DE7730681U1 - Vorrichtung zum trocknen von festgut - Google Patents

Description

Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Amtliches Aktenzeichen: G 77 30 681.1

Vorrichtung zum Trocknen von Pestgut j>

Die Neuerung bezieht sich auf eines Vorrichtung zum Trocknen von Festgut, bei dem in einem mittels eines Deckels verschließbaren Vakuumbehälter an einem axial in dem Behälter angeordneten Tragrohr mit Abstand zueinander heizbare Teller zur Aufnahme des zu trocknenden Festguts angebracht sind.

Derartiges Festgut kann einen Flüssigkeitsgehalt haben, der einen Gewichtsanteil von etwa 40 bis 60 %, in Einzelfällen sogar bis zu 80 %, ausmachen kann. Bestrebungen | gingen dahin, die infolgedessen langen Trocknungszeiten I soweit wie möglich zu verkürzen. Da jedoch bei den bis- i her bekannten Maßnahmen zum Trocknen das Festgut in nassem | Zustand bewegt werden mußte, kam, insbesondere wenn das j Festgut in Pulverform vorlag, als weitere Schwierigkeit J hinzu, daß ein Zusammenballen nicht verhindert werden konnte. Das führte dazu, daß das getrocknete Produkt unbrauchbar wurde.

Bekannt ist bereits eine Vorrichtung zum Trocknen von derartigem Gut, bei dem das zu trocknende Gut unter Vakuum

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getrocknet wird. Bei dieser Maßnahme wird durch das Vakuum infolge des stark verminderten oder in Fortfall kommenden Partialdrucks der unter normalen Verhältnissen vorhandenen Atmosphäre die Verdampfung der Flüssigkeit, die in dem Festgut enthalten ist, gefördert, lugleich wird das zu trocknende Festgut einer dem jeweiligen Bedarfsfall entsprechenden Temperatur ausgesetzt. Die Höhe der Temperatur, bis zu der jeweils aufgeheizt wird, hängt ab von der Art des zu trocknenden Testguts und der darin enthaltenen Flüssigkeit. Gleichwohl mußten auch bei Anwendung dieser bekannten Maßnahmen noch verhältnismäßig lange Trockenzeiten in Kauf genommen werden. Hinzu kommt als weiterer Nachteil, daß wegen der für das Aufheizen, die Aufrechterhaltung des Vakuums und für das Abziehen der dabei gebildeten Dämpfe aufzuwendenden Energie das Betreiben der zur Durchführung dieser Maßnahmen verwendeten Vorrichtung mit verhältnismäßig hohem Kostenaufwand verbunden war. Dieser an sich schon hohe Energieaufwand wurde noch dadurch vergrößert, daß es erforderlich war, zur Sicherstellung eines möglichst vollständigen Abzugs des beim Trocknen gebildeten Dampfes in den Behälter Luft einströmen zu lassen und über das zu trocknende Festgut zu leiten, wenn man die Trockenzeiten abkürzen wollte.

Om eine möglichst große Kontaktfläche für das zu trocknende Festgut in einem Vakuumbehälter zu bilden, hat man auch schon in dem Behälter an einem koaxial in dem Behälter angeordneten Träger heizbare Teller angebracht, die mit Abstand zueinander angeordnet sind. Der dabei gebildete Flüssigkeitsdampf wurde an einem

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außerhalb des Kondensators angeordneten Kondensator niedergeschlagen. Doch war auch zum Betreiben dieser bekannten Vorrichtung zum Trocknen noch ein erheblicher Energieaufwand erforderlich. Auch bei Verwendung dieser bekannten Vorrichtung war der Zeitaufwand zum Trocknen noch sehr hoch.

