DE2335577A1 - Verfahren und einrichtung zum trocknen von teilchenfoermigen stoffen - Google Patents
Verfahren und einrichtung zum trocknen von teilchenfoermigen stoffenInfo
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Description
Verfahren und Einrichtung zum Trocknen von teilchenförmigen Stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trocknen von teilchenförmigen Stoffen, z.B. Kunststoffkügelchen,
zerkleinerten Chemikalien, Pigmenten, kosmetischen Pulvern und dgl. mit mechanischem Rühren des in ein Gefäß der Einrichtung
eingebrachten Materials.
Solche Verfahren zum Trocknen von Stoffen sind in diesem Fachgebiet
allgemein bekannt und verschiedene Formen von Einrichtungen wurden bereits vorgeschlagen, um teilchenförmige Stoffe ■
zu trocknen.
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Die vorliegende Erfindung ist teilweise auf ein Verfahren xmcostt
Trocknen von Stoffen bis zu einem hohen Grad von Trockenheit in beachtlich kürzerer Zeit als es bis dahin möglich war, gerichtet.
Erfindungsgemäß enthält dieses Verfahren die Schritte des Einbringens des Stoffes in ein Gefäß, in welchem der Stoff
mechanisch gerührt und gleichzeitig von einem Gas, insbesondere Luft, bestrichen wird, welches Gas unter geringem Druck in das
Gefäß eingeführt wird, wobei das Gas vorgetrocknet ist bis auf einen Taupunkt von weniger als 36° Fahrenheit (22°C) und aufgeheizt
wird auf eine Temperatur unter 1IOO0 Fahrenheit (2050C).
Vorzugsweise ist das in das Gefäß einzuführende Gas vorgetrocknet bis zu einem Taupunkt von annähernd minus 10° bis minus
40 Fahrenheit (-23° bis-MO0*!!) , wobei das Gas vorzugsweise mit
einem Druck von unter einer Atmosphäre in das Gefäß eingeführt wird. Darüberhinaus kann das mechanische Rühren des Stoffes
in dem Gefäß wirksam sein, um mit Hilfe des vorgetrockneten in das Gefäß eingeführten Gases die ganze Stoffmenge bei einer
im wesentlichen einheitlichen Temperatur zu halten, wobei vorzugsweise der Stoff quer zu dem erwähnten Gasstrom und im Gegenstrom
mit ihm verschoben wird.
Darüberhinaus besteht ein Gegenstand der Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens der beschriebenen Art, bei welchem
der teilchenförmige Stoff in einem einzigen Verfahrensgang gegranuliert
bzw.
trocknet, gemischt und/zerkleinert wird.
trocknet, gemischt und/zerkleinert wird.
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Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand besteht in der Schaffung
eines Gerätes zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung enthält in an sich bekannter Weise
ein Gefäß mit kegelstumpfförmiger Seitenwand, die sich zu einer
Bodenwand hin verjüngt, mit mindestens einem Rührglied, das in dem Gefäß angeordnet und mindestens an seinem oberen Ende drehbar
am Außenende eines Tragarms gehalten ist, der sich im oberen Teil des Gefäßes befindet und sich von der senkrechten
Symmetrieachse desselben radial nach außen erstreckt. Das innere Ende des Tragarms ist drehbar mit Hilfe einer rotierenden Welle
gehalten, die koaxial mit der Symmetrieachse im oberen Teil des Gefäßes angeordnet ist, während Mittel zum Verschieben des Tragarmes
in einer Ebene senkrecht zur Symmetrieachse des Gefäßes und Mittel zum Drehen des Rührgliedes um seine eigene Achse vorgesehen
sind. Das Gerät ist besonders gekennzeichnet durch die Kombination eines Gefäßes mit einem Gastrockner, der außerhäLb
des Gefäßes angeordnet ist, ferner durch Mittel zum Speisen des vorgetrockneten Gases unter Druck zum unteren Teil des Gefäßes,
wobei darüberhinaus ein Gaserhitzer, in der Verbindung des Gastrockners und des Gefäßes, sowie Zuführungsmittel in der
Verbindung zwischem dem Gaserhitzer und einem Gaseinlaß des. Gefäßes vorgesehen sind. Vorzugsweise enthält der Gaseinlaß des
Gefäßes eine poröse Platte. Es wird ferner vorgezogen, diese poröse Platte in der Seitenwand des Gefäßes in der Nähe von
dessen Boden anzuordnen.
