NO138136B

NO138136B - Anordning for fluidisering av pulver eller kornformet materiale

Info

Publication number: NO138136B
Application number: NO2190/71A
Authority: NO
Inventors: Katsuto Okada; Fumio Kato
Original assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Priority date: 1970-06-13
Filing date: 1971-06-10
Publication date: 1978-04-03
Also published as: DE2129186B2; NL145468B; DE2129186C3; FR2095614A5; BE768438A; SE380737B; NL7103994A; GB1321726A; DE2129186A1; DK134450C; NO138136C; US3731393A; DK134450B

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for fluidisering

av pulver eller kornformet materiale innbefattende en av en mantel omgitt "virvelbeholder .med konisk bunn, hvis spiss er rettet nedad og i hvis. vegger er anordnet tangentielt rettede slisser og med en tangentielt i rommet mellom mantelen og virvelbeholderen utmunnende gassinnløpsstuss.

Et sjikt av pulver eller faste partikler som fluidiseres ved å blandes med en gass omtales vanligvis som et fluidisert sjikt. Slike fluidiserte sjikt er blitt nyttet innenfor de forskjelligste anvendelsesområder, f.eks. for transport av pulvere og faste partikler, fjernelse av fuktighet i pulvere og faste parikler,

og for avkjøling, oppvarming eller kjemisk behandling av pul-

vere og faste partikler. Pulvere anbragt i en vertikal sy-

linder med en perforert bunnplate danner et fast sjikt. Hvis gass blåses opp gjennom hullene i bunnplaten, suspenderes pulverne i luften slik at volumet av sjiktet ekspanderes. Det vil normalt forekomme bobling svarende til den bobling som finner sted når en. væske koker, og sjiktet av pulvere eller faste partikler får en flytbarhet eller strømmende evne som minner om en væskes tilsvarende egenskaper. Hvis gass til-

føres i dette fluidiserte sjikt med en større hastighet, vil pulverne spres og transporteres bort fra sylinderen. De ovenfor beskrevne endringer fra det stillestående stadium til det fluidiserte stadium og ytterligere til den bevegelige eller transporterende fluidiserte tilstand finner sted i følgende rekkefølge: a) Det fylte sjikt forblir i begynnelsen i hvile inntil det er nådd en viss verdi i blåsehastigheten U, under hvilken tid

det trykktap AP som skyldes sjiktet, vil være proporsjonal med

blåsehastigheten U.

b) Når blåsehastigheten har overskredet den nevnte verdi, begynner partiklene å bevege seg på flere steder på den øvre

flate av det statiske sjikt. På dette tidspunkt finner det sted kanalisering av luft gjennom de områder av sjiktet som består av de minste partiklene slik at partiklene rundt de dannede kanaler beveger seg. c) Når blåsehastigheten økes ytterligere, øker prosenttallet av partiklene som beveger seg. Samtlige partikler i sjiktet

begynner å bevege seg når det er oppnådd en bestemt verdi på blåsehastigheten. Under dette intervall holder trykktapet ^P seg stort sett på en konstant verdi uavhengig av økningen i blåsehastigheten.

d) Ytterligere økning i blåsehastigheten bevirker at partiklene beveger seg med økende blandingshastighet, inntil eventuelt

partiklene spres og overføres til utsiden av sylinderen.

Partikler som angitt i c) og d) anvendes vanligvis i fluidiserte sjikt. Denne anvendelse har forskjellige fordeler, bl.a. ved at det avstedkommes et stort kontaktareal mellom luften og de individuelle partikler; jevn temperaturfordeling inne i det fluidiserte sjikt og mulighet til at kontakttiden mellom luften og de individuelle partikler kan velges og styres på passende måte.

