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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein
eine Wirbelschichtverarbeitung und insbesondere ein Aufmischsystem
für ein
Wirbelschichtverarbeitungssystem.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wirbelschichtverarbeitungssysteme
und Verfahren können
in einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen verwenden werden.
Zum Beispiel können
Wirbelschichtverarbeitungssysteme und -verfahren verwendet werden,
um nasse Partikel für das
weitere Verarbeiten oder Abführen
zu trocknen. Wirbelschichtverarbeitungssysteme und -verfahren können auch
verwendet werden, um Partikel zu beschichten, indem identifizierbare
Schichten gleichmäßig auf
einen identifizierten Kern aufgebracht werden. Ferner können Wirbelschichtverarbeitungssysteme
und -verfahren verwendet werden, um Partikel in größere Aggregate
zu granulieren, in welchen die Originalpartikel noch in den Aggregaten
identifiziert werden können.
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In Wirbelschichtverarbeitungssystemen
und -verfahren werden zu verarbeitende Partikel in einen Behälter eingefüllt und
dann in eine Expansionskammer fluidisiert. Wenn die Partikel beschichtet
oder granuliert werden, wird eine Lösung auf die Partikel gesprüht. Mit
der Lösung
werden entweder Schichten auf die Partikel aufgebracht oder die
Partikel beginnen, sich zusammenzuballen, um größere Partikel zu bilden. Unabhängig davon,
ob eine Lösung
auf die Partikel gesprüht
wird oder nicht, trocknen die Partikel, wenn sie in der Expansionskammer
absinken und werden dann nach oben zurückgeblasen. Dieser Prozess
des Aufsteigens und Absinkens wird fortgeführt, bis entweder die Partikel
trocken sind und/oder die gewünschte
Beschichtung oder Agglomeration stattgefunden hat. Die Partikel
werden dann aus dem Behälter
entladen.
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Eine problematische Zone bei Systemen nach
dem Stand der Technik ist in der Wirbelschicht oder am Boden des
Behälters,
wo die zu fluidisierenden Partikel angeordnet sind. Wenn Luft in
die Schicht der Produktkammer eingeblasen wird, um diese Partikel
zu fluidisieren und zu mischen, werden oft große Blasen oder Lufttaschen
in der Partikelschicht gebildet. Diese Blasen oder Taschen unterbrechen
den Fluidisierprozess, so dass Partikel in der Wirbelschicht des
Behälters
nicht gleichförmig
in die Expansionskammer quer durch den Behälter fluidisiert werden. Diese
Ungleichförmigkeit
in der Fluidisierung unterbricht auch den Wärmetransfer in die Wirbelschicht
des Behälters,
so dass Wärme
nicht gleichförmig
durch die Wirbelschicht-Partikel
verteilt wird. Diese Ungleichförmigkeit
in der Fluidisierung kann auch eine zeitweilig unerwünschte Zusammenballung
der Partikel in der Wirbelschicht des Behälters verursachen. Wenn diese
unerwünschten
Zusammenballungen während
der Verarbeitung eventuell aufbrechen, führt dies zu einem ästhetisch
unschönen
Zustand, welcher als „braunes
Auge" bekannt ist.
Um diese Probleme zu minimieren, werden die Losgröße der Partikel,
welche in den Behälter
eingefüllt
werden können,
und die Sprühgeschwindigkeit
oftmals reduziert, was jedoch die Produktionskapazität des Wirbelschichtverarbeitungssystems
reduziert.
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Bis jetzt sind noch keine wirksamen
Systeme und Verfahren entwickelt worden, um diese Probleme zu lösen. Wird
zum Beispiel einfach ein Messer oder ein Propeller installiert,
welches/r sich in der Peripherie des Behälterbodens dreht, um diese
Fluidisierprobleme zu korrigieren, wie aus US-A-4237814 oder US-A-3907956
bekannt, so wirkt dies nicht effizient. Das Gewicht der Partikel
auf dem Propeller in der Wirbelschicht des Behälters würde es schwierig machen, den
Propeller um den Behälter
zu drehen. Als Folge davon wäre
der Motor, welcher erforderlich wäre, um den Propeller anzutreiben,
sehr groß und teuer.
