Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konditionieren eines Tabakprodukts, mit
einem von einem Prozeßgas durchströmten Transportrohr, das einen Zuführabschnitt
mit einer seitlichen Zuführöffnung zum Zuführen des Produkts und eine nachfolgende
Trocknungsstrecke aufweist.
Derartige Konditioniervorrichtungen sind bekannt (DE 100 46 123 A1; EP 1 045 649
B1). Der Trocknungsprozeß kann dabei insbesondere durch ungleichmäßige Verteilung
des Produkts über den Querschnitt der Trocknungstrecke, sowie unter Umständen durch
Tabakverklumpungen, beeinträchtigt werden.
Es ist bekannt, den Druck im Transportrohr im Bereich des Tabakeinlasses in Abhängigkeit
eines gemessenen Drucks einzustellen (EP 0 484 899, JP 3109044 B2).
Aus Research Disclosure No. 434, June 2000, p. 968, ist ein Stromtrockner bekannt, der
eine Verzweigung des Transportrohrs in drei Leitungen aufweist, wobei je nach Tabakmassenstrom
Tabak in eine oder mehrere Leitungen zugeführt wird. Die Leitungen
münden am Ende der Trocknungsstrecke vor dem Tabakabscheider ineinander. Wenn
der zu trocknende Tabakmassenstrom geringer als ein Maximalwert ist, wird das zum
Trocknen nicht benötigte Prozeßgas durch die Bypaßleitung geführt. Auf diese Weise
wird für unterschiedliche Tabakmassenströme nur der jeweils benötigte Anteil am gesamten
Prozeßgas zum Trocknen des Produkts verwendet.
Aus der GB 907 389 ist eine Vorrichtung zum Kühlen, Trocknen oder Erhitzen eines
Materials in Granulat- oder Pulverform, insbesondere Bausand, bekannt. Das Produkt
wird liegend mittels einer in das Transportrohr hineinragenden Wand in die Mitte des
Transportrohrs geleitet und wird dort mittels eines durch zwei Leitungen strömenden
Teilgasstroms aufgewirbelt und von einem durch eine weitere Leitung strömenden
Hauptgasstrom mitgenommen. Zwei parallel zu der Produktzuführrichtung angeordnete
Leitwände erstrecken sich stromabwärts über die Zuführöffnung hinaus in die Trocknungsstrecke.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Konditioniervorrichtung
bereitzustellen, bei der eine gleichmäßigere Trocknung des Produkts in der Trocknungsstrecke
erreicht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe insbesondere dadurch, dass das Transportrohr ein
Trennmittel zum Trennen des Prozeßgasstroms in einen produktaufnehmenden Teilstrom
und einen im wesentlichen produktfreien Teilstrom vor der Zuführöffnung, und
zum Zusammenführen der Teilströme am Anfang der Trocknungsstrecke aufweist, so
dass das Produkt im inneren Bereich des Transportrohrs in die Trocknungsstrecke eingeleitet
wird. Hierdurch wird eine über den Querschnitt des Transportrohrs breitere Verteilung
des Produkts in der Trocknungsstrecke und daher eine gleichmäßigere Trocknung
erzielt. An einer Abrißkante des Verzweigungsmittels am Anfang der Trocknungsstrecke
kann ein Lösen von Tabakverklumpungen erreicht werden. "Im inneren
Bereich" ist dabei nicht auf die Mittelachse des Transportrohrs oder einen engen zentralen
Bereich beschränkt. Der innere Bereich weist einen Abstand von mindestens 10 %,
vorzugsweise mindestens 20 %, weiter vorzugsweise mindestens 30 % des Transportrohrdurchmessers
von der Transportrohrwand auf. Der innere Bereich kann auch aus der
Transportrohrmitte heraus versetzt sein. Wesentlich ist nur, dass der produktaufnehmende
Teilstrom im wesentlichen nicht an der Transportrohrwand in die Trocknungsstrecke
eingeleitet wird.
"Am Anfang der Trocknungsstrecke" bedeutet zweckmäßigerweise, dass sich das
Trennmittel stromabwärts bis über die gesamte Zuführöffnung hinaus erstreckt, vorzugsweise
um mindestens einen Transportrohrdurchmesser, weiter vorzugsweise um
mindestens zwei Transportrohrdurchmesser. Dieses Merkmal ist insbesondere bei einem
im wesentlichen im freien Fall in das Transportrohr eintretenden Produkt vorteilhaft, um
eine Einleitung des Produkts in den inneren Bereich der Trocknungsstrecke zu erreichen.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich daher insbesondere ein senkrecht zu der Zuführrichtung
angeordneter Teil des Trennmittels stromabwärts bis über die gesamte Zuführöffnung
hinaus.
