EP1637824A2 - Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut - Google Patents

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EP1637824A2
EP1637824A2 EP05016930A EP05016930A EP1637824A2 EP 1637824 A2 EP1637824 A2 EP 1637824A2 EP 05016930 A EP05016930 A EP 05016930A EP 05016930 A EP05016930 A EP 05016930A EP 1637824 A2 EP1637824 A2 EP 1637824A2
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EP
European Patent Office
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bulk material
section
discharge
heat exchange
overflow pipe
Prior art date
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EP05016930A
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English (en)
French (fr)
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EP1637824A3 (de
EP1637824B1 (de
Inventor
Bernhard Dr. Stark
Klaus-Peter Lang
Michael Duerr
Thomas Gartmann
Guenter Dehm
Christoff Fedder
Olaf Hustert
Marcus Jokisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coperion GmbH
Original Assignee
Coperion Waeschle GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1637824A3 publication Critical patent/EP1637824A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0045—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for granular materials

Definitions

  • bulk material heat exchanger devices occur in the level control problems. These problems, which are due to numerous causes, mean that different bulk material temperatures can occur at the outlet of the bulk material heat exchanger. Furthermore, an interruption is necessary when carrying out cleaning work. Finally, in case of blockages or partial blockages of the bulk material heat exchanger considerable disturbances may occur.
  • EP 0 973 716 B1 discloses a bulk material heat exchanger which is designed to cool crystalline carboxylic acids.
  • the bulk material is fed to the heat exchanger in the lower region and fluidized there.
  • the coarser particles flow down from below.
  • the finer particles are transported in a fluidized bed through a cooling zone and discharged from the heat exchanger above the cooling zone.
  • the conveying air is drawn upwards and can be used for downstream transport to a silo.
  • the invention is therefore based on the object, a device of the general type in such a way that a trouble-free operation is possible.
  • the essence of the invention is that when exceeding a predetermined by the location of the inlet opening of the overflow pipe in the buffer section bulk material level in the buffer section, the bulk material flows through the overflow pipe and only after the bulk material heat exchanger again is merged with the bulk material flow, which adjusts a mixing temperature in the bulk material. In case of a temporary decommissioning by a malfunction, z. As a blockage, the bulk material heat exchanger, the entire flow of bulk material can flow through the overflow pipe. As a rule, the discharge sluice is operated in such a way that a considerable proportion, as a rule at least 80 percent of the normally occurring quantity of bulk material, is passed through the bulk material heat exchanger.
  • going quantities are then passed through the overflow pipe as it were in the bypass on the bulk material heat exchanger.
  • the overflow pipe has a large nominal diameter, which is usually larger than that of a upstream pneumatic conveying line, is supplied via the bulk material. With a large nominal size, the bulk material can flow through the overflow pipe without causing excessive pressure loss.
  • the bulk material heat exchanger is integrated with the overflow pipe in a pneumatic conveying line, wherein the supplied with an incoming feed line bulk material at least predominantly in the bulk material heat exchanger is heated and wherein the conveying air is passed through the overflow pipe at the bulk material heat exchanger and is merged behind this again with the bulk material flow.
  • the overflow pipe has a large nominal diameter.
  • the bulk material heat exchanger downstream as discharge organ rotary valve then there is no differential pressure at this. Such a differential pressure would namely lead to leakage air, which would flow counter to the bulk material in the bulk material heat exchanger and would lead to disturbances of the bulk material flow. Such a negative effect would occur especially in fine-grained or powdery bulk materials.
  • the tempered in the bulk material heat exchanger bulk material can also be introduced into a downstream delivery line, including the development according to claim 5 indicates a solution.
  • Claim 9 finally shows that a closed conveying gas circuit can also be provided, which may be expedient in particular when nitrogen is used as conveying gas instead of conveying air.
  • the bulk material heat exchanger can be designed in the usual way.
  • the product can by parallel arranged plates or transversely to the flow direction of the bulk material pipes of various different Cross-sectional shape in which the heat transfer fluid flows flows; but is particularly advantageous embodiment according to claim 10.
  • Claim 11 specifies a concretization of the cross-sectional conditions of the pneumatic delivery line and the overflow pipeline, wherein it is ensured by these cross-sectional relationships that a regulation of the bulk material level in the buffer section is not required.
  • the apparatus shown in FIG. 1 for controlling the temperature of bulk material has an upper buffer section 1, a middle heat exchange section 2 and a lower discharge section 3.
  • the sections 1, 2, 3 each have circular cross sections.
  • the housing-like, substantially enclosed buffer section 1 is provided with an upper inlet nozzle 4 for supplying a bulk material to be tempered.
  • the inlet nozzle 4 is preferably introduced tangentially into the buffer section 1 in order to effect a good separation of the bulk material along the inner wall of the buffer section 1.
