DE69004501T2 - Materialbehandlungsverfahren. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Materialbehandlungssysteme und insbesondere Systeme zur Behandlung von teilchenförmigen Produkten durch verwirbelnde Wechselwirkung mit einem gasförmigen Medium, das bei Förderung der zu behandelnden Partikel durch eine Behandlungszone mit diesen in Wärmeaustausch oder eine andere behandelnde Beziehung gebracht wird.
• Teilchenförmige Materialien unterscheiden sich in weitem Umfang in physikalischen Eigenschaften und im Feuchtigkeitsgehalt und können mehrere verschiedene thermische Behandlungs-Schritte benötigen. Die Art und das Ausmaß der Verwirbelung von teilchenförmigen Produkten wird in starkem Maße von physikalischen Eigenschaften der zu trocknenden, zu toastenden, etc. Teilchen bestimmt (z.B. Fließverhalten, Feuchtigkeitsgehalt, Bröckligkeit). Derartige Materialien können z.B. behandelt werden, indem man Gas durch eine permeable Teilchenschicht in einer Abwärtsströmungsrichtung strömen läßt - ein bei der Vortrocknung sehr feuchter, vorgekochter Kornprodukte, wie Vollkornreis und Materialien auf Maisgrundlage ("cornbased materials"), gewöhnlich verwendetes Verfahren; indem man Gas durch ein Teilchenproduktbett in einer Aufwärtsströmungsrichtung strömen läßt, um das Produkt über dem Tragförderer sanft zu verwirbeln oder aufzulockern - ein zur stärkeren Trocknung von fließfähigen Teilchen geringerer Feuchtigkeit verwendetes Verfahren; oder indem man die Teilchen mit abwärts gegen die Teilchen gerichteten Gasströmen hoher Geschwindigkeit verwirbelt, wenn sie von einem stabilen Förderband durch eine Behandlungszone gefördert werden - ein beim Endtrocknen und Toasten von Frühstückskost aus Getreide ("cereals") und Snacks, Aufblähen ("puffing") von Kornprodukten, Rösten von Nüssen und Bohnen sowie Abkühlen getrockneter Partikel oft verwendetes Verfahren. Häufig beinhaltet eine Verfahrensabfolge erwünschterweise zwei oder mehr verschiedene Arten der Produktbehandlung, z.B. eine Abfolge aus Vortrocknen, Rösten und Abkühlen.
• Das US-Patent Nr. 4 754 558 zeigt ein System, bei dem Behandlungsgas gleichzeitig auf sowohl die Ober- als auch die Unterseiten von Nahrungsmittelprodukten einwirkt, die von einem Förderband durch eine Behandlungszone transportiert werden.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein thermisches Mehrbetriebsarten-Behandlungssystem vorgesehen, das eine Reihe von Teilchenbehandlungszonen umfaßt. Eine perforierte Förderanordnung zum Tragen des thermisch zu behandelnden teilchenförmigen Produkts ist zur Bewegung durch die Reihe von Behandlungszonen angeordnet. Jede Behandlungszone umfaßt eine erste (obere), über der Behandlungszone angeordnete Verteilungskammerstruktur und eine Feldanordnung von Düsenrohren, die sich von der oberen Verteilungskammer in die Behandlungszone hinein erstrecken, um konditioniertes Gas mit beträchtlicher Geschwindigkeit in die Behandlungszone zur thermischen Behandlung von Teilchenmaterial strömen zu lassen, welches von der Förderanordnung durch die Behandlungszone transportiert wird; und eine unterhalb der Behandlungszone angeordnete zweite (untere) Verteilungskammer zum Unter-Druck-Setzen des Bereichs unterhalb der Behandlungszone und um konditioniertes Gas aufwärts durch die Förderanordnung und das Teilchenmaterial auf dem Förderer strömen zu lassen. Die obere und die untere Verteilungskammer sind mit einer Konditionierungsgas-Leitungsanordnung verbunden, und Steuerandordnungen in der Leitungsanordnung steuern die Verteilung von Gas durch die obere und die untere Verteilungskammer zur Behandlungszone und den Auslaß daraus, um selektiv verschiedene Arten der Teilchenproduktbehandlung vorzusehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das System eine Reihe thermisch isolierter Gehäuse, von denen jedes zwei Behandlungszonen umfaßt.