Außerdem
besteht die Gefahr, dass die Enden der Propeller vom Gewicht der
Partikel geklemmt werden. Die Losgröße der in den Behälter eingefüllten Partikel
könnte
reduziert werden, wobei dies jedoch die Produktionskapazität des Wirbelschichtverarbeitungssystems
reduzieren würde.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wirbelschichtverarbeitungssysteme
mit einem Aufmischsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in den Ansprüchen
1 und 13 definiert.
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Verfahren der Wirbelschichtverarbeitung
von Partikeln mit einem Aufmischsystem gemäß der vorliegenden Erfindung
sind in den Ansprüchen
16, 24 und 25 definiert.
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Mit der vorliegenden Erfindung werden
einige Vorteile geschaffen, einschließlich der Fähigkeit, die Bildung von transienten
Agglomeraten in der Produktkammer zu minimieren oder zu verhindern,
bevor die Partikel getrocknet sind oder sich vergrößerte Partikel
gebildet haben. Als Folge davon kann der Zustand, welcher als „braunes
Auge" bekannt ist,
minimiert oder beseitigt werden.
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Ein anderer Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Partikel kontinuierlich quer durch im Wesentlichen
die gesamte Wirbelschicht der Produktkammer aufgemischt werden,
anstatt keiner Aufmischung oder nur periodischer Aufmischung von
einer Teilmenge der Partikel quer durch die Wirbelschicht der Produktkammer.
Als Folge davon wird durch die vorliegende Erfindung eine gleichförmigere Fluidisierung
quer durch die Produktkammer und gleichförmigere Wärmetransfercharakteristiken
in die Partikel in der Produktkammer geschaffen. Mit gleichförmigerer
Fluidisierung und besserem Wärmetransfer
können
größere Partikel-Losgrößen in die Produktkammer
eingefüllt
werden und höhere
Sprühgeschwindigkeiten
können
verwendet werden, wodurch die Produktionskapazität für das Wirbelschichtverarbeitungssystem
erhöht
wird.
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Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Ausführungsform
mit einem Aufmischsystem mit Röhren
mit Austrittsdüsen
eine bessere Steuerung des Aufmischens schafft, weil eine von der
Fluidquelle, welche für
das Fluidisieren der Partikel verwendet wird, getrennte Fluidquelle
verwendet wird, um den Rohren Fluid zuzuführen, um die Partikel aufzumischen.
Als Folge davon können Charakteristiken,
wie zum Beispiel die Strömungsgeschwindigkeit
der Fluide und die Temperatur der Fluide, für das Aufmischen der Partikel
und auch für
die Fluidisierung der Partikel optimiert werden.
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Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, dass die Ausführungsform
mit einem Aufmischsystem mit mindestens einer Stange, welche sich
quer durch mindestens einen Abschnitt einer Produktkammer entlang
einer ersten Achse erstreckt und um die erste Achse dreht, viel
leichter und mit weniger Störungen
gedreht werden kann als zum Beispiel ein Propeller, welcher im Bodenbereich
der Produktkammer angeordnet ist, dessen Drehbewegung durch das
Gewicht der Partikel in der Produktkammer eingeschränkt ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Wirbelschichtverarbeitungssystems
mit einem Aufmischsystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung:
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten
Aufmischsystems;
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3A zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Aufmischsystems in der Produktkammer
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3B zeigt
eine Teil-Querschnittsansicht eines Abschnitts des Aufmischsystems
und der Produktkammer entlang den Linien 3B-3B in 3A;
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4A zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Aufmischsystems in einer Produktkammer
gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4B zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Aufmischsystems in einer Produktkammer
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In 1 und 2 sind ein Wirbelschichtverarbeitungssystem 10,
wie zum Beispiel ein Trockner, Beschichter oder Granulator, mit
einem Aufmischsystem 12(1) gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Wirbelschichtverarbeitungssystem 10 weist
eine Produktkammer 14 und das Aufmischsystem 12(1) auf.