  • This device is also referred to below as a bulk material heat exchanger.
  • the heat exchange section 2 has a housing 5, in whose interior space 6 heat exchanger tubes 7 are arranged parallel to each other at a distance from each other.
  • the interior 6 is therefore a heat exchange space.
  • Adjacent to the discharge section 3 opens into the interior 6 of the housing 5 of the heat exchange section 2, a supply nozzle 8 for heat transfer fluid.
  • Adjacent to the buffer section 1 opens a discharge nozzle 9 from the interior 6 of the housing 5.
  • deflecting plates 10 are each transversely to the longitudinal direction of the tubes 7 at a distance from each other mounted such that a supplied via the supply nozzle 8 heat transfer fluid according to the flow directional arrow 11 meandering through the interior 6 each transverse to the longitudinal direction of the tubes gradually upward to the discharge nozzle 9 flows.
  • the heat exchange section 2 is therefore for a cross-countercurrent designed the heat transfer fluid.
  • the interior 6 can be filled with a tube 7 enveloping bed 12 of glass beads, steel balls and plastic granules, which contributes to the improvement of the heat transfer between the heat transfer fluid and the tubes 7.
  • removable retaining sieves 13 are arranged in the socket 8, 9.
  • the size of the particles of the bed 12 should be such that they can be introduced into them after the heat exchange section 2 has been manufactured.
  • the particles of the bed 12 must therefore in any case be smaller than the pitch of the tubes 7.
  • the particles of the bed 12 are preferably spherical, lens or cylindrical shape.
  • the tubes 7 are connected at the top in an inlet tube plate 14 fixedly connected to the housing 5 and at the bottom with an outlet tube plate 15 in such a way that they are open towards the buffer section 1 and the discharge section 3. Between the buffer section 1 and the heat exchange section 2 on the one hand and the heat exchange section 2 and the discharge section 3 are flange connections 16 and 17. As the drawing is removed, the inlet tube plate 14 is configured in that each tube 7 has an inlet funnel 18 which widens toward the buffer section 1 and thus narrows towards the respective tube 7, with adjacent funnels 18 in turn being dimensioned so that they meet at the top in a relatively sharp edge 19.
  • the inlet funnels 18 have an opening angle ⁇ which is at least 30 ° and at most 120 °, but is preferably in the range from 40 ° to 100 °. This avoids that in the inlet tube plate 14 between adjacent tubes 7 dead spaces or dead surfaces arise on which bulk material 20 remains, which is not supplied to a pipe 7 by gravity, especially when emptying the heat exchange section 2 and therefore remains on the inlet tube sheet 14.
  • the discharge section 3 is in the form of a downwardly tapered cone-shaped funnel. Such a shape causes the bulk material 20 flows in the discharge section 3 at all points of an arbitrarily selected cross section with almost the same speed, in this consideration, the immediate wall area is not taken into account, since there is always a delay due to wall friction.
  • a cellular wheel lock 22 is provided, the housing 23 is connected via a downpipe 24 with the discharge section 3.
  • a cellular wheel 25 is arranged, which is rotatably driven by a motor 26.
  • cellular wheel locks are of course other discharge facilities into consideration, such. B. discharge screws, vibrating troughs or metering slides.
  • an overflow pipe 27 This overflow pipe 27 leads past the heat exchange section 2 and at the discharge section 3 and opens below the feeder lock 22 serving as a sluice in a discharge pipe 28.
  • the inlet opening 29 of the overflow pipe 27th is about
  • the bulk material level 30 in the buffer section 1 is approximately such that at a bulk material reaching or exceeding the inlet opening 29 of the overflow pipeline 27 Mirror 30 overflowing bulk material 20 flows through the overflow pipe 27. Due to the tangential feeding of the bulk material through the inlet nozzle 4 in the buffer section 1, a uniform, ie approximately level equal filling of the buffer section 1 is achieved. This ensures that not too much bulk material is entrained with the conveying air in the overflow pipe 27.
  • the outflow of bulk material 20 through the overflow pipeline 27 may be zero.
  • fluctuations in the bulk material supply via the inlet nozzle 4 can be compensated.
  • disturbances in the bulk material transport through the heat exchange section 2 and in the area of the cellular wheel lock 22 can be compensated.
  • Fig. 2 shows a bulk material heat exchanger on a silo 31.
  • the buffer section 4 is supplied via a pneumatic conveying line 32 in the conveying direction 33 bulk material 20, which enters through the inlet nozzle 4 in the buffer section 1.
  • the promotion of most of the bulk material 20 takes place through the heat exchange section 2 and the discharge lock 22 and the discharge pipe 28 in an inlet 34 of the silo 31.
  • the through the feed line 32 with the bulk material 20 in the buffer Section 1 funded conveying air is completely conveyed through the overflow pipe 27 into the silo 31 and exits there through an exhaust port 35.