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Materialbehandlungssystem vorgesehen, das eine thermisch isolierte Gehäusestruktur umfaßt, eine Struktur in der Gehäusestruktur, die eine Behandlungszone für Teilchenmaterial definiert, eine perforierte Förderanordnung zum Tragen von thermisch zu behandelndem Teilchenmaterial, die eine untere Grenze der Behandlungszone definiert, Mittel zum Auslassen von Gas aus der Behandlungszone, eine Seitenwandungsstruktur auf jeder Seite der Behandlungszone, die der Förderanordnung benachbart eine eine längliche Öffnung definierende Struktur umfaßt, und eine mit den die Öffnung definierenden Seitenwandungsstrukturen gekoppelte Rückhaltekammeranordnung, um Gas durch die die Öffnung definierende Struktur in die Behandlungszone strömen zu lassen, um Teilchenmaterial innerhalb der Behandlungszone zurückzuhalten. Die eine erste Verteilungskammer definierende Struktur ist über der Behandlungszone angeordnet, und eine Feldanordnung von Düsenrohren erstreckt sich von der ersten Verteilungskammer nach unten und endet in Abstand von der Förderanordnung aufweisenden Öffnungen, um durch die Düsenrohre hindurchströmendes Gas in einer Feldanordnung von Gasstrahlen nach unten zur Förderanordnung hin zu richten; die eine zweite Verteilungskammer definierende Struktur ist unterhalb des Förderers unter der Behandlungszone angeordnet. Leitungsmittel, die konditioniertes Gas zu den Verteilungs- und Rückhaltekammeranordnungen strömen lassen, umfassen Ventilmittel zur derartigen Steuerung der Ströme konditionierten Gases zu den Kammeranordnungen, daß das System eine erste Betriebsart aufweist, bei der man Konditionierungsgas aus der oberen Verteilungskammer nach unten durch die Behandlungszone und die perforierte Förderanordnung hindurch in die zweite Verteilungskammer strömen läßt, um es aus dieser auszulassen; eine zweite Betriebsart, bei der man Konditionierungsgas aus der zweiten Verteilungskammer nach oben durch die perforierte Förderanordnung hindurch in die Behandlungszone strömen läßt und es aus dieser ausläßt; und eine dritte Behandlungsart, bei der man Konditionierungsgas in die zweite Verteilungskammer strömen läßt, um in dieser Kammer einen positiven Druck aufrechtzuerhalten bei gleichzeitiger Gasströmung aus der ersten Verteilungskammer durch die Feldanordnung von Düsenrohren in einer Vielfalt nach unten gerichteter Strahlen mit beträchtlicher Geschwindigkeit, um Teilchenmaterial auf der Förderanordnung in der Behandlungszone unter Auslaß von Gas aus der Behandlungszone in Richtung nach oben von der Förderanordnung weg zu verwirbeln und thermisch zu bearbeiten.
• Bei einem besonderen thermischen Behandlungssystem zur Bearbeitung von Getreidekornprodukten umfaßt die perforierte Förderanordnung ein Drahtgeflecht-Transportband und die Teilchenbehandlungszone umfaßt auf jeder Seite eine vertikale Wandung mit einer schrägen Auslaßöffnungsstruktur an der Basis der vertikalen Wandung, die sich längs der Länge der Behandlungszone erstreckt, mit der oberen Fläche des Transportbands zusammenwirkt und durch die Strömungsluft aus einer Rückhaltekammeranordnung durchgelassen wird. Die Teilchenbehandlungszone umfaßt eine Auslaßöffnungsstruktur, die über eine Steuerventilanordnung mit einer Auslaßkanalanordnung verbunden ist. Eine Rohrplattenstruktur ist bei den oberen Enden der vertikalen Wandungen eingesetzt und definiert die obere Grenze der Behandlungszone, wobei die Rohrplattenstruktur eine Feldanordnung der Düsenrohre trägt, die mit Mittenabstand von weniger als 25 Zentimetern voneinander angeordnet sind und sich über die Länge und die Breite der Behandlungszone erstrecken. Das untere Ende jedes Rohrs ist mit Abstand von ungefähr 10 Zentimetern von dem Transportband angeordnet, und das Transportband weist Öffnungen mit einer Abmessung im Bereich von 0,1 bis 1,0 Zentimetern auf. Eine gegebenenfalls vorgesehene Ablenkplattenanordnung in der Teilchenbehandlungszone ist zwischen einer erhöhten (unwirksamen) Position und einer unteren, geschwindigkeitsvermindernden Position zwischen den unteren Enden der Düsenrohre und der Förderanordnung beweglich. Eine Luftgebläseanordnung und eine Vakuumanordnung sind mit der zweiten Verteilungskammer gekoppelt, um von dem Förderer und aus der zweiten Verteilungskammer Überbleibsel bzw. Trümmer zu entfernen. Verknüpft mit dem System sind Brennermittel zum Erhitzen von Konditionierungsgas, Gebläsemittel zum Umwälzen von Konditionierungsgas, eine Zyklonenabscheideranordnung, die in Rückkopplungsschleifenbeziehung zwischen der Behandlungszone und den Gebläsemitteln geschaltet ist, und eine Kühlleitung, die zwischen die Zyklonenabscheideranordnung und das Gebläse geschaltet ist.
