltung und Herstellung der Vorrichtung sehr schwierig sind.

Es wurden weitere Studien durchgeführt, um eine Vorrichtung zur Zuführung von Materialien mit einem Zylinder gemäß Fig. 5 zu erhalten, die eine solche Geschwindigkeits­ verteilung ergibt, wie in Fig. 9 gezeigt. Als Ergebnis wurde eine Vorrichtung erhalten, von der ein Ausführungsbeispiel in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Diese wird im folgenden anhand dieses Ausführungsbeispieles beschrieben.

Ein innerer Zylinder 21 ist oberhalb eines Bandes 3 quer zu diesem durch einen nicht dargestellten Rahmen in einer Vakuum-Trockenkammer gehaltert. Der Zylinder 21 hat eine Materialzuführungsleitung 22, die mit einem seiner Enden verbunden ist und mit einer Verteilungskammer 20 innerhalb des Zylinders 21 in Verbindung steht. Weiterhin weist der Zylinder 21 an seiner Unterseite eine Anzahl von Verteilungsmündungen 23 auf, die in einem gleichen Abstand "l" gebohrt sind und den gleichen Durchmesser haben und durch die die Verteilungs­ kammer 20 mit der Außenseite des Zylinders 21 in Verbindung steht.

Die Verteilungskammer 20 enthält an einer Seite einen Schraubenförderer 24 dessen Schraube 25 gedreht ist, so daß ein Material, das durch die Materialzuführungsleitung 22 zur Innenseite der Verteilungskammer 20 zugeführt wird, zur anderen Seite der Verteilungskammer 20 gefördert wird. Die Welle 26 des Schrauben­ förderers 24 wird von einem ebenfalls nicht dargestellten rotierbaren Rahmen getragen und wird rotiert von einem Motor 27 mit variabler Umdrehungszahl mittels Riemenscheiben 28, 29 und eines Riemens 30.

Der innere Zylinder 21 weist einen äußeren Zylinder 32 auf, in dem der innere Zylinder 21 frei rotierbar angeordnet ist und der einen Schlitz 31 hat, der so angeordnet ist, daß die Rotation des äußeren Zylinders 32 nicht durch die Materialzuführungsleitung 22 beeinträchtigt wird. An der Unterseite des äußeren Zylinders 32 sind Verteilungsmündungen 35 gebohrt an Stellen, die den Verteilungsmündungen 23 des Zylinders 21 entsprechen, und weiterhin ist auf der äußeren Peripherie des äußeren Zylinders 32 ein Zahnriemen 33 befestigt, der mit einem Antriebsritzel 34 zusammenwirkt, das von einer Welle 36 durch einen geeigneten Antrieb gedreht werden kann.

Bei der Anwendung einer derartigen Vorrichtung wird ein Material "a" durch die Materialzuführungsleitung 22 der Verteilungskammer 20 innerhalb des inneren Zylinders 21 zugeführt. Es wird durch das Innere der Verteilungskammer 20 hindurch von einem Schrauben­ förderer 24 von der Seite der Materialzuführungsleitung 22 zur entgegengesetzten Seite gefördert. In dem Maße, wie das Material "a" von dem Schraubenförderer 24 von der Seite der Materialzuführungsleitung 22 entfernt wird, wird sein Druck nach und nach innerhalb der Ver­ teilungskammer 20 erhöht, und mit der Zunahme des Druckes wird das Material auf das Band 3 durch die jeweiligen Verteilungsmündungen 23 und 35 mit nahezu gleichförmigen Lineargeschwindigkeiten verteilt.

Wenn die Viskosität des Materials niedrig ist, wird die Zahl der Umdrehungen des Schraubenförderers 24 durch den Motor 27, dessen Drehzahl variabel ist, gesteigert, während, wenn die Viskosität hoch ist, die Zahl herabgesetzt wird, um lineare Geschwindigkeiten in Anpassung an die phsysikalischen Eigenschaften des zu verteilenden Materials zu erhalten.

Weiterhin werden bei der Frage, welches Ausmaß an Linear­ geschwindigkeit für welches Material geeignet ist, die Temperatur, das Maß des Vakuums etc. in Betracht gezogen.

Wenn eine Kontrolle der Menge des verteilten Materials erwünscht ist, wird der äußere Zylinder 32 durch das Antriebsritzel 34, das mit dem Zahnriemen 33 zusammenwirkt, der auf dem äußeren Zylinder 32 befestigt ist, gedreht, wobei die Verteilungsmündungen 35 des äußeren Zylinders 32 relativ zu den Verteilungsmündungen 23 des inneren Zylinders 21 ver­ setzt werden, um es möglich zu machen, die Öffnungsgröße der Mündungen und dadurch die Menge des verteilten Materials zu reduzieren. Andererseits können, wenn eine Steigerung der Menge erwünscht ist, die Verteilungsmündungen 35 in entgegengesetzter Richtung versetzt werden, so daß sie mit den Verteilungsmündungen 23 fluchten. Wenn eine Beendigung der Materialzufuhr gewünscht ist, kann die Überlappung der Verteilungsmündungen 35 mit den Verteilungsmündungen 23 aufgehoben werden. Zum Zeitpunkt der Unterbrechung wird selbstverständlich die Zufuhr mittels des Schraubenförderers 24 ebenso gestoppt, und es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß die gleichzeitige Betätigung vorteilhaft durch bekannte Kontrollmechanismen durchgeführt wird.

Fig. 9 zeigt eine Geschwindigkeitsverteilung des Materials, das durch die entsprechenden Verteilungsmündungen 23 und 35 in der be­ schriebenen Weise verteilt worden ist. Aus dieser Verteilung ist offensichtlich, daß das Material durch die entsprechenden Verteilungsmündungen 23 und 35 mit einer gleichen Lineargeschwindigkeit verteilt worden ist.

Claims (3)

1. Oberhalb eines sich innerhalb einer Vakuumtrockenkammer bewegenden Bandes angeordnete Vorrichtung zur Zuführung von Materialien zu dem Band, gekennzeichnet durch

• - einen inneren Zylinder (21), der mit einer Material­ zuführungsleitung (22) versehen ist, deren eines Ende an dem Zylinder (21) befestigt ist, eine innerhalb des inneren Zylinders (21) gebildete Verteilungs­ kammer (20), die mit der Materialzuführungsleitung (22) und einer Anzahl von Verteilungsmündungen (23) in Verbin­ dung steht,
• - einen äußeren Zylinder (32), in dem der innere Zylin­ der (21) rotierbar angeordnet ist und der eine Anzahl von Verteilungsmündungen (35) an den obengenannten Verteilungsmündungen (23) entsprechenden Positionen aufweist,
• - einen Schraubenförderer (24), der frei rotierbar inner­ halb der Verteilungskammer (20) des inneren Zylinders (21) angeordnet ist und
• - einen Antrieb für die Rotation des äußeren Zylinders (32).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenförderer (24) von einem Motor (27) angetrieben wird, dessen Drehzahl variabel ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb für die Rotation des äußeren Zylinders (32) aus einem auf der äußeren Peri­ pherie des äußeren Zylinders (32) angeordneten Zahn­ riemen (33) und einem mit diesem zusammenwirkenden An­ triebsritzel (34) besteht.