Imidlertid har en slik anvendelse av fluidiserte sjikt for tørking, kjøling o.l. visse ulemper, fordi der kreves meget utstyr og arbeide i forbindelse med konstruksjonen av maskinen. De viktigste problem som knytter seg til konstruk-sjonsarbeidet er hvordan man skal forhindre at der oppstår den situasjon hvor bare en del av partiklene i sjiktet fluidiseres eller transporteres og hvor de gjenværende partikler ikke meddeles noen strømmende bevegelse. Ytterligere problemer knyttet til forsøk på å oppnå en kontinuerlig prosess, f.eks. tørking, kjøling e.l. ved bruk av fluidiserte sjikt, består i hvordan man skal kunne kombinere slike.tørke-, ,kjøle- é.l. prosesser med foregående eller etterfølgende prosesser, nærmere

bestemt slik at der oppnås en ensartet produktkvalitet.

Konvensjonelle tørkeapparater for pulvere eller faste partikler hvor man anvender et fluidisert sjikt har vært av den type som omfatter en perforert plate eller nett som er plassert i bunnen av en vertikal sylinder og hvor luft blåses opp gjennom denne nedenfra. Ulempen ved denne type tørker består i at det i forbindelse med enkelte typer pulver kan danne seg et sjikt av ufluidiserte pulver på flere steder i sjiktet. For å løse dette problem er det foreslått en fremgangsmåte ved hvilken innsiden av et sjikt omrøres mekanisk. En annen foreslått fremgangsmåte består i å vibrere den del av bunnplaten hvor

der er tilbøyelighet til å danne seg et sjikt av ufluidiserte . pulvere. En ytterligere løsning består i at man omrører sjiktet innvendig ved hjelp av en luftdyse e.l. Alle disse løsninger er gjenstand for forbedringer, idet samtlige gjør bruk av ytterligere utstyr. Mekaniske omrøringsanordinger nyt-tes vanligvis, ikke i forbindelse med maskiner for behandling av matvarer, fordi de har tilbøyelighet til å blande inn fremmedstoffer i matvarene og vanskeliggjør rengjøring av maskinen. Det er kjent en maskin som gjør bruk av det såkalte "sykloniske fluidiserte sjikt", hvor luft tilføres i omkrets-retningen nedenfra en skivelignende perforert bunnplate. I denne kjente anordning har effektiviteten av omrøringen kun vist seg effektiv i nærheten av bunnplaten. Unntatt 1 de tilfelle der pulverne lett lar seg fluidisere eller hvor tykkelsen av sjiktet er liten, er det ikke mulig å meddele hele sjiktet en hvirvlende bevegelse. Selvom sjiktet blir satt i -hvirvlende bevegelse, søker pulverne å samle seg ved den ytre omkrets som følge av sentrifugalkraften, slik at der frembringes en ujevn fordeling av pulverne, hvorved intet pulver befinner seg i det sentrale område. En ytterligere kjent fremgangsmåte består i at man innfører luft gjennom veggen av en horisontal sylinder, på en slik måte at luften tilføres i en retning tangentielt til sylinderens omkrets, slik at pulverne kan behandles mens de transporteres i hvirvlende bevegelse fra den ene ende av sylinderen til den annen. Selvom denne fremgangsmåte er hensiktsmessig fordi den muliggjør en kontinuerlig prosess, lider den av den ulempe at den bevirker en uensartet transport av pulverne. Hvis der frembringes en ■

ensartet hvirvlende luftstrøm inne i anordningen for å forhindre at der dannes uvirksomme soner der det ikke forekommer hoen hvirvlende luftstrøm, blir resultatet en "overlagring" av de hvirvlende luftstrømmer når de hvirvlende strømmer beveger seg mot enden av sylinderen, hvorved pulverne plutselig over-føres i aksialretningen. På den annen side vil tilførselen av ikke-ensartede hvirvlende luftstrømmer bevirke oppsamling av en del av pulverne i nevnte uvirksomme soner.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en anordning, som er særpreget ved det som er angitt i Jcrav 1' s

karakteristiske del, for fluidisering av. pulvere og faste partikler, med hvilken det innføres en gass gjennom et antall slisser utformet i en traktformet bunnplate, i en retning tangentielt til det sirkulære tverrsnitt av den traktformede bunnplate, hvori gassen fordeles på en slik måte at hastigheten av gassen som innføres gjennom slissene i bunnplaten, øker i forhold til diameteren av bunnplatens sirkulære tverrsnitt, og fluidiserer pulverne eller de faste partikler som tilføres ovenfra den traktformede bunnplate med en hvirvlende strøm av gassen som innføres gjennom slissene.