• Das System sieht eine vielseitige Vorrichtung des Typs der kontinuierlichen Bearbeitung vor, mit der Fähigkeit einer koordinierten, wirksamen Abfolge verschiedener Arten der Teilchenmaterialbehandlung in einer kontrollierten Umgebung.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung wird man mit Fortschreiten der folgenden Beschreibung einer speziellen Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen sehen, bei welchen:
• Fig. 1 eine Seitenriß-Ansicht eines erfindungsgemäßen Behandlungssystems ist;
• Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Behandlungssystem ist;
• Fig. 3 eine Endseitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Behandlungssystems ist;
• Fig. 4 eine längs der Linie 4-4 der Figur 1 genommene Querschnittansicht ist; und
• Fig. 5 - 8 schematische Ansichten von Betriebsarten einer Behandlungszone des in Fig. 1 dargestellten Systems sind.
• In den Figuren 1 - 3 ist ein erfindungsgemäßes Bearbeitungssystem dargestellt, das Bearbeitungseinheiten 10 und 12 umfaßt, von denen jede zwei Zonen A und B aufweist, und eine Kühleinheit 32. Jede Bearbeitungseinheit 10, 12 ist an Stützelementen 14 angebracht und weist ein thermisch isoliertes Gehäuse 16 auf, das ungefähr 4,6 Meter lang, ungefähr 3,7 Meter breit und ungefähr 4 Meter hoch ist und Zugriffsplatten 18 aufweist. Jeder Zone jeder Bearbeitungseinheit ist eine Brennereinheit 20, ein 40 PS Antriebsmotor 22 zum Antrieb eines Umwälzventilators 24 und ein Fliehkraft-Abscheider bzw. Zyklonenabscheider 26 zugeordnet. Jede Zone 10A, 10B, 12A, 12B umfaßt eine Make-up-Luft-Einlaßöffnung 28 und eine Zyklonenauslaßöffnung 30. Die Einheit 12 umfaßt einen Kühlereinlaß 48 mit einem Durchmesser von 0,6 Meter, der von einer Drossel 140 gesteuert wird; der Einlaß vom Zyklon 26B wird von einer Drossel 142 gesteuert. Die Kühleinheit 32 ist mit der zweiten Behandlungseinheit 12 gekoppelt und weist Lufteinlässe 34, 36, eine Auslaßöffnung 38 und einen Fliehkraft-Abscheider 40 mit einer Auslaßöffnung 42 auf.
• Ein Drahtriemen 44 (ungefähr 120 Zentimeter breit) besteht aus gewebtem gleichmäßigen Gewebe mit Öffnungen von ungefähr 0,7 Zentimetern Abmessung. Das Förderband 44 verläuft durch die Bearbeitungseinheiten 10, 12 und läuft unterhalb dieser Einheiten zurück und wird von einem Antrieb 46 angetrieben. Ein Vakuumreinigungssystem umfaßt Leitungen 50, die Ankopplungen 52 zu jeder Zone jeder Bearbeitungseinheit 10, 12 und Ankopplungen 53 zu dem Zyklon 26 aufweisen. Ein separater Förderer 54 für die Kühleinheit 32 wird über Rollen 56, 58 an gegenüberliegenden Enden der Kühleinheit geführt und von einem Antriebsmotor 60 angetrieben.