In dieser besonderen Ausführungsform
weist das Aufmischsystem 12(1) eine Mehrzahl von Rohren 16 mit Austrittsdüsen 18 und
eine Fluidquelle 20, welche mit den Rohren 16 verbunden
ist, auf. Die vorliegende Erfindung schafft eine Anzahl von Vorteilen
einschließlich
der Fähigkeit,
ein gleichmäßigeres
Fluidisieren und gleichmäßigere Wärmetransfercharakteristiken
quer durch die Schicht 22 der Produktkammer 14 zu
erzielen.
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Insbesondere hat, mit Bezug auf die
in den 1 und 2 dargestellte besondere
Ausführungsform,
die Produktkammer 14 eine offene Oberseite 24,
einen offenen Boden 26, einen Innenbereich 27 und
eine Trichterform mit von der offenen Oberseite 24 nach
unten und einwärts
gerichteten Schrägen, obgleich
die Produktkammer 14 andere Formen haben könnte, wie
zum Beispiel eine teilweise Pyramidenform, und könnte von der offenen Oberseite 24 zum
offenen Boden 26 geradlinig oder in andere Richtungen geneigt
sein, falls erforderlich oder gewünscht. Ein Flansch 28 erstreckt
sich von der Seite der Produktkammer 14 benachbart zur
offenen Oberseite 24 und wird verwendet, um die Produktkammer 14 an
der Expansionskammer 30 zu sichern, obgleich andere Verbindungstypen
verwendet werden können.
In dieser besonderen Ausführungsform
ist ein Sieb 32 an der Produktkammer 14 quer über dem offenen
Boden 26 angebracht, obgleich andere Halterungen für die Partikel
P verwendet werden könnten,
und die Halterungen könnten
an anderen Orten, falls erforderlich oder gewünscht, angebracht sein. Das
Sieb 32 hat eine geeignete Maschenweite, um die Partikel
P in der Schicht 22 der Produktkammer 14 nahe
dem offenen Boden 26 zu halten.
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Die Mehrzahl der Rohre 16 erstreckt
sich im Wesentlichen quer durch die Schicht 22 der Produktkammer 14,
obgleich ein einzelnes Rohr 16 verwendet werden könnte, und
das Rohr 16 oder die Rohre 16 könnte(n)
sich nur über
Abschnitte der Schicht 22 der Produktkammer 14 erstrecken.
An den Rohren 16 in der Schicht 22 der Produktkammer 14 sind
eine Mehrzahl von Austrittsdüsen 18 angeschlossen,
obgleich die Anzahl der Austrittsdüsen 18 und deren Positionen
variieren können,
falls erforderlich oder gewünscht.
Die Austrittsdüsen
sind positioniert, um ein Fluid, wie zum Beispiel Luft, in die Partikel
P in die Schicht 22 der Produktkammer 14 zu sprühen, um die
Partikel P aufzumischen. Indem die Rohre 16 und Austrittsdüsen 18 positioniert
werden, um sich im Wesentlichen über
die gesamte Schicht 22 der Produktkammer 14 zu
erstrecken, werden die Partikel P kontinuierlich quer durch die
Schicht 22 aufgemischt, was zu einem gleichförmigeren
Fluidisieren quer durch die Produktkammer 14 und einem
gleichförmigeren
Wärmetransfer
in die Partikel P in der Produktkammer 14 führt. Die
Rohre 16 sind mit dem einen Ende eines Zuleitungsrohres 34 verbunden,
welches sich durch die Seitenwand der Produktkammer 14 hindurch
erstreckt. Das Zuleitungsrohr 34 kann ein Ventil (nicht
dargestellt) aufweisen, welches verwendet werden kann, um den an
die Partikel P zugeführten
Betrag an Fluid zu steuern. Obgleich ein Zuleitungsrohr 34 dargestellt
ist, ist ein Zuleitungsrohr 34 nicht erforderlich, zum
Beispiel könnten
sich ein oder mehrere Rohre 16 aus der Produktkammer 14 erstrecken
und mit der Fluidquelle 20 verbunden sein.