  • a filter 36 is regularly arranged.
  • This configuration and arrangement is particularly suitable when using particularly large silos 31 with a large diameter, namely where the inlet 34 and the exhaust air nozzle 35 have the greatest possible distance, for example, 10 m from each other, so that a sufficient calming of the entering into the silo 31 conveying air takes place.
  • a bulk material heat exchanger is integrated in a pneumatic conveying line 37 and thus stands under overpressure or underpressure during operation, since in principle a suction or a pressure feed can take place in the pneumatic conveying line 37.
  • the delivery line 37 occurs - as already described in Fig. 2 - via the inlet nozzle 4 in the buffer section 1 a.
  • the overflow pipe 27 is thus part of the air conveyor system, wherein only in the region of the heat exchange section 2, the conveying air and the bulk material 20 are at least largely separated from each other. Behind the discharge lock 22 of the bulk material flow and the conveying air are brought together again.
  • a switch 39, 40 are provided in each case, which are connected to one another via a bypass line 41.
  • the bulk material 20 can then be conveyed past the device.
  • a radiator 27 a is integrated into the overflow pipe 27, so that the conveying air is cooled.
  • Such a cooler 27a may be, for example, a double-pipe or shell-and-tube heat exchanger.
  • the bulk material 20 is fed to the buffer section 1 by gravity.
  • it is in the bulk material 20 to plastic granules, which is supplied from an extruder 42 with subordinate underwater granulation 43 a dryer 44. From there, it passes through a classifying sieve 45 by gravity via the inlet nozzle 4 into the buffer section 1.
  • the discharge gate 22 is hereby followed by a so-called closed pre-container 46, into which the discharge pipe 28 discharges.
  • the overflow pipeline 27 also opens into this pre-container 46, from which a motor-driven cellular wheel lock 47 serving as a feed lock enters the bulk material 20 into a pneumatic delivery line 48.
  • the conveying air is generated by means of a blower 49.
  • the promotion takes place in the conveying direction 33.
  • the leaking from the cellular wheel lock 47 in the pre-tank 46 leakage air is discharged via the overflow pipe 27 into the buffer section 1, from which it exits through an exhaust port 50.
  • the delivery through the delivery line 48 takes place to silos 51, 52.
  • FIG. 5 differs from that of FIG. 4 only in that the supply of the bulk material 20 already takes place via a pneumatic conveying line 32, as is the case with the arrangement according to FIG. 2.
  • the entire conveying air is blown off from the pneumatic conveying line 32 via the exhaust air nozzle 50.
  • the arrangement of Figure 6 differs from that of Figure 5 in that a cycle of the conveying gas is provided; This is for example of interest if, instead of conveying air nitrogen is used as a conveying gas.
  • the first feed line 32 bulk material 20 is input via the inlet nozzle 4 in the buffer section 1.
  • the exhaust pipe 50 is connected via a connecting line 53 with a radiator 54 and a safety filter 55 to the blower 49.
  • the leakage air from the cellular wheel lock 47 and the upstream pre-tank 46 via the overflow pipe 27 into the buffer section 1 and fed from there via the exhaust port 35 and the connecting line 53 of the second delivery line 48.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut (20) weist einen in Schwerkraft-Richtung vom Schüttgut (20) durchströmbaren Wärme-Austausch-Abschnitt (2), einen diesem vorgeordneten Puffer-Abschnitt (1) und einen ihm nachgeordneten Austrags-Abschnitt (3) auf. Dem Austrags-Abschnitt (3) ist eine Austrags-Einrichtung (22) zugeordnet. Weiterhin ist eine Überlauf-Rohrleitung (27) für das Schüttgut (20) vorgesehen, deren Eintritts-Öffnung (29) aus dem Puffer-Abschnitt (1) ausmündet, und die mit dem aus dem Austrags-Abschnitt (3) ausgetragenen Schüttgut (20) wieder zusammengeführt ist.

Description

  • Bei derartigen, nachfolgend als Schüttgut-Wärmetauscher bezeichneten Vorrichtungen treten bei der Füllstands-Regelung Probleme auf. Diese auf zahlreiche Ursachen zurückgehenden Probleme führen dazu, dass am Austritt des Schüttgut-Wärmetauschers unterschiedliche Schüttgut-Temperaturen auftreten können. Des Weiteren ist bei Durchführung von Reinigungsarbeiten eine Unterbrechung notwendig. Schließlich können bei Verstopfungen oder Teilverstopfungen des Schüttgut-Wärmetauschers erhebliche Störungen auftreten.