• Weitere Einzelheiten einer Zone einer Bearbeitungseinheit können unter Bezug auf Figur 4 erkannt werden. Wie in dieser Figur angedeutet, ist eine thermische Isolierung 62 an den Wandungen des Gehäuses 16 angeordnet und die Innenfläche der Isolierung 62 ist mit einer Verkleidung 64 aus rostfreiem Stahl überzogen. Innerhalb des Gehäuses 16 ist eine Behandlungskammer 66 für das zu behandelnde Teilchenmaterial angeordnet. Die Kammer 66 weist eine Höhe von ungefähr 45 Zentimetern und eine Breite von ungefähr 126 Zentimetern auf und erstreckt sich über die Länge der Behandlungszone. Die Kammer 66 ist an ihrer Unterseite von dem Drahtgeflecht-Transportriemen 44 begrenzt und auf jeder Seite von einer vertikalen Wandung 67 mit einer schrägen Auslaßöffnungsstruktur 68 an der Basis der Wandung 67, die sich längs der Länge der Behandlungskammer erstreckt und mit der Oberseite des Transportriemens 44 zusammenwirkt. Strömungsluft strömt aus einer Rückhaltekammeranordnung 70 durch die Öffnungen 68. In dem oberen Abschnitt jeder Seitenwandung 67 befindet sich eine Auslaßöffnungsstruktur 71, die über Auslaßleitungen 72 und Steuerdrosseln 74 mit einer Auslaßpassage 75 verbunden ist. Eine Rohrplattenanordnung 76 ist auf Leisten 77 am oberen Ende jeder vertikalen Seitenwandung 67 aufgesetzt und definiert die obere Grenze der Behandlungskammer 66. Die Rohrplattenanordnung 76 trägt eine Feldanordnung länglicher Rohre 78, die mit Mittenabstand von ungefähr 10 Zentimetern voneinander angeordnet sind und sich über die Länge und die Breite der Behandlungszone 66 erstrecken. Jedes Rohr 78 hat eine Länge von ungefähr 35 Zentimetern und ist an seinem unteren Ende auf einen reduzierten Durchmesser von ungefähr 2 Zentimetern eingezogen, wobei sein unteres Ende einen Abstand von ungefähr 10 Zentimetern von dem Förderer 44 hat. In der Kammer 66 ist eine optionale Ablenkplatte 79 angeordnet, die zwischen einer erhöhten (unwirksamen) Position (Figur 6) und einer unteren (Figur 5), geschwindigkeitsvermindernden Position unterhalb der und mit Abstand von den unteren Enden der Rohre 78 beweglich ist.
• Die Rohrplattenanordnung 76 bildet einen Teil der unteren Wandung einer Verteilungskammer 80, die eine Höhe von ungefähr 0,5 Metern und eine Breite von ungefähr 1,6 Metern hat. Eine rechteckige Einlaßöffnung 82 (in Maßen ungefähr 0,4 mal 0,9 Meter) in der oberen Wandung der Verteilungskammer 80 wird durch eine Rohrleitung 84 von dem Gebläse 24, das vom Motor 22 angetrieben wird, versorgt. Drosselanordnungen 86A und 86B steuern die Menge der in die Verteilungskammer 80 strömenden Luft. Der Brenner 20 ist mit der Aufwärmkammer 90 gekoppelt und erhitzt vom Einlaß 88 durch die Kammer 90 zum Gebläse 24 strömende Luft.
• Eine untere Verteilungskammer 92 ist unterhalb des Förderbands 44 angeordnet. Die Kammer 92 hat eine Höhe von ungefähr 0,6 Metern und eine Breite von ungefähr 1,6 Metern. Durch den Bodenteil der Verteilungskammer 92 erstreckt sich eine Bypass-Leitung 94; ebenfalls in der Kammer 92 sind eine Gebläseluftleitung 96 und eine konische Sammelstruktur 98 angeordnet, welche sich zu einer Öffnung 100 in der Basis der Kammer 92 erstreckt, die mit der Vakuumreinigungsleitung 52 verbunden ist. Luft von dem Gebläse 24 wird über eine Hauptleitung 102 der Verteilungskammer 92 und der Bypass-Leitung 94, wie von Drosseln 104, 106 gesteuert, zugeführt. Leitungen 108 und 110 von den Versorgungsleitungen 84 und 102 sind mit den Rückhaltekammeranordnungen 70 verbunden und umfassen Drosseln 112 zur Steuerung der Strömung in diese Rückhaltekammern 70. Die Kammer 92 weist eine Auslaßöffnung 114 auf der der Einlaßöffnung gegenüberliegenden Seite auf, die von einer Drossel 116 gesteuert wird; diese Öffnung ist durch eine Leitung 118 mit einer Auslaßöffnungsstruktur 120 verbunden, mit der die Leitungen 72 ebenfalls verbunden sind, um Auslaßluft zu dem Fliehkraftabscheider 26 strömen zu lassen.