Gassen som innføres med en konstant hastighet vil sirkulere langs innerveggen av den traktformede plate og danne et fluidisert sjikt av pulver i denne.

For å frembringe et sådant fluidisert sjikt innføres fluidi-seringsluften i et kammer som omslutter den traktformede slissplate i en retning tangentielt til det sirkulære tverrsnitt av den traktformede slissplate, slik at hastigheten -av luften som innføres gjennom slissene i trakten,søker å øke i forhold til diameteren av nevnte sirkulære tverrsnitt, hvorved pulverne fordeles jevnt på bunnplaten. I dette tilfelle avstedkommes hastighetsfordelingen av luften som tilføres i den traktformede slissplate takket være den hvirvlende luftstrøm som inn-føres mellom den traktformede slissplate og en ytre mantel som omgir slissplaten.

I motsetning til kjente fluidiserte sjikt er det fluidiserte sjikt som oppnås i foreliggende anordning tynt og gir ikke opphav til bobling. Med anordningen.muliggjøres et kontinuerlig behandlingssystem hvor råmateriale kan tilføres kontinuerlig fra den ene ende og hvor produktet, som er ensartet behandlet i det fluidiserte sjikt, kan utmates kontinuerlig fra den annen ende. Der kreves ikke noen omrørings- eller blandemaskin, og der er til enhver tid bare tilstede en liten mengde av pulver som er under behandling.

Oppfinnelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningene: Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en utførelsesform for et apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig..2 er et tverrsnitt etter linjen 2-2 i fig. 1.

Fig. 3a viser den traktformede slissplate i fig. 1 og 2 utfoldet. Fig. 3b er et forstørret delriss i perspektiv og viser en utførelsesform for slissene i den traktformede slissplate. Fig. 3c og 3d er lengdesnitt etter linjene c-c resp. d-d i fig. 3b. Fig. 4 er et riss svarende til fig. 3a som viser en slissplate som er fremstilt ved sammensveising av flere små segmentformede plater med slisser slik som vist i fig. 3b. Fig. 5 er et skjematisk riss av et tørketårn for fremstilling av tørrmelk, ved hvilket tørketårn apparatet ifølge oppfinnelsen er anordnet ved den nedre ende av tårnet. Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom apparatet og viser en traktformet slissplate 1 anordnet mellom et nedre lokk 2 og et øvre lokk 3, hvilke lokk fastholdes til hverandre ved hjelp av muttere og bolter, henholdsvis 7 og 6, under.mellomlegg av.... pakninger 4 og 5. Det nedre lokk 2 er utformet med-et luft-... inntaksrør 8 som er anordnet tangentialt til det øvre sirkulære tverrsnitt av den traktformede slissplate 1, slik som vist i' ; fig. 2. Det øvre lokk 3 er forsynt med et luftutblåsningsrør 9

og en ihnløpskanal 10 for tilførsel av det produkt som skal behandles, og den nedre del av slissplaten 1 er utformet med en-utløpskanal 11 for det behandlede produkt.

Den traktformede slissplate 1 er vist utfoldet i fig. 3a. I dette tilfelle er konusvinkelen 60°. Som det fremgår av fig. 3b er slissplaten 1 forsynt med et stort antall slisser 13 som hver har en forsenket del 13b på den ene side av en kant 13a. Formen på slissen fremgår forøvrig også av fig. 3c og 3d. Den viste slissutformning har den fordel at pulvere forhindres fra å falle ut av slissene og at luft kan tilføres effektivt gjennom slissene. Som vist i fig. 4 kan en flerhet av små sektorformede plater la, som hver er forsynt med et antall regelmessig fordelte slisser, settes sammen til dannelse av slissplaten 1.

