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TITEL: Wirbelschichtapparatur
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Beschreibung Wirbelschichtapparatur Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtapparatur
mit einem Wirbelschichtbehälter, in dem ein im wesentlichen horizontaler, scheibenförmiger
Rotor zwischen einer unter ihm liegenden Windkammer und einer über ihm liegenden
Arbeitskammer angeordnet, um eine zumindest annähernd senkrechte Achse drehantreibbar
und als Bestandteil eines Ventils ausgebildet ist, das einen die beiden genannten
Kammern miteinander verbindenden-Ringspalt rings um den Rotor steuert.
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Eine solche Wirbelschichtapparatur ist Gegenstand der älteren Patentanmeldung
P 30 05 770.6-41. Bei dieser älteren Wirbelschichtapparatur ist der Rotor längs
seiner Drehachse verstellbar, und an der Wand des Wirbelschichtbehälters ist ein
ringförmiger Sitz für den Rotor ausgebildet, an dem dieser in der einen Endstellung
seiner axialen Verstellung in der Art eines die Windkammer nach oben abschließenden
Ventilkörpers anliegt. Diese Wirbelschichtapparatur hat sich in der Praxis gut bewährt,
da bei ihr die Möglichkeit besteht, die oberhalb des Rotors liegende Arbeitskammer
bei abgeschaltetem Drehantrieb des Rotors nach unten hin vollständig dicht abzuschließen,
sei es zum Füllen der Arbeitskammer, oder für eine kurze Betriebsunterbrechung zum
Reinigen von Filtern, oder zum Entleeren der Arbeitskammer nach
Vollendung
eines Granuliervorganges. Ehe bei erneuter Betriebsaufnahme wieder ein Ringspalt
zwischen dem ringförmigen Sitz und dem Rotor geöffnet wird, kann in der Windkammer
ein Überdruck hergestellt werden. Somit läßt sich bei der älteren Wirbelschichtapparatur
in jedem beliebigen Betriebszustand mit Sicherheit verhindern, daß Granuliermaterial
oder fertiges Granulat aus dem Wirbelschichtbehälter in die Windkammer fällt.
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Mit der Höhenverstellbarkeit des Rotors wird bei der älteren Wirbelschichtapparatur
außerdem die schon bei einem aus der DE-AS Gs OS 397 bekannten W7Arbe1schichtapparatur
bestehende Möglichkeit geschaffen, die Strömungsverhältnisse im Wirbelschichtbehälter,
insbesondere in der Arbeitskammer, unabhängig von der zirkulierenden Luftmenge in
einfacher Weise an verschiedenartige Granuliermaterialien und die sich daraus ergebenden
unterschiedlichen Arbeitsbedingungen anzupassen.
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Schwierigkeiten können sich allerdings daraus ergeben, daß das Granuliergut,
das vom Rotor in an sich erwünschter Weise radial nach außen in den Bereich oberhalb
des Ringspalts geschleudert wird, allzu heftig gegen die Wand des Wirbelschichtbehälters
prallen kann, wenn das aus der Ringkammer durch den Ringspalt in die Arbeitskammer
strömende Gas -normalerweise erwärmte trockene Luft - nicht genügend Strömungsenergie
hat, um das vom Rotor nach außen geschleuderte Granuliergut oberhalb des Spalts
so stark nach oben abzulenken, daß ein Aufprall auf der Wand des Wirbelschichtbehälters
nichtjoder nurmehr mit geringer Energie stattfindet.
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Bei den beschriebenen Wirbelschichtapparaturen ist es deshalb erforderlich,
die Drehgeschwindigkeit des Rotors von Fall zu Fall sorgfältig auf die sich aus
dem Gasdruck in der Windkammer und der eingestellten Breite des Ringspalts ergebende
Strömungsgeschwindigkeit des Gases abzustimmen. Die Optimierung aller Betriebsbedingungen
kann deshalb schwierig sein und erfordert jedenfalls einige Erfahrung.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelschichtapparatur
der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß das vom Rotor durch
dessen Drehung abgeschleuderte Gut unabhängig vom eingestellten Strömungsquerschnitt
in schonender Weise nach oben umgelenkt wird.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß rings um den Rotor
ein höhenverstellbares ringförmiges Verschlußglied angeordnet ist, das in einer
unteren Stellung den Ringspalt freigibt, in einer oberen Stellung dagegen den Ringspalt
verschließt und mit seiner Oberseite einen glatten Übergang zwischen der Oberseite
des Rotors und einem oberen Wandbereich des Wirbelschichtbehälters bildet.