• Die Diagramme der Figuren 5 - 8 zeigen Betriebsarten einer Bearbeitungszone des in den Figuren 1 - 3 dargestellten Systems. Das Diagramm der Figur 5 zeigt einen "Durch das Bett"- Abwärtsstrom-Modus der Bearbeitung von Teilchenmaterial, bei dem das Umwälzgebläse 24 erhitzte Luft durch die Verteilungskammer 80 und die Rohre 78 in die Behandlungskammer 66 gegen die Ablenkplatte 79 strömen läßt; diese Luft strömt bei verminderter Geschwindigkeit durch die Ablenkplatte 79 abwärts durch das Partikelbett und den Transportriemen 44 in die untere Kammer 92, um durch die Auslaßleitung 118 zu dem Zyklonenabscheider 26 ausgelassen zu werden; das Diagramm der Figur 6 zeigt eine "Durch das Bett"-Aufwärtsstrom-Betriebsart, bei der das Gebläse 24 erhitzte Luft in die untere Kammer 92 und aufwärts durch den Transportriemen 44 und in die Behandlungszone 66 strömen läßt, um Partikel in dem Bett zu verwirbeln und durch die Leitungen 72 und die Auslaßankopplung 120 zu dem Zyklonenabscheider 26 auszulassen; das Diagramm der Figur 7 zeigt eine Verwirbelungsstrahl-Behandlungsart, bei der die untere Kammer 92 unter Druck gesetzt wird und abwärts mit hoher Geschwindigkeit strömende Säulen 150 erhitzter Luft aus den Düsen 78 auf den dem Druck ausgesetzten Förderer 44 aufprallen und nach außen und oben abgelenkt werden, um die teilchenförmigen Materialien auf dem Förderer 44 zu verwirbeln, wobei die Luft dann durch die Leitungen 72 zu dem Fliehkraftabscheider 26 ausgelassen wird; das Diagramm der Figur 8 zeigt einen Kühlmodus des Systembetriebs, wobei von dem Zyklon 26 ausgelassene Luft durch eine zusätzliche Kühlleitung durchgelassen wird, die einen Gebläseventilator 130, eine Kühlspule 132 und Drosseln 134, 136, 138 umfaßt, um mit Umgebungsluft, wie von einer Drossel 140 gesteuert, gemischt zu werden und durch die Einlaßöffnung 48, wie von der Drossel 140 gesteuert, zur Kammer 90 zum Zonenbetrieb bei einem Verwirbelungsstrahl-Kühlmodus zurückzuströmen, wobei die Rückstrom-Absperrdrossel 142 geschlossen ist.