  • Aus der EP 0 973 716 B 1 ist ein Schüttgut-Wärmetauscher bekannt, der zur Kühlung von kristallinen Carbonsäuren ausgelegt ist. Dem Wärmetauscher wird in dessen unterem Bereich das Schüttgut zugeführt und dort fluidisiert. Die gröberen Partikel strömen unten ab. Die feineren Partikel werden in einer Wirbelschicht durch eine Kühlzone transportiert und oberhalb der Kühlzone aus dem Wärmetauscher ausgetragen. Die Förderluft wird nach oben abgezogen und kann zum nachgeordneten Transport zu einem Silo eingesetzt werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der allgemeinen Gattung so auszugestalten, dass ein störungsfreier Betrieb möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
  • Der Kern der Erfindung liegt darin, dass bei Überschreiten eines durch die Lage der Eintritts-Öffnung der Überlauf-Rohrleitung im Puffer-Abschnitt vorgegebenen Schüttgut-Spiegels im Puffer-Abschnitt das Schüttgut durch die Überlauf-Rohrleitung abfließt und erst hinter dem Schüttgut-Wärmetauscher wieder mit dem Schüttgutstrom zusammengeführt wird, wodurch sich eine Mischtemperatur im Schüttgut einstellt. Bei einer vorübergehenden Außerbetriebsetzung durch eine Betriebsstörung, z. B. eine Verstopfung, des Schüttgut-Wärmetauschers, kann der gesamte Schüttgutstrom durch die Überlauf-Rohrleitung fließen. In der Regel wird die Austrags-Schleuse so betrieben, dass ein erheblicher Anteil, in der Regel mindestens 80 Prozent der normalerweise anfallenden Schüttgut-Menge durch den Schüttgut-Wärmetauscher geführt werden. Darüber hinaus gehende Mengen werden dann durch die Überlauf-Rohrleitung gleichsam im Bypass am Schüttgut-Wärmetauscher vorbeigeführt. Die Überlauf-Rohrleitung weist eine große Nennweite auf, die in der Regel größer ist als die einer vorgeordneten pneumatischen Förderleitung, über die Schüttgut zugeführt wird. Bei einer großen Nennweite kann das Schüttgut durch die Überlauf-Rohrleitung abfließen, ohne dass ein zu großer Druckverlust entsteht.
  • Bei der weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird auch die in den Puffer-Abschnitt eintretende Förderluft durch die Überlauf-Rohrleitung abgeführt. Diese Ausgestaltung bietet u. a. sich bei einer Weiterbildung nach Anspruch 3 an, wobei dann die Gesamtentlüftung erst in einem nachgeordneten Silo erfolgt.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung gemäß Anspruch 4 wird der Schüttgut-Wärmetauscher mit der Überlauf-Rohrleitung in eine pneumatische Förderleitung integriert, wobei das mit einer ankommenden Förderleitung zugeführte Schüttgut zumindestens ganz überwiegend im Schüttgut-Wärmetauscher temperiert wird und wobei die Förderluft durch die Überlauf-Rohrleitung am Schüttgut-Wärmetauscher vorbeigeführt wird und hinter diesem mit dem Schüttgutstrom wieder zusammengeführt wird. Dadurch erfolgt dann eine Weiterförderung in einer weiterführenden Förderleitung. Gerade bei dieser Ausgestaltung ist es von Vorteil, dass die Überlauf-Rohrleitung eine große Nennweite aufweist. Bei einer dem Schüttgut-Wärmetauscher als Austragsorgan nachgeordneten Zellenrad-Schleuse liegt dann kein Differenzdruck an dieser an. Ein solcher Differenzdruck würde nämlich zu Leckluft führen, die dem Schüttgut im Schüttgut-Wärmetauscher entgegenströmen und zu Störungen des Schüttgutflusses führen würde. Ein solcher negativer Effekt würde insbesondere bei feinkörnigen oder pulvrigen Schüttgütern auftreten.
  • Alternativ kann das im Schüttgut-Wärmetauscher temperierte Schüttgut auch in eine nachgeordnete Förderleitung eingeschleust werden, wozu die Weiterbildung nach Anspruch 5 eine Lösung angibt.
  • Durch die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 6, 7 und 8 wird erreicht, dass die Entlüftung der dem Schüttgut-Wärmetauscher nachgeordneten Einrichtungen über die Überlauf-Rohrleitung erfolgt. Dies gilt insbesondere für die Leckluft, die aus der Zuführ-Schleuse austritt.
  • Anspruch 9 gibt schließlich wieder, dass auch ein geschlossener Fördergas-Kreislauf vorgesehen sein kann, was insbesondere bei Einsatz von Stickstoff als Fördergas anstelle von Förderluft zweckmäßig sein kann.
  • Grundsätzlich kann der Schüttgut-Wärmetauscher in üblicher Weise ausgestaltet sein. So kann das Produkt durch parallel angeordnete Platten oder um quer zur Fließrichtung des Schüttguts eingebaute Rohre unterschiedlichster Querschnittsform, in denen das Wärmeträger-Fluid strömt, fließt; besonders vorteilhaft ist aber eine Ausgestaltung nach Anspruch 10.
