EP4400792A1 - Vorrichtung zum trocknen und/oder kühlen von schüttgut - Google Patents

Vorrichtung zum trocknen und/oder kühlen von schüttgut Download PDF

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EP4400792A1
EP4400792A1 EP23150994.4A EP23150994A EP4400792A1 EP 4400792 A1 EP4400792 A1 EP 4400792A1 EP 23150994 A EP23150994 A EP 23150994A EP 4400792 A1 EP4400792 A1 EP 4400792A1
Authority
EP
European Patent Office
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base frame
spring elements
elements
spring
spring element
Prior art date
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Pending
Application number
EP23150994.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Anibas
Andreas Dichtinger
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.)
Binder and Co AG
Original Assignee
Binder and Co AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Binder and Co AG filed Critical Binder and Co AG
Priority to EP23150994.4A priority Critical patent/EP4400792A1/de
Publication of EP4400792A1 publication Critical patent/EP4400792A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/26—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by reciprocating or oscillating conveyors propelling materials over stationary surfaces; with movement performed by reciprocating or oscillating shelves, sieves, or trays
    • F26B17/263—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by reciprocating or oscillating conveyors propelling materials over stationary surfaces; with movement performed by reciprocating or oscillating shelves, sieves, or trays the conveying element making a rotary working movement while being transversely moved in one direction, the reverse or return movement being effected in an inoperative state, e.g. lifted, in rest
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/02—Applications of driving mechanisms, not covered by another subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
    • F26B3/08—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/08—Granular materials

Definitions

  • the present invention relates to a device for drying and/or cooling bulk material, comprising a holder for the bulk material, wherein the holder is movably connected to a rigid base frame, which is intended for arrangement on a substrate, via several, preferably rigid, link elements and several spring elements, wherein the link elements are rotatably mounted on the holder and on the base frame, the device further comprising at least one drive in order to set the holder into non-resonant oscillations relative to the base frame.
  • State-of-the-art vibrating dryers for bulk material - such as rocks that are round and/or square grains with a wide range of grain sizes - are known. These are each designed as a resonance vibrating system with a vibrating dryer trough for receiving the bulk material and a counter-vibrating frame.
  • the counter-vibrating frame creates a mass balance, whereby only small residual dynamic forces are transferred to the subsoil on which the vibrating dryer is installed.
  • a guide-guided fluid bed dryer/cooler that does not require a counter-vibration frame, whereby a dryer trough is supported on a base frame by spring elements and is set into vibration by means of a rigid eccentric drive via coupling rods and toggle levers.
  • the disadvantage of this solution is that the fluid bed dryer/cooler can only be operated with a constant oscillation range, ie a change in the amplitude of the vibrations is not possible.
  • the object of the present invention to provide a device for drying and/or cooling bulk material which overcomes the above-mentioned disadvantages.
  • the device should be comparatively lighter than known vibrating dryers based on resonance vibration systems in order to enable even greater installation lengths, and the amplitude of the vibrations should not be limited to a fixed value.
  • a device for drying and/or cooling bulk material comprising a receptacle for the bulk material, wherein the receptacle has several, preferably rigid, link elements and a plurality of spring elements are movably connected to a rigid base frame which is intended for arrangement on a substrate, wherein the link elements are rotatably mounted on the holder and on the base frame, the device further comprising at least one drive to cause the holder to oscillate non-resonantly relative to the base frame, according to the invention it is provided that the amplitude of the oscillations is adjustable by adjusting the spring stiffness of the spring elements.
  • the receptacle typically comprises a flow trough in which the bulk material is arranged on a surface that can be flowed onto, which can be formed by a perforated sheet, for example. Accordingly, a gas, in particular air, can be introduced into the bulk material from below in order to dry and/or cool the bulk material.
  • Gas may be heated, particularly for drying purposes.
  • the bulk material By causing the receptacle to vibrate, the bulk material can be brought into a fluidized state without the gas pressure having to be particularly high, which in turn is advantageous in terms of energy.
  • the linkage elements guide the mount when it swings.
  • the swinging movement occurs along a circular arc according to the rotating mounting of the linkage elements.
  • the spring elements can also take on a certain, much smaller, guiding role.
  • the steering elements themselves can have a certain elasticity, which is usually much less than that of the spring elements, or they can be rigid, whereby "rigid” here and in the following is used in the sense of technical practice or as “essentially rigid", since there is of course no such thing as an ideal rigid body in practice.
  • the link elements together with the spring elements serve to transfer the load of the support, in which the bulk material can be arranged, to the base frame.
  • the spring elements are typically not pivotably connected to the mounts and/or the base frame, although a pivotally movable connection is not excluded.
  • Non-resonant vibrations are to be understood in such a way that their frequencies are not equal to the natural frequency of the vibration system, which includes the holder and its movable connections to the base frame. Accordingly, the spring elements or their spring stiffness as well as the mass of the holder with the bulk material arranged in it represent the main influencing factors for the natural frequency of the vibration system. By choosing the appropriate spring stiffness, a desired natural frequency of the vibration system can be achieved for a certain intended mass of the holder with the bulk material arranged in it.
  • the non-resonant vibrations are typically in the frequency range of a few Hertz, for example in the range of 4.5 Hz (270 min -1 ) to 5.5 Hz (330 min -1 ).
  • the amplitude of the vibrations is significantly influenced by the spring stiffness of the spring elements and can be set to a desired value by adjusting the spring stiffness, which is why the spring elements have a corresponding adjustability of the spring stiffness.
  • this does not, of course, exclude the possibility of additional spring elements being present or the device comprising additional spring elements whose spring stiffness cannot be adjusted.
  • the spring stiffness is also called spring constant or spring hardness.
  • oscillation range which represents twice the amplitude.
  • oscillation ranges in the range of 16 mm to 20 mm are used, which is typically associated with accelerations of 0.8 g to 1.2 g.
  • the oscillation system is a freely oscillating system and can also be referred to as a "free-oscillating system".
  • the device according to the invention does not require a counter-oscillation frame, a weight saving of up to 40% can be achieved compared to solutions known from the prior art for the same length. Accordingly, significantly greater lengths can also be achieved without any problem with the device according to the invention, for example lengths of over 15 m or over 20 m.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention provides that the at least one drive is designed to cause the receptacle to vibrate relative to the base frame in a subcritical frequency range.
  • a frequency or frequency range is selected that is 20% to 25% below the natural frequency of the above-mentioned oscillating system.
  • the at least one drive is formed by an eccentric drive which is elastically connected to the holder, preferably by means of at least one sliding rubber.
  • the design as an eccentric drive is simple in construction and inexpensive.
  • an electric motor can be provided to drive the eccentric, whereby the electric motor can be connected to the eccentric via a V-belt, for example.
  • the elastic connection to the mount allows the drive to be arranged, mounted or supported on the base frame in a simple and stable manner and at the same time ensures that the drive can be used to generate vibrations with different amplitudes without the need for any modifications to the connection between the drive and the mount.
  • the elastic connection can typically be ensured by means of one or more spring elements in the broadest sense.
  • An example of this is one or more push rubbers, which are attached to the holder and are coupled to the eccentric drive or to an eccentric of the eccentric drive via rigid push rods.
  • Push rubbers are a type of rubber buffer known per se.
  • the spring elements are formed by air spring elements whose spring stiffness exceeds the prevailing pressure inside the air spring elements.
  • Gas pressure is adjustable. This has a number of advantages. Firstly, the spring stiffness can be adjusted over a wide range, which means that the range in which the amplitude of the vibrations can be adjusted is correspondingly large. Secondly, the gas pressure can be constantly monitored and readjusted or changed as required via appropriate lines that are connected to the air spring elements.
