-
Verfahren und Vorrichtung zur kurzzeitigen Behandlung empfindlicher
Stoffe mit gasförmigen Mitteln Bei den bekannten Verfahren zur Behandlung zerstäubter
Stoffe mit gasförmigen Mitteln sinkt das zerstäubte Gut in einem großen. meist hohen
Behandlungsraum, in welehem sich das zur Bchandlung dienende Mittel mit rclativ
geringer Strömungsgeschwindigkeit in Bewegung befindet, herab. Die Behandlungszeit
der bei der Zerstäubung entstehenden ungleichen Teilchen hängt dabei von deren (röße
ab. und zwar in der \Veise, daß die schwereren Teilchen. die schneller zu Boden
sinken, fliiher der Behandlung entzogen werden als die leichteren Teilchen welche
finger in der Schwebe bleiben.
-
Es sind weiter Vorrichtungen zur Behandlung zerstäubter Stoffe mit
gasförmigen Mittcln bekannt bei denen das Behandlungsmittel vom Mantel z. B. durch
Schlitze in tangentialer Richtung in den Behandlungsraum eintritt und in der MItte
des Bodeus abgeführt wird, während der zerstäubte Stoff von einer in der Achse des
Behandlungsraumes angeordneten Zerstäubungsstelle im wesentlichen in waagerechter
Richtung scheibenförmig ausgeschleudert wird. Da diese Vorrichtungen einen verhältnismäßig
hohen Behandl ungsraum aufnveisen, ergibt sich zwangsläufig eine im wesentlichen
steil abwärts gerichtete Strömung, die zur Folge hat, daß die zerstäubten Teilchen
um so schneller der Behandlung entzogen werden, je schwerer sie sind. obwohl dicse
schwereren Teilchen an sich eine längere Behandlungsdauer benötigen als die leichteren
Teilchen, die länger in der Schwebe bleiben und infolgedessen zu langc der Einwirkung
des Behandlungsmittels ausgesetzt Aus der Literatur ist auch noch eine Ausführungsform
einer- Trocknungsvorrichtung bekanntgeworden, bei der in einem relativ flachen Beliandlungsraum
das Trocknungsmittel am oberen Rand des Raumes eingeführt wird. Die Strömungsverhältnisse
sind jedoch bei dieser Vorrichtung nicht weniger
ungunstig als bei
den hohen Behandlungsraumen, denn die Eintristsotfungen für das Behandlungsmittel
und die unmittelbar lotrecht unter der Zersiäubungsvorrichtung liegende Austriusäffnung
weisen einen beträchtlichen Höhenunterschied iaut. so daß sich eine spiralige. schräg
nach abwärts gerichtete Bahn des Behandlungsmittels ausbildet, die eine Sichtung
dcs zu bechandeinden Gutes in schwerer Teilchen. die schnell nach außen abgeschleudert
werden. und in leichtere Teilchen, die länger in der Schwebe bleiben, bewirkt.
-
Bei den in der Technilt vorkommenden physikalischen und chemischen
Behandlungsarten zerstäubter Stoffe mit gasförmigen Mitteln. wie z. B. beim Trocknen
Verdampfen, Erhitzen, Kühlen, Erstarren Krisrtallisieren, Entgasen, Verbrennen.
Cracken. Hydrieren usw., benötigen doch stets die größeren Teilchen infolge ihrer
größeren Masse sowie relativ zu dieser geringeren Oberfläche eine längere und intensivere
Belmndlung als die kleineren und leichteren Teilchen. Weitere Nachteile der bisherigen
Arbeitsweisen folgen aus den relativ langen Behandlungszeiten. welche durch das
langsame Absinken der zerstäubten Teilchen in dem Behandlungsraum gegeben sind.
tOm Beschädigungen des emp tindlichen Gutes infolge der langdauernden Einwirkung
des Behandlungsmittels zu vermeiden. können nur geringe Behandlungsintensitäten
in Anwendung- gebracht werden. Im Falle der Trocknung zerstäubter. temperaturempfindlicher
güter bedeutet dieses den grundsätzlichen Verzicht auf die Anwendung hoher Temperaturen
des Trockenmittels. Für die wirtschaftlichkeit der Behandlung empfindlichcr Stoffe
ist die durch das bisherige Arbeitsvertabren crzwungene Beschränkung auf geringe
Behandlungsintensitäten von einschneidender Bedeutung. da sie nicht nur die Erzielung
großer Leistungen auf kleinem Raum möglich macht. sondern vor allem die für den
Energieverbrauch maßgebende ausllutzbare Intersitätsspanne, im Falle der Trocknung
die ausnutzbare Temperaturspanne des Trockenmittels, verkleinert.