• Unter Bezugnahme auf Figur 5 wird Luft in der Aufwärmkammer 90 von dem Brenner 20 erhitzt und vom Gebläse 24 umgewälzt. Das Drosselventil 86 zur oberen Kammer 80 ist offen, die Rückhaltekammer-Steuerdrosselventile 112 sind offen, das Steuerdrosselventil 104 der unteren Kammer ist geschlossen, das Bypass-Drosselventil 106 ist offen, die Behandlungskammerauslaß-Drosselventile 74 sind geschlossen und das Auslaßsteuerventil 116 der unteren Kammer ist offen. In einem veranschaulichenden Arbeitsablauf bei diesem Durch-das-Bett- Abwärtsstrom-Modus führt das Gebläse 24 auf eine Temperatur von 121ºC erhitzte Luft mit 84 Normkubikmetern pro Minute (SCMM) den Zuführungsleitungen 84 und 102 zu, wobei die Steuerdrosseln 86 und 106 so eingestellt sind, daß 35 SCNX in die obere Kammer 80 und 46 SCMM durch die Bypass-Leitung 94 strömen, und wobei die Rückhaltekammer-Steuerdrosseln 112 so eingestellt sind, daß eine Luftströmung von 0,8 SCMM jeder Rückhaltekammer 70, die den Rändern des Drahtriemens 44 benachbart sind, zugeführt wird, um das zu behandelnde (z.B. zu trocknende) Teilchenmaterial in der Kammer 66 zurückzuhalten. Bei dieser Betriebsart ist die perforierte Ablenkplatte 79 in Offset-Position unterhalb der Rohre 78 positioniert, um die Strahlen 150 aus den Rohren 78 abzulenken und die Geschwindigkeit der auf dem Teilchenmaterialbett auf dem Transportförderriemen 44 auftreffenden Luftströmung zu vermindern. Die erhitzten Gase strömen abwärts durch das Teilchenmaterialbett zur Trocknung oder anderer Behandlungsinteraktion und dann in die untere Kammer 92 und werden durch die Steuerdrossel 116 und die Auslaßleitung 118 zu dem Zyklon 26 ausgelassen. Der Auslaß aus dem Zyklon 26 wird zur Aufwärmkammer 90 durch rückzirkuliert, wobei 8,5 SCMM durch das Drosselventil 121 zum Aüslaßventilator 122 und 4,5 SCMM durch den Umgebungslufteinlaß 28, wie von dem Drosselventil 124 gesteuert, eingezogen werden, um am Brenner 20 zum Wiedererhitzen vorbei und dann zum Umwälzgebläse 24 zurückzuströmen.
• Bei der in Figur 6 veranschaulichten Betriebsart ist die Steuerdrossel 86 der oberen Kammer geschlossen, sind die Drosseln 104 und 106 offen und so eingestellt, daß eine 35 SCMM-Strömung in die untere Kammer 92 und eine 45 SCMM-Strömung durch die Bypass-Leitung 94 auftritt, sind die Rückhaltekammer-Steuerdrosseln 112 so gesetzt, daß 1,7 SCMM zu jeder Rückhaltekammer 70 durchströmen, und sind die Behandlungskammerauslaß-Steuerdrosseln 74 so gesetzt, daß eine Gesamtströmung von ungefähr 84 SCMM zu dem Einlaß des Fliehkraftabscheiders 26 auftritt. Die Drosseln 121 und 124 sind so gesetzt, daß sie eine geeignete Einstellung für den Einlaß von Umgebungsluft zur Kammer 90 und für den Auslaß von Überschußluft zum Auslaßventilator 122 vorsehen. Bei dieser Betriebsart sorgt aufwärts durch das Teilchenbett auf dem Förderer 44 strömende erhitzte Luft für eine Aufwärtsstrom-Verwirbelungs- Teilchenbehandlung.
• Bei einer dritten, in Figur 7 veranschaulichten Betriebsart ist das Drosselventil 86 der oberen Kammer so eingestellt, daß es eine Luftströmung von 59 SCMM in die Kammer 80 vorsieht, sind die Rückhaltekammer-Drosselventile 112 so eingestellt, daß sie eine Luftströmung von 12 SCMM zu jeder Rückhaltekammer 70 vorsehen, ist die Bypass-Leitung-Steuerdrossel 106 geschlossen, ist die Auslaßdrossel 116 der unteren Kammer geschlossen, ist das Einlaßsteuerdrosselventil 104 der unteren Kammer so eingestellt, daß die untere Kammer 92 ausreichend unter Druck gesetzt wird, um die Kraft der Luftstrahlen 150 aus den Düsenrohren 78 gegen den Förderer 44 auszugleichen, und sind die Auslaßsteuerdrosseln 74 der Behandlungskammer offen. Bei dieser Betriebsart prallen abwärts strömende Säulen 150 erhitzter Luft aus den Düsenrohren 78 auf die Partikel auf dem dem Druck ausgesetzten perforierten Förderer auf und werden nach außen und oben abgelenkt, um die teilchenförmigen Materialien zu verwirbeln; die Luft wird dann von dem Förderer 44 nach oben durch die Auslaßsteuerdrosseln 74 zu dem Zyklonenabscheider 26 ausgelassen.
