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Verfahren und Vorrichtung zum Rühren und Temperieren und bzw. oder
Trocknen wasserhaltigen Gutes in teilweise gefüllten Rührwerkstrommeln Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rühren und Temperieren und/ oder
Trocknen wasserhaltigen Gutes in mit Gut teilweise gefüllten Rührwerkstrommeln,
insbesondere solchen zum Aufschließen und/oder Trocknen von Tierkörpern und: ähnlichen
Ausgangsstoffen; in den Trommeln rotieren hohle temperiermitteldurchströmte Schaufeln
so, daß sie sich abwechselnd durch das Gut und den darüberliegenden Raum bewegen.
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Die Erfindung bezweckt, Verbesserungen zu schaffen, die es ermöglichen,
die Wärmeübertragung auf das zu behandelnde Gut steuerbar anzupassen.
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Es ist an sich bekannt, zum Aufbereiten und/ oder Trocknen wasserhaltigen
Gutes Rührwerkstrommeln zu verwenden, bei denen der von außen zugeführte Wärmeträger
nicht in direkte Berührung mit dem Aufbereitungsgut gebracht wird, sei es, daß das
Gut in von außen beheizten Trommeln behandelt wird, sei es, daß Rührwerke in Trommelgehäusen
Verwendung finden, bei denen die Rührschaufeln selbst als Hohlkörper ausgebildet
sind und der Innenraum dieser Hohlkörper vom Wärmeträger - seien es Heizgase oder
Heizdämpfe -durchströmt wird.
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Bei Heizgasen, Heizdämpfen oder sonstigen Wärmeträgern, die solchen
Trocknungs- oder Rühr-und Temperiertrommeln üblicherweise zugeführt werden, ist
bei Großanlagen im wesentlichen davon auszugehen, daß die Temperatur des zur Verfügung
stehenden Wärmeträgers konstant ist. Behandlungsvorgänge im Innern solcher Aufbereitungstrommein
erfordern
aber häufig eine Anpassung der indirekten Beheizung an die wechselnde Empfindlichkeit
des Behandlungsgutes während des fortlaufenden Aufbereitungsprozesses; insbesondere
tritt dies ein, wenn Vortrocknung, Endtrocknung zwischengeschalteter Aufbereitungsstufen
und Endaufbereitung des zu behandelnden Gutes verschiedeneTemperaturgestaltung der
indirektenBeheizung benötigen.
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In all solchen Fällen. ist es bisher nur bekannt, die Ausgangstemperatur
des der Trommel zugeführten Heizmittels am temperaturerzeugenden Wärmeübertrager
zu steuern.
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Dieses verbietet sich, wie bereits gesagt, in solchen Anlagen, bei
denen das zur Verfügung stehende Heizmittel auch für andere Zwecke der Produktion
herangezogen wird.
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In all solchen Fällen hat üblicherweise das Heizmittel eine konstante
Temperatur und steht ein konstantes Druckgefälle für das Heizmittel zur Verfügung.
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Man hat sich bereits damit geholfen, daß man solche Wärmeübertragungstrommeln
mit getrennt steuerbarem äußerem Heizmantel und indirekt beheizten Rührschaufeln
versehen hat, um die Trommel dann unter getrennter Steuerung der jeweiligen Durchströmung
an die erforderliche Wärmeübertragung auf das Behandlungsgut anzupassen.
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Diese Form der Wärmeübertragung konnte jedoch nicht alle Feinabstufungen
ergeben, wie sie die Aufbereitungstechnik insbesondere beim Trocknen von Tierkörpern
und ähnlichen Ausgangsstoffen erforderlich macht.