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Die Fluidquelle 20, welche
ein Fluid, wie zum Beispiel Luft, zu Rohren in die Schicht 22 der
Produktkammer 14 zuführt,
ist in dieser besonderen Ausführungsform
mit dem anderen Ende des Zuleitungsrohres 34 verbunden.
Eine von der Fluidquelle 36 für das Fluidisier-Zuführsystem 38,
wie unten beschrieben, getrennte Fluidquelle 20 wird verwendet,
so dass das Aufmischen der Partikel P von dem Fluidisieren der Partikel
P getrennt gesteuert werden kann. Als Folge davon können Faktoren,
wie zum Beispiel die Strömungsgeschwindigkeit
von den Fluidquellen 20 und 36 und die Temperatur
der Fluidquellen 20 und 36 für das Aufmischen bzw. das Fluidisieren
optimiert werden. Wenn das Fluid aus den Austrittsdüsen 18 geblasen
wird, werden die Partikel P in der Produktkammer 14 aufgemischt.
Beim Aufmischen werden die Partikel P gemischt, transiente, nasse
Agglomerate werden aufgebrochen, und in den Partikeln P gefangene
Blasen von dem Fluid werden aufgebrochen, wobei das Fluid von dem
Fluidisierzuführsystem 38 für das Fluidisieren
der Partikel P eingeblasen worden ist. Ein (nicht dargestelltes)
Steuersystem für
das Fluidisierzuführsystem
für Betriebsweisen,
wie zum Beispiel Einschalten des Fluidisierzuführsystems, Regulierung der
Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids vom Fluidisierzuführsystem, Regulierung
der Temperatur des Fluids von dem Fluidisierzuführsystem dürfte für den Duchschnittsfachmann
bekannt sein und wird daher hier nicht beschrieben.
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Mit Bezug auf die 3A und 3B ist
eine alternative Ausführungsform
für das
Aufmischsystem 12(2) dargestellt. Bei dieser besonderen
Ausführungsform
sind eine Mehrzahl von Stangen 40 miteinander verbunden
und erstrecken sich im Wesentlichen quer durch die Schicht 22 der
Produktkammer 14, obgleich eine einzelne Stange 40 verwendet
werden könnte,
und die Stange 40 oder die Stangen 40 könnten sich
nur über
Abschnitte der Schicht 22 der Produktkammer 14 erstrecken,
falls erforderlich oder gewünscht.
In dieser besonderen Ausführungsform sind
die miteinander verbundenen Stangen so verbunden, dass sie eine
Gitterstruktur bilden, obgleich die Stangen 40 in anderen
Konfigurationen miteinander verbunden sein können, wie zum Beispiel einer überlappenden
Konfiguration. Indem die Stangen 40 sich im Wesentlichen
quer durch die gesamte Schicht 22 der Produktkammer 14 erstrecken,
wie dargestellt, werden die Partikel P kontinuierlich quer durch die
Schicht 22 gemischt, was zu einem gleichförmigeren
Fluidisieren und zu gleichförmigeren
Wärmetransfercharakteristiken
für die
Partikel P in der Produktkammer 14 führt.
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Die miteinander verbundenen Stangen 40 sind
an einer Haltestange 27 montiert, welche sich durch die Öffnung 29 in
die Produktkammer 14 erstreckt. Wie aus 3B ersichtlich ist, passt die Haltstange 27 locker
durch die Öffnung 29,
so dass ein kleiner Spalt 31 geschaffen ist. Der kleine
Spalt 31 schafft Raum für
die Haltestange 27, so dass sie sich zum Beispiel in X-
und/oder Y-Richtung, wie durch die Pfeile dargestellt, bewegen,
oszillieren oder vibrieren kann. Obgleich es nicht dargestellt ist,
könnte
ein Fluid, wie zum Beispiel Luft, an die Öffnung 29 an der Außenseite
der Produktkammer 14 geblasen werden, so dass verhindert
wird, dass Partikel durch den Spalt 31 hindurchtreten.