• Die in Figur 8 veranschaulichte Systembetriebsart ist ein Verwirbelungsstrahl-Kühlmodus unter Verwendung einer unter Druck stehenden unteren Kammer 92 und einer Einweg-Luftleitungsanordnung mit einer optionalen Leitung, die abgekühlte Luft durch den Kühler 132 liefert, wobei die relativen Mengen der Kammer 90 durch die Öffnung 48 zugeführter gekühlter Luft und Umgebungsluft von den Drosseln 138, 140 gesteuert werden.
• Die geeignete Geschwindigkeit der Verwirbelungsströme 150 aus den Rohren 78 und der Druck in der unteren Verteilungskammer 92 sind zum Teil eine Funktion des Typs des thermisch zu bearbeitenden Teilchenprodukts. Beispielsweise beträgt beim Rösten von Erdnüssen eine typische Geschwindigkeit der Strahlen 150 ungefähr 3600 Meter pro Minute und der Druck in der unteren Druckkammer 92 entspricht ungefähr 18 Zentimetern Wasser (wenigstens gleich dem Staudruck der Strahlen 150, so daß die Behandlungsluft aus der Behandlungskammer 66 von dem Förderer 44 nach oben durch die Auslaßpassagen 72 in den oberen Teilbereichen der Seitenwandungen 67 ausgelassen wird). Strahlen 150 mit niedrigerer Geschwindigkeit (z.B. 3000 Meter pro Minute) würden typischerweise bei der Bearbeitung von granularen Materialien, wie Reis, verwendet werden und der Druck in der unteren Verteilungskammer 92 würde vergleichbar auf einen Wert von ungefährt 5 Zoll Wasser vermindert sein. Noch leichtere Produkte, wie Getreideflocken, könnten mit Strahlgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1800 bis 2400 Metern pro Minute bei einer Temperatur von ungefähr 220ºC und einem Druck in der unteren Kammer 92 von ungefähr 6,5 Zentimetern Wasser zum Toasten verwirbelt werden. Bei einer typischen Kühl-Betriebsart sind die Teilchenmaterialien leichter, da das Wasser aus den Produkten entfernt worden ist, und typische Produkte können zufriedenstellend mit Luft bei Umgebungstemperatur mit Strahlgeschwindigkeiten von ungefähr 3000 Metern pro Minute und einem Druck von ungefähr 16 Zentimetern Wasser in der Kammer 92 verwirbelt werden.
• Das System ermöglicht somit eine kontinuierliche Bearbeitung teilchenförmiger Materialien und gestattet eine Abfolge verschiedener Erwärmungs- und Kühlbearbeitungsarten, die in einer kontrollierten Umgebung selektiv, wie für bestimmte Materialien und bestimmte Anwendungen gewünscht, zu verwenden sind.
• Während eine spezielle Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, sind verschiedene Modifikationen für einen Fachmann augenscheinlich, und deswegen ist nicht vorgesehen, daß die Erfindung auf die offenbarte Ausführungsform oder auf Einzelheiten davon beschränkt ist; im Rahmen des Sinngehalts und des Umfangs der beigefügten Ansprüche können Abweichungen davon gemacht werden.