Zum bekannten Stande der Technik gehört ferner eine Ein- i richtung zum Trocknen von Festgut, bei der die zum Trock-

I nen und Verdampfen der in dem Festgut enthaltenen Flüs-

Ü sigkeit vorgesehenen Verdampfer zusammen mit dem Kon-

I densator zum Niederschlagen der verdampften Flüssig-

I keit in einem geschlossenen Behälter so angeordnet sind,

: daß zwischen der für das zu trocknende Festgut vorge-

Ϊ sehenen Heizfläche und dem Kondensator eine gasdurch-

I lässige Trennwand vorgesehen ist, durch die der Behälter

I in je einen den Kondensator oder die Heizfläche ent-

f haltenden Raum unterteilt werden (DE-OS 21 13 078).

I Zwar wird bei der Verwendung dieser Vorrichtung er-

I reicht, daß der für das Verfahren zum Trocknen von Fest-

] gut erforderliche Energieaufwand verringert wird, da

I ein Teil der zum Verdampfen der in dem Festgut enthal-

I tenen Flüssigkeit aufgewendeten Energie als Kondensations-

I wärme wiedergewonnen wird, doch ist infolge der Anwen-

I dung der gasdurchlässigen Trennwand sowohl für die

Evakuierung des Vakuumbehälters als auch für den

Trockenvorgang ein verhältnismäßig hoher Zeitaufwand

erforderlich.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Trocknung von Festgut mit hohem Flüssig-

keitsgehalt bei geringem Energieaufwand innerhalb kurzer Zeit ermöglicht und durch die mit Sicherheit gewährleistet wird, daß das zu trocknende Festgut den gewünschten Anforderungen entspricht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Behälter ein von einem Kühlmittel durchströmter Kondensator angeordnet ist, und daß der Boden des Behälters so ausgebildet ist, daß das sich auf dem Boden sammelnde Kondensat unter dem Einfluß der Schwerkraft in eine mit einem verschließbaren Behälter für das Kondensat verbundene Zuleitung geleitet wird. Die Vorrichtung gemäß der Neuerung hat den Vorteil, daß zum Trockenvorgang keine beweglichen Teile benötigt werden, die zu Betriebsstörungen Anlaß geben könnten. Dabei ist es zweckmäßig, daß der Kondensator an den Wandungen des Behälters angeordnet ist. Statt dessen oder daneben kann es zweckmäßig sein, daß der Kondensator am Deckel des Behälters angeordnet ist. Das hat den Vorteil, daß einerseits die Weglänge für den Massentransport des aus dem getrockneten Festgut freigesetzten Dampfes zum Kondensator sehr kurz ist, so daß der Zeitaufwand für den Trockenvorgang gegenüber dem Zeitaufwand, der bei den bisher bekannten Maßnahmen erforderlich war, ganz erheblich verringert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für den Massentransport des beim Trocknen des Festguts freigesetzten Dampfes zum Kondensator keine Energie aufgewendet werden muß. Die Verwendung der Vorrichtung gemäß der Neuerung ermöglicht sojrfmit einen

hohen Massentransport, ohne daß dafür Energie zugeführt werden muß; zugleich wird der Zeitaufwand für den Trockenvorgang in ganz erheblichem Maße verringert. Das führt zu einer sehr wirtschaftlichen Betriebsweise.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Neuerung besteht ferner darin, daß in dem Boden des Behälters eine sich über den Querschnitt erstreckende und in die Zuleitung zum Behälter für das

Kondensat einmündende Rille vorgesehen ist. Dadurch &

kann das niedergeschlagene Kondensat auf besonders einfache Weise abgelassen werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Neuerung besteht darin, daß eine mit dem Heizmittelkreislauf zum Aufheizen der Teller und mit dem Kühlmittelkreislauf zum Kühlen des Kondensators verbundene, beide Kreisläufe betreibende Wärmepumpe vorgesehen ist. Diese Ausführungsform ist deshalb vorteilhaft, weil sie zu einer weiteren Energieersparnis führt, die besonders deshalb sehr beachtlich ist, weil es in den meisten Fällen ohne weiteres möglich ist, die Temperaturen der zum Beheizen der Teller und zum Kühlen des Kondensators vorgesehenen Kreisläufe einander in der Weise anzupassen, daß die dem Kühlmittel zu entziehende Wärme der zum Aufheizen notwendigen Wärme des Heizmittelkreislaufs so weitgehend entspricht, daß praktisch nur die Wärmeverluste an die Umgebung auszugleichen sind.