Die Einleitung des produktaufnehmenden Teilstroms in die Trocknungsstrecke im inneren
Bereich des Transportrohrs kann bei einem gekrümmten Transportrohr insbesondere
durch Einleitung des produktfreien Teilstroms in die Trocknungsstrecke am Krümmungsaußenrand
des Transportrohrs erzielt werden.
Um unterschiedliche Drücke für die Teilströme einstellen zu können, sind die Teilströme
vorzugsweise im wesentlichen vollständig voneinander getrennt, so dass ein Gasaustausch
zwischen den Teilströmen nicht stattfindet. Vorzugsweise ist eine Einstelleinrichtung
vorgesehen, die das Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit mindestens eines
Teilstroms, vorzugsweise insbesondere des produktaufnehmenden Teilstroms ermöglicht.
Die Strömungsgeschwindigkeit des produktaufnehmenden Teilstroms auf der Höhe
der Zuführöffnung wird vorzugsweise im Bereich von 10 bis 29 m/s eingestellt.
Vorzugsweise ist mindestens eine Meßeinrichtung zum Messen des Drucks bzw. der
Strömungsgeschwindigkeit mindestens eines Teilstroms vorgesehen. Dies ermöglicht
insbesondere eine Steuerung bzw. Regelung der Strömungsgeschwindigkeit eines Teilstroms
in Abhängigkeit des Meßwertes bzw. der Meßwerte.
Das Trennmittel kann auf einfache Weise mittels einer in dem Transportrohr angeordneten
Trennwand erreicht werden, die vor der Produktzuführung beginnt und am Anfang
der Trocknungsstrecke endet. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Denkbar
ist beispielsweise auch eine Abzweigung einer separaten produktfreien Bypaßleitung
aus dem Transportrohr vor der Produktzuführung und Einmündung der Bypaßleitung in
das Transportrohr am Anfang der Trocknungsstrecke.
In einer Ausführungsform ist die Trennwand zum Leiten eines Mediums durch das Innere
der Trennwand ausgebildet. Hierzu kann die Trennwand beispielsweise doppelwandig
ausgeführt sein. Es kann beispielsweise Kühlmedium durch die Trennwand geleitet
werden, beispielsweise um bei Kühlmitteltemperaturen unter 100 °C durch kondensierte
Feuchtigkeit Tabakanhaftungen an der Trennwand zu vermeiden. Zu diesem
Zweck kann auch ein Medium mit höheren Temperaturen im Vergleich zu der Prozeßgastemperatur
durch die Trennwand geleitet werden, um die Trennwand zu beheizen.
Zweckmäßigerweise weist die Trennwand in diesen Fällen einen Zulaufanschluß und
einen Ablaufanschluß für das Medium auf. Bei einer anderen Ausführungsform umfaßt
die Trennwand Öffnungen, beispielsweise in Form von Düsen, um ein Medium, beispielsweise
frisches heißes Prozeßgas oder ein Konditioniermedium, in das Innere des
Transportrohrs zu leiten.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist das Transportrohr zum Leiten eines Mediums
durch das Innere der Transportrohrwand eingerichtet. Hierzu kann die Transportrohrwand
beispielsweise doppelwandig ausgeführt sein. Dieser Aspekt beruht auf der
Beobachtung, dass die Trocknung des Tabakprodukts durch das Prozeßgas häufig nur in
einem Teil des Transportrohrs nach der Einlaßöffnung für das Tabakprodukt stattfindet,
während das Prozeßgas im daran anschließenden Teil des Transportrohrs durch Feuchtigkeitsanreicherung
und Abkühlung zunehmend verbraucht ist. Die diesbezügliche
Aufgabe des Aspekts der Erfindung liegt daher darin, die Trocknung des Tabakprodukts
zu verbessern. Der Aspekt der Erfindung löst diese Aufgabe durch Einleitung von frischem,
unverbrauchtem Prozeßgas in das Innere des Transportrohrs nach der Einlaßöffnung
für das Tabakprodukt. Da dieser Aspekt unabhängig von dem Trennmittel gesehen
werden kann, ist der darauf gerichtete Anspruch 16 gegebenenfalls eigenständig, d.h. in
einer nur auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 rückbezogenen Form, schützbar.