-
Die angeführten Mängel der bisherigen Behandlungsverfahren zerstäubter
Stoffe werden durch das neuc Verfahren in weitgehendem Maße beseitigt. Das erfindungsgemäße
Verfahren zur kurzzeigen Behandlung empfindlicher Stoffe mit gasförmigen Mitteln,
insbesoudere zum Trocknen. wobei die zu behandelnden Stoffe zentrifugal von einer
Zerstäubungsstelle im wesentlichen in waagerechter R Richtung scheibenförmig ausgeschludert
werden tiitd das Behandlungsmittel vom Mantel der Vorrichtung her zugeführt wird,
des gasförmigen Behandlungsmittels mit vorzugsweise spiraliger Strömungsoahn nach
einem etwa in gleicher Höhe mit den Lintrittsöffnungen gelegenen Abschnitt der Mittelachse
des Behandlungsraumes gerichtet ist. innerhalb dessen sich die Zerstäubungsstelle
befindet, wobei eine asialc Abführung des Behandlungsmittels erfolgt. Erfindungsgemäß
werden diese so gewählt, daß die radiale Komponente der auf eine in halber Wegelänge
des radial gemessenen Strömungsweges um die Wirbelachse gedachten Zylinderfiäche
a-a in Abb. I bezogenen rechnerischen Strömungsgeschwindigkeit gleich oder größer
als 1 m/Sek. ist.
-
Der bei dem neuen Verfahren angewandte zentripetale Flachwirbel von
großer Strömungsgeschwindigkeit bedingt wesentlich kürzere Behandlungszeiten des
zerstäubten Gutes als sie bisher üblich waren. Kurze Behandlungszeiten gestatten
die Anwendeung großer Behandlungsintensitätcn. im Falle der Trocknung die Anwendung
wesentlich höherer Temperaturen der Troclienluft als bisher, olme daß empfindliche
Güter durch die Behandlung Schaden nehmen. Diese Eigenschaft des neuen Verfahrens,
höhere Behandlungsintensitäten auch bei empfindlichen Gütern zuzulassen, gibt nicht
nur die Möglichkeit. sehr große Leistungen auf kleinem Raum zu erzielen. sonden
ermöglicht auch die Ausnutztitig erheblich größerer Intensitätsspannen des Behandlungsmittels
als bisher.
-
Ein Beispiel aus der Trocknungstechnik zeigt die Bedeutung der ausnutzbaren
Intensitätsspanne für die wirtschaftlichkeit der Behandlung. Der temperaturempfindliche
Farbstoff Lithopone, darf bei seiner Trockonung nicht über eine Temperatur von höchstens
120' erhitzt werden, da sonst eine Qualitiätsverschlechterung eintritt. Bei der
Zerstäbuungstrocknung nach dem neuen Verfahren können jedoch, wie Versuche gezeigt
haben, unbedenklich Trockenlufttemperaturen von 6co C und höher angewandt werden.
Innerhalb des Trockenraumes tritt infolge der bei dem neuen Verfahren außerordentlich
gmlstigell Wärmeübertragung in weniger als einer Sekunde eine Absenkung der Temperatur
des Trockenmittels von 6oo- auf 100 ein. Vo£i der Wärmemenge, welche dem Trockenmittel
bei seiner Erhitzung auf 600 mitgeteilt wurde. werden hierbei etwa :/,. oder 8300
zur Trocknung ausgenutzt, während bei dem bisherigen Verfahren mit seiner wesendich
längeren Linwirkungszeit der Trockenluft auf die ze stäubten temperaturempfindlichen
Lithopon teilchen Trockenlkufttemperaturen von hächstens 200 C zulässig sind, die
bei der aus
Die Behandlung des von der Zerstäubungsstelle zentrifugal
ausgeschleuderten Gutes findet erfindungsgemäß zuerst im Gegenstrom mit dem Behandlungsmittel
statt. In dieser Phase der Behandlung ist die Behandlungsintensität infolge der
hohen Relativgeschwindigkeit zwischen Gut und Behandlungsmittel und infolge der
großen Aktivität der peripheren Schichten des Behandlungsmittels, in welche die
zerstäubten Teilchen gegen Ende ihres zentrifugalen Weges gelangen, sehr groß.
-
Wenn die kinetische Energie, welche den Teilchen bei der Zerstäubung
mitgeteilt wurde, aufgezehrt ist, werden sie von der zentripetalen Wirbelströmung
des Behandlungsmitteils zur Umkehr gezwungen und mitgerissen Nun beginnt die Gleichstromphase
des Vorganges, innerhalb welcher die Behandlungsintensität in schneller Abnahthe
begriffen ist.
-
Da die Empfindlichkeit vieler Stoffe gegen Ende der Behandlung, im
Falle der Trocknung bei Annäherung an den Trockenzustand, größer wird, ist die schonende
Behandlung mit schnell abnehmender Intensität, - wie sie in der zweiten Phase des
neuen Vferfahrens erfolgt, von großem Vorteil.
