DE3107959C2 - - Google Patents

Description

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 senk­ rechte Achse drehantreibbar und als Bestandteil eines Ven­ tils ausgebildet ist, das einen die beiden genannten Kammern miteinander verbindenden Ringspalt rings um den Rotor steuert.

Eine solche Wirbelschichtapparatur ist Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 30 05 770.6-41 (s. die ent­ sprechende deutsche Offenlegungsschrift). Bei dieser älteren Wirbelschichtapparatur ist der Rotor längs seiner Drehachse verstellbar, und an der Wand des Wirbel­ schichtbehälters 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 Wirbel­ schichtapparatur 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 Enleeren der Arbeitskammer nach Vollendung eines Granuliervorganges. Ehe bei erneuter Be­ triebsaufnahme 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.

Mit der Höhenverstellbarkeit des Rotors wird bei der älteren Wirbelschichtapparatur außerdem die schon bei einem aus der DE-AS 28 05 397 bekannten Wirbelschichtapparatur bestehende Mög­ lichkeit geschaffen, die Strömungsverhältnisse im Wirbel­ schichtbehälter, insbesondere in der Arbeitskammer, unab­ hängig von der zirkulierenden Luftmenge in einfacher Weise an verschiedenartige Granuliermaterialien und die sich daraus ergebenden unterschiedlichen Arbeitsbedingungen anzupassen. 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 Wirbel­ schichtbehälters 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 geschleu­ derte Granuliergut oberhalb des Spalts so stark nach oben abzulenken, daß ein Aufprall auf der Wand des Wirbelschicht­ behälters nicht oder nurmehr mit geringer Energie stattfindet. 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 Wind­ kammer und der eingestellten Breite des Ringspalts ergebende Strömungsgeschwindigkeit des Gases abzustimmen. Die Optimie­ rung aller Betriebsbedingungen kann deshalb schwierig sein und erfordert jedenfalls einige Erfahrung.

Man kennt zwar bereits auch schon eine Wirbelschichtapparatur, bei der in einem Wirbelschichtbehälter ein schüsselförmiger Rotor angeordnet ist. Dieser an seinem äußeren Wandbereich konkav ausgestaltete Rotor ist durch einen Ringspalt von dem benachbarten, ebenfalls konkav ausgestalteten Wand­ bereich des Wirbelschichtbehälters getrennt, so daß das vom Rotor nach außen geschleuderte Gut strömungsgünstig über den Ringspalt hinweg und an dem konkaven Wandbereich des Wirbelschichtbehälters entlang nach oben strömen kann.

Im Gegensatz zu der in der älteren Patentanmeldung P 30 05 770.6-41 beschriebenen Wirbelschichtapparatur der eingangs erwähnten Art ist bei dieser aus der DE-PS 21 65 430 vorbekannten Vorrichtung keine Möglichkeit vorgesehen, die Weite des Ringspalts zu verändern. Somit können bei dieser vorbekannten Vorrichtung auch die Strömungsverhältnisse im Wirbelschichtbehälter nicht verändert und an die ver­ schiedenen Granuliermaterialien sowie den entsprechenden Arbeitsbedingungen angepaßt werden.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Wirbelschichtapparatur der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Strömungsverhältnisse im Wirbelschichtbehälter über die Weite des Ringspalts veränderbar sind und bei der gleich­ zeitig das vom Rotor durch dessen Drehung abgeschleuderte Gut unabhängig vom eingestellten Strömungsquerschnitt in schonender Weise nach oben umgelenkt wird.

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 Wandbe­ reich des Wirbelschichtbehälters bildet.

