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Dokumentenidentifikation DE2755574C2 16.07.1987
Titel Verfahren und Einrichtung zum Inberührungbringen von pulverförmigen, körnigen, stückigen Materialien miteinander bzw. mit Gas bzw. zu ihrem Trocknen nach dem Geisersystem
Anmelder MTA Müszaki Kémiai Kutató Intézet, Veszprém, HU;
Keszthelyi Agrártudományi Egyetem, Keszthely, HU
Erfinder Aradi, Emil, Dipl.-Ing.;
Blickle, Tibor, Dipl.-Ing. Dr.;
Monostori, Endre, Dipl.-Ing.;
Nementh, Jenö, Dipl.-Ing. Dr.;
Pallai, Ivanne, Dipl.-Ing. Dr., Budapest, HU;
Varga, Janos, Prof. Dr., Mosonmagyarovar, HU
Vertreter Meissner, P., Dipl.-Ing.; Presting, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 1000 Berlin
DE-Anmeldedatum 09.12.1977
DE-Aktenzeichen 2755574
Offenlegungstag 13.06.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.07.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.07.1987
IPC-Hauptklasse F26B 17/14

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Inberührungbringen von pulverförmigen, körnigen, stückigen Materialien miteinander bzw. mit Gas bzw. zu ihrem Trocknen nach dem Geisersystem, wobei in der Materialmenge um eine senkrechte Achslinie eine Förderschnecke und/oder ein Mischer in Umlauf gebracht wird.

Zahlreiche Arten von Fluidisationsverfahren zur Verwirklichung des Inberührungbringen von Materialien mit Gasen sind bekannt. Innerhalb dieser sind auch verschiedene Formen des Geiserverfahrens bekannt, wie z. B. das Düsen-Geiser-Verfahren (US-PS 27 86 280). Bei diesem wird in die in einem Behälter vorgesehene körnige Materialschicht durch eine Düse in senkrechter Richtung Druckluft eingeführt, wobei dieser Luftstrom in der Achslinie der Materialschicht einen Kanal öffnet. Dieser Kanal arbeitet im Verlaufe des kontinuierlichen Betriebes als ein pneumatisches Förderrohr, durch das der aus der Düse kommende Luftstrom einen Teil des Materials nach oben befördert. Die in dieser Weise auf die Oberfläche der Materialschicht geführten Materialkörnchen gelangen entlang der Behälterwand nach unten gleitend erneut in die Nähe der Düse und nehmen so an der geiserartigen unterbrochenen Materialbewegung teil.

Im Interesse einer sicheren Ausgestaltung des in der Achslinie der Materialschicht sich bildenden Kanals werden an dieser Stelle oftmals auch Einsatzrohre verwendet, die mit der darunter angeordneten Düse zusammen ähnlich einem Injektor arbeiten und an dem Materialtransport als ein Förderrohr mit dichtem Förderstrom teilnehmen (Wissenschaftliche Ergebnisse des Technisch-Chemischen Forschungsinstitutes der Ungarischen Akademie der Wissenschaften, III. Veszpr}m, 1975, Seite 173).

Sowohl nach dem obengenannten Patent als auch nach anderen Quellen kann der Behälter eines Geiserapparates verschiedene Formen besitzen; die Zuführung des Rohmaterials in das System und die Entnahme der Produkte kann auf verschiedene Weise und an verschiedenen Stellen erfolgen (Dr. Imre, L.: Trocknungshandbuch, Abschnitt 15. 2. 3.). Ebenfalls bekannt ist das parallel und in Reihe erfolgende Zusammenschalten von mehreren Geiserapparten (Ungarische Patentschrift 16 03 331).

Die gemeinsamen Nachteile der beschriebenen Ausführungen bestehen darin, daß die Abmessungen und somit auch die Leistungsfähigkeit der derartigen mit Düsen versehenen Geiserapparate beschränkt ist. Auch wird ein hoher Energiebedarf des Luftgebläses infolge des hohen Druckes für die Geiserbewegung benötigt. Bei den bekannten Geiserapparaten ist der Druck der Arbeitsluft bzw. des Trockenmediums größer als der hydrostatische Druck der Geiserbehandlung unterzogenen Materialschicht. Ein weiterer wichtiger Faktor ist, daß in einem derartigen düsenbestückten Geiserapparat mit oder ohne Einsatzrohr, nur Materialien mit begrenzter Korngröße behandelt werden können und daß diese über die entsprechenden Eigenschaften zur Sicherung der Rollbedingungen zwischen den einzelnen Materialkörnchen verfügen. Im Falle von eckigen oder klebrigen Körnern kann nämlich keine kontinuierliche Geiserbewegung zustande kommen, sondern es tritt ein Stoßen, eine Kraterbildung, ein inneres Geisersystem oder ein Anschwellen auf.

Zur Beseitigung der nachteiligen Eigenschaften des Düsen-Geiser-Verfahrens wurde ein Geiserapparat mit mehreren Düsen entwickelt, womit die Abmessungen und die Leistungsfähigkeit des Apparates in bedeutendem Maße erhöht werden können (Pallain}, N}meth, Raticz, Rátkai: Neue Geiserapparatkonstruktionen, II. Ausgabe der Chemiemaschinen-Bau-Konferenz, Budapest, Januar 1975).

Aber auch mit dieser Lösung konnten nicht alle Nachteile beseitigt werden. Der Energiebedarf wurde nicht vermindert, und um eine optimale Geiser-Bewegung zu erhalten, sind an die Körner ganz bestimmte Anforderungen gestellt. Um auch diese Nachteile beseitigen zu können, wurde ein Düsengeiserverfahren mit Hilfsluft entwickelt, bei dem ein Teil der Gase nicht durch die Düsen, sondern unter den Körnern durch den gasdurchlässigen Boden eintritt. Jedoch ist auch hier ein sehr hoher Gasdruck erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mittels dessen bei gegenüber den bekannten Verfahren geringeren Energiebedarf für das Luftgebläse auch klebriges, den Rollbedingungen nicht entsprechendes körniges Gut bearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einem Drall mindestens 1 kg Trocknungsgas/50 kg Material im unteren Teil des Materials zugeführt wird.

Bei einer Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens, die in einem Behälter eine mit senkrechter Welle versehene Förderschnecke und/oder ein Einsatzrohr mit senkrechter Welle, sowie einen mit Luftzuführung versehenen Boden aufweist, ist zur Luftzuführung ein Luftzuführungsorgan vorgesehen, das dem Luftstrom einen Drall verleiht.

Dieses Luftzuführungsorgan ist zweckmäßig ein Schaufelkranz.

Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung können darin zusammengefaßt werden, daß die vorteilhafte und wirtschaftliche Geisermethode auch zur Geiserbehandlung der herkömmlicherweise dazu nicht geeigneten Materialien verwendbar wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figur stellt einen senkrechten Schnitt der Einrichtung dar.

1. Beispiel

In einer im Behälter 1 befindlichen Körnergutmenge 2 sind ein senkrechtes Einsatzrohr 3, eine um die Achse 4 umlaufende Förderschnecke 5 bzw. ein um die Achse 4 umlaufender Mischer 6 angeordnet. Die Körnergutmenge 2 des Behälters 1 wird von unten durch eine in umgekehrter Stellung angeordnete kegelstumpfförmige Platte 7 abgeschlossen.

Zur Zuführung der Luft in der Materialmenge 2 dient eine Luftleitung 8. Die in einen Raum 9 hinter dem Kegelstumpf 7 zugeführte Luft tritt durch einen perforierten Schaufelkranz 10 in die Materialmenge 2 ein, kann jedoch auch durch die Perforation des Bodens 11 eintreten. Zum Antrieb der Welle 4 dient ein unter dem Boden 11 vorgesehenes Getriebe 12.

Die aus Körnern beliebiger Form bestehende Materialmenge 2 wird durch das Rührwerk 6 und den Luftstrom gelockert und die Körner vollführen unter Einwirkung des Luftstromes der Förderschnecke 5 und unter Lenkung des Einsatzrohres 3 eine Geiserbewegung, d. h. sie bewegen sich entlang der Welle 4 aufwärts und entlang der Behälterwand 1 abwärts.

2. Beispiel

Eine beispielsweise Verwirklichungsmethode des Verfahrens und die Arbeitsweise der Einrichtung werden im Zusammenhang mit dem Trocknen von in einer Hammermühle vorzerkleinertem Gewürzpaprika beschrieben.

Bekanntlich ist vorzerkleinerter Gewürzpaprika ein klebriges, für eine Rollbewegung nicht gut geeignetes Mahlgut, dessen mittlere Korngröße zwischen 1-2 mm und dessen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 12-16% liegt, was auf 4 bis 6% herabgesetzt werden muß; im Ergebnis verdoppelt sich etwa die Leistung der Paprikamühlen.

Wenn vorzerkleinertes Gewürzpaprika in düsenbestückte Geiserapparate eingefüllt wird, entsteht überhaupt keine Geiserbewegung, unabhängig davon, ob es sich um einen mit kegeligem Boden oder mit Einsatzrohr versehenen oder einen mit Hilfsluft betriebenen Apparat handelt. Die Arbeitsluft reißt in die Materialschicht einen Trichter, in dem es jedoch zu keiner Materialförderung kommt, weil im unteren Teil des Apparates die Materialkörnchen aus der Außenringzone nicht in die Nähe der Düse rollen können.

Bei der Einrichtung wird das Einsatzrohr 3 und das Rührwerk 6 eingesetzt. Über dem Boden 11 des Behälters 1 ist ein mit hoher Umdrehungszahl und einer Umfangsgeschwindigkeit von mindestens 4 m/s umlaufender Mischer angeordnet. Das Einblasen der Trocknerluft erfolgt in der Nähe des Bodens 11 tangential von der Seite her durch einen Schaufelkranz 10. Durch den Luftstrom und die Drallwirkung des Mischers 6 wird der untere Teil der Schicht gelockert, so daß die Luft die Materialkörnchen in das Einsatzrohr 3 reißen kann, wodurch sich eine ungestörte Geiserbewegung in der Paprikaschicht 2 entwickelt. Auch ohne den Mischer 6 würde sich in diesem beschriebenen Fall eine Geiserbewegung einstellen, weil der Druckbedarf der pneumatischen Materialförderung in dem der Schichtlänge entsprechenden Einsatzrohr 3 kleiner ist als der Druckbedarf zur Fluidisierung der Gleitschicht. Durch die Form des Mischers 6 kann nicht nur die Lockerung der unteren Schicht, sondern auch die Geiserbewegung selbst gefördert werden. Durch richtige Wahl des Durchmessers des Einsatzrohres 3 kann die durch den Apparat in einer bestimmten Zeit durchführbare Gasmenge in großem Maße erhöht werden. Im Falle von Gewürzpaprika konnte die im Apparatbehälter anwendbare Luftgeschwindigkeit von 0,25 m/s bis zu einem Wert von 1,5 m/s erhöht werden. Dabei macht der Druckabfall der Trocknerluft nur etwa die Hälfte des hydrostatischen Druckes der zu trocknenden Materialschicht aus.

3. Beispiel

Es erfolgt die Trocknung von Futtermais unter Anwendung einer Förderschnecke 5.

Bekanntlich ist im Falle des Trocknens von Futtermais im allgemeinen die Verdampfung von 1000-5000 kg Wassers pro Stunde wünschenswert. Mit einem düsenbestückten Geiser-Apparat wurde wegen der sich aus dem System der Konstruktion ergebenden Schwierigkeiten bei der Vergrößerung der Abmessungen nicht einmal ein Versuch unternommen.

Nach dem Beispiel entsteht die Geiserbewegung der Futtermaisschicht durch die Schnecke 5. Die mit dem geringsten Druckverlust zugeführte warme Luft trocknet das Gut. Bei dieser Einrichtung wurden mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,5-2,0 m/s der Schnecke 5 günstige Ergebnisse erzielt, wobei ihr Durchmesser ein Viertel des Apparatebehälterdurchmessers betrug. Mit diesem Apparat kann bei Verwendung einer entsprechenden Trocknermedium-Temperatur auch eine spezifische Wasserverdampfung von 500-800 kg/m2h bei dem Trocknen von Futtermais erreicht werden. Dadurch kann der günstige Wärmeverbrauch der Geisertrocknung ausgenutzt werden, der auch bei dem Trocknen des sehr energieaufwendigen Futtermaises unter 100 kcal/kg Wasser liegt.

4. Beispiel

Das mit dem Geiserverfahren erfolgende Trocknen von großen eckigen Körnern stößt bei der Verwendung der bekannten Geiser-Apparate wegen der Druckverhältnisse und der Schranken der Erhöhung der Abmessungen auf Schwierigkeiten. Ein Beispiel dafür ist das mit dem Geiserverfahren erfolgende Trocknen von Gemüsewürfeln.

Das nach dem Geiserverfahren erfolgende Trocknen von Würfeln aus Karotten, Rüben, Sellerie usw. kann gemäß Beispiel 3 unter Anwendung einer Förderschnecke 5 vorgenommen werden. In diesem Fall entspricht die spezifische Wasserverdampfung der gemäß Beispiel 3 angeführten.

Das Trocknen der in Würfel zerkleinerten Produkte kann durch Verwendung des Einsatzrohres 3 vorgenommen werden. Der Schaufelkranz 10 führt das Trockenmedium mit einem Drall unter die in Würfel geschnittene Materialschicht 2. Dadurch wird der untere Teil der Materialschicht 2 gelockert und die Würfel rollen aus der Gleitschicht neben der Behälterwand 1 ungehindert in das Einsatzrohr 3. Im Einsatzrohr 3 entsteht eine im Vergleich zu den bekannten Geiser-Apparaten ein dünneres Mischungsverhältnis, nämlich µ = 10-30 kg Material/kp Luft. Die Materialförderung wird geringer und der Druckabfall des angewandten Trockenmediums ist kleiner als die Hälfte des hydrostatischen Druckes der trocknenden Schicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Inberührungbringen von pulverförmigen, körnigen, stückigen Materialien miteinander bzw. mit Gas bzw. zu ihrem Trocknen nach dem Geisersystem, wobei in der Materialmenge um eine senkrechte Achslinie eine Förderschnecke und/oder ein Mischer in Umlauf gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Drall mindestens 1 kg Trocknungsgas/50 kg Material im unteren Teil des Materials zugeführt wird.
  2. 2. Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 1 die im Behälter der Einrichtung eine mit senkrechter Welle versehene Förderschnecke und/oder ein Einsatzrohr mit senkrechter Welle, sowie einen mit Luftzuführung versehenen Boden aufweist dadurch gekennzeichnet, daß zur Luftzuführung ein dem zugeführten Luftstrom einen Drall verleihendes Luftzuführungsorgan vorgesehen ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführungsorgan ein Schaufelkranz (10) ist.






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