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Eine weitere sehr zweckmäßige Ausführungsforiti der Vorrichtung gemäß der Neuerung die einen kontinuierlichen Betrieb gestattet, besteht in der Kombination folgender Merkmale,

a) daß mit dem Behälter eine mit ihrem Ende oberhalb des obersten Tellers einmündende, mit einer evakuierbaren Vorkammer in Verbindung stehende, kontinuierlich arbeitende Fördereinrichtung, die über eine zv7eite kontinuierlich arbeitende Fördereinrichtung mit einem Behälter für das zu fördernde Festgut verbunden ist, in Verbindung steht,

b) daß in den Tellern im Wechsel am äußeren Rand oder in Achsnähe Durchlässe und oberhalb der Teller angetriebene Schaufelräder für das Festgut, an denen die Schaufeln so ausgebildet sind, daß das auf den Tellern aufliegende Festgut bei Umdrehung der Schaufelräder auf die Durchlässe zu bewegt wird, vorgesehen sind,

c) daß unterhalb des Durchlasses des untersten Tellers eine mit mindestens zwei vakuumdicht gegeneinander verschließbaren, jeweils mit einer Abzugsvorrichtung versehenen Behältern für das getrocknete Festgut verbundene Aufnahmeleitung vorgesehen ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Neuerung ^chematisch wiedergegeben. Es zeigen

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Figur 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung

Figur 2 die Führung des Heizmittelkreislauf s und des Kühlmittelkreislaufs für die Vorrichtung nach Figur 1

Figur 3 eine Variante der Vorrichtung nach Figur 1 für eine kontinuierliche Betriebsweise

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Neuerung ist, wie aus Figur 1 hervorgeht, innerhalb eines mittels eines Deckels 1 verschließbaren Vakuumbehälters 2 ein Tragrohr 3 in Achsrichtung des Vakuumbehälters 2 angeordnet. An dem Tragrohr 3 sind Teller 4 zur Aufnahme des zu trocknenden Festguts 5 mit Abstand zueinander übereinander angebracht. Die Teller 4 sind mittels eines von einer Wärmepumpe betriebenen, mit dem Leitungsteil 6 in den Vakuumbehälcer 2 eintretenden und dem Leitungsteil 7 aus dem Vakuumbehälter 2 austretenden, in Figur 2 dargestellten Heizmittel-Kreislaufs beheizbar. Vorsorglich sind bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung unterhalb der Teller 4 Isolierplatten 8 angeordnet, um zu verhindern, daß von dem Teller, der oberhalb des Festguts 5 angeordnet ist, in unerwünschter Weise Wärme an das Festgut 5 abgegeben wird. Der Vakuumbehälter 2 ist über die mittels eines Ventils verschließbare Leitung 9 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden. Am äußeren Umfang des Vakuumbehäl-

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ters 2 sowie innerhalb des Deckels 1 sind zwei, über eine Kupplung 10 miteinander in Verbindung stehende Kondensatoren 11 und 12 angeordnet. Die Kondensatoren 11 und 12 können als Kühlschlange oder auch als doppelwandige, von dem Kühlmittel durchströmte, in dem Vakuumbehälter 2 und dem Deckel 1 angeordnete innere Behälter ausgebildet sein. Die Kondensatoren 11 und stehen über eine, einen Teil des in Figur 2 dargestellten Kühlmittelkreislaufs bildende Zuleitung 13 sowie eine Ableitung 14 in Verbindung mit der Wärmepumpe. Im Boden des Vakuumbehälters 2 ist eine, sich über den Querschnitt des Vakuumbehälters 2 erstreckende Rinne so angeordnet, daß sie über eine mittels eines Ventils verschließbare Zuleitung 17 in einen Behälter 18 für das Kondensat einmündet.