Damit wird erreicht, daß der Rotor eine bestimmte, im Hin­ blick auf die Querschnittsform des Rotors selbst und des oberen Wandbereichs des Wirbelschichtbehälters für den Materialfluß besonders günstige Höhenstellung stets beibe­ halten 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. Vor allem können hohe Drehgeschwindigkeiten des Rotors auch dann eingestellt werden, wenn der Ringspalt eng eingestellt ist; dadurch er­ gibt sich die Möglichkeit, in der Arbeitskammer ein Wirbel­ bett mit verhältnismäßig geringem Gasdurchsatz aufrechtzu­ erhalten, wodurch Energie gespart werden kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Oberseite des Rotors im Bereich von dessen äußeren Rand, die Oberseite des Verschluß­ gliedes und der obere Randbereich des Wirbelschichtbehälters konkav sind. Zwar vermag jedesdieser drei Merkmale bereits auch für sich allein oder zusammen mit einem der anderen beiden Merk­ male gemäß der zugrundeliegenden Aufgabenstellung das abge­ schleuderte Gut in schonender Weise nach oben umzulenken. Bevorzugt wird jedoch eben die Ausführung, die all diese drei Merkmale in sich zusammenfaßt, da sie das vom Rotor abge­ schleuderte Gut besonders sanft nach oben umzulenken vermag.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirbelschichtapparatur weist der Wirbelschichtbehälter unterhalb seines oberen Wandbereiches einen zylindrischen unteren Wand­ bereich auf, an dem das Verschlußglied axial verschiebbar geführt ist. Das Verschlußglied weist vorzugsweise eine sich nach oben kegelstumpfförmig erweiternde Innenfläche auf, der eine komplementäre Außenfläche des Rotors als Ventilsitz zugeordnet ist.

Die vielfältigen Variationen der Betriebszustände, die bei der erfindungsgemäßen Wirbelschichtapparatur eingestellt werden können und stets zu im wesentlichen gleich günstigen toroid­ förmigen Wirbelbewegungen des zu behandelnden Gutes führen, erweitern den Anwendungsgbereich der erfindungsgemäßen Wirbel­ schichtapparatur im Vergleich zu bekannten Apparaturen erheb­ lich. So kann die erfindungsgemäße Apparatur einerseits zum Granulieren, andererseits aber auch zum Pelletisieren und/oder zum Umhüllen granulierten Materials verwendet werden. Damit das Matrial bei seiner im wesentlichen radial nach außen ge­ richteten Bewegung auf dem Rotor abrollt, kann es zweckmäßig sein, wenn derRotor an seiner Oberseite ring- oder spiralen­ förmige Rillen aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch eine Wirbel­ schichtapparatur,

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine Teildraufsicht in Richtung des Pfeils in Fig. 2.

Zu der dargestellten Apparatur gehört ein Wirbelschichtbe­ hälter 10 mit einer Bodenplatte 12, einem kreiszylindrischen Unterteil 14 von großer Wanddicke und einem ebenfalls kreis­ zylindrischen Oberteil 16 von geringerer Wanddicke, das oben mit einem Flansch 18 endet. Mit dem Flansch 18 ist ein Filter­ gehäuse 20 verschraubt, das nur andeutungsweise dargestellt ist.

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 wesentlichen waagerechter, scheibenförmiger Rotor 28 gleichachsig zum Unterteil 14 und Oberteil 16 des Wirbelschichtbehälters 10 angeordnet.

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 Unter­ teil 14 des Wirbelschichtbehälters 10 abgestützt. Am Armstern 34 ist ein mit der Welle 30 gekuppelter, stufenlos regelbarer Elektromotor 36 angeflanscht.

Rings um den Rotor 28 ist an der Innenwand des Wirbelschicht­ behälters 10 ein zylindrischer unterer Wandbereich 40 durch Ausdrehen und Schleifen auf ein genaues Maß und mit hoher Oberflächengüte bearbeitet. An diesem zylindrischen Wand­ bereich 40 ist ein axial verschiebbares ringförmiges Verschluß­ glied 42, das eine zylindrische Außenfläche 44 aufweist, ab­ dichtend geführt. Das Verschlußglied 42 besteht aus einem Werkstoff, beispielsweise Kunststoff, der mit dem Werkstoff des Wirbelschichtbehälters 10 und des Rotors 28, im allge­ meinen 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.