Vorzugsweise sind dabei die Öffnungen zum Einleiten des Mediums in das Transportrohrinnere
an der Außenseite gekrümmter Transportrohrabschnitte angeordnet, um die
Umlenkung des Tabakprodukts zu unterstützen. Vorzugsweise hat das durch die Transportrohrwand
geleitete Prozeßmedium eine höhere Temperatur als der Hauptstrom des
Prozeßgases, vorzugsweise im Bereich von 300 bis 800 °C, sowie vorzugsweise einen
höheren Druck. Durch die damit verbundene Aufheizung der Transportrohrwand können
Tabakanlagerungen an der Transportrohrwand vermieden werden, was bei Tabaken
mit hohem Soßenanteil besonders vorteilhaft ist, um Ablagerung von Soßenbestandteilen
zu verhindern. Das durch die Transportrohrwand zugeführte Prozeßmedium kann
eine unterschiedliche Zusammensetzung gegenüber dem Hauptstrom des Prozeßgases
(Luft, überhitzter Dampf oder eine Mischung dieser Bestandteile) aufweisen, beispielsweise
durch Zusetzung von Frischluft oder Dampf. Hierdurch ist es möglich, die Produkttemperatur
und die Trocknungsgeschwindigkeit im Verlauf der Trocknung und
dadurch die Produkteigenschaften zu beeinflussen. Zusätzlich kann eine Steuerung der
Prozeßluftzusammensetzung im Verlauf des Trocknungsprozesses vorgesehen sein, um
eine Anpassung der Produkttemperatur an die jeweiligen Trocknungserfordernisse zu
ermöglichen.
Auch eine Durchleitung von Medium als Heiz- oder Kühlmedium durch die Transportrohrwand
ohne Einleitung in das Innere des Transportrohrs ist denkbar. In diesem Fall
kann das Medium beispielsweise auch flüssig sein.
Weitere vorteilhafte Merkmale gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung
vorteilhafter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen hervor. Es zeigen:
- Fig. 1:
- einen schematischen Längsschnitt eines Stromtrockners im Bereich des Tabakeinlasses;
- Fig. 2A-C:
- Querschnitte durch das Transportrohr im Bereich des Tabakeinlasses mit
unterschiedlichen Anordnungen des Trennmittels;
- Fig. 3, 4:
- Querschnitte durch weitere Ausführungsformen des Transportrohrs im Bereich
des Tabakeinlasses; und
- Fig. 5:
- einen schematischen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines
Stromtrockners im Bereich des Tabakeinlasses.
Ein Stromtrockner 10 umfaßt eine Transportrohr 11 zum Transportieren eines Tabakprodukts
23 mittels eine Prozeßgasstroms 25. Der Prozeßgasstrom 25, der beispielsweise
eine Temperatur im Bereich von 110 bis 450 °C aufweist, wird mittels eines nicht
gezeigten Gebläses erzeugt und in Pfeilrichtung durch das Transportrohr 11 geleitet. In
einem Zuführabschnitt 12 des Transportrohrs 11 ist in der Umfangswand des Transportrohrs
11 eine Zuführöffnung 13 vorgesehen, durch die das Tabakprodukt 23 in das
Transportrohr 11 zugeführt und mittels des Prozeßgasstroms 25 durch das Transportrohr
11 transportiert wird. Im Anschluß an den Zuführabschnitt 12 kann ein gekrümmter
Rohrabschnitt 17 folgen, der in die vertikal angeordnete Trocknungsstrecke 18 übergeht.
Ein solcher, hier nur auszugsweise wiedergegebener Stromtrockner ist beispielsweise
aus der DE 100 46 123 A1 bekannt. Die mit der Zuführöffnung 13 verbundene
Zuführvorrichtung 14 kann eine Zellenradschleuse 15 und eine Winnoverwalze 16 umfassen.
Eine solche Zuführvorrichtung 14 ist in der EP 0 895 721 B1 beschrieben.
In dem Zuführabschnitt 12 des Transportrohrs 11 ist eine Trennwand 19 angeordnet, die
das Transportrohr 11 in einen produktführenden Teil 20 und einen produktfreien Teil 21
trennt. Der produktführende Teil 20 des Transportrohrs 11 ist in der der Zuführöffnung
13 zugeordneten Hälfte des Transportrohrs 11 angeordnet, der produktfreie Teil 21 in
der der Zuführöffnung 13 entgegengesetzten Hälfte. Das stromaufwärts gelegene Ende
22 der Trennwand 19 ist in Transportrichtung vor der Zuführöffnung 13 für das Tabakprodukt
gelegen. Hierdurch wird erreicht, dass das Tabakprodukt 23 im wesentlichen
vollständig in den produktführenden Teil 20 des Transportrohrs 11 eingeleitet wird,
während der produktfreie Teil 21 des Transportrohrs 11 im wesentlichen frei von Tabakprodukt
23 bleibt. Die Trennwand 19 erstreckt sich über den gekrümmten Abschnitt
17 des Transportrohrs 11 in die Trocknungsstrecke 18 hinein.