  • the gas can be compressed air, but it can also be a specific gas, such as nitrogen, or another specific gas mixture. Regardless of this, the air suspension elements are sometimes also referred to as air suspension bellows.
  • the spring elements are connected to the base frame by means of spring element brackets, wherein the position of at least one of the spring element brackets on the base frame is adjustable.
  • the adjustability is provided in particular with a directional component parallel or antiparallel to a direction pointing from the base frame to the holder. This allows a height or a distance of the holder above the base frame to be adjusted. This can be advantageous in particular if a length of the spring elements changes when the spring stiffness is adjusted, as can be the case with air springs.
  • spring element brackets can be adjustable in their position on the base frame.
  • the frequency of the vibrations can be adjusted by means of the at least one drive. This makes it easy to set a frequency of the vibrations that is sufficiently different from the natural frequency of the vibration system.
  • the amplitude of the vibrations can be influenced in a targeted manner by selecting the frequency of the vibrations.
  • a particularly preferred embodiment of the device according to the invention provides that a speed of the at least one drive can be adjusted, preferably by means of a frequency converter, in order to adjust the frequency of the oscillations.
  • a frequency converter for example, a transmission with several gears or a continuously variable transmission can be provided for adjusting the speed.
  • the drive has an electric motor, its speed can be adjusted as desired in a simple and precise manner using a frequency converter.
  • the spring elements comprise at least one feed-side spring element and one discharge-side spring element, wherein the at least one discharge-side spring element is arranged behind the at least one feed-side spring element as seen in a conveying direction, and that the spring stiffnesses of the at least one feed-side spring element and the at least one discharge-side spring element are preferably different.
  • the conveying direction is typically parallel to a longitudinal axis of the holder or typically corresponds to a longitudinal direction.
  • the length of the device is measured along the longitudinal axis or parallel to the longitudinal direction.
  • the spring elements on the feed side and the discharge side allow a desired oscillation behavior to be set both in an initial section of the device and in an end section of the device, preferably essentially over the entire length of the device.
  • the bulk material is fed into the receptacle and in the end section the bulk material is discharged from the receptacle.
  • the desired vibration behavior does not have to be the same over the entire length of the device, which can be achieved by using different spring stiffnesses for the spring elements on the feed side and the discharge side. It is also possible to set different vibration amplitudes in the area of the initial section and the end section. This allows the conveying effect of the bulk material in the receiver to be designed differently in the area of the initial section and the end section in order to further optimize drying and/or cooling.
  • all spring elements on the feed side are arranged in the initial section and all spring elements on the discharge side are arranged in the end section.
  • a particularly preferred embodiment of the device according to the invention provides that a first compressed air circuit is provided for adjusting the gas pressure inside the at least one feed-side spring element and that a second compressed air circuit is provided for adjusting the gas pressure inside the at least one discharge-side spring element, which is independent of the first compressed air circuit.
  • a first compressed air circuit is provided for adjusting the gas pressure inside the at least one feed-side spring element
  • a second compressed air circuit is provided for adjusting the gas pressure inside the at least one discharge-side spring element, which is independent of the first compressed air circuit.
  • compressed air circuit is to be understood in such a way that it is of course not limited to compressed air, but can also provide other pressurized gases or gas mixtures.
  • the pivotable mounting of the link elements on the mount or on the base frame can be implemented in a variety of ways. For example, roller bearings or plain bearings are conceivable for this purpose.
  • the link elements are pivotably mounted on the mount and/or on the base frame using rubber bushings. This represents a particularly simple and cost-effective solution.
  • the rubber bushings have damping properties that help prevent the excitation of resonant vibrations.
  • At least two, preferably exactly two, drives are provided which are synchronized with one another. This is particularly advantageous for relatively long devices in order to be able to specifically set the desired vibration behavior over the entire length of the respective device.
  • several - at least two, preferably exactly two - drives are used for devices with a length of more than 8 m, particularly preferably more than 15 m.
  • the synchronization of the drives can be carried out in a conventional manner, in particular mechanically, such as by means of a belt connecting the drives.
  • the amplitude of the vibrations is adjustable at least in a range of 7 mm to 11 mm.
  • the device can be operated selectively (by appropriately adjusting the spring stiffness of the spring elements) so that the amplitude takes on a wide variety of values in the said range.
  • a desired amplitude is set, which the vibrations then have when the device is operated.
  • the adjustable range proves to be very large compared to solutions known from the prior art, where generally no adjustment is possible at all.
  • the device is designed as a fluidized bed dryer.
  • fluidized bed dryer is used instead of fluidized bed dryer.
  • the operating properties of the device can be specifically influenced by various parameters of the vibrations - such as frequency, amplitude, vibration shape or vibration angle.
  • an angle of vibration measured to the horizontal, into which the holder can be moved relative to the base frame is in the range of 55° to 75°, preferably from 60° to 70°.
  • Fig.1 shows a side view of an embodiment of a device 1 according to the invention for drying and/or cooling bulk material S, for example rock, which can be in the form of round and/or square grains with a wide variety of grain sizes.
  • the device 1 is preferably designed as a fluid bed dryer.
  • the device 1 comprises a receptacle 2 with a flow trough 3, wherein the bulk material S is fed into the receptacle 2, more precisely onto a flowable surface which is arranged in a conveying plane 10 (in Fig.1 indicated by dashed lines) in the inflow trough 3 and can be formed, for example, by a perforated plate, is fed into an initial section 31 of the device 1 (cf. the downward-pointing arrow in the initial section 31 in Fig.1 ).
  • the bulk material S is transported further in the receptacle 2 along a conveying direction 7, which points from the initial section 31 to an end section 32 of the device 1, wherein the bulk material S falls out of the receptacle 2 in the region of the end of the end section 32 as seen in the conveying direction 7 (cf. the downward-pointing arrow in the end section 32 in Fig.1 ).
  • the holder 2 is movably connected to a rigid base frame 6, which is intended for arrangement on a base, via several link elements 4 and several spring elements 5, wherein the link elements 4 are rotatably mounted on the holder 2 and on the base frame 6.
  • the link elements 4 are rotatably mounted on the holder 2 and on the base frame 6.
  • four link elements 4 are provided, which are rotatably connected on a left and a right side of the device 1 on the one hand to the holder 2 and on the other hand to the base frame 6, wherein the left side and the right side are opposite each other and Fig.1 shows a view of the right side.
  • the link elements 4 are mounted so that they can rotate both on the holder 2 and on the base frame 6 by means of rubber bushings 29. Rotations of the respective link element 4 relative to the holder 2 can take place about a holder-side rotation axis 11 and rotations of the respective link element 4 relative to the base frame 6 about a base frame-side rotation axis 12, whereby the rotation axes 11, 12 are parallel to each other and are normal to the conveying direction 7 or run parallel to a second direction 33.
  • the device extends parallel to the conveying direction 7 with a length and parallel to the second direction 33 with a width.
  • the device 1 further comprises a drive for causing the holder 2 to vibrate non-resonantly relative to the base frame 6, wherein the amplitude A or the amplitude (which is equal to twice the amplitude A) of the vibrations can be adjusted by adjusting the spring stiffness of the spring elements.
  • the respective oscillation takes place along a circular arc which the axis of rotation 11 on the receiving side describes relative to the axis of rotation 12 on the base frame side.
  • the spring elements are formed by air spring elements 5, the spring stiffness of which can be adjusted via the gas pressure prevailing inside the air spring elements 5.
  • each link element 4 is assigned to each link element 4, as in Fig.4 is clearly visible.