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Die Erfindung beseitigt die Mängel bekannter Ausgestaltungen durch
die Anweisung, den Temperiermittelstrom, der beim Übergang der Rührschaufeln in
die Stellung über dem Gut die Schaufelhohlräume durchströmt, sonst aber ganz oder
teilweise von diesen abgeschaltet ist, so zu steuern, daß die Zeitdauer, während
deren er die Schaufelhohlräume durchströmt, einstellbar ist. Insbesondere wird die,Anweisung
gegeben, die der indirekten Wärmeübertragung dienenden Rührschaufeln mit dem Beginn
des Heraustretens aus dem Aufbereitungsgut aufheizen zu lassen. Durch ein derartiges
periodisches Aufheizen der Rührschaufeln außerhalb des Aufbereitungsgutes und nachfolgendes
Abklingenlassen des' in der Aufheizperiode erzielten Wärmeniveaus während des Durchlaufs
durch das Gut wird durch Einfügung der Zeiteinheiten des Aufheiz- und Wärmeabgabetaktes
eine Feinsteuerungsmöglichkeit von Rührwerken auf neuartige Weise erreicht. .
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Darüber hinaus bietet diese Trennung zwischen Aufheiz- und Wärmeabgabetakt
den wesentlichen Vorteil, die indirekte Wärmeübertragung auf das Behandlungsgut
temperaturmäßig so zu steuern, daß der Wärmeempfindlichkeit des Aufbereitungsgutes
in jeder Beziehung nachgekommen werden kann.
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Werden mehrere, zyklisch in Umlauf versetzte wärmeübertragende Rührschaufeln
verwendet, deren Aufheiz- und Wärmeabgabetakte einander zyklisch folgen und dabei
überdecken, so können - je nach Steuerung der Zeitdauer des Aufheiztaktes - die
einander zyklisch folgenden Schaufeln nacheinander aus ihrem tiefen Temperaturniveau,
auf das sie im Gut abgekühlt sind, nach dem Heraustreten aus demselben auf ein Temperaturniveau
gebracht werden, das nur so hoch liegt, daß zuverlässig nicht eine wärmeschädliche
Temperatur beim Wiedereintritt in das Aufbereitungsgut in der Rührschaufelwandung
auftritt.
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Gemäß Erfindung wird der Temperiermittelstrom, der beim Übergang der
Rührschaufeln in die Stellung über dem Gut die Schaufelräume durchströmt, sonst
aber ganz oder teilweise von diesen abgeschaltet ist, so gesteuert, daß die Zeitdauer,
während der das Temperiermittel die Schaufelhohlräume durchströmt, einstellbar ist.
Diese Einstellung kann mittels 'beliebiger bekannter Schalteinrichtungen für die
je Schaufel abgeteilten Temperiermittelleitungen erfolgen. Dabei kann selbstverständlich
die Wahl der Zeitdauer des Aufheiztaktes noch durch die Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit
des Heizmittels während der Aufheizperiode unterstützt werden. Durch die Einfügung
der Zeit des Aufheiztaktes in Verbindung mit der Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit
lassen sich daher zuverlässig die sehr unterschiedlichen Wärmebedingungen aufeinanderfolgender
Aufbereitungsvorgänge in solchen Behandlungstrommelnbeherrschen.
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Wird dann weiterhin gemäß der Erfindung das Heizmittel nach Durchströmen
der Rührschaufeln vollständig oder teilweise dem Heizmantel der Rührtrommel zugeführt,
so kann durch diese vollständige oder teilweise Hintereinanderschaltung von Rührschaufel
undHeizmantel auch dieWärmeübertragung vom Heizmantel aus den erforderlichen Wärmebedingungen
des -Aufbereitungsvorganges feinstufig angepaßt werden.
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Für den Fall, daß als Wärmeübertragungsmittel Dampf verwendet wird,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Schaltung derAufheiz- undWärmeabgabetakte
selbsttätig durch Wasserverschluß mittels angestauten Kondenswassers erfolgen zu
lassen, weil durch eine solche Aufstauung eine rein mechanische Kupplung mit dem
zyklischen Umlauf ohne besondere andere Steuerorgane möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird deshalb eine Vorrichtung vorgeschlagen, die in
einer liegenden Trommel mit horizontalem dampfbeheiztem Rührwerk folgendes vorsieht:
Es ist üblich, solche Rührwerke mit Hohlbalken auszustatten, die sich einerseits
direkt über Hohlspeichen auf der der Dampfzuführung dienenden Rührwerkwelle abstützen,
am anderen Ende anders auf der Welle abgestützt sind, und das Temperiermittel ebenfalls
an dieser Stelle in einen Zentralkanal der Trägerwelle abströmen lassen. Die Hohlräume
dieser umlaufenden Rührschaufeln werden 'erfindungsgemäß an ihrer radial der Drehachse
am nächsten liegenden innerenWand mit den sie auf der Rührwerkswelle tragenden und
der Temperiermittelzuführung dienenden Hohlspeichen nur über Temperiermitteleintrittsstutzen
in
Verbindung gesetzt, deren Mündung in radialer Richtung in den Rührschaufelhohlraum
hereinragt.