Das durch die Zuführöffnung 13 eintretende Tabakprodukt trifft auf die Trennwand 19
und wird entlang dieser durch den Prozeßgasstrom 25 zur Trocknungsstrecke 18 geleitet.
Die Trenneinrichtung 19 kann daher auch als Leiteinrichtung bezeichnet werden.
Aufgrund der Trennwand 19 wird das Tabakprodukt 23 in einem zentralen Bereich 26
des Transportrohrs 11 in die Trocknungsstrecke 18 eingeleitet.
Die Trennwand 19 ist im Bereich der Zuführöffnung 13 vorzugsweise im wesentlichen
senkrecht zur Zuführrichtung 24 angeordnet. Das stromabwärts gelegene Ende 27 der
Trennwand 19 ist in Transportrichtung hinter der Zuführöffnung 13 für das Tabakprodukt
angeordnet. Am stromabwärts gelegenen Ende 27 der Trennwand 19 wird das Tabakprodukt
23 daher durch den peripher eingeleiteten produktfreien Prozeßgasstrom
von der Gegenseite 28 der Transportrohrwand abgeschirmt. Die Gegenseite 28 bezeichnet
dabei den Teil der Transportrohrwand, der der Zuführöffnung 13 gegenüberliegt.
Aufgrund der Abschirmung von der Gegenseite 28 der Transportrohrwand und der etwa
mittigen Einleitung des Tabakprodukts 23 in die Trocknungsstrecke 18 wird eine breitere
Verteilung des Tabakprodukts 23 in der Trocknungsstrecke 18 und daher ein verbessertes.
Trocknungsergebnis erzielt. An der Abrißkante an dem stromabwärts gelegenen
Ende 27 der Trennwand 19 treten Verwirbelungen auf, die ein Lösen von Verklumpungen
des Tabakprodukts 23 und dadurch eine weitere Verbesserung des Trocknungsergebnisses
bewirken können. Die Anmeldung unterscheidet sich von der Anordnung
gemäß Research Disclosure No. 434, June 2000, p. 968 (s.o.), wo die einzelnen Teilrohre
nebeneinander in Bezug auf die Zuführöffnung für das Tabakprodukt angeordnet
sind, d.h. in einer zur Zuführrichtung senkrechten Ebene, um eine direkte Tabakzuführung
in sämtliche Teilrohre zu ermöglichen.
Die Trennwand 19 kann etwa im Bereich der maximalen Strömungsgeschwindigkeit des
freien Transportrohrs 11, d.h. des Transportrohrs 11 ohne Trennwand 19, angeordnet
sein. Dies ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel (Fig. 1, 2B und 3) der Fall, wo die
Trennwand 19 etwa 1/3 des Transportrohrdurchmessers von der Transportrohrwand
beabstandet in der der Zuführöffnung 13 gegenüberliegenden Transportrohrhälfte angeordnet
ist. Die Fig. 2A (Trennwand etwa 50 % des Transportrohrdurchmessers von der
Transportrohrwand beabstandet) und Fig. 2C (Trennwand etwa 15 % des Transportrohrdurchmessers
von der Transportrohrwand beabstandet) zeigen jedoch, dass dies
keineswegs zwingend der Fall ist.
Die Trennwand 19 trennt den produktführenden Teil 20 und den produktfreien Teil 21
des Transportrohrs 11 vorzugsweise vollständig voneinander ab, so dass im wesentlichen
kein Gasaustausch zwischen diesen Teilen des Transportrohrs 11 stattfindet. Am
stromaufwärts gelegenen Ende 22 der Trennwand 19 ist eine Verteilklappe 29 angeordnet,
die in Pfeilrichtung schwenkbar ist, so dass je nach Schwenkposition das Verhältnis
der Strömungsgeschwindigkeiten in dem produktführenden Teil 20 und dem produktfreien
Teil 21 des Transportrohrs 11 einstellbar ist. Zur Steuerung der Schwenkposition
der Verteilklappe 29 kann eine Steuereinrichtung 30 vorgesehen sein. Es können Drucksensoren
31, 32 zur Messung und Überwachung des Drucks in dem produktführenden
Teil 20 und/oder in dem produktfreien Teil 21 des Transportrohrs 11 vorgesehen sein.