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. 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 Rand­ bereich 40 eine ringförmige Kante, die als Trennungslinie zwischen Unterteil 14 und Oberteil 16 des Wirbelschichtbehäl­ ters 10 angesehen werden kann, in der abgebildeten oberen End­ stellung des Verschlußgliedes 42 aber ebensowenig in Erschei­ nung tritt wie die ringförmige Kante am radial äußeren Rand der Oberseite 50 des Rotors 28.

Zum axialen Verstellen des Verschlußgliedes 42 sind im Unter­ teil 14 des Wirbelschichtbehälters 10 drei Hebevorrichtungen 56 um je 60° gegeneinander versetzt angeordnet. Die Hebevor­ richtungen 56, von denen nur eine in Fig. 1 dargestellt ist, sind als hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinderein­ heiten ausgebildet, deren Zylinder 58 am Unterteil 14 be­ festigt ist, und deren Kolbenstange 60 in das Verschlußglied 42 eingeschraubt ist. Das Verschlußglied 42 läßt sich aus seiner mit vollen Linien gezeichneten oberen Endstellung, in der es die Windkammer 24 gegen die Arbeitskammer 26 ab­ dichtet, mittels der Hebevorrichtungen 56 stufenlos zwischen dieser oberen Endstellung und einer in Fig. 2 mit strichpunk­ tierten Linien angedeuteten unteren Endstellung hin- und herbe­ wegen und in jeder beliebigen Zwischenstellung festsetzen. Das Verschlußglied 42 gibt in jeder seiner Stellungen mit Aus­ nahme 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 ersicht­ lich, daß der Ringspalt 62 seine größte Breite hat, wenn das Verschlußglied 42 seine untere Endstellung einnimmt.

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 Rille 66 versehen.

In der Arbeiskammer 26 ist eine Sprühdüse 68 angeordnet, die über eine Leitung 70 mit Sprühflüssigkeit versorgt werden kann.

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 Ausführungs­ beispiel dieser bekannten Einrichtungen ist in Fig. l der DE-AS 28 05 397 dargestellt.

Claims (5)

1. Wirbelschichtapparatur mit einem Wirbelschichtbehälter (10), in dem ein im wesentlichen horizontaler, scheiben­ förmiger Rotor (28) zwischen einer unter ihm liegenden Windkammer (24) und einer über ihm liegenden Arbeits­ kammer (26) angeordnet, um eine zumindest annähernd senkrechte Achse drehantreibbar und als Bestandteil eines Ventils ausgebildet ist, das einen die beiden genannten Kammern (24, 26) miteinander verbindenden Ringspalt (62) rings um den Rotor (28) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß rings um den Rotor (28) ein höhenverstellbares ringförmiges Ver­ schlußglied (42) angeordnet ist, das in einer unteren Stellung den Ringspalt (62) freigibt, in einer oberen Stellung dagegen den Ringspalt (62) verschließt und mit seiner Oberseite (52) einen glatten Übergang zwischen der Oberseite (50) des Rotors (28) und einem oberen Wandbereich (54) des Wirbelschichtbehälters (10) bildet.

2. Wirbelschichtapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberseite (50) des Rotors (28) im Bereich von dessen äußerem Rand, die Oberseite (52) des Verschlußgliedes (42) und der obere Randbereich (54) des Wirbelschichtbehälters (10) konkav sind.

3. Wirbelschichtapparatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtbehälter (10) unterhalb seines oberen Wandbereichs (54) einen zylin­ drischen unteren Wandbereich (40) aufweist, an dem das Verschlußglied (42) axial verschiebbar geführt ist.

4. Wirbelschichtapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (42) eine sich nach oben kegelstumpfförmig erweiternde Innenfläche (46) aufweist, der eine komplementäre Außenfläche (48) des Rotors (28) als Ventilsitz zuge­ ordnet ist.

5. Wirbelschichtapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (28) an seiner Oberseite (50) ring- oder spiralenförmige Rillen (66) aufweist.