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Austrittsseitig sind sie an ihrer radial von der Drehachse am entferntesten
liegenden inneren Wand über Bohrungen an einen Ringhohlraum angeschlossen, welcher
durch Hohlspeichen mit der Hohlwelle, durch die das Temperiermittel abfließt, verbunden
ist.
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Der austrittsseitige Ringhohlraum (Entnahmehohlring) ist derart sektorartig
in Kammern unterteilt, daß die Anschlußbohrungen jeweils an der in Drehrichtung
des Rührwerks hintersten Wand des Sektors liegen.
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Durch eine solche erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung der
einzelnen Teile der der Temperiermittelströmung dienenden Vorrichtung wird selbsttätig
die Zu- und Abschaltung des Temperiermittels zu und von den Rührschaufeln möglich.
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Im wesentlichen wird der Taktsteuerungseffekt hierbei von Kammern
des die Hohlbalken temperiermittelaustrittsseitig tragenden Hohlringes bewirkt.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung der Einströmung des Temperiermittels
in die Rührbalken unterstützt hierbei nur zusätzlich die austrittsseitig durch die
Kammern. bewirkte Taktsteuerung und verhindert vorzeitigen Wasserverschluß der Einströmöffnung.
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DieKammerunterteilung des Entnahmehohlringes am Ende der Schaufeln
bewirkt, daß eine zügige Durchströmung mit dem Temperiermittel nur in der Schaufel
möglich ist, die sich über die Achsenlage erhebt. In den Schaufeln, in denen durch
die Wärmeabgabe im Aufbereitungsgut das Temperiermittel kondensiert, wird das Kondensat
in den austrittsseitigen Hohlring geleitet, in diesem angesammelt, kann aber hier
zur Hohlwelle so lange nicht abfließen, bis sich die am Ende der abgeteilten Kammer
angeordnete Austrittsöffnung über das Niveau der Hohlwelle erhebt und und das angesammelte
Wasser sich nun in die Hohlwelle über die Hohlspeichen ergießt und aus dieser abgeführt
werden kann.
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Während dieser ganzen Zeit sind die zu dieser abgeteilten und von
Kondenswasser teilweise oder ganz erfüllten Kammer zugehörigen Rührschaufeln von
der Durchströmung mit Temperiermitteln selbsttätig teilweise oder ganz abgeschaltet
und können keine weitere Temperatursteigerung vom Temperiermittel erfahren. Die
Rührschaufeln kühlen sich daher während dieser Absperrung weiterhin ab und werden
erst in dem Moment wieder auf höhere Temperatur gebracht, wenn das sperrende Kondenswasser
aus der Kammer in die Hohlwelle in der Lage oberhalb des Hohlwellenniveaus abgeflossen
ist.
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Wahl der Temperiermittelströmungsgeschwindigkeit, Wahl des Sättigungs-
und des Temperaturgrades des einströmenden Temperiermittels im Verhältnis zur Ausgangstemperatur
und Wahl der Austrittsquerschnitte aus den Kammern können im Zusammenklang den Kondensationsfall
und damit die Sperrzeit und den Sperrpunkt sowie den Zeitpunkt des Übergangs vom
Wärmeabgabetakt zum Aufheiztakt im zyklischen: Umlauf der Rührbalken steuern.