  • these air spring elements 5 are arranged in the area of the receiving-side rotation axis 11 of the associated link element 4 on the receiving 2 and are connected to it.
  • a spring element bracket 16 is provided which is spaced from the base frame-side rotation axis 12 of the associated link element 4. Viewed in the conveying direction 7, the spring element bracket 16 is arranged both on the base frame-side rotation axis 12 and in front of the receiving-side rotation axis 11 of the associated link element 4.
  • the four air spring elements 5 assigned to the respective link element 4 are arranged one behind the other on the respective spring element console 16 along a line running parallel to the second direction 33, see. Fig.4 , wherein an emergency spring 17 is arranged between the second and third of these air spring elements 5, which can be formed by a rubber buffer, for example.
  • This emergency spring 17 serves as a stop for the receptacle 2 in the event of an air or gas loss in the air spring elements 5 when the receptacle 2 moves due to gravity with a direction component opposite to a third direction 34, wherein the third direction 34 is normal to the conveying direction 7 and the second direction 33 and points from the base frame 6 to the receptacle 2.
  • the spring element brackets 16 are each mounted on the base frame 6 with a height adjustment 18.
  • the respective height adjustment 18 allows the position of the respective spring element bracket 16 to be adjusted with a direction component parallel or antiparallel to the third direction 34. In this way, in particular different lengths of the air spring elements 5 can be taken into account when adjusting their spring stiffness.
  • the drive is designed as an eccentric drive 8, which is elastically connected to the holder 2, whereby a problem-free drive is possible with different amplitudes A of the vibrations.
  • a push rubber 9 is provided on the holder 2, which is coupled to the eccentric drive 8 or an eccentric of the eccentric drive 8 via a rigid push rod 15, see. Fig.2 .
  • the eccentric drive 8 or the eccentric of the eccentric drive 8 is in turn driven in the embodiment shown by an electric motor 14 via a belt 13.
  • the eccentric drive 8 and the electric motor 14 are arranged on the base frame 6 or are supported on it.
  • the axes of rotation of the eccentric drive 8 and the electric motor 14 are parallel to the second direction 33.
  • the electric motor 14 can of course also be viewed as part of the eccentric drive 8.
  • the eccentric drive 8 causes the holder 2 to vibrate relative to the base frame 6 in a subcritical frequency range in order to generate the non-resonant vibrations.
  • the frequency of the vibrations is typically 20% to 25% below the natural frequency of the vibration system, which is essentially formed by the mount 2 and its connections to the base frame 6, i.e. by the link elements 4 and the air spring elements 5.
  • the amplitude A of the oscillations can be additionally influenced. Therefore, in the embodiment shown, the frequency of the oscillations can be adjusted by means of the eccentric drive 8, namely by setting a speed n of the electric motor 14 accordingly by means of a frequency converter (not shown).
  • the amplitude A of the vibrations can be varied by different gas pressures in the air spring elements 5 and different speeds n in a speed range typical for the operation of the device 1 (in Fig.6 highlighted) from 280 min -1 to 320 min -1 in a range of approximately 7 mm to 11 mm.
  • the curve X in Fig.6 is valid for a gas pressure of 3 bar inside the air spring elements 5, the curve Y for a gas pressure of 4 bar and the curve Z for a gas pressure of 5 bar.
  • the gas pressure inside the air spring elements 5 can be precisely adjusted and controlled. In particular, this allows a targeted adjustment of the vibration behavior on the output and discharge sides by dividing and controlling the air spring elements 5 into feed-side spring elements 27 on the one hand and discharge-side spring elements 28 on the other, with the discharge-side spring elements 28 being arranged behind the feed-side spring elements 27 as seen in the conveying direction 7.
  • This can be particularly advantageous for devices 1 with a large length, e.g. with a length of more than 15 m, since a defined, desired vibration behavior can be guaranteed over the entire length.
  • all of the feed-side spring elements 27 are arranged in the initial section 31 of the device 1 and all of the discharge-side spring elements 28 are arranged in the end section 32 of the device 1, cf. Fig.1 .
  • the air spring elements 5 assigned to the first two link elements 4 are designed as feed-side spring elements 27 and the air spring elements 5 assigned to the last two link elements 4 are designed as delivery-side spring elements 28, cf. Fig.1 .
  • the gas pressures and thus the spring stiffnesses of the feed-side spring elements 27 and the discharge-side spring elements 28 can be set independently of one another - and thus also differently - in order to achieve different oscillation amplitudes in the area of the initial section 31 and the end section 32.
  • a first compressed air circuit 19 is provided for adjusting the gas pressure inside the discharge-side spring elements 28, and a second compressed air circuit 20, independent of the first compressed air circuit 19, is provided, which in Fig.5 is illustrated.
  • Both compressed air circuits 19, 20 are supplied with compressed air via a shut-off valve 26, with a check valve 23 being provided between the shut-off valve 26 and the compressed air circuits 19, 20.
  • a first pressure setting unit 21 is provided for setting a specific desired first pressure.
  • the compressed air subjected to the first pressure is fed to the feed-side spring elements 27 via a throttle valve 24 in order to set the spring stiffness of these air springs 5 to the desired value.
  • a pressure switch 30 is arranged between the throttle valve 24 and the air springs 5 in the first compressed air circuit 19 in order to automatically switch off the device 1 in the event of a pressure loss.
  • a second pressure setting unit 22 is initially provided for setting a specific desired second pressure.
  • the compressed air subjected to the second pressure is fed to the output-side spring elements 28 via a throttle valve 24 in order to set the spring stiffness of these air springs 5 to the desired value.
  • a pressure switch 30 is also arranged between the throttle valve 24 and the air springs 5 in order to automatically switch off the device 1 in the event of a pressure loss.
  • throttle check valves 25 are connected directly upstream of all air spring elements 5 - both the supply-side spring elements 27 and the delivery-side spring elements 28 - for safety reasons.
  • a further parameter of the vibrations, with which the conveying effect and thus the residence time of the bulk material S in the device 1 or holder 2 can be specifically influenced is the vibration angle ⁇ measured to the horizontal, cf. Fig.2 and Fig.3 .
  • the oscillation angle ⁇ is around 65° in the range of 60° to 70° in order to ensure optimal drying and/or cooling of the bulk material S in the holder 2.

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Abstract

Vorrichtung (1) zum Trocknen und/oder Kühlen von Schüttgut (S), umfassend eine Aufnahme (2) für das Schüttgut (S), wobei die Aufnahme (2) über mehrere, vorzugsweise starre, Lenkerelemente (4) und mehrere Federelemente (5) mit einem starren Grundrahmen (6), der zur Anordnung auf einem Untergrund vorgesehen ist, beweglich verbunden ist, wobei die Lenkerelemente (4) an der Aufnahme (2) sowie am Grundrahmen (6) drehbeweglich gelagert sind, die Vorrichtung (1) weiters umfassend mindestens einen Antrieb (8), um die Aufnahme (2) relativ zum Grundrahmen (6) in nicht-resonante Schwingungen zu versetzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Amplitude (A) der Schwingungen einstellbar ist, indem die Federsteifigkeit der Federelemente (5) einstellbar ist.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen und/oder Kühlen von Schüttgut, umfassend eine Aufnahme für das Schüttgut, wobei die Aufnahme über mehrere, vorzugsweise starre, Lenkerelemente und mehrere Federelemente mit einem starren Grundrahmen, der zur Anordnung auf einem Untergrund vorgesehen ist, beweglich verbunden ist, wobei die Lenkerelemente an der Aufnahme sowie am Grundrahmen drehbeweglich gelagert sind, die Vorrichtung weiters umfassend mindestens einen Antrieb, um die Aufnahme relativ zum Grundrahmen in nicht-resonante Schwingungen zu versetzen.