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Mit Bezug auf die 3A und 3B ist
ein Oszillator oder ein Motor 42 an die miteinander verbundenen
Stangen 40 angeschlossen und bewegt oder oszilliert die
miteinander verbundenen Stangen 40 in dieser Ausführungsform
in zwei Richtungen. Ein Steuersystem (nicht dargestellt) für den Oszillator oder
Motor 42, welches Betriebsweisen steuert, wie zum Beispiel
das Einschalten des Oszillators oder Motors 42, das Regulieren
der Oszillationsgeschwindigkeit, das Regulieren der Oszillationsrichtung,
dürfte
für den
Durchschnittsfachmann bekannt sein und wird daher hier nicht beschrieben.
In dieser besonderen Ausführungsform
können
die miteinander verbundenen Stangen 40 in zwei Richtungen,
eine X- und eine Y-Richtung, bewegt oder oszilliert werden, wie
durch die Pfeile in den 3A und 3B dargestellt ist, obgleich
die miteinander verbundenen Stangen 40 in nur eine Richtung
oder in eine andere Richtung, wie zum Beispiel kreisförmig, oszilliert
werden können,
falls erforderlich oder gewünscht.
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Mit Bezug auf die 4A und 4B sind
zusätzliche
Ausführungsformen
der Aufmischsysteme 12(3) und 12(4) dargestellt.
In der in 4A dargestellten
Ausführungsform
erstrecken sich eine Mehrzahl von Stangen 44 im Wesentlichen
quer durch die Schicht 22 der Produktkammer 14,
jede Stange entlang ihrer eigenen Achse, obgleich die Stangen 44 positioniert
werden könnten,
sich quer nur durch einen Anteil der Schicht 22 der Produktkammer 14 zu erstrecken,
falls erforderlich oder gewünscht.
Indem die Stangen 44 sich im Wesentlichen quer durch die gesamte
Schicht 22 der Produktkammer 14 erstrecken, wie
dargestellt, werden die Partikel P kontinuierlich quer durch die
Schicht 22 gemischt; was zu einem gleichförmigeren
Fluidisieren und zu gleichförmigeren
Wärmetransfercharakteristiken
für die
Partikel P in der Produktkammer 14 führt. Obgleich das Aufmischsystem 12(3) in
der in 4A dargestellten besonderen
Ausführungsform
mit drei Stangen dargestellt ist, könnte das Aufmischsystem 12(4) mit
einer einzelnen Stange 44, wie in 4B gezeigt, oder mit zwei oder vier oder
mehr Stangen 44 hergestellt sein, falls erforderlich oder
gewünscht.
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In dieser besonderen Ausführungsform
gehen eine Mehrzahl von Aufmischstäben 46 von jeder Stange 44 aus.
Die Aufmischstäbe 46 helfen,
die Partikel P in der Schicht 22 aufzumischen, wenn die Stangen 44 gedreht
werden. In dieser besonderen Ausführungsform haben die Aufmischstäbe 46 eine im
Wesentlichen geradlinige Form, obgleich die Aufmischstäbe 46 auch
andere Formen haben könnten, wie
zum Beispiel eine J-Form, L-Form, oder S-Form und andere Konfigurationen. Obgleich
in dieser besonderen Ausführungsform
jede Stange 44 eine Mehrzahl von Aufmischstäben 46 hat,
kann ferner die Anzahl der Aufmischstäbe 46 variieren. Zum
Beispiel könnte
jede Stange 44 einen Aufmischstab 46 oder keinen
Aufmischstab 46 haben. Wenn die Stangen gedreht werden,
helfen die Aufmischstäbe 46,
die Partikel in der Produktkammer 14 zu mischen und zu fluidisieren.
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Ein Antriebssystem 48 ist
benachbart zu genau einem Ende jeder Stange 44 gekoppelt.
In dieser besonderen Ausführungsform
weist das Antriebssystem 48 ein Getriebe 50, welches
benachbart zu genau einem Ende jeder Stange 44 ist, und
einen Motor 52 auf, welcher mit dem Getriebe 50 verbunden
ist, um die Antriebsräder
und die Stangen 44 zu drehen. Weil die Komponenten eines
Getriebes 50 und eines Motors 52 für den Durchschnittsfachmann
gut bekannt sind, werden sie hier nicht genauer beschrieben. Das
Antriebssystem 48 dreht jede Stange 44 um seine
eigene Achse.