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Es ist bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht erforderlich,
besondere Nockensteuerungen, Klappen oder sonstige Ventile vorzusehen. Die Taktsteuerung
ist durch die Anordnung des in Kammern unterteilten Hohlrings am Ende der Rührschaufeln
und durch die besondere Lage der Strömungsöffnungen völlig selbsttätig gesichert.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, doppelt soviel
Rührschaufeln als Hohlspeichen vorzusehen, und; eine durch die Trennwände abgeteilte
Teilkammer des Entnahmehohlringes über je zwei Rührschaufeln greifen zu lassen..
Es kann auch ein Vielfaches der Rührschaufelzahl gegenüber der Hohlspeichenzahl
vorgesehen sein, wobei sinngemäß die Teilkammer über das Vielfache greift.
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Zweckmäßig ist es weiterhin, die Entnahmehohlspeichen nur über Rohrstutzen
mit dem Hohlraum der Rührwerkshohlwelle in Verbindung zu setzen, deren Mündung in
diesen Hohlraum hineinragt. Dadurch wird erreicht, daß bestimmt nur das Kondenswasser
über die Enitnahmehohlspeichen. im Augenblick der Entleerung der Kammern abgeführt
wird und daß nicht in Zwischenstellungen das ausströmende Kondenswasser über eine
nachfolgende Entnahmehohlspeiche zusätzlich in die nächste Kammer einzudringen vermag.
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Wird gemäß der Erfindung nunmehr ganz oder teilweise das Temperiermittel,
das aus den Rührwerksschaufeln abströmt, dem Heizmantel der Rührtrommel wieder zugeführt,
so läßt sich damit nicht nur eine gleichzeitige gesteuerte Beheizung des Trommelmantels
erreichen. Es kann auch bei gleichzeitiger Parallelschaltung einer direkten Temperiermitteldurchströmung
des Trommelmantels durch die vollständige oder teilweise Parallelschaltung der Trommel-
und der Rührschaufelbeheizung jede Zwischennuance des Druckgefälles und damit der
Temperaturübertragung sowohl in der Trommel als auch in den Rührschaufeln erreicht
werden. Es kann aber zusätzlich auch besondere Wärmeempfindlichkeit des Behandlungsgutes
erforderlich machen, durch Einführen des abgetrennten Kondensats in den Trommelmantel
oder durch Frischwasser mit diesem innerhalb des Trommelmantels dem Gut einen Wärmeschutz
oder in einer Behandlungsphase eine Abkühlung zuzuführen.
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In den Zeichnungen ist im Ausführungsbeispiel einer dampfbeheizten
horizontalen Rührwerkstrommel der Erfindungsgegenstand dargestellt.
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Fig. r zeigt einen Längsschnitt durch die Rührwerkstrommel mit angebautem
Rührwerk, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. r, Fig. 3
zeigt einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. r, Fig. q. zeigt ein Schaltschema
für die Dampfsteuerung der Rührwerkstrommel.
In der liegenden Trommel
i ist in bekannter Weise eine Rührwerkshohlwelle2 eingelagert; in. der konzentrisch
ein Dampfzuführungsrohr 3 eingesetzt ist, das im Innern der Trommel über einen Stutzen
q. Dampf in Hohlspeichen 5 einströmen läßt. (vgl. auch Fig. 2).
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Diese Speichen haben etwa elliptischen Querschnitt; ihr Inneres stellt
einen über alle Speichen gehenden Dampfraum dar. Der über den Stutzen q. in diesem
Hohlraum einströmende Dampf vermag sich gleichmäßig über alle Speichen zu verteilen
und strömt aus diesen Speichen durch die Austrittsöffnungen 6 in einen Hohlring
7, der seinerseits. die hohlen Rührschaufeln 8 trägt.
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Der Dampfaustritt aus dem Hohlring 7 in die Rührschaufeln 8 erfolgt
über Einströmstutzen g, deren. Mündung in den. Rührschaufelhohlraum 8 hereinragt.