Es kann weiterhin eine Regelung der Strömungsgeschwindigkeiten in den Teilen 20, 21
des Transportrohrs 11 auf der Grundlage der mit den Drucksensoren 31, 32 gemessenen
Drücke erfolgen. Vorzugsweise wird die Strömungsgeschwindigkeit in dem produktführenden
Teil 20 des Transportrohrs 11 auf der Höhe der Zuführöffnung 13 im Bereich
von 10 bis 29 m/s eingestellt.
Die Verteilklappe 29 dient zur Einstellung des Verhältnisses der pro Zeiteinheit fließenden
Gasmenge des produktführenden Teils 20 des Transportrohrs 11 relativ zu dem
produktfreien Teil 21. Die gesamte durch das Transportrohr 11 fließende Gasmenge
bleibt jedoch im wesentlichen unverändert. Hierdurch unterscheidet sich die Verteilklappe
29 von bekannten Einrichtungen zur Veränderung des gesamten Strömungsquerschnitts
(EP 0 484 899, JP 3109044 B2).
Die Trennwand 19 endet am Anfang der Trocknungsstrecke 18, so dass die gesamte
Prozeßgasmenge einschließlich der durch den produktfreien Teil 21 des Transportrohrs
11 fließenden Prozeßgasmenge zur Trocknung des Produkts in der Trocknungsstrecke
18 zur Verfügung steht. Dies unterscheidet die Konditioniervorrichtung von derjenigen
aus Research Disclosure No. 434, June 2000, p. 968 (s.o.), wo die produktfreie Leitung
erst am Ende der Trocknungsstrecke wieder einmündet und das produktfreie Prozeßgas
für die Trocknung des Tabakprodukts daher nicht zur Verfügung steht.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind an der der Zuführöffnung 13 zugewandten
Seite der Trennwand 19 in Längsrichtung verlaufende Leitschienen 33 angeordnet.
Hierdurch kann die Verteilung des Tabakprodukts 23 über den Durchmesser des Transportrohrs
11 fixiert werden und können die Strömungslinien des Prozeßgases 25 gleichgerichtet
werden, d.h. eine Querkomponente des Tabakprodukts 23 und des Prozeßgases
25 unterdrückt werden, was zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Tabakprodukts 23
in der Trocknungsstrecke 18 beiträgt.
Die Trennwand 19 ist besonders vorteilhaft für die in den Fig. 2, 3 gezeigten runden
Querschnitte des Transportrohrs 11, da sie verhindert, dass sich das Tabakprodukt 23 in
der der Zuführöffnung 13 gegenüberliegenden Rundung des Transportrohrs 11 ansammelt
und sich dort Feststoffsträhnen bilden. Die Erfindung ist aber keineswegs auf runde
Rohrquerschnitte beschränkt.
Die Erfindung ist nicht auf jeweils einen produktführenden oder einen produktfreien
Teil des Transportrohrs 11 beschränkt.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 4, 5 ist die Trennwand 19 doppelwandig ausgeführt
und umfaßt einen Anschluß 36 zur Einleitung eines Mediums durch eine entsprechende
Zuleitung 37. Es kann ein weiterer, nicht gezeigter Anschluß zum Ableiten des
Mediums vorgesehen sein, wenn das Medium lediglich zum Kühlen oder Heizen der
Trennwand 19 vorgesehen ist. In diesem Fall kann das Medium beispielsweise auch
flüssig sein. Ein Ablaufanschluß ist aber nicht unbedingt erforderlich, wenn, wie im
Beispiel der Fig. 5, das Medium durch als Düsen ausgeführte Öffnungen 34 in das Innere
des Transportrohrs 11 geleitet wird. In diesem Fall kann das Medium insbesondere
als frisches, heißes Prozeßmedium oder als Konditioniermedium dienen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist die Umfangswand des Transportrohrs 11
doppelwandig ausgeführt. Das Transportrohr 11 umfaßt einen nicht gezeigten Anschluß
für die Einleitung von Medium in die Transportrohrwand. In der Transportrohrwand
sind Öffnungen 35 zum Einleiten von frischem, heißem Prozeßmedium in das Innere
des Transportrohrs 11 vorgesehen, um die Trocknung des Tabakprodukts 23 zu verbessern.
Anstelle oder zusätzlich zu den Öffnungen 35 kann ein weiterer, nicht gezeigter
Anschluß zum Ableiten von durch die Transportrohrwand geleitetem Kühl- oder Heizmedium
vorgesehen sein.