    • STAND DER TECHNIK
  • Aus dem Stand der Technik sind Schwingtrockner für Schüttgut - etwa Gesteine, die als Rund- und/oder Kantkorn mit unterschiedlichsten Korngrößen vorliegen - bekannt, die jeweils als Resonanzschwingsystem mit einem schwingenden Trocknertrog zur Aufnahme des Schüttguts und einem Gegenschwingrahmen ausgebildet sind. Der Gegenschwingrahmen bewirkt dabei einen Massenausgleich, wodurch nur geringe dynamische Restkräfte in den Untergrund, auf dem der jeweilige Schwingtrockner aufgestellt ist, weitergeleitet werden.
  • Aufgrund des Gegenschwingrahmens, für den im Wesentlichen die gleiche Masse wie für den Trocknertrog vorzusehen ist, ergibt sich bei solchen Schwingtrocknern ein relativ hohes Gesamtgewicht. Neben den damit einhergehenden erhöhten Kosten wirkt sich dies insbesondere dahingehend nachteilig aus, dass die maximale Länge solcher Schwingtrockner in der Praxis beschränkt ist, typischerweise auf maximal ca. 15 m.
  • Weiters ist aus der CN 201569277 U ein lenkergeführter Fließbetttrockner/-kühler bekannt, der ohne Gegenschwingrahmen auskommt, wobei sich ein Trocknertrog über Federelemente an einem Grundrahmen abstützt und mittels starrem Exzenterantrieb über Koppelstangen und Kniehebel in Schwingungen versetzt wird. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der Fließbetttrockner/-kühler nur mit konstanter Schwingweite betrieben werden kann, d.h. eine Änderung der Amplitude der Schwingungen ist nicht möglich.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Trocknen und/oder Kühlen von Schüttgut zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll die Vorrichtung vergleichsweise leichter als bekannte, auf Resonanzschwingsystemen basierende Schwingtrockner sein, um noch größere Baulängen zu ermöglichen, und soll die Amplitude der Schwingungen nicht auf einen fixen Wert beschränkt sein.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Zur Lösung der genannten Aufgabe ist es bei einer Vorrichtung zum Trocknen und/oder Kühlen von Schüttgut, umfassend eine Aufnahme für das Schüttgut, wobei die Aufnahme über mehrere, vorzugsweise starre, Lenkerelemente und mehrere Federelemente mit einem starren Grundrahmen, der zur Anordnung auf einem Untergrund vorgesehen ist, beweglich verbunden ist, wobei die Lenkerelemente an der Aufnahme sowie am Grundrahmen drehbeweglich gelagert sind, die Vorrichtung weiters umfassend mindestens einen Antrieb, um die Aufnahme relativ zum Grundrahmen in nicht-resonante Schwingungen zu versetzen, erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Amplitude der Schwingungen einstellbar ist, indem die Federsteifigkeit der Federelemente einstellbar ist.
  • Die Aufnahme umfasst typischerweise einen Anströmtrog, in dem das Schüttgut auf einer anströmbaren Fläche, die z.B. durch ein Lochblech ausgebildet sein kann, angeordnet wird. Entsprechend kann ein Gas, insbesondere Luft, von unten in das Schüttgut eingebracht werden, um das Schüttgut zu trocknen und/oder zu kühlen.
  • Insbesondere zur Trocknung kann Gas ggf. erwärmt sein.
  • Indem die Aufnahme in Schwingungen versetzt wird, kann dabei das Schüttgut in einen fluidisierten Zustand versetzt werden, ohne dass der Gasdruck besonders hoch sein muss, was wiederum energietechnisch günstig ist.
  • Die Lenkerelemente bewirken eine Führung der Aufnahme, wenn diese schwingt. Die Schwingbewegung erfolgt entsprechend der drehbeweglichen Lagerung der Lenkerelemente entlang eines Kreisbogens.
  • Prinzipiell können auch die Federelemente einen gewissen, weit geringeren Führungsanteil übernehmen.
  • Die Lenkerelemente können prinzipiell selbst eine gewisse Elastizität aufweisen, die in der Regel jedoch weit geringer als jene der Federelemente ist, oder können starr ausgeführt sein, wobei "starr" hier und im Folgenden im Sinne der technischen Praxis bzw. als "im Wesentlichen starr" zu verstehen ist, da es einen idealen starren Körper in der Praxis natürlich nicht gibt.
  • Gleichzeitig dienen die Lenkerelemente gemeinsam mit den Federelementen dazu, die Last der Aufnahme, in der das Schüttgut angeordnet sein kann, auf den Grundrahmen zu übertragen.
  • Die Federelemente sind typischerweise nicht drehbeweglich mit der Aufnahmen und/oder dem Grundrahmen verbunden, wenngleich eine drehbewegliche Verbindung auch nicht ausgeschlossen ist.
  • Grundsätzlich kommen als Antrieb unterschiedliche, insbesondere an sich bekannte, Antriebe in Frage. Beispielsweise wäre ein an der Aufnahme angeordneter Exzenterantrieb, Magnetantrieb oder Pneumatikantrieb denkbar.
  • Nicht-resonante Schwingungen sind so zu verstehen, dass deren Frequenzen ungleich der Eigenfrequenz des Schwingsystems, welches die Aufnahme und deren beweglichen Verbindungen mit dem Grundrahmen umfasst, ist. Entsprechend stellen die Federelemente bzw. deren Federsteifigkeit sowie die Masse der Aufnahme mit dem darin angeordneten Schüttgut die wesentlichen Einflussgrößen für die Eigenfrequenz des Schwingsystems dar. Durch geeignete Wahl der Federsteifigkeit kann daher für eine bestimmte vorgesehene Masse der Aufnahme mit dem darin angeordneten Schüttgut eine gewünschte Eigenfrequenz des Schwingsystems erzielt werden.
  • Dies wirkt sich sowohl im Hinblick auf die auftretenden dynamischen Kräfte, die in den Untergrund abgeleitet werden müssen, als auch im Hinblick auf die Einstellbarkeit der Amplitude der Schwingungen günstig aus. Typischerweise liegen die nicht-resonanten Schwingungen im Frequenzbereich von wenigen Hertz, beispielsweise im Bereich von 4,5 Hz (270 min-1) bis 5,5 Hz (330 min-1).
  • Die Amplitude der Schwingungen wird wesentlich durch die Federsteifigkeit der Federelemente beeinflusst und kann entsprechend durch Einstellung der Federsteifigkeit auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, weshalb die Federelemente eine entsprechende Einstellbarkeit der Federsteifigkeit aufweisen. Der guten Ordnung halber sei bemerkt, dass dies natürlich nicht ausschließt, dass noch weitere Federelemente vorhanden sein können bzw. die Vorrichtung noch weitere Federelemente umfasst, deren Federsteifigkeit nicht einstellbar ist.
  • Die Federsteifigkeit wird auch als Federkonstante oder Federhärte bezeichnet.
  • Manchmal ist auch von der sog. Schwingweite die Rede, die die doppelte Amplitude darstellt. Beispielsweise kommen Schwingweiten im Bereich von 16 mm bis 20 mm zum Einsatz, was typischerweise mit Beschleunigungen von typischerweise 0,8 g bis 1,2 g einhergeht.
  • Entsprechend der Einstellbarkeit der Schwingungsamplitude handelt es sich bei dem Schwingsystem um ein frei schwingendes System und kann auch als "Freischwingsystem" bezeichnet werden.