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Mit Bezug auf 1 weist das Wirbelschichtverarbeitungssystem 10 ein
Fluidisierzuführsystem 38 zum
Fluidisieren der Partikel P in der Produktkammer 14 auf,
wobei das Fluidisierzuführsystem 38 einen
Verdichter 54 und eine Rohrleitung 56 mit einem Auslass 58 aufweist,
welcher positioniert ist, um Fluid in die Produktkammer 14 durch
den offenen Boden 26 in die Richtung zu leiten, welche
in 1 durch die Pfeile
A dargestellt ist. Das Fluidisierzuführsystem 38 kann auch
einen Heizkörper 60 aufweisen, welcher
verwendet wird, um das Fluid auf eine für die Partikel P geeignete
Temperatur für
die Beschichtungs- oder Agglomerationsphase zu erwärmen. In dieser
besonderen Ausführungsform
ist das Fluid, welches durch das Fluidisierzuführsystem 38 zugeführt wird,
Luft, obgleich andere Fluide verwendet werden können, falls erforderlich oder
erwünscht.
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Zwischen dem Auslass 58 der
Rohrleitung 56 für
das Fluidisierzuführsystem 38 und
dem offenen Boden 26 der Produktkammer 14 ist
eine Entladeöffnung 62 definiert,
wobei sich die Entladeöffnung 62 im
Wesentlichen um den Auslass 58 der Rohrleitung 56 herum
erstreckt. Die Entladeöffnung 62 schafft
eine Passage für
Partikel, um schnell von im Wesentlichen allen Seiten der Produktkammer 14 entladen
zu werden.
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Eine Sammelkammer 64 ist
mit der Produktkammer 14 verbunden und um die Entladeöffnung 62 angeordnet.
Die Sammelkammer 64 empfängt die Partikel P von der
Produktkammer 14, wenn die Entladeöffnung 62 geöffnet ist.
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Ein Seitenentlademechanismus 66 ist
an dem Innenbereich der Produktkammer 14 montiert und kann
in eine erste Position bewegt werden, welche die Entladeöffnung 62 abdeckt,
in eine zweite Position bewegt werden, welche die Entladeöffnung 62 freigibt,
und in Zwischenpositionen bewegt werden, welche die Entladeöffnung 62 teilweise
freigeben und erlauben, dass die Entladegeschwindigkeit gesteuert
wird. Obgleich in dieser besonderen Ausführungsform der Seitenentlademechanismus 66 an der
Innenseite der Produktkammer 14 angeordnet ist, kann der Seitenentlademechanismus 66 an
anderen Stellen montiert werden, wie zum Beispiel an der Außenseite
der Produktkammer 14, solange der Seitenentlademechanismus 66 in
die erste Position, zweite Position und in die Zwischenpositionen
bewegt werden kann.
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Die Expansionskammer 30 hat
einen Innenbereich 67 und einen offenen Boden 68,
welche mit der Produktkammer 14 über die offene Oberseite 24 verbunden
sind. In dieser besonderen Ausführungsform
hat die Expansionskammer 30 einen Flansch 70,
welcher sich um die Expansionskammer 30 herum erstreckt
und mit dem Flansch 28 der Produktkammer 14 mit
Bolzen oder anderen Sicherungsvorrichtungen 72 gesichert
ist.
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Die Expansionskammer 30 kann
auch einen Sprühstock 74 mit
Sprühdüsen 76 aufweisen,
welcher durch ein Rohr 77 mit einer Fluidquelle 78 verbunden
ist, welche ein Fluid zuführt,
wie zum Beispiel eine Bindemittellösung wie Wasser oder eine Beschichtungslösung. Die
Sprühdüsen 76 sind
positioniert, um Fluid nach unten in Richtung zur Produktkammer 14 und
auf die Partikel P zurück
zu sprühen, welche
von der Produktkammer 14 durch das Fluidisierzuführsystem 38 in
den Innenbereich der Expansionskammer 30 fluidisiert worden
sind. Obgleich nur ein Sprühstock 74 mit
Sprühdüsen 76 gezeigt
ist, kann das Wirbelschichtverarbeitungssystem 10 mehrere
Sprühstöcke 74 mit
einer Düse 76 oder
mehreren Düsen 76 haben,
falls erforderlich oder gewünscht.