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Der von diesem Einströmstutzen g in den Hohlraum der Rührschaufeln
8 einströmende Dampf vermag sich im gesamten Hohlraum zu verteilen und kann am anderen
Ende der Rühschaufel8 in radial weitester Entfernung von der Drehachse über Austrittsöffnungen
io (vgl. auch Fig. 3) in einen zweiten Hohlring, den Dampfentnahmehohlring.iz übertreten,
der-in diesem Ende der Rührschaufeln diese durchdringend untereinander starr verbindet
und in Abstand hält. Die damit an diesem Ende gegeneinander abgestützten Rührschaufeln
8 werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich, dann durch Hohlspeichen 12; die an einzelnen
oder allen Rührschaufeln 8 angesetzt sind, auf der Rührwerkswelle 2 abgestützt.
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Im dargestellten Beispiel sind, wie aus den Querschnitten Fig. 2 und
3 hervorgeht, insgesamt sechsRührscha.ufeln8 auf denKreisumfang verteilt. Auf der
Dampfeintnittsseite sind drei Speichen 5 Anden Hohlring 7 jeweils - zwischen zwei
Rührschaufeln 8 angeschlossen. An der Entnahmeseite werden die hier durch den Hohlring
i i verbundener sechs .Rührschaufeln 8 jeweils von einer Speiche 12 getragen. Die
Hohlringe 7 und i i können entweder unmittelbar oder über die Stutzen g an die Speichen
5 bzw. 12 angeschlossen sein.
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Der Dampfentnahmehohlring i i ist durch Trennwände 13 in sechs Ringkammern
abgeteilt, von, denen jede einen Sechstelkreis von einer Speiche 12 zur nächsten
überspannt.
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Es ist auch möglich, nur einen Teil der Rührschaufeln 8 an Speichen
12 anzuschließen, beispielsweise nur jede zweite der- sechs Rührschaufeln. Dementsprechend
werden dann nur drei Trennwände 13 vorgesehen, so daß j e zwei Rührschaufeln in
eine einen Drittelkreisring umschließende Kammer des Dampfentnahmehohlringes münden.
Etwa beim Einströmen in oberer Lage der Rührschaufeln bereits anfallendes Kondenswasser
vermag dank der Führung des Dampfeinströmstutzens g weder in die Dampfzufuhrorgane
q. und 5 zurückzutreten, noch hier eine Unterbrechung der Dampfzufuhr herbeizuführen,.
Etwa im Hohlring 7 oder beim Anheizen in den Dampfzuführungsspeichen 5 entstehendes
Kondenswasser entleert sich zwangläufig über die Dampfeinströmstutzen g in die unteren
Rührschaufeln B.
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Das in solcher oberen Lage in den Rührschaufeln 8 etwa in varianter
Menge auftretende Kondenswasser kann am Entnahmeende der Rührschaufeln durch eine
Bohrung aus den Rührschaufeln über die Entnahmehohlspeichen 12 entfernt werden.
Das Kondenswasser fließt dann über die Entnahmerohrstutzen 15 der Kondensat und
Dampf abführenden Hohlwelle 2 zu.
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Auch der Weg des Entnahmedampfes aus den Schaufeln 8 geht über die
Öffnungen io, den Hohlring i i, das Rohr 26 -in die Hohlspeiche 12 und von dort
durch die Hohlwelle 2 zu den außen angebrachten Auslaßventilen 18 bzw. 22.
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Das bei der Wärmeabgabe im Behandlungsgut nach dem Eintritt der Rührschaufeln
in unterer Lage in diesen anfallende Kondenswasser bedient sich der Durchtrittsöffnung
io und fließt den durch die Trennwände 13 abgeteilten Ringkammern des Hohlringes
i i zu.