  • Da die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne Gegenschwingrahmen auskommt, kann eine Gewichtseinsparung zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen von bis zu 40% bei gleicher Länge erzielt werden. Entsprechend können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch deutlich größere Längen problemlos erzielt werden, beispielsweise Längen über 15 m oder über 20 m.
  • Um die Erzeugung von nicht-resonanten Schwingungen zu gewährleisten, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der mindestens eine Antrieb dazu eingerichtet ist, die Aufnahme relativ zum Grundrahmen in Schwingungen in einem unterkritischen Frequenzbereich zu versetzen. Typischerweise wird hierzu eine Frequenz bzw. ein Frequenzbereich gewählt, der 20% bis 25% unter der Eigenfrequenz des oben genannten Schwingsystems liegt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Antrieb durch einen Exzenterantrieb ausgebildet ist, der mit der Aufnahme, vorzugsweise mittels zumindest eines Schubgummis, elastisch verbunden ist. Die Ausführung als Exzenterantrieb ist einfach im Aufbau und kostengünstig. Beispielsweise kann ein Elektromotor zum Antrieb des Exzenters vorgesehen sein, wobei der Elektromotor z.B. über einen Keilriemen mit dem Exzenter verbunden sein kann.
  • Durch die elastische Verbindung zur Aufnahme kann der Antrieb auf einfache und stabile Art und Weise am Grundrahmen angeordnet bzw. montiert oder abgestützt werden und kann gleichzeitig sichergestellt werden, dass der Antrieb zur Erzeugung von Schwingungen mit unterschiedlichen Amplituden verwendet werden kann, ohne dass hierfür Umbaumaßnahmen bei der Verbindung zwischen Antrieb und Aufnahme erforderlich wären.
  • Die elastische Verbindung kann typischerweise mittels eines oder mehrerer Federelemente im weitesten Sinne gewährleistet werden. Ein Beispiel hierfür sind ein oder mehrere Schubgummis, die beispielsweise an der Aufnahme befestigt und über starre Schubstangen mit dem Exzenterantrieb bzw. mit einem Exzenter des Exzenterantriebs gekoppelt sind. Schubgummis sind dabei eine Art von an sich bekannten Gummipuffern.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Federelemente durch Luftfederelemente ausgebildet sind, deren Federsteifigkeit über den im Inneren der Luftfederelemente vorherrschenden Gasdruck einstellbar ist. Dies hat eine Reihe von Vorteilen. Zum einen kann die Federsteifigkeit über einen weiten Bereich verstellt werden, wodurch auch der Bereich, in dem die Amplitude der Schwingungen eingestellt werden kann, entsprechend groß ist. Zum anderen kann der Gasdruck ständig überwacht und über entsprechende Leitungen, die mit den Luftfederelementen verbunden sind, nachjustiert bzw. bedarfsweise geändert werden.
  • Bei dem Gas kann es sich um Druckluft handeln, es kann sich aber auch um ein bestimmtes Gas, etwa Stickstoff, oder um sonst ein bestimmtes Gasgemisch handeln. Ungeachtet dessen werden die Luftfederelemente manchmal auch als Luftfederbälge bezeichnet.
  • Weiters wirkt sich der Einsatz von Luftfederelementen aufgrund von deren inhärenten Dämpfungseigenschaften auch günstig im Hinblick auf die in den Untergrund abgeleiteten dynamischen Kräfte aus, da entsprechende Lasten reduziert werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Federelemente mittels Federelementkonsolen mit dem Grundrahmen verbunden sind, wobei die Position zumindest einer der Federelementkonsolen am Grundrahmen verstellbar ist. Die Verstellbarkeit ist dabei insbesondere mit einem Richtungsanteil parallel bzw. antiparallel zu einer vom Grundrahmen zur Aufnahme weisenden Richtung gegeben. Hierdurch kann eine Höhe bzw. ein Abstand der Aufnahme über dem Grundrahmen justiert werden. Insbesondere kann dies vorteilhaft sein, wenn sich eine Länge der Federelemente bei Verstellung der Federsteifigkeit ändert, wie dies bei Luftfedern der Fall sein kann.
  • Selbstverständlich können auch mehrere, vorzugsweise alle, Federelementkonsolen in ihrer Position am Grundrahmen verstellbar sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Frequenz der Schwingungen mittels des mindestens einen Antriebs einstellbar ist. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine Frequenz der Schwingungen eingestellt werden, die sich hinreichend von der Eigenfrequenz des Schwingsystems unterscheidet. Darüberhinaus kann durch Wahl der Frequenz der Schwingungen die Amplitude der Schwingungen zusätzlich gezielt beeinflusst werden.
  • Um die Frequenz besonders einfach einstellen zu können, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zur Einstellung der Frequenz der Schwingungen eine Drehzahl des mindestens einen Antriebs, vorzugsweise mittels Frequenzumrichter, einstellbar ist. Zur Drehzahleinstellung kann beispielsweise ein Getriebe mit mehreren Gängen oder ein stufenloses Getriebe vorgesehen sein.
  • Insbesondere wenn der Antrieb einen Elektromotor aufweist, kann dessen Drehzahl mittels Frequenzumrichter wunschgemäß auf einfache und genaue Art und Weise eingestellt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Federelemente zumindest ein aufgabeseitiges Federelement und ein abgabeseitiges Federelement umfassen, wobei das zumindest eine abgabeseitige Federelement in einer Förderrichtung gesehen hinter dem zumindest einen aufgabeseitigen Federelement angeordnet ist, und dass vorzugsweise die Federsteifigkeiten des zumindest einen aufgabeseitigen Federelements und des zumindest einen abgabeseitigen Federelements unterschiedlich sind.
  • Die Förderrichtung ist typischerweise parallel zu einer Längsachse der Aufnahme bzw. entspricht typischerweise einer Längsrichtung. Entlang der Längsachse bzw. parallel zur Längsrichtung ist die Länge der Vorrichtung gemessen.
  • Durch die aufgabeseitigen und abgabeseitigen Federelemente kann ein gewünschtes Schwingverhalten sowohl in einem Anfangsabschnitt der Vorrichtung als auch in einem Endabschnitt der Vorrichtung, vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Länge der Vorrichtung, eingestellt werden. Dabei erfolgt im Anfangsabschnitt der Vorrichtung die Aufgabe des Schüttguts in die Aufnahme und im Endabschnitt die Abgabe des Schüttguts aus der Aufnahme.
  • Das gewünschte Schwingverhalten muss über die gesamte Länge der Vorrichtung betrachtet nicht überall gleich sein, was durch unterschiedliche Federsteifigkeiten der aufgabenseitigen und abgabeseiteigen Federelemente erreicht werden kann. Dabei sind auch Fälle denkbar, bei denen unterschiedlichen Schwingweiten im Bereich des Anfangsabschnitts und im Bereich des Endabschnitts eingestellt werden können. Hierdurch lässt sich etwa die Förderwirkung für das in der Aufnahme befindliche Schüttgut im Bereich des Anfangsabschnitts und im Bereich des Endabschnitts unterschiedlich gestalten, um das Trocknen und/oder Kühlen weiter zu optimieren.
  • Typischerweise sind sämtliche aufgabenseitigen Federelemente im Anfangsabschnitt angeordnet und sämtliche abgabenseitigen Federelemente im Endabschnitt.