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Damit wird erreicht, daß der Rotor eine bestimmte, im Hinblick auf
die Querschnittsform des Rotors selbst und des oberen Wandbereichs des Wirbelschichtbehälters
für den Materialfluß besonders günstige Höhenstellung stets beibehalten kann, unabhängig
von der eingestellten Weite des Ringspalts. Infolgedessen kann die Drehgeschwindigkeit
des Rotors entsprechend der Beschaffenheit des zu behandelnden Gutes und der Art
des Behandlungsvorgangs nahezu beliebig und weitgehend unabhängig von der Spaltweite
variiert werden ohne daß ein übermäßig starker Anprall des Gutes an der Wand des
Wirbelschichtbehälters zu befürchten ist Vorallem können hohe Drehgeschwindigkeiten
des Rotors auch dann eingestellt werden, wenn der Ringspalt eng eingestellt ist;
dadurch ergibt sich die Möglichkeit, in der Arbeitskammer ein Wirbelbett mit verhältnismäßig
geringem Gasdurchsatz aufrechtzuerhalten, wodurch Energie gespart werden kann.
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Vorzugsweise ist die Oberseite des Rotors im Bereich von dessen äußerem
Rand konkav. Zusätzlich oder alternativ kann die Oberseite des Verschlußgliedes
und der obere Randbereich des Wirbelschichtbehälters konkav sein, damit das vom
Rotor
abgeschleuderte Gut möglichst sanft nach oben umgelenkt wird.
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Aus der DE-PS 21 65 430, besonders Fig.3, ist zwar eine Wirbelschichtapparatur
bekannt, bei der in einem Wirbeischichtbehälter ein schüsselförmiger Rotor mit konkavem
äußeren Wandbereich angeordnet ist und ein von diesem durch einen Ring spalt getrennter
Wandbereich des Wirbelschichtbehälters ebenfalls konkav gestaltet ist, so daß das
vom Rotor nach außen geschleuderte Gut sanft über den Ringspalt hinweg und an dem
konkaven Wandbereich des Wirbelschichtbehälters entlang nach oben strömen kann.
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Hier besteht aber nicht die Möglichkeit, die Weite des Ringspalts
zu verändern.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirbelschichtapparatur
weist der Wirbelschichtbehälter unterhalb seines oberen Wandbereichs einen zylindrischen
unteren Wandbereich auf, an dem das Verschlußglied axial verschiebbar geführt ist.
Das Verschlußglied weist vorzugsweise eine sich nach oben kegelstumpfförmig erweiternde
Innenfläche auf, der eine komplemetäre AuBenfläche des Rotors als Ventilsitz zugeordnet
ist.
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Die vielfältigen Variationen der Betriebszustände, die bei der erfindungsgemäßen
Wirbelschichtapparatur eingestellt werden können und stets zu im wesentlichen gleich
günstigen toroidförmigen Wirbelbewegungen des zu behandelnden Gutes führen, erweitern
den Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Wirbelschichtapparatur im Vergleich
zu bekannten Apparaturen erheblich. So kann die erfindungsgemäße Apparatur einerseits
zum Granulieren, andererseits aber auch zum Pelletisieren und/oder zum Umhüllen
granulierten Materials verwendet werden. Damit das Material bei seiner im wesentlichen
radial nach außen gerichteten Bewegung auf dem Rotor abrollt, kann es zweckmäßig
sein, wenn der Rotor an seiner Oberseite ring- oder spiralenförmige Rillen aufweist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig.1 einen senkrechten Axialschnitt durch
eine Wirbelschichtapparatur, Fig.2 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig.1 und Fig.3
eine Teildraufsicht in Richtung des Pfeils III.
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in Fig.2.
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Zu der dargestellten Apparatur gehört ein Wirbelschichtbehälter 10
mit einer Bodenplatte 12, einem kreiszylindrischen Unterteil 14 von großer Wanddicke
und einem ebenfalls kreiszylindrischen Oberteil 16 von geringerer Wanddicke, das
oben mit einem Flansch 18 endet. Mit dem Flansch 18 ist ein Filtergehäuse 20 verschraubt,
das nur andeutungsweise dargestellt ist.
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Im oberen Bereich des Unterteils 14 ist durch eine waagerechte Zwischenwand
22 eine Windkammer 24 abgeteilt. Das Oberteil 16 umschließt eine Arbeitskammer 26.
Zwischen beiden Kammern 24 und 26 ist ein im wesentlich waagerechter, scheibenförmiger
Rotor 28 gleichachsig zum Unterteil 14 und Oberteil 16 des Wirbelschichtbehälters
10 angeordnet.
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Der Rotor 28 ist am oberen Ende einer senkrechten Welle 30 befestigt,
die in einem Lager 32 axial unverschiebbar gelagert ist. Das Lager 32 ist durch
einen Armstern 34 starr im Unterteil 14 des Wirbelschichtbehälters 10 abgestützt.