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Durch dieses anfallende Kondenswasser füllt sich in unterer Lage die
Ringkammer und versperrt den Dampfaustritt aus einer Rührschaufel bzw. aus denjenigen
Rührschaufeln 8, die jeweilig diesem mit Kondenswasser gefüllten Ringkammerraum
über die Austrittsöffnungen io angeschlossen sind. Beim weiteren Umwälzen des Rührwerks
-beispielsweise Fig. 3 -- entgegen dem Uhrzeigersinn wird das in diesem Ringkammerraum
angestaute Wasser dank der Trennwand 13 den Dampfverschluß so lange für die zugeordneten
beiden Rührschaufeln 8 aufrechterhalten, bis die Trennwand 13 wesentlich über das
Niveau der Hohlwelle 2 gehoben ist und nun über das Ableitungsrohr 26, die Bohrungen
io und den Entnahmerohrstutzen 15 in die Hohlwelle 2 eintreten und durch die Hohlwelle
:2 abfließen: Erst in dem Augenblick wird die Durchströmbarkeit der Rührschaufeln
8 mit Dampf wieder freigegeben, bis endlich nach weiterer Umdrehung und Wiedereintritt
in das Behandlungsgut und damit Wiederanstauung von Kondensat die Abschaltung dieser
Rührschaufel 8 von der Dampfdurchströmung wieder einsetzt.
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Jeweils werden also bei dieser Anordnung vorzugsweise diejenigen Rührschaufeln
oder Teile von diesen periodisch im Umlauf von Dampf durchströmt, die sich oberhalb
des Entleerungspunktes der Ringkammer des Hohlringes i i befinden und die noch nicht
in Lage unterhalb der Rührwerkswelle 2 durch angestautes Kondenswasser von der Durchströmung
ganz oder teilweise abgeschaltet sind.
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Wenn, nur ein Teil der Rührschaufeln. 8 unmittelbar an die Speichen
12 angeschlossen ist, während dazwischenliegende Schaufeln & nur mittelbar über
die Ringkammern verbunden sind, so können die Durchströmverhältnisse bei diesen
bei= den Schaufelanordnungen verschieden sein. Diese Durchströmung kann dann in
denjenigen Rührschaufeln, falls gewünscht, auch länger aufrechterhalten werden,
die direkt von der Entnahmespeiche
12 getragen werden und für die
Dampfdurchströmung länger einen freien Dampfdurchgang über die Entnahmeöffnung 14
und den Entnahmestutzen 15 besitzen.
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In bekannter Weise wird durch die Hohlwelle :2 der Entnahmedampf derselben
Achsenlagerstelle zugeführt, an der auch die Dampfzufuhr stattfindet. Dabei führt
die Hohlwelle 2 nicht nur den Dampf, sondern auch das anfallende Kondenswasser ab.
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Es ist bekannt, an dieser Stelle eine Trennung zwischen Kondenswasser
und Dampf unter Einschaltung eines Kondenstopfes vorzunehmen.
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Wie aus dem Schaltschema der Fig.4 hervorgeht, können an dieser Stelle
der über das Ventil 17 den Rührschaufeln zuströmende und hier wieder zurückgeleitete
Dampf in beliebiger bestimmter Dosierung über das Ventil i8 dem Heizmantel i9 (Fig.
i) zugeführt werden, der gleichzeitig von der Versorgungsleitung 2o unmittelbar
über das Ventil 21 mit Dampf speisbar ist.
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Sollte nur eine teilweise Verwendung des Rührschaufeldampfes über
Ventil 18 zum Trommelmantel i9 gewünscht werden, so kann der Dampfrest über das
Ventil 22 der Kondensation und sonstigen Abwärmeverwertung 23 zugeführt werden.
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Kondenswasser selbst kann zur Nuancierung des Wärmeniveaus im Behandlungsgut
durch ein Venti125 im gewünschten Umfange dem Trommelmantel i9 zugeführt werden.
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Eine Frischwasserspeisung des Trommelmantels i9 kann außerdem durch
das Frischwasserventil a4 zur Durchführung einer Kühlung des Gutes vorgenommen werden.
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Damit hat man die größten Variationsmöglichkeiten in der Hand, durch
die zeitliche Steuerung der Aufheiz- und Wärmeabgabetakte, durch die Steuerung der
Durchströmungsgeschwindigkeit, durch die Anpassung des Wärmeniveaus im Kühlmantel
Gut und Rührbalken in Parallel- und Hintereinanderbetrieb oder teilweiser Kombination
dieser Betriebsarten alle nur möglichen Wärmebehandlungserfordernisse zu bieten.