  • Anspruch 11 gibt eine Konkretisierung der Querschnittsverhältnisse von pneumatischer Förderleitung und Überlauf-Rohrleitung an, wobei durch diese Querschnittsverhältnisse sichergestellt wird, dass eine Regelung des Schüttgut-Füllstands im Puffer-Abschnitt nicht erforderlich ist.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt
    • Fig. 1
    eine Vorrichtung nach der Erfindung in vertikalem Längsschnitt in schematischer Darstellung,
    Fig. 2
    eine Anordnung einer Vorrichtung nach der Erfindung auf einem Silo,
    Fig. 3
    eine Anordnung einer Vorrichtung nach der Erfindung in einer pneumatischen Förderung,
    Fig. 4
    eine Vorrichtung nach der Erfindung mit vorgeordne-ter Schwerkraft-Zuführung von Schüttgut und nachgeordneter pneumatischer Förderung,
    Fig. 5
    eine Fig. 4 entsprechende Anordnung jedoch mit pneumatischer Zuführung des Schüttguts zur Vorrichtung und
    Fig. 6
    eine Anordnung einer Vorrichtung nach der Erfindung mit einer Kreislaufführung des Fördergases.
  • Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut weist einen oberen Puffer-Abschnitt 1, einen mittleren Wärme-Austausch-Abschnitt 2 und einen unteren Austrags-Abschnitt 3 auf. Die Abschnitte 1, 2, 3 weisen jeweils Kreisquerschnitte auf. Der gehäuseartige, im Wesentlichen umschlossene Puffer-Abschnitt 1 ist mit einem oberen Zulauf-Stutzen 4 zur Zuführung eines zu temperierenden Schüttguts versehen. Der Zulauf-Stutzen 4 wird bevorzugt tangential in den Puffer-Abschnitt 1 eingeführt, um eine gute Abscheidung des Schüttguts entlang der Innenwand des Puffer-Abschnitts 1 zu bewirken. Diese Vorrichtung wird nachfolgend auch als Schüttgut-Wärmetauscher bezeichnet.
  • Der Wärme-Austausch-Abschnitt 2 weist ein Gehäuse 5 auf, in dessen Innenraum 6 parallel zueinander Wärmetauscher-Rohre 7 jeweils mit Abstand voneinander angeordnet sind. Der Innenraum 6 ist also ein Wärmetausch-Raum.
  • Benachbart zum Austrags-Abschnitt 3 mündet in den Innenraum 6 des Gehäuses 5 des Wärmeaustausch-Abschnitts 2 ein Zuführ-Stutzen 8 für Wärmeträger-Fluid ein. Benachbart zum Puffer-Abschnitt 1 mündet ein Abführ-Stutzen 9 aus dem Innenraum 6 des Gehäuses 5 aus. Im Innenraum 6 sind Umlenk-Platten 10 jeweils quer zur Längsrichtung der Rohre 7 im Abstand voneinander derart angebracht, dass ein über den Zuführ-Stutzen 8 zugeführtes Wärmeträger-Fluid entsprechend dem Strömungs-RichtungsPfeil 11 mäanderförmig durch den Innenraum 6 jeweils quer zur Längsrichtung der Rohre schrittweise nach oben zum Abführ-Stutzen 9 strömt. Der Wärme-Austausch-Abschnitt 2 ist also für einen Kreuz-Gegen-Strom des Wärmeträger-Fluids ausgelegt. Der Innenraum 6 kann mit einer die Rohre 7 umhüllenden Schüttung 12 aus Glaskugeln, Stahlkugeln und Kunststoffgranulat gefüllt sein, die zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Wärmeträger-Fluid und den Rohren 7 beiträgt. Die Einfüllung dieser Schüttung in den Innenraum 6 erfolgt über den Abführ-Stutzen 9; eine eventuelle Entnahme erfolgt über den Zufuhr-Stutzen 8. Zur Sicherung der Schüttung im Innenraum 6 sind in den Stutzen 8, 9 herausnehmbare Rückhalte-Siebe 13 angeordnet. Die Größe der Partikel der Schüttung 12 sollte so sein, dass sie nach der Herstellung des Wärme-Austausch-Abschnitts 2 in diesen eingebracht werden können. Die Partikel der Schüttung 12 müssen auf jeden Fall also kleiner sein als der Teilungsabstand der Rohre 7. Die Partikel der Schüttung 12 haben bevorzugt Kugel-, Linsen-oder Zylinderform.