-
Eine wichtige Vorbedingung für die außerordentlich schnelle Durchführung
des Trokkenvorganges nach dem neuen Verfahren ist die den naturgesetzlichen Erfordernissen
angepaßte unterschiedliche Behandlung der bei der Zerstäubung gebildeten ungleichen
Gutteilchen. Die schwereren unter diesen Teilchen behalten infolge ihrer größeren
Maße und der im Vergleich hierzu kleinen Oberdäche länger ihre zentrifugale Geschwindigkeit
und dringen weiter in die hochaktiven peripheren Schichten der Strömung des Behandlungsmittels
ein als die leichteren Teilchen. Infolgedessen unterliegen sie leiner längeren und
vor allem intensiveren Behandlung als die leichteren Teichen, die von der ihnen
entgegenkonimenden Strömung des Behandlungsmittels schon früher zur Umkehr gezwungen
werden, so daß sie die hochaktiven äußeren Wirbelschichten des Behandlungsmittels
überhaupt nicht mehr erreichen. Diese überaus günstige Abstufung der Behandlungsintensität
und -dauer sichert jedem Teilchen die seiner Größe entsprechende Behandlung und
beseitigt den Hauptnachteil der bisherigen Verfahren, die Überbehandlung der leichten
Teilchen bei gleichzeitiger Untcrbehandlung der schweren.
-
Die zur erfindungsgemäßen Behandlung erforderliche zentripetale Flachströmung
des Behandlungsmittels wird zweckmäßig so hergestellt, daß in einem zylindrischen
oder mehreckigen Behandlungvzaum, in dessen Mittelachse die Zerstäubi::ngsvorrichtung
für das zu behandelnde Gut angeordnet ist, während das zur Behandlung dienende gasförmige
Mittel durch Schlitze im Mantel in den Behandlungsraum vorzugsweise in tangen.ialerRichtung
eintritt und durch eine in der Mittelachse angeordnete Austrittsöffnung den Behandlungsraum
wieder verläßt, die Austrittsöffnung in einem Abstand von der Zerstäubungsstelle
angeordnet ist, der kleiner ist als die halbe Höhe des Behandlungsraumes, nvährend
die Einströmsehlitze sich über mindestens ein Drittel der Höhe des Behandlungsraumes
erstrecken und mit ihren Unterkanten etwa in gleicher Höhe mit der Austrittsöffnung
liegen. Der Boden des Behandlungsraumes ist erfindungsgemäß mit Aussparungen versehen,
die dafür sorgen, daß zu Boden sinkende Gutteilchen sofort der Einwirkung des Behandlungsmittels
entzogen werden. Unterhalb der Bodenaussparungen befindet sich ein Auffangraum für
die durchfallenden Gutteilchen.
-
In der beiliegenden Abbildung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise dargestellt. Das zu behandelnde Gut
wird von der Schnecke 1 der Zerstäubungsstelle 2 zugedrückt, wo es durch ein Zerstäubungsntfttel,
das durch die Leitung 3 zuströmt, zerstäubt und zentrifugal ausgeschleudert wird.
Das zur Behandlung dienende Mittel, z. B. Luft, wird durch Brenner erhitzt und durch
die tangentialen Zuführungsstutzen 4 in den Behandlungsraum eingeführt, in welchem
es im wesentlichen in ebener, zentripetaler Strömung mit spiraliger Strömungsbahn
auf die Zerstäubungsstelle 2 zuströmt, da sich in vergleichsweise geringem Abstand
von derselben die Austrittsöffnung 5 für das Behandlungemittel befindet Das gebrauchte
Behandlungsmittel verläßt den Behandlungsraum durch die Öffnung 5, den Trichter
6 und das Abführungsrohr 7. Die von der Strömung im Behandlungsraum mitgerissenen
Teilchen werden zum Teil in dem unter dem Trichter 6 liegenden raum, der infolge
der Rotation der Strömung als Abscheider wirkt, ausgeschieden. Die Abscheidung der
noch weiter mitgeführten Gutteilehen erfolgt in nachgeschalteten Abscheidern. Der
Boden 8 des Behandlungsraumes ist mit Aussparungen versehen, durch welche Teilchen,
die in dem Behandlungsraum zu Boden sinken, hindurchfallen und damit der weiteren
Einwirkung des Behandlungsmittels entzogen werden.
-
Diese letztgenannten Teilchen fließen durch den Spalt 9 zwischen dem
inneren Trichter 6 und dem äußeren Trichter 10 hindurch und vereinigen sich mit
den unterhalb des Trichters 6 ausgeschiedenen Teilchen. Der Stutzen I I dient zur
Abführung des fertig behandelten Gutes.