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Ein Filter 80 kann quer über eine
offene Oberseite 82 der Expansionskammer 30 angeschlossen
sein. Das Filter 80 wird verwendet, um fluidisierte Partikel
in der Luft herauszufiltern, bevor die Luft von der Oberseite der
Expansionskammer 30 freigegeben wird. Ein (nicht dargestellter)
Mechanismus kann mit dem Filter 80 verbunden sein, um das
Filter 80 periodisch zu schütteln, um aufgenommene Partikel nach
unten in Richtung zur Expansionskammer 30 und Produktkammer 14 zurück zu geben.
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Mit Bezug auf die 1–4B wird ein Verfahren zur
Wirbelschichtverarbeitung von Partikeln P diskutiert. Zunächst werden
Partikel P, welche zu beschichten oder zu agglomerieren sind und
einzelne oder mehrere Komponenten aufweisen, in die Produktkammer 14 gefüllt. Die
Partikel P ruhen auf dem Sieb 32 entlang der Innenoberfläche des
Seitenentlademechnismus 66 und können gegen die Innenoberfläche der
Produktkammer 14 ruhen, in Abhängigkeit von der Menge der
in die Produktkammer 14 gefüllten Partikel P. Mit der vorliegenden
Erfindung kann eine größere Menge
an Partikeln P in die Produktkammer 14 gefüllt werden, als
zuvor möglich
war. Als Folge davon ist die Produktionskapazität der Vorrichtung für die Wirbelschichtverarbeitung
von Partikeln P erhöht.
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Wenn die Partikel P in die Produktkammer 14 gefüllt sind,
kann das Aufmischsystem 12 in Eingriff gebracht werden,
um damit zu beginnen, die Partikel P aufzumischen, um eine gleichförmigere Fluidisierung
und gleichförmigere
Wärmetransfercharakteristiken
in die Partikel P in der Schicht 22 der Produktkammer 14 zu
schaffen. Wie in 2 gezeigt ist,
können
die Partikel P durch Fluid, welches von den Austrittsdüsen 18 herausgeblasen
wird, aufgemischt werden, wobei das Fluid von den Rohren 16 zugeführt wird,
welche sich quer durch die Schicht 22 der Produktkammer 14 erstrecken.
Wie in 3A alternativ
gezeigt ist, können
die Partikel P aufgemischt werden durch Oszillieren oder Vibrieren
von miteinander verbundenen Stangen 40, welche sich im
Wesentlichen quer durch die Schicht 22 der Produktkammer 14 erstrecken,
oder wie in 4A gezeigt ist,
durch Drehen von Stangen 44, welche eine Mehrzahl von Aufmischstäben 46 aufweisen
und sich im Wesentlichen quer durch die Schicht 22 der
Produktkammer 14 über
ihre jeweilige Achse erstrecken.
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Einer der Vorteile der vorliegenden
Erfindung ist, dass sich die Aufmischsysteme 12 im Wesentlichen
quer durch die Schicht 22 der Produktkammer 14 erstrecken,
so dass die Partikel P kontinuierlich aufgemischt werden. Kontinuierliches
Aufmischen der Partikel P quer durch im Wesentlichen die gesamte
Schicht 22 der Produktkammer 14, anstatt keinem
Aufmischen oder periodischem Hin- und Herbewegen von Teilmengen
der Partikel P in der Produktkammer 14 führt zu einer
gleichförmigeren
Fluidisierung und zu gleichförmigeren
Wärmecharakteristiken.
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Mittlerweile ist das Fluidisierzuführsystem 38 in
Eingriff gebracht, um ein Fluid, wie Luft in diesem besonderen Beispiel,
via der Rohrleitung 56 zu den Partikeln P, welche auf dem
Sieb 32 und in der Produktkammer 14 ruhen, zuzuführen. Das
herausgeblasene Fluid fluidisiert einige der Partikel P in die Expansionskammer 30.