Zum Betreiben der Vorrichtung gemäß der Neuerung werden die Teller 4 mit dem zu trocknenden Festgut 5 beschichtet, der Vakuumbehälter 2 wird über die Leitung 9 evakuiert und durch Beheizen der Teller 4 die Flüssigkeit aus dem zu trocknenden Festgut 5 durch Verdampfen entzogen. Wegen der gegenüber der Umgebung niedrigen Temperatur der von dem Kühlmittel durchströmten Kondensatoren 11 und 12 wird die verdampfte Flüssigkeit an den Kondensatoren 11 und 12 niedergeschlagen und tropft unter dem Einfluß der Schwerkraft auf den Boden des Vakuumbehälters 2. Von dort fließt das Kondensat in der Rinne 15 zum Behälter 18.

In dem in Figur 3 wiedergegebenen Ausfübxungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Neuerung gelangt das Fest-

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gut 5 aus dem Vorratsbehälter 19, der mittels eines Schiebers, Ventils oder dergleichen verschließbar ist, in eine Fördereinrichtung 20. Als Fördereinrichtung kann beispielsweise eine Schnecke verwendet werden. Die Fördereinrichtung 20 mündet mit ihrem Ende über eine mittels eines Ventils verschließbare, mit einer - in der Zeichnung nicht dargestellten - Vakuumpumpe in Verbindung stehende Rohrleitung 21 in eine Vorkammer 22, so daß das mittels der Fördereinrichtung 20 beförderte Festgut 5 auf ein in der Vorkammer 22 angeordnetes Transportband 23 gelangt. Die Vorkammer 22 steht über eine Rohrleitung itidt einer Schnecke 24 mit dem Innenraum des Vakuumbehälters 2 so in Verbindung, daß das zu trocknende Festgut 5 auf den obersten Teller 4 gelangt.

Oberhalb der Teller 4 sind angetriebene Schaufelräder so angeordnet und ausgebildet, daß das zu trocknende Festgut 5 unter dem Einfluß der Schiebebewegung der Schaufeln der Schaufelräder 25 zu den im Wechsel am Tellerumfang und in Achsnähe der Teller 4 vorgesehenen Durchlässen gelangt. Das hat die Wirkung, daß das Festgut 5 von dem obersten Teller 4 bis zum untersten Teller 4 bewegt wird. Da die Teller beheizt sind, wird die in dem Festgut 5 enthaltene Flüssigkeit dem Festgut durch Verdampfen entzogen und schlägt sich an den Kondensatoren 11 und 12 nieder.

Von dem in dem unteren Teller 4 vorgesehenen Durchlaß 26 gelangt das getrocknete Festgut 5 in eine mit mindestens zwei verschließbaren Vakuumbehältern 27

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verbundene Rohrleitung 28, so daß jeweils nach Auffüllen eines Behälters das getrocknete Festgut 5 in den anderen Behälter geleitet werden kann. Aus den Vakuumbehältern 27, die nach unten hin verschließbar •ind, wird dann das getrocknete Festgut 5 abgezogen.

Dabei war die Betriebsweise folgende: In einer diskontinuierlich arbeitenden Vorrichtung wurde ein aus mit Kunstharz überzogenen Elektrographitfüllerkörnern gebildeter Schlamm mit einem Wasseranteil von etwa 50 Gew.-% auf acht übereinander angeordnete