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden noch leichter verständlich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen, welche ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise weggebrochen, eines entsprechend dem Grundgedanken xler vorliegenden
Erfindung ausgebildeten Gerätes,
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, teilweise im Schnitt, den unteren Teil des GEfäßes des Gerätes mit Darstellung des Gaseinlasses,
Fig. 3 eine schematische Ansicht des vollständigen Systems für das vorliegende Trocknungsverfahren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Mischers 10, welche die
vorliegende Erfindung verkörpert, ist in Fig. 1, und ein Trockensystem 11, das einen derartigen Mischer verwendet, ist
schematisch in Fig. 3 dargestellt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, enthält der Mischer 10 ein Gefäß 12 von allgemein gesprochen
umgekehrt kegelstumpfförmxger Form. Das Gefäß wird in aufrechter erhöhter Lage in irgendeiner geeigneten Weise, z.B. mit Hilfe
von Schenkeln oder Füßen 13 in aufrechter Stellung gehalten. Die Wände des Gefäßes 12 verjüngen sich abwärts zu einer flachen
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Bodenwand 14 hin, welche eine Universalverbindung (Kardangelenk) 15 trägt, ein Kugelgelenk oder dgl. zum Tragendes unteren Endes
einer schraubenförmigen Rührschnecke 16. Das Kugelgelenk 15 ist auf der senkrechten Mittelpunktlinie des Gefäßes angeordnet.
Die Rührschnecke 16 enthält eine dünne Schraubenplatte 17, welche durch eine lange Welle 18 getragen wird.
Das untere Ende der Welle 18 wird durch das Kugelgelenk 15 getragen,
während das obere Wellenende in einem geeigneten, durch das äußere Ende eines radialen Tragarms 20 gehaltenen Lager
spitzengelagert ist. Das innere Ende des Tragarms 20 ist drehbar bei 21 in der Mitte des Deckelgliedes 22 getragen. Ein Antrieb
23 ist mit dem Arm 20 bzw. der Welle 18 gekuppelt. Dieser mit dem Elektromotor 24 verbundene Antrieb läßt den Arm 20
in einer Ebene senkrecht zur Achse des Gefäßes 12 umlaufen mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit und ist außerdem
gleichzeitig wirksam, um die Welle 18 um ihre eigene Achse bei entsprechend höherer Geschwindigkeit anzutreiben.
Selbstverständlich bilden die mechanischen Einzelheiten des Antriebs 23 für den Arm 20 bzw. der Schraube 18 keinen Teil
der vorliegenden Erfindung. Solche mechanischen Antriebe sind im Fachgebiet allgemein bekannt. Darüberhinaus können nach
Wunsch getrennte Motoren vorgesehen werden, um den Arm und die Schraube getrennt anzutreiben.
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Der Mischer 10 enthält weiterhin eine Stoffentladetür benachbart
dem unteren Gefäßende. Diese Entladetür kann mit einer Entladerutsche 19 verbunden sein und die Tür kann durch ein
gleitendes Ventiltor geöffnet oder geschlossen werden, wobei das Ventil durch einen Handgriff 25 (Fig. 1) betätigt wird.
Zusätzlich ist der Deckel 22 mit öffnungen (nicht dargestellt) zum Einführen des Stoffes in den Mischer und mit einem geeigneten
Luftausgangsfilter 26 (in Fig. 3 dargestellt, aber nicht
in Fig. 1) versehen. Dieser Filter, welcher feuchtigkeitsbeladenes Gas aus dem Mischer befördert, kann entweder unmittelbar
zur Außenluft oder, falls gewünscht, über eine Gasleitung abgeführt werden. Selbstverständlich kann, wenn ein Gas, wie
z.B. Stickstoff, verwendet wird, dieses je nach Wunsch durch den Erhitzer und Trockner im Kreislauf geführt werden.
Ein unterer Teil der Gefäßwand 12 ist mit einem Lufteinlaß 27, wie in Fig. 2 dargestellt ist, versehen. Dieser Einlaß ist mit
einer durchlässigen Platte 28 zur Zerteilung des in d£r>
Mischer eintretenden Gasstromes bedeckt, um örtliche Hochdruckgasströme
zu verhindern, welche ein Spritzen des SToffes verursachen
könnten. Eine geeignete Plattenform ist die einer gesinterten rostfreien STahlplatte. Der Bereich um die Luftöffnung 27 und
die Platte 28 ist eingeschlossen durch die Wände einer-Führungskammer 29, die mit einer Gaszuführungsleitung 30 verbunden ist.