Mittlerweile erwärmt
der Heizkörper 60 das
herausgeblasene Fluid auf eine zum Trocknen, Beschichten oder Agglomerieren
geeignete Temperatur. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist, dass das Aufmischsystem 12 vom Fluidisierzuführsystem 38 getrennt
betrieben wird. Als Folge davon können sowohl das Aufmischsystem 12 als
auch das Fluidisierzuführsystem 38 auf
ihre eigenen optimalen Betriebswerte eingestellt werden.
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Wenn einige der Partikel P fluidisiert
worden sind, dann wird in diesem besonderen Beispiel der Sprühstock 74 in
der Expansionskammer 30 in Eingriff gebracht, um ein Fluid
von einer Fluidquelle 78 aus Sprühdüsen 76 auf die Partikel
P zu sprühen.
Die fluidisierten Partikel P werden zu einem Punkt in der Expansionskammer
heraufbefördert,
wo sie den feinen Nebel des Fluids kontaktieren, welches durch den
Sprühstock 74 herausgesprüht wird.
Wenn die fluidisierten Partikel P befeuchtet sind, beginnen die Partikel,
nach unten abzusinken. Die befeuchteten oder beschichteten Partikel
P bewegen sich aufgrund ihres erhöhten Gewichtes zum unteren
Teil der Expansionskammer 30 hin. Wenn die Partikel P absinken,
werden sie getrocknet und leichtergemacht und werden nach oben geblasen,
um erneut besprüht
zu werden. Während
dieses Prozesses wird der Filter periodisch geschüttelt, um
irgendwelche Partikel P, welche durch den Filter 80 aufgenommen
sind, wieder freizusetzen nach unten in Richtung zur Expansionskammer 30 und
der Produktkammer 14.
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Der Sprühstock 74 sprüht weiterhin
eine Lösung,
bis die Partikel P von den Beschichtungen oder der Agglomeration
auf die gewünschte
Größe vergrößert worden
sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der Sprühstock 74 ausgeschaltet.
Das Fluidisierzuführsystem 38 führt weiterhin
Fluid in die Produktkammer 14, um die Partikel P zu trocknen,
und das Aufmischsystem 12 mischt weiterhin die Partikel
P in der Schicht 22 der Produktkammer 14 auf,
um zu vermeiden, dass unerwünschte
Agglomerationen auftreten. Wenn der erwünschte Betrag an Feuchtigkeit
oder Trockenheit für
die Partikel P erreicht ist, wird das Fluidisierzuführsystem 38 abgeschaltet.
Wenn der Sprühstock 74 nicht
verwendet wird, werden die Partikel P einfach fluidisiert, bis sie
genügend
getrocknet sind. Die Partikel P akkumulieren in der Produktkammer 14 benachbart
zum Seitenentlademechanismus 66 und zur Entladeöffnung 62.
Der Seitenentlademechanismus 66 wird von der ersten Position
zur zweiten Position oder einer Zwischenposition bewegt, um die
Entladeöffnung 62 mindestens
teilweise freizugeben oder zu öffnen.
Die Entladegeschwindigkeit kann mit dem Seitenentlademechanismus 62 durch
Steuerung der Größe, mit
welcher die Entladeöffnung 62 geöffnet wird,
gesteuert werden. Wenn alle Partikel P von der Produktkammer 14 entladen
worden sind, wird der Seitenenlademechanismus 66 von der
zweiten Position oder Zwischenposition zur ersten Position bewegt,
um die Entladeöffnung 62 abzudecken. Die
Produktkammer 14 ist nun bereit, mehr Partikel P zu empfangen,
um den nächsten
Prozess zu beginnen.
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Indem man so das Basiskonzept der
Erfindung beschrieben hat, wird es für den Durchschnittsfachmann
offensichtlich sein, dass mit der vorangegangenen detaillierten
Offenbarung nur beabsichtigt ist, die Erfindung nur beispielhaft
vorzustellen und diese nicht begrenzt ist. Unterschiedliche Alternativen,
Verbesserungen und Modifikationen werden für den Durchschnittsfachmann
auftreten und sind beabsichtigt, obgleich hier nicht ausdrücklich hervorgehoben.