  • Um die Federsteifigkeiten der aufgabenseitigen und abgabenseitigen Federelemente besonders komfortabel und rasch einstellen zu können, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zur Einstellung des Gasdrucks im Inneren des zumindest einen aufgabeseitigen Federelements ein erster Druckluftkreis vorgesehen ist und dass zur Einstellung des Gasdrucks im Inneren des zumindest einen abgabeseitigen Federelements ein zweiter Druckluftkreis vorgesehen ist, der unabhängig vom ersten Druckluftkreis ist. D.h. die aufgabeseitigen und abgabeseitigen Federelemente sind durch Luftfederelemente realisiert, deren Gasdruck im Inneren unabhängig mittels der voneinander unabhängigen Druckluftkreise eingestellt werden kann. Entsprechend können auch unterschiedliche Gasdrücke im Inneren der aufgabeseitigen und abgabeseitigen Federelemente - - und damit unterschiedliche Federsteifigkeiten - eingestellt werden.
  • Unter Verweis auf das weiter oben im Zusammenhang mit den Luftfedern Gesagte sei bemerkt, dass der Begriff Druckluftkreis so zu verstehen ist, dass selbstverständlich dieser nicht auf Druckluft beschränkt ist, sondern auch andere druckbeaufschlagte Gase oder Gasgemische bereitstellen kann.
  • Die drehbewegliche Lagerung der Lenkerelemente an der Aufnahme bzw. am Grundrahmen kann auf unterschiedlichste Art und Weise realisiert sein. Beispielsweise sind hierfür Rollenlager oder Gleitlager denkbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Lenkerelemente mittels Gummibuchsen an der Aufnahme und/oder am Grundrahmen drehbeweglich gelagert sind. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Lösung dar. Darüberhinaus weisen die Gummibuchsen dämpfenden Eigenschaften auf, die zur Vermeidung der Anregung resonanter Schwingungen beitragen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass zumindest zwei, vorzugsweise genau zwei, Antriebe vorgesehen sind, die miteinander synchronisiert sind. Dies ist insbesondere bei relativ langen Vorrichtungen günstig, um auch bei diesen über die gesamte Länge der jeweiligen Vorrichtung das gewünschte Schwingungsverhalten gezielt einstellen zu können. Bevorzugt kommen mehrere - zumindest zwei, vorzugsweise genau zwei - Antriebe bei Vorrichtungen mit einer Länge von mehr als 8 m, besonders bevorzugt von mehr als 15 m, zum Einsatz.
  • Die Synchronisation der Antriebe kann in an sich bekannter Weise erfolgen, insbesondere mechanisch wie z.B. mittels eines die Antriebe verbindenden Riemens.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Amplitude der Schwingungen zumindest in einem Bereich von 7 mm bis 11 mm einstellbar ist. D.h. die Vorrichtung kann wahlweise (durch entsprechende Einstellung der Federsteifigkeit der Federelemente) so betrieben werden, dass die Amplitude entsprechend unterschiedlichste Werte im besagten Bereich annimmt. Mit anderen Worten wird durch entsprechende Einstellung der Federsteifigkeit der Federelemente eine gewünschte Amplitude eingestellt, die die Schwingungen dann beim Betrieb der Vorrichtung aufweisen. Der einstellbare Bereich erweist sich im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, wo in der Regel überhaupt keine Einstellung möglich ist, als sehr groß.
  • Gemäß den obigen Ausführungen ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Vorrichtung als Fließbetttrockner ausgeführt ist. Manchmal wird statt Fließbetttrockner auch der Begriff Wirbelschichttrockner verwendet.
  • Über verschiedene Parameter der Schwingungen - wie z.B. Frequenz, Amplitude, Schwingform oder Schwingwinkel - lassen sich die Betriebseigenschaften der Vorrichtung gezielt beeinflussen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass ein zur Horizontalen gemessener Schwingwinkel der Schwingungen, in welche die Aufnahme relativ zum Grundrahmen versetzbar ist, im Bereich von 55° bis 75°, bevorzugt von 60° bis 70°, liegt.
    Durch die Wahl des Schwingwinkels lassen sich die Förderwirkung und damit die Verweilzeit des Schüttguts in der Vorrichtung bzw. in der Aufnahme beeinflussen. In Versuchen haben sich Schwingwinkel rund um 65° bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als besonders günstig für ein optimales Trocknen und/oder Kühlen des Schüttguts erwiesen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
    Fig. 2
    eine vergrößerte Ansicht des Details II aus Fig. 1
    Fig. 3
    eine vergrößerte Ansicht des Details III aus Fig. 1
    Fig. 4
    eine axonometrische Detailansicht eines Anfangsabschnitts der Vorrichtung aus Fig. 1
    Fig. 5
    ein Schaltschema für Luftleitungen für Luftfederelemente der Vorrichtung aus Fig. 1
    Fig. 6
    ein Diagramm mit drei Schwingkurven für unterschiedliche Luftdrücke in den Luftfederelementen
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Trocknen und/oder Kühlen von Schüttgut S, beispielsweise von Gestein, das als Rund- und/oder Kantkorn mit unterschiedlichsten Korngrößen vorliegen kann. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 1 als Fließbetttrockner ausgeführt.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine Aufnahme 2 mit einem Anströmtrog 3, wobei das Schüttgut S in die Aufnahme 2, genauer auf eine anströmbare Fläche, die in einer Förderebene 10 (in Fig. 1 strichliert angedeutet) im Anströmtrog 3 liegt und beispielsweise durch ein Lochblech ausgebildet sein kann, in einem Anfangsabschnitt 31 der Vorrichtung 1 aufgegeben wird (vgl. den nach unten weisenden Pfeil im Anfangsabschnitt 31 in Fig. 1). In einem Betriebszustand der Vorrichtung 1 wird das Schüttgut S entlang einer Förderrichtung 7, die vom Anfangsabschnitt 31 zu einem Endabschnitt 32 der Vorrichtung 1 weist, in der Aufnahme 2 weitertransportiert, wobei das Schüttgut S im Bereich des in Förderrichtung 7 gesehenen Endes des Endabschnitts 32 aus der Aufnahme 2 fällt (vgl. den nach unten weisenden Pfeil im Endabschnitt 32 in Fig. 1).
  • Die Aufnahme 2 ist über mehrere Lenkerelemente 4 und mehrere Federelemente 5 mit einem starren Grundrahmen 6, der zur Anordnung auf einem Untergrund vorgesehen ist, beweglich verbunden, wobei die Lenkerelemente 4 an der Aufnahme 2 sowie am Grundrahmen 6 drehbeweglich gelagert sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Lenkerelemente 4 vorgesehen, die auf einer linken und einer rechten Seite der Vorrichtung 1 einerseits mit der Aufnahme 2 und andererseits mit dem Grundrahmen 6 drehbeweglich verbunden sind, wobei die linke Seite und die rechte Seite einander gegenüberliegen und Fig. 1 eine Ansicht der rechten Seite zeigt.
  • Wie der Detailansicht der Fig. 3 gut zu entnehmen ist, sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Lenkerelemente 4 mittels Gummibuchsen 29 sowohl an der Aufnahme 2 als auch am Grundrahmen 6 drehbeweglich gelagert. Drehungen des jeweiligen Lenkerelements 4 relativ zur Aufnahme 2 können um eine aufnahmeseitige Drehachse 11 erfolgen und Drehungen des jeweiligen Lenkerelements 4 relativ zum Grundrahmen 6 um eine grundrahmenseitige Drehachse 12, wobei die Drehachsen 11, 12 parallel zueinander sind und normal auf die Förderrichtung 7 stehen bzw. parallel zu einer zweiten Richtung 33 verlaufen.
  • Die Vorrichtung erstreckt sich parallel zur Förderrichtung 7 mit einer Länge und parallel zur zweiten Richtung 33 mit einer Breite.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst weiters einen Antrieb, um die Aufnahme 2 relativ zum Grundrahmen 6 in nicht-resonante Schwingungen zu versetzen, wobei die Amplitude A bzw. die Schwingweite (ist gleich die doppelte Amplitude A) der Schwingungen einstellbar ist, indem die Federsteifigkeit der Federelemente einstellbar ist.