I fig. 1 angir de strekede piler luftstrømmen, mens strømmen av pulvere eller faste partikler er angitt ved fullt opptrukne piler.

Hvis f.eks-, kald, tørr luft innføres gjennom inntaksrøret 8, hvirvler luften i det traktformede mellomrom 12 som dannes mellom slissplaten 1 og det nedre lokk 2. Luften.innføres gjennom slissene 13 i den traktformede slissplate 1 i en retning parallell med dennes innervegg. Luften tillates således å bevege seg i hvirvlende bevegelser fra den traktformede innervegg av slissplaten 1 mot midtaksen, hvoretter luften blåses ut gjennom utblåsningsrøret 9 på det øvre lokk 3.

Pulvere tilføres gjennom innløpskanalen 10 og beveges gradvis nedover med en hvirvlende bevegelse takket være den hvirvlende luftstrøm inne i den traktformede slissplate 1, og herunder, avkjøles pulverne effektivt. De avkjølte pulvere kommer ut av produktutløpet 11. Det skal bemerkes at pulverne som avkjøles, utsettes for en oppadrettet kraft som utøves på grunn av sentrifugalkraften av den hvirvlende bevegelse, som skyldes den hvirvlende luftstrøm og den oppadstigende luftstrøm. Tyngde-kraften som virker på pulverne og nevnte oppadrettede kraft opphever stort sett hverandre, slik at man unngår variasjoner i oppholdstiden for pulverne i slissplaten 1. Selvom luften i mellomrommet 12^bringes til å strømme langt mér effektivt enn det er mulig å oppnå med konvensjonelle apparater, kan det oppnås en enda større effektivitet hvis det innføres en hvirvlende bevegelse i luften..Når luften sirkulerer i mellomrommet 12, vil trykket i den øvre del av dette søke å holde

.. seg høyere enn i den nedre del, nemlig proporsjonalt med

diameteren av det sirkulære, tverrsnitt av mellomrommet 12, slik at hastigheten, av luft. som tilføres gjennom slissene 13 i den del av. slissplaten 1 der diameteren er stort vil være høy, mens hastigheten av luft som tilføres gjennom slissene i den del av slissplaten 1 der diameteren er .liten, vil holde seg lav. Det danner seg på denne måte et jevnt fordelt fluidisert sjikt inne i "den traktformede slissplate 1.

Formen på .det nedre lokk 2, som danner nevnte mellomrom 12, behøver ikke nødvendigvis å være traktformet og forløpe parallelt med slissplaten 1, men kan eventuelt være sylindrisk 1 form. Imidlertid kan visse pulvere unnslippe gjennom

slissene 13 og det er således hensiktsmessig at det nedre lokk

2 har traktform slik at de unnslupne pulvere kan samle seg og

mates ut fra den nedre ende av. samme. Åpningen mellom den nedre ende av <let nedre lokk 2 og produktutløpet 11 kan

være dekket ved hjelp av en bøyelig skjøtslange 14, f.eks. i form av en-sylinder av neoprengummi eller vinylklorid, hvilken slange er fastklemt ved hjelp av bånd 15, 16.

Fig. - 5 illustrerer en annen.utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen, anordnet i forbindelse med et annet apparat.

Det illustrerte apparat omfatter kombinasjonen av den anordning som er vist og beskrevet i norsk patent nr. 132.171 og apparatet ifølge oppfinnelsen. Apparatet ifølge norsk patent nr. 132.171 er slik at kondensert melk tilføres fra en ledning 51 og

sprøytes ut under- trykk fra et munnstykke 53, montert ved den

øvre del av et tørketårn 52, slik at fine partikler av melk tørkes i den nedadgående strøm A av varm luft tilført fra en

ledning 54,.og det tørkede melkepulver faller ned gjennom strømmen B av den tørre kjøleluft tilført fra en grenledning 55.