• Was beansprucht wird, ist:

Claims (8)

1. Mehrbetriebsarten-Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Teilchenmaterial, umfassend eine Gehäusestruktur, die eine Teilchenbehandlungszone definiert,

eine zur Bewegung durch die Behandlungszone angeordnete perforierte Förderanordnung zum Tragen des thermisch zu behandelnden Teilchenmaterials,

dadurch gekennzeichnet,

daß die eine Behandlungszone definierende Gehäusestruktur eine Auslaßöffnungsstruktur umfaßt, die über eine Steuerventilanordnung mit einer Auslaßkanalanordnung verbunden ist, wobei die Gehäusestruktur ferner umfaßt:

eine Struktur, die eine erste, über der Behandlungszone angeordnete Verteilungskammer definiert, und eine Feldanordnung von Düsenrohren, die sich von der ersten Verteilungskammer nach unten in die Behandlungszone erstrecken, um konditioniertes Gas durch die Düsenrohre mit beträchtlicher Geschwindigkeit in die Behandlungszone zur thermischen Behandlung von Teilchenmaterial strömen zu lassen, welches von der Förderanordnung durch die Behandlungszone transportiert wird,

eine eine zweite, unterhalb der Behandlungszone angeordnete Verteilungskammer definierende Struktur zur Unter-Druck- Setzung des Bereichs unterhalb der Behandlungszone und um konditioniertes Gas nach oben durch die Förderanordnung hindurch zwecks Behandlung des Teilchenmaterials auf dem Förderer strömen zu lassen,

eine Konditionierungsgas-Leitungsanordnung, die mit der ersten und der zweiten Verteilungskammer verbunden ist, und Steueranordnungen in der Konditionierungsgas-Leitungsanordnung zum Steuern der Verteilung von Gas durch die erste und die zweite Verteilungskammer und des Auslasses daraus in die Behandlungszone, um in der Behandlungszone selektiv verschiedene Arten der Behandlung eines Teilchenprodukts vorzusehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Förderanordnung einen Drahtgeflecht- Transportriemen umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenrohre vertikal und mit Mittenabstand von weniger als 25 Zentimetern voneinender angeordnet sind und sich über die Länge und die Breite der Behandlungszone erstrecken, das untere Ende jedes Rohrs mit einem Abstand von ungefähr 10 Zentimetern von der perforierten Förderanordnung angeordnet ist und die perforierte Förderanordnung Öffnungen mit einer Abmessung im Bereich von 0,1 bis 1,0 Zentimetern aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet dadurch, daß die die Teilchenbehandlungszone definierende Struktur auf jeder Seite eine vertikale Wandung mit einer schrägen Auslaßöffnungsstruktur an der Basis der vertikalen Wandung umfaßt, die sich längs der Länge der Behandlungszone erstreckt und mit der oberen Fläche der perforierten Förderanordnung zusammenwirkt und durch die Strömungsluft aus einer Rückhaltekammeranordnung durchgelassen wird, und durch die Bereitstellung einer thermisch isolierten Struktur, die eine Anordnung umfaßt, welche eine Vielzahl der Teilchenbehandlungszonen in der Gehäusestruktur definiert.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch die Bereitstellung einer Ablenkplattenanordnung in der Behandlungszone, wobei die Ablenkplattenanordnung zwischen einer erhöhten (unwirksamen) Position und einer unteren, geschwindigkeitsvermindernden Position zwischen den unteren Enden der Düsenrohre und der Förderanordnung beweglich ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch die Bereitstellung einer Luftgebläseanordnung und einer Vakuumanordnung, die mit der zweiten Verteilungskammer gekoppelt sind, um von dem Förderer und aus der zweiten Verteilungskammer Überbleibsel zu entfernen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierungsgas-Leitungsanordnung Brennermittel zum Erhitzen von Konditionierungsgas und Gebläsemittel zum Umwälzen des Konditionierungsgases umfaßt und ferner eine Zyklonenscheideranordnung umfaßt, die in Rückkopplungsschleifenbeziehung zwischen jeder der Behandlungszonen und der Konditionierungsgas-Leitungsanordnung geschaltet ist.

8. Mehrbetriebsarten-Verfahren zur thermischen Behandlung von Teilchenmaterial auf einer perforierten Förderanordnung in einem eine Teilchenbehandlungszone definierenden Gehäuse, umfassend eine erste Betriebsart, bei der man Konditionierungsgas aus einer ersten Verteilungskammer nach unten durch die Behandlungszone und den perforierten Förderer hindurch in eine zweite Verteilungskammer strömen läßt, um es aus dieser auszulassen, eine zweite Betriebsart, bei der man Konditionierungsgas aus der zweiten Verteilungskammer aufwärts durch die perforierte Förderanordnung hindurch in die Behandlungszone strömen läßt, um es aus dieser auszulassen, und eine dritte Behandlungsbetriebsart, bei der man das Konditionierungsgas in die zweite Verteilungskammer strömen läßt, um in der zweiten Verteilungskammer einen positiven Druck aufrechtzuerhalten bei gleichzeitiger Gasströmung durch eine Feldanordnung von Düsenrohren in einer Vielfalt nach unten gerichteter Strahlen mit beträchtlicher Geschwindigkeit, um das Teilchenmaterial unter Auslaß von Gas aus der Behandlungszone in Richtung nach oben von der Förderanordnung weg zu wirbeln und thermisch zu behandeln.