  • Die jeweilige Schwingung erfolgt dabei entlang eines Kreisbogens, den die aufnahmeseitige Drehachse 11 gegenüber der grundrahmenseitigen Drehachse 12 beschreibt.
  • Die Federelemente sind dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Luftfederelemente 5 ausgebildet, deren Federsteifigkeit über den im Inneren der Luftfederelemente 5 vorherrschenden Gasdruck einstellbar ist.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Luftfederelemente 5 einem Lenkerelement 4 zugeordnet, wie in Fig. 4 deutlich erkennbar ist. Aufnahmeseitig sind diese Luftfederelemente 5 im Bereich der aufnahmeseitigen Drehachse 11 des zugehörigen Lenkerelements 4 an der Aufnahme 2 angeordnet und mit dieser verbunden. Zur Verbindung dieser Luftfederelemente 5 mit dem Grundrahmen 6 ist eine Federelementkonsole 16 vorgesehen, die von der grundrahmenseitigen Drehachse 12 des zugehörigen Lenkerelements 4 beabstandet ist. In Förderrichtung 7 gesehen ist die Federelementkonsole 16 sowohl grundrahmenseitigen Drehachse 12 als auch vor der aufnahmeseitigen Drehachse 11 des zugehörigen Lenkerelements 4 angeordnet.
  • Die vier dem jeweiligen Lenkerelement 4 zugeordneten Luftfederelemente 5 sind auf der jeweiligen Federelementkonsole 16 entlang einer parallel zur zweiten Richtung 33 verlaufenden Linie hintereinander angeordnet, vgl. Fig. 4, wobei zwischen dem zweiten und dritten dieser Luftfederelemente 5 eine Notfeder 17 angeordnet ist, welche z.B. durch einen Gummipuffer ausgebildet sein kann. Diese Notfeder 17 dient als Anschlag für die Aufnahme 2 bei einem Luft- bzw. Gasverlust der Luftfederelemente 5, wenn sich die Aufnahme 2 schwerkraftbedingt mit einem Richtungsanteil entgegen einer dritten Richtung 34 bewegt, wobei die dritte Richtung 34 normal auf die Förderrichtung 7 und die zweite Richtung 33 steht und vom Grundrahmen 6 zur Aufnahme 2 weist.
  • Wie in Fig. 1 und insbesondere in Fig. 4 ebenfalls gut erkennbar ist, sind die Federelementkonsolen 16 jeweils mit einer Höhenverstellung 18 am Grundrahmen 6 montiert. Die jeweilige Höhenverstellung 18 erlaubt das Verstellen der Position der jeweiligen Federelementkonsole 16 mit einem Richtungsanteil parallel bzw. antiparallel zur dritten Richtung 34. Auf diese Weise kann insbesondere unterschiedlichen Längen der Luftfederelemente 5 bei Verstellung von deren Federsteifigkeit Rechnung getragen werden.
  • Der Antrieb ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Exzenterantrieb 8 ausgebildet, der mit der Aufnahme 2 elastisch verbunden ist, wodurch ein problemloser Antrieb bei unterschiedlichen Amplituden A der Schwingungen möglich sind. Zur elastischen Verbindung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Schubgummi 9 an der Aufnahme 2 vorgesehen, der über eine starre Schubstange 15 mit dem Exzenterantrieb 8 bzw. einem Exzenter des Exzenterantriebs 8 gekoppelt ist, vgl. Fig. 2.
  • Der Exzenterantrieb 8 bzw. der Exzenter des Exzenterantriebs 8 wiederum wird im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Elektromotors 14 über einen Riemen 13 angetrieben. Der Exzenterantrieb 8 sowie der Elektromotor 14 sind dabei am Grundrahmen 6 angeordnet bzw. stützen sich an diesem ab. Drehachsen des Exzenterantriebs 8 und des Elektromotors 14 sind dabei parallel zur zweiten Richtung 33. Der Elektromotor 14 kann natürlich auch als Teil des Exzenterantriebs 8 angesehen werden.
  • Mittels des Exzenterantriebs 8 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel die Aufnahme 2 relativ zum Grundrahmen 6 in Schwingungen in einem unterkritischen Frequenzbereich versetzt, um die nicht-resonanten Schwingungen zu generieren.
  • Dabei liegt die Frequenz der Schwingungen typischerweise 20% bis 25% unter der Eigenfrequenz des Schwingsystems, das im Wesentlichen durch die Aufnahme 2 und durch deren Verbindungen mit dem Grundrahmen 6, d.h. durch die Lenkerelemente 4 und die Luftfederelemente 5, ausgebildet wird.
  • Durch Wahl der konkreten Frequenz in einem gewissen Frequenzbereich kann die Amplitude A der Schwingungen zusätzlich beeinflusst werden. Daher ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Frequenz der Schwingungen mittels des Exzenterantriebs 8 einstellbar, und zwar indem eine Drehzahl n des Elektromotors 14 mittels Frequenzumrichter (nicht dargestellt) entsprechend eingestellt wird.
  • Wie in Fig. 6 illustriert ist, kann die Amplitude A der Schwingungen durch unterschiedliche Gasdrücke in den Luftfederelementen 5 und unterschiedliche Drehzahlen n in einem für den Betrieb der Vorrichtung 1 typischen Drehzahlbereich (in Fig. 6 hervorgehoben) von 280 min-1 bis 320 min-1 in einem Bereich von ca. 7 mm bis 11 mm beliebig eingestellt werden. Die Kurve X in Fig. 6 ist dabei für einen Gasdruck von 3 bar im Inneren der Luftfederelemente 5 gültig, die Kurve Y für einen Gasdruck von 4 bar und die Kurve Z für einen Gasdruck von 5 bar.
  • Der Gasdruck im Inneren der Luftfederelemente 5 kann dabei genau eingestellt und kontrolliert werden. Insbesondere kann hierdurch eine gezielte Einstellung des Schwingverhaltens ausgabe- und abgabeseitig erfolgen, indem die Luftfederelemente 5 in aufgabeseitige Federelemente 27 einerseits und abgabeseitige Federelemente 28 andererseits unterteilt und kontrolliert werden, wobei die abgabeseitigen Federelemente 28 in Förderrichtung 7 gesehen hinter den aufgabeseitigen Federelementen 27 angeordnet sind. Dies kann insbesondere bei Vorrichtungen 1 mit einer großen Länge, z.B. mit einer Länge von mehr als 15 m, vorteilhaft sein, da ein definiertes, gewünschtes Schwingverhalten über die gesamte Länge gewährleistet werden kann.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche aufgabeseitigen Federelemente 27 im Anfangsabschnitt 31 der Vorrichtung 1 angeordnet und sämtliche abgabeseitigen Federelemente 28 im Endabschnitt 32 der Vorrichtung 1, vgl. Fig. 1.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind in Förderrichtung 7 gesehen die den ersten beiden Lenkerelementen 4 zugeordneten Luftfederelemente 5 als aufgabeseitige Federelemente 27 ausgebildet und die den letzten beiden Lenkerelementen 4 zugeordneten Luftfederelemente 5 als abgabeseitige Federelemente 28, vgl. Fig. 1.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel können die Gasdrücke und damit die Federsteifigkeiten der aufgabeseitigen Federelemente 27 und der abgabeseitigen Federelemente 28 unabhängig voneinander - und damit auch unterschiedlich - eingestellt werden, um ggf. unterschiedliche Schwingweiten im Bereich des Anfangsabschnitts 31 und des Endabschnitts 32 zu realisieren. Zur Einstellung des Gasdrucks im Inneren der aufgabeseitigen Federelemente 27 ist entsprechend ein erster Druckluftkreis 19 vorgesehen und zur Einstellung des Gasdrucks im Inneren der abgabeseitigen Federelemente 28 ein vom ersten Druckluftkreis 19 unabhängiger zweiter Druckluftkreis 20, was in Fig. 5 illustriert ist.
  • Beide Druckluftkreise 19, 20 werden mit Druckluft über ein Absperrventil 26 versorgt, wobei zwischen dem Absperrventil 26 und den Druckluftkreisen 19, 20 noch ein Rückschlagventil 23 vorgesehen ist. Im ersten Druckluftkreis 19 ist zunächst eine erste Druckeinstelleinheit 21 zur Einstellung eines bestimmten gewünschten ersten Drucks vorgesehen. Die mit dem ersten Druck beaufschlagte Druckluft wird über ein Drosselventil 24 den aufgabeseitigen Federelementen 27 zugeführt, um die Federsteifigkeit dieser Luftfedern 5 auf den gewünschten Wert einzustellen. Zwischen dem Drosselventil 24 und den Luftfedern 5 ist im ersten Druckluftkreis 19 ein Druckschalter 30 angeordnet, um die Vorrichtung 1 bei Druckverlust automatisch abzuschalten.
  • Analog ist im zweiten Druckluftkreis 20 zunächst eine zweite Druckeinstelleinheit 22 zur Einstellung eines bestimmten gewünschten zweiten Drucks vorgesehen. Die mit dem zweiten Druck beaufschlagte Druckluft wird über ein Drosselventil 24 den abgabeseitigen Federelementen 28 zugeführt, um die Federsteifigkeit dieser Luftfedern 5 auf den gewünschten Wert einzustellen. Auch im zweiten Druckluftkreis 20 ist zwischen dem Drosselventil 24 und den Luftfedern 5 ein Druckschalter 30 angeordnet, um die Vorrichtung 1 bei Druckverlust automatisch abzuschalten.
  • Außerdem sind im dargestellten Ausführungsbeispiel sämtlichen Luftfederelementen 5 - sowohl bei den aufgabeseitigen Federelementen 27 als auch bei den abgabeseitigen Federelementen 28 - sicherheitshalber Drosselrückschlagventile 25 unmittelbar vorgeschaltet.
  • Ein weiterer Parameter der Schwingungen, mit dem sich insbesondere die Förderwirkung und damit die Verweilzeit des Schüttguts S in der Vorrichtung 1 bzw. Aufnahme 2 gezielt beeinflussen lassen, ist der zur Horizontalen gemessene Schwingwinkel λ, vgl. Fig. 2 und Fig. 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Schwingwinkel λ rund um 65° im Bereich von 60° bis 70°, um ein optimales Trocknen und/oder Kühlen des Schüttguts S in der Aufnahme 2 zu gewährleisten.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Aufnahme
    3
    Anströmtrog der Aufnahme
    4
    Lenkerelement
    5
    Luftfederelement
    6
    Grundrahmen
    7
    Förderrichtung
    8
    Exzenterantrieb
    9
    Schubgummi
    10
    Förderebene
    11
    Aufnahmeseitige Drehachse
    12
    Grundrahmenseitige Drehachse
    13
    Riemen
    14
    Elektromotor
    15
    Schubstange
    16
    Federelementkonsole
    17
    Notfeder
    18
    Höhenverstellung der Federelementkonsole
    19
    Erster Druckluftkreis
    20
    Zweiter Druckluftkreis
    21
    Erste Druckeinstelleinheit
    22
    Zweite Druckeinstelleinheit
    23
    Rückschlagventil
    24
    Drosselventil
    25
    Drosselrückschlagventil
    26
    Absperrventil
    27
    Aufgabeseitiges Federelement
    28
    Abgabeseitiges Federelement
    29
    Gummibuchse
    30
    Druckschalter
    31
    Anfangsabschnitt der Vorrichtung
    32
    Endabschnitt der Vorrichtung
    33
    Zweite Richtung
    34
    Dritte Richtung
    A
    Amplitude
    n
    Drehzahl
    S
    Schüttgut
    λ
    Schwingwinkel

Claims (14)

  1. Vorrichtung (1) zum Trocknen und/oder Kühlen von Schüttgut (S), umfassend eine Aufnahme (2) für das Schüttgut (S), wobei die Aufnahme (2) über mehrere, vorzugsweise starre, Lenkerelemente (4) und mehrere Federelemente (5) mit einem starren Grundrahmen (6), der zur Anordnung auf einem Untergrund vorgesehen ist, beweglich verbunden ist, wobei die Lenkerelemente (4) an der Aufnahme (2) sowie am Grundrahmen (6) drehbeweglich gelagert sind,
    die Vorrichtung (1) weiters umfassend mindestens einen Antrieb (8), um die Aufnahme (2) relativ zum Grundrahmen (6) in nicht-resonante Schwingungen zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A) der Schwingungen einstellbar ist, indem die Federsteifigkeit der Federelemente (5) einstellbar ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Antrieb (8) dazu eingerichtet ist, die Aufnahme (2) relativ zum Grundrahmen (6) in Schwingungen in einem unterkritischen Frequenzbereich zu versetzen.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Antrieb durch einen Exzenterantrieb (8) ausgebildet ist, der mit der Aufnahme (2), vorzugsweise mittels zumindest eines Schubgummis, elastisch verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente durch Luftfederelemente (5) ausgebildet sind, deren Federsteifigkeit über den im Inneren der Luftfederelemente (5) vorherrschenden Gasdruck einstellbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (5) mittels Federelementkonsolen (16) mit dem Grundrahmen (6) verbunden sind, wobei die Position zumindest einer der Federelementkonsolen (16) am Grundrahmen (6) verstellbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schwingungen mittels des mindestens einen Antriebs (8) einstellbar ist.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Frequenz der Schwingungen eine Drehzahl (n) des mindestens einen Antriebs (8, 14), vorzugsweise mittels Frequenzumrichter, einstellbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (5) zumindest ein aufgabeseitiges Federelement (27) und ein abgabeseitiges Federelement (28) umfassen, wobei das zumindest eine abgabeseitige Federelement (28) in einer Förderrichtung (7) gesehen hinter dem zumindest einen aufgabeseitigen Federelement (27) angeordnet ist, und dass vorzugsweise die Federsteifigkeiten des zumindest einen aufgabeseitigen Federelements (27) und des zumindest einen abgabeseitigen Federelements (28) unterschiedlich sind.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 und nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Gasdrucks im Inneren des zumindest einen aufgabeseitigen Federelements (27) ein erster Druckluftkreis (19) vorgesehen ist und dass zur Einstellung des Gasdrucks im Inneren des zumindest einen abgabeseitigen Federelements (28) ein zweiter Druckluftkreis (20) vorgesehen ist, der unabhängig vom ersten Druckluftkreis (19) ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerelemente (4) mittels Gummibuchsen (29) an der Aufnahme (2) und/oder am Grundrahmen (6) drehbeweglich gelagert sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, vorzugsweise genau zwei, Antriebe (8) vorgesehen sind, die miteinander synchronisiert sind.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A) der Schwingungen zumindest in einem Bereich von 7 mm bis 11 mm einstellbar ist.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) als Fließbetttrockner ausgeführt ist.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Horizontalen gemessener Schwingwinkel (λ) der Schwingungen, in welche die Aufnahme (2) relativ zum Grundrahmen (6) versetzbar ist, im Bereich von 55° bis 75°, bevorzugt von 60° bis 70°, liegt.
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