Am Armstern 34 ist ein mit der Welle 30 gekuppelter, stufenlos regelbarer Elektromotor
36 angeflanscht.
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Rings um den Rotor 28 ist an der Innenwand des Wirbelschichtbehälters
10 ein zylindrischer unterer Wandbereich 40 durch Ausdrehen und Schleifen auf ein
genaues Maß und mit hoher Oberflächengüte bearbeitet. An diesem zylindrischen Wandbereich
40 ist ein axial verschiebbares ringförmiges Verschlußglied 42, das eine zylindrische
Außenfläche 44 aufweist, abdichtend geführt. Das VerschluBglied 42 besteht aus einem
Werkstoff,
beispielsweise Kunststoff, der mit dem Werkstoff des Wirbelschichtbehälters 10 und
des Rotors 28, im allgemeinen nichtrostender Stahl, einen geringen Reibungskoeffizienten
aufweist und verschleißbeständig ist. Das Verschlußglied 42 hat eine sich nach oben
kegelstumpfförmig erweiternde Innenfläche 46, die in der in Fig.1 und 2 mit vollen
Linien abgebildeten Stellung des Verschlußgliedes dichtend an einer komplementären
Außenfläche 48 des Rotors 28 anliegt.
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Der Rotor 28 hat in seinem radial äußeren Randbereich eine konkave
Oberseite 50, an die sich in der abgebildeten oberen Endstellung des Verschlußgliedes
42 dessen ebenfalls konkave Oberseite 52 stetig, also ohne Stufe oder Knick, anschließt.
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An die Oberseite 52 des Verschlußgliedes 42 schließt sich, ebenfalls
stetig, ein ringförmiger und ebenfalls konkaver oberer Randbereich 54 des Wirbelschichtbehälters
10 an. Dieser obere Randbereich 54 bildet mit dem zylindrischen unteren Randbereich
40 eine ringförmige Kante, die als Trennungslinie zwischen Unterteil 14 und Oberteil
16 des Wirbelschichtbehälters 10 angesehen werden kann, in der abgebildeten oberen
Endstellung des Verschlußgliedes 42 aber ebensowenig in Erscheinung tritt wie die
ringförmige Kante am radial äußeren Rand der Oberseite 50 des Rotors 28.
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Zum axialen Verstellen des Verschlußgliedes 42 sind im Unterteil 14
des Wirbelschichtbehälters 10 drei Hebevorrichtungen 56 um je 60° gegeneinander
versetzt angeordnet. Die Hebevorrichtungen 56, von denen nur eine in Fig.1 dargestellt
ist, sind als hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylindereinheiten ausgebildet,
deren Zylinder 58 am Unterteil 14 befestigt ist, und deren Kolbenstange 16 in das
Verschlußglied 42 eingeschraubt ist. Das Verschlußgled 42 läßt sich aus seiner mit
vollen Linien gezeichneten oberen Endstellung, in der es die Windkammer 24 gegen
die Arbeitskammer 26 abdichtet, mittels der Hebevorrichtungen 56 stufenlos zwischen
dieser oberen Endstellung und einer in Fig.2 mit strichpunktierten Linien angedeuteten
unteren Endstellung hin- und herbewegen
und in jeder beliebigen
Zwischenstellung festsetzen.
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Das -Verschlußglied 42 gibt in jeder seiner Stellungen mit Ausnahme
seiner oberen Endstellung einen mehr oder weniger breiten Ringspalt 62 frei, der
einerseits von der Innenfläche 46 des Verschlußgliedes 42 und andererseits von der
Außen fläche 48 des Rotors 28 begrenzt ist. Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß der Ringspalt
62 seine größte Breite hat,wenn das Verschlußglied 42 seine untere Endstellung einnimmt.
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Der Rotor 28 hat im dargestellten Beispiel einen zentralen kegelförmigen
Aufsatz 64, und ist in dem von diesem Aufsatz freigelassenen Bereich seiner Oberseite
50 mit einer spiralenförmigen Nut 66 versehen.
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In der Arbeitskammer 26 ist eine Sprühdüse 68 angeordnet, die über
eine Leitung 70 mit Sprühflüssigkeit versorgt werden kann.
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Vom Filtergehäuse 20 geht eine Abluftleitung 72 aus, die über bekannte,
nicht dargestellte Einrichtungen wie Entfeuchter, Wärmetauscher und Gebläse mit
einem in die Windkammer 24 mündenden Zuluftstutzen 74 verbunden ist. Ein Ausführungsbeispiel
dieser bekannten Einrichtungen ist in Fig.1 der DE-PS 28 05 397 dargestellt.
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