Det fremgår av fig. 5 at anordningen ifølge oppfinnelsen kan • utnyttes ved den Jiedre ende av tørketårnet. Hvis ved fremstilling av tørrmelk denne ikke er blitt avkjølt til en temperatur under størknings tempera-turen. f or fettet i tørr- ■■-melken, selvom fukti<g>heten-eir blitt f jernet,, vil tørrmelken _. -klumpe seg sammen når den samles opp i Følgelig må melkepulver som er tørket under tilførsel av varme kjøles ned til rom-temperatur inne i en kjølesone som er anordnet ved den nedre del av tørketårnet.

Ved anvendelse avvanordningen ifølge oppfinnelsen som en tørke-seksjon i et tørketårn av den ovenfor beskrevne type, er det mulig å minske høyden av den del av tårnet som danner kaldluftsonen.

I fig. 5 tørkes melkepulver i varmluftsonen og faller ned inne i tårnet og ankommer til kaldluftsonen. Der oppsamles tørr-melken i den traktformede del av tårnet, slik at tørrmelken oppsamles i den del av tårnet hvor slissplaten 1 er montert. I dette tilfelle bringes imidlertid den oppsamlede tørrmelk til å danne et fluidisert sjikt takket være kaldluften som tilføres gjennom slissene i platen 1, slik at tørrmelken,

som avkjøles hurtig, bringes til å falle gradvis i en -hvirvlende eller sirkulerende måte og utmates eventuelt gjennom kanalen 11.

Ved et i praksis utført apparat var høyden og diameteren av den sylindriske del av tørketårnet henholdsvis 15 m og 5 m;

høyden av den traktformede del ^,3 m og høyden av slissplaten 1,2 m. Med dette apparat ble melk konsentrert til 50% konsen-trasjon sprøytet fra en enkelt trykkdyse under et trykk av 190 kg/cm 2og med en hastighet av 5000 kg/time. De fine melke-partikler ble tørket av tørr varmluft, innsprøytet ved en

temperatur av 150°C og med en hastighet av 1-2 meter pr. sekund, mens de falt ned inne i tørketårnet, og partiklene ankom deretter til kaldluftsonen. Tørrmelken ble kjølt ned og samlet seg på slissplaten 1. Slissplaten 1 var utformet med et antall slisser som vist i fig. 3b til 3d. Det var anordnet ca. 5000 slisser av denne type, hvor hver sliss hadde

en bredde av ca. 1 mm og en lengde av 20.mm. Gjennom disse slisser ble tilført kaldluft, fortrinnsvis med en temperatur på under 20°C og med en hastighet av ca. 5-30 m/sek., slik

at den-tørrmelk ..som samlet seg på slissplaten ble behandlet

på en måte svarende til et fluidisert sjikt av 2-3 mm tykkelse.

Det ovenfor beskrevne apparat ér fordelaktig fordi det anvender seg av et fluidisert sjikt, og fordi det kan vaskes uten

■demontering ettersom det ikke har noen mekaniske hjelpeanordninger.

En annen fordel med apparatet er at tykkelsen av det fluidiserte sjikt som danner seg på den traktformede slissplate kan holdes

tynt, og der fins ingen mulighet for at store mengder produkt kan mates ut dersom noe av "produktet er svidd under tørkeopera-sjonen.

Claims

1. Anordning for fluidiserihg av pulver eller kornformet - materiale innbefattende en av en mantel omgitt virvelbeholder med konisk bunn, hvis spiss ef -rettet nedad og i hvis vegger er anordnet tangentielt rettede slisser, og med en tangentielt i rommet mellom mantelen og virvelbeholderen utmunnende gass-innlopsstuss, -karakteriser, t' ved at virvelbeholderen (1) er kontinuerlig konisk utformet og at rommet (12) mellom virvelbeholderen_(1) og mantelen er åpen langs ko-nens omkrets og at en.utlopsåpning (11) er forbundet med den koniske virvelbehqldérs nedre ende.

2. Anordning ifolge krav 1,karakterisertved at virvelbeholderen (1) har et lokk (3) som er forsynt :.- •med en gassutlopsstuss (9) og en ovre åpning (10) for tilforsel av materialet som skal behandles.