  • Die Rohre 7 sind oben in einem fest mit dem Gehäuse 5 verbundenen Einlauf-Rohrboden 14 und unten mit einem Auslauf-Rohrboden 15 derart verbunden, dass sie zum Puffer-Abschnitt 1 und zum Austrags-Abschnitt 3 hin offen sind. Zwischen dem Puffer-Abschnitt 1 und dem Wärme-Austausch-Abschnitt 2 einerseits und dem Wärme-Austausch-Abschnitt 2 und dem Austrags-Abschnitt 3 bestehen Flanschverbindungen 16 bzw. 17. Wie der Zeichnung entnehmbar ist, ist der Einlauf-Rohrboden 14 so ausgestaltet, dass jedes Rohr 7 einen sich zum Puffer-Abschnitt 1 hin erweiternden, zum jeweiligen Rohr 7 hin also verengenden Zulauf-Trichter 18 aufweist, wobei benachbarte Trichter 18 wiederum so dimensioniert sind, dass sie sich oben in einer verhältnismäßig scharfen Kante 19 treffen. Die Zulauf-Trichter 18 weisen einen Öffnungswinkel α auf, der mindestens 30° und maximal 120° ist, vorzugsweise aber im Bereich von 40° bis 100° liegt. Hierdurch wird vermieden, dass im Einlauf-Rohrboden 14 zwischen benachbarten Rohren 7 Toträume bzw. Totflächen entstehen, auf denen Schüttgut 20 liegen bleibt, das insbesondere bei der Entleerung des Wärme-Austausch-Abschnittes 2 nicht einem Rohr 7 durch Schwerkraft zugeführt wird und daher auf dem Einlauf-Rohrboden 14 liegen bleibt.
  • An der Außenseite des Gehäuses 5 sind Vibratoren 21 angebracht, mittels derer der gesamte Wärme-Austausch-Abschnitt 2 und damit die Rohre 7 in Vibrationen versetzt werden, wodurch ein Wärmeübergang auf der Innenseite der Rohre 7, also zwischen diesen und dem Schüttgut 20 verbessert wird.
  • Der Austrags-Abschnitt 3 ist in Form eines sich nach unten verjüngenden kegelförmigen Trichters ausgebildet. Eine solche Form bewirkt, dass das Schüttgut 20 im Austrags-Abschnitt 3 an allen Stellen eines beliebig ausgewählten Querschnitts mit nahezu der gleichen Geschwindigkeit fließt, wobei bei dieser Betrachtung der unmittelbare Wandbereich nicht berücksichtigt wird, da hier immer eine Verzögerung durch Wandreibung eintritt. Als Austrags-Einrichtung ist eine Zellenrad-Schleuse 22 vorgesehen, deren Gehäuse 23 über ein Fallrohr 24 mit dem Austrags-Abschnitt 3 verbunden ist. Im Gehäuse 23 ist ein Zellenrad 25 angeordnet, das von einem Motor 26 drehantreibbar ist. Außer Zellenrad-Schleusen kommen selbstverständlich auch andere Austrags-Einrichtungen in Betracht, wie z. B. Austragsschnecken, Vibrationsrinnen oder Dosierschieber.
  • Aus dem Puffer-Abschnitt 1 mündet eine Überlauf-Rohrleitung 27 aus. Diese Überlauf-Rohrleitung 27 führt am Wärme-Austausch-Abschnitt 2 und am Austrags-Abschnitt 3 vorbei und mündet unterhalb der als Austrags-Schleuse dienenden Zellenrad-Schleuse 22 in ein Abführ-Rohr 28. Die Eintritts-Öffnung 29 der Überlauf-Rohrleitung 27 befindet sich etwa auf halber Höhe des Puffer-Abschnitts 1. Wie Fig. 1 entnehmbar ist, stellt sich der Schüttgut-Spiegel 30 im Puffer-Abschnitt 1 etwa so ein, dass bei einem die Eintritts-Öffnung 29 der Überlauf-Rohrleitung 27 erreichenden bzw. überschreitenden Schüttgut-Spiegel 30 das überschießende Schüttgut 20 durch die Überlauf-Rohrleitung 27 abfließt. Durch die tangentiale Zuführung des Schüttguts durch den Zulauf-Stutzen 4 in den Puffer-Abschnitt 1 wird eine gleichmäßige, d. h. etwa niveaugleiche Füllung des Puffer-Abschnitts 1 erreicht. Hierdurch wird erreicht, dass nicht zu viel Schüttgut mit der Förderluft in die Überlauf-Rohrleitung 27 mitgerissen wird. Sobald der Schüttgut-Spiegel 30 bis auf das Niveau der Eintritts-Öffnung 29 absinkt oder darunter liegt, geht der Abfluss von Schüttgut 20 durch die Überlauf-Rohrleitung 27 gegebenenfalls auf Null. Hierdurch können Schwankungen in der Schüttgut-Zufuhr über den Zulauf-Stutzen 4 ausgeglichen werden. Des Weiteren können Störungen im Schüttgut-Transport durch den Wärme-Austausch-Abschnitt 2 und im Bereich der Zellenrad-Schleuse 22 ausgeglichen werden.