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Teller von je 0,5 m Oberfläche verteilt, so daß die Schütthöhe etwa 3 bis 4 cm betrug. Nach Verschließen des Vakuumbehälters wurde 15 Minuten lang Vakuum gezogen; Bodann wurde die Leitung zur Vakuumpumpe geschlossen und anschließend die Pumpe abgestellt. Infolge der mit einem Beizmittel von etwa 150 °C geheizten Teller wurde der Wassergehalt verdampft. Der Dampf schlug sich an den in dem Behälter angeordneten, mit Wasser gekühlten Kühlrohren des Kondensators nieder und tropfte in die am Boden des Eshälters befindliche Rinne ab. Von dort gelangte das Kondensatwasser in den Kondensatbehälter. Während des ersten Trockenabschnitts lag die Temperatur des zu trocknenden Festgutes bei etwa 30 bis 40 C; die Verdampfungsrate betrug während der Dauer von etwa einer Stunde konstant 16 kg Wasser. Danach sank die Verdampfungsgeschwindigkeit, während die Temperatur des zu trocknenden Festguts anstieg, um in dem zu trocknenden Festgut eine etwa zwischen 40 und 50 °C liegende Temperatur aufrechtzuerhalten, wurde die Temperatur der Flüssigkeit des Heizmittelkreislaufs mit zunehmender Trocknung des Festguts bis auf 50 ⁰C abgesenkt. Nach Ablauf von vier

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Stunden war das zu trocknende Festgut mit einer durchschnittlichen Gesamtverdampfungsgeschwindigkeit von 2,3 kg/h bis auf eine Restfeuchtigkeit von 1 %getrockriet.. Bezogen auf die Oberfläche der Teller ergab sich für den gesamten Trocknungsvorgang eine durchschnittliehe Trocknungsgeschwindigkeit von 5 kg/h.

Wie sich gezeigt hat, erlaubt die Verwendung der Vorrichtung gemäß der Neuerung trotz der Kürze der Dauer des Trockenvorganges eine sehr schonende Trocknung, da die Trocknung im Vakuum veiäuft.

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Claims (6)

Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung Ämtliches Aktenzeichen: G 77 30 681.1 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Trocknen von Festgut, bei dem in einem mittels eines Deckels verschlxeßbaren Vakuumbehälter an einem axial in dem Behälter angeordneten Tragrohr mit Abstand zueinander heizbare Teller zur Aufnahme des zu trocknenden Festguts angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß

in dem Behälter ein von einem Kühlmittel durchströmter Kondensaten angeordnet ist, und daß der Boden des Behälters so ausgebildet ist, daß das sich auf dem Boden sammelnde Kondensat unter dem Einfluß der Schwerkraft in eine mit einem verschließbaren Behälter für das Kondensat verbundene Zuleitung geleitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator an den Wandungen des Behälters angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kondensator am Deckel des Behälters angeordnet ist.,

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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in dem Boden des Behälters eine sich über den Querschnitt erstreckende und in die Zuleitung zum Behälter für das Kondensat einmündende Rille vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Heizmittelkreislauf zum Aufheizen der Teller und mit dem Kühlmittelkreislauf zum Kühlen des Kondensators verbundene, beide Kreisläufe betreibende Wärmepumpe vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

a) mit dem Behälter eine mit ihrem Ende oberhalb des obersten Tellers einmündende, mit einer evakuierbaren Vorkammer in Verbindung stehende, kontinuierlich arbeitende Fördereinrichtung, die über eine zweite kontinuierlich arbeitende Fördereinrichtung mit einem Behälter für das zu fördernde Festgut verbunden ist, in Verbindung steht,

b) in den Tellern im Wechsel am äußeren Rand oder

in Achsnähe Durchlässe und oberhalb der Teller angetriebene Schaufelräder für das Festgut, an denen die Schaufeln so ausgebildet sind, daß das auf den Tellern aufliegende Festgut bei Umdrehung der Schaufelräder auf die Durchlässe zu bewegt wird, vorgesehen sind,

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c) unterhalb des Durchlasses des untersten Tellers eine mit mindestens zwei vakuumdicht gegeneinander verschließbaren, jeweils mit einer Abzugsvorrichtung versehenen Behältern für das getrocknete Festgut verbundene Aufnahmeleitung vorgesehen ist.