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Ein vollständiges Trocknungssystem mit Mischer 10 ist schematisch
in Fig. 3 dargestellt. Wie dort ersichtlich, enthält das System außer dem Mischer 10 einen vrsm Kompressor 31 und
einerv Trockner 32. Letzterer dient zur Entfernung von Feuchtigkeit aus dem Gasstrom. Da die Einzelheiten der Konstruktion
dieses Trockners keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden und die bauliche Ausbildung an sich bekannt ist, erscheint es
unnötig, die Einzelheiten des Trockners näher zu schildern.
Der Einlaß des Trockners 32 ist an den Kompressor 31 über die Gasleitung 33 angeschlossen. Der Trockner 32 ist ferner über
die Leitung 35 und Ventil 36 an einen Erhitzer 34 angeschlossen. Auch dieser kann übliche Form besitzen, z.B. als ein elektrischer
Lufterhitzer, als Gas- oder Dampferhitzer usw. ausgebildet sein. Der Auslaß des Erhitzers 34 ist an die Lufteinlaßleitung
30 des Mischers 10 über eine Gasleitung 37 angeschlossen.
Beim Trocknen wird der zu trocknende Stoff in den Mischer
eingebracht. Der Antrieb 23 bewirkt, daß der radiale Arm 20 langsam umläuft und ebenfalls die Rührschnecke mit höherer
Geschwindigkeit um ihre eigene Achse sich drehen läßt. Dadurch wird der Stoff drei verschiedenen Einwirkungen ausgesetzt.
An erster Stelle hebt die umlaufende Rührschnecke den Stoff vom Boden zum oberen Teil des Gefäßes 12 hin. Gleichzeitig
109885/052$
läuft der Rührer an der Gefäßwand 12 entlang um. Diese Einwirkung ist bestrebt, den Stoff von der Wand des Gefäßes weg
nach der Mitte hin abzulenken. An dritter Stelle wird der Stoff durch die Schnecke hochgehoben und fällt durch die Schwerkraft
wieder abwärts, wobei sich der Stoff mit dem in Schraubenform sich aufwärtsbewegenden Stoff mischt.
Gleichzeitig wird der durch den Kompressor 31 vorgesehene Gasspeisestrom durch den Trockner 32 bis zu einem sehr trockenen
Zustand, z.B. bis zu einem Taupunkt zwischen —10° und -40° Fahrenheit getrocknet. Bevorzugt wird ein Taupunkt von -40 .
Das Gas fließt vom Trockner zum Erhitzer 3Ί, wo die Temperatur
des Gases bis auf einen Wert gesteigert wird, der aber unter demjenigen Wert liegt, bei welchem das Gas die Stofftemperatur
bis auf einen Punkt erhöhen würde, bei welchem der behandelte Stoff zerstört wird.
Dieses heiße, trockene Gas wird über die Kammer 29 und die poröse Platte 28 in den unteren Teil des Gefäßes 12 eingeführt.
Der günstigste Druck, bei welchem das Gas in das Gefäß eingeführt wird, schwankt mit den Abmessungen, der Dichte usw. des
zu trocknenden Stoffes. In jedem Falle ist jedoch der Luftdruck
hoch genug, um die Luft durch den Stoff zu f9re4>Sen, doch ist der
Strom ZM so klein, daß ein Spritzen im Stoff nicht eintritt.
Der Druck bildet kein Fließbett in dem Stoff und kann ein oder
zwei Größenordnungen niedriger sein als derjenige Druck, der
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2335G77
ein solches Bett erzeugen würde.
Wenn die heiße trockene Luft in das Gefäß eintritt, wird es ständig in Berührung gebracht mit verschiedenem Stoff. Die
heiße Luft erhitzt den Stoff und bewirkt Verdampfung aus demselben. Diese bewirkt ihrerseits, daß die Lufttemperatur erniedrigt
wird. Da die Luft sich aufwärts bewegt, liefert sie Oberhitze und nimmt Feuchtigkeit auf, während sie durch eine
kegelförmige Stoffsäule hindurchtritt, welche kräftig gerührt
wird