  • Fig. 2 zeigt einen Schüttgut-Wärmetauscher auf einem Silo 31. Dem Puffer-Abschnitt 4 wird über eine pneumatische Förderleitung 32 in Förderrichtung 33 Schüttgut 20 zugeführt, das durch den Zulauf-Stutzen 4 in den Puffer-Abschnitt 1 eintritt. Die Förderung des größten Teils des Schüttgutes 20 erfolgt durch den Wärme-Austausch-Abschnitt 2 und die Austrags-Schleuse 22 und das Abführ-Rohr 28 in einen Einlass 34 des Silo 31. Die durch die Förderleitung 32 mit dem Schüttgut 20 in den Puffer-Abschnitt 1 geförderte Förderluft wird vollständig über die Überlauf-Rohrleitung 27 in den Silo 31 gefördert und tritt dort durch einen Abluft-Stutzen 35 aus. In letzterem ist regelmäßig ein Filter 36 angeordnet. Diese Ausgestaltung und Anordnung ist insbesondere bei Einsatz besonders großer Silos 31 mit großem Durchmesser geeignet, wo nämlich der Einlass 34 und der Abluft-Stutzen 35 einen möglichst großen Abstand von beispielsweise 10 m voneinander aufweisen, so dass eine ausreichende Beruhigung der in den Silo 31 eintretenden Förderluft stattfindet.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist ein Schüttgut-Wärmetauscher in eine pneumatische Förderleitung 37 integriert und steht somit während des Betriebes unter Über- oder Unterdruck, da in der pneumatischen Förderleitung 37 grundsätzlich eine Saug- oder eine Druckförderung stattfinden kann. Die Förderleitung 37 tritt - wie bereits in Fig. 2 geschildert - über den Zulauf-Stutzen 4 in den Puffer-Abschnitt 1 ein. Das Abführ-Rohr 28, in das die Überlauf-Rohrleitung 27 einmündet, geht wiederum in die weiterführende Förderleitung 38 über. Die Überlauf-Rohrleitung 27 ist also Teil des Luft-Fördersystems, wobei lediglich im Bereich des Wärme-Austausch-Abschnitts 2 die Förderluft und das Schüttgut 20 zumindest weitgehend voneinander getrennt werden. Hinter der Austrags-Schleuse 22 werden der Schüttgutstrom und die Förderluft wieder zusammengeführt. In der ankommenden Förderleitung 37 und der weiterführenden Förderleitung 38 sind jeweils eine Weiche 39, 40 vorgesehen, die über eine Bypass-Leitung 41 miteinander verbunden sind. Bei schweren Störungen in der Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut 20 oder bei einer Reinigung dieser Vorrichtung kann das Schüttgut 20 dann an der Vorrichtung vorbei gefördert werden. Gerade bei dieser Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, wenn in die Überlauf-Rohrleitung 27 ein Kühler 27a integriert ist, damit die Förderluft gekühlt wird. Bei einem solchen Kühler 27a kann es sich beispielsweise um einen Doppelrohr- oder Rohrbündel-Wärmetauscher handeln.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 4 wird das Schüttgut 20 dem Puffer-Abschnitt 1 durch Schwerkraft zugeführt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Schüttgut 20 um Kunststoffgranulat, das von einem Extruder 42 mit nachgeordneter Unterwasser-Granulierung 43 einem Trockner 44 zugeführt wird. Von dort gelangt es über ein Klassier-Sieb 45 durch Schwerkraft über den Zulauf-Stutzen 4 in den Puffer-Abschnitt 1. Der Austrags-Schleuse 22 ist hierbei ein sogenannter geschlossener Vor-Behälter 46 nachgeordnet, in den das Abführ-Rohr 28 mündet. Die Überlauf-Rohrleitung 27 mündet ebenfalls in diesen Vor-Behälter 46, aus dem eine als Zuführ-Schleuse dienende motorisch angetriebene Zellenrad-Schleuse 47 das Schüttgut 20 in eine pneumatische Förderleitung 48 eingibt. Die Förderluft wird mittels eines Gebläses 49 erzeugt. Die Förderung erfolgt in Förderrichtung 33. Die aus der Zellenrad-Schleuse 47 in den Vor-Behälter 46 eintretende Leckluft wird über die Überlauf-Rohrleitung 27 in den Puffer-Abschnitt 1 abgeführt, aus dem sie durch einen Abluft-Stutzen 50 austritt. Die Förderung durch die Förderleitung 48 erfolgt zu Silos 51, 52.
  • Die Ausgestaltung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 4 nur dadurch, dass die Zufuhr des Schüttgutes 20 bereits über eine pneumatische Förderleitung 32 erfolgt, wie es auch bei der Anordnung nach Fig. 2 der Fall ist. Außer der Leckluft aus dem Vor-Behälter 46 wird die gesamte Förderluft aus der pneumatischen Förderleitung 32 über den Abluft-Stutzen 50 abgeblasen.
  • Die Anordnung nach Fig. 6 unterscheidet sich von der nach Fig 5 dadurch, dass ein Kreislauf der Fördergases vorgesehen ist; dies ist beispielsweise dann von Interesse, wenn anstelle von Förderluft Stickstoff als Fördergas eingesetzt wird. Durch die erste Förderleitung 32 wird Schüttgut 20 über den Zulauf-Stutzen 4 in den Puffer-Abschnitt 1 eingegeben. Der Abluft-Stutzen 50 ist über eine Verbindungs-Leitung 53 mit einem Kühler 54 und einem Sicherheitsfilter 55 mit dem Gebläse 49 verbunden. Auch hier wird die Leckluft aus der Zellenrad-Schleuse 47 bzw. dem vorgeordneten Vor-Behälter 46 über die Überlauf-Rohrleitung 27 in den Puffer-Abschnitt 1 geführt und von dort über den Abluft-Stutzen 35 und die Verbindungs-Leitung 53 der zweiten Förderleitung 48 zugeführt.
  • Durch die Kühlung des Fördergases im Kühler 54 wird das Schüttgut in der Förderleitung 48 zusätzlich gekühlt. Eine entsprechend der Ausgangstemperatur des gekühlten Fördergases niedrigere Mischungstemperatur von Schüttgut und Fördergas stellt sich hierbei bereits nach wenigen Metern Förderweg ein. Hierin liegt ein Vorteil der Anordnung nach Fig. 6 gegenüber der nach Fig. 3.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut (20)
    - mit einem in Schwerkraft-Richtung vom Schüttgut (20) durchströmbaren Wärme-Austausch-Abschnitt (2),
    - mit einem dem Wärme-Austausch-Abschnitt (2) in Schwerkraft-Richtung vorgeordneten Puffer-Abschnitt (1) für das Schüttgut (20) mit einem Schüttgut-Zulauf (4),
    - mit einem dem Wärme-Austausch-Abschnitt (2) in Schwerkraft-Richtung nachgeordneten Austrags-Abschnitt (3) zum Austrag eines Schüttgutstroms,
    - mit einer dem Austrags-Abschnitt (3) zugeordneten Austrags-Einrichtung (22) für das aus dem Austrags-Abschnitt (13) ausgetragene Schüttgut (20) und
    - mit einer Überlauf-Rohrleitung (27) für Schüttgut (20),
    -- deren Eintritts-Öffnung (29) aus dem Puffer-Abschnitt (1) ausmündet und
    -- die mit dem ausgetragenen Schüttgut (20) zusammengeführt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass in den Schüttgut-Zulauf (4) eine pneumatische Förderleitung (32, 37) für Schüttgut (20) einmündet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Austrags-Einrichtung (22) ein Silo (31) nachgeordnet ist, dass die Überlauf-Rohrleitung (27) hinter der Austrags-Einrichtung (22) mit dem ausgetragenen Schüttgut (20) zusammengeführt ist und dass der Silo (31) entlüftet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Überlauf-Rohrleitung (27) und die Austrags-Einrichtung (22) gemeinsam zu einer weiterführenden Förderleitung (38) zusammengeführt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Austrags-Einrichtung (22) eine Zuführ-Schleuse (47) für eine pneumatische Förderleitung (48) nachgeordnet ist und
    dass die Überlauf-Rohrleitung (27) zwischen der Austrags-Einrichtung (22) und der Zuführ-Schleuse (47) mit dem ausgetragenen Schüttgut (20) zusammengeführt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zuführ-Schleuse (47) ein Vor-Behälter (46) vorgeordnet ist und
    dass die Austrags-Einrichtung (22) und die Überlauf-Rohrleitung (27) in den Vor-Behälter (46) einmünden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Vor-Behälter (46) geschlossen ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Puffer-Abschnitt (2) mit einer Entlüftung (50) versehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entlüftung (50) über eine Verbindungs-Leitung (53) mit Gebläse (49) mit der pneumatischen Förderleitung (48) verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass im Wärme-Austausch-Abschnitt (2) in Schwerkraft-Richtung angeordnete Wärmetauscher-Rohre (7) angeordnet sind, die mit dem Puffer-Abschnitt (2) und dem Austrags-Abschnitt (3) verbunden sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Überlauf-Rohrleitung (27) einen Querschnitt aufweist, der mindestens gleich, bevorzugt aber mindestens doppelt so groß ist wie der Querschnitt der pneumatischen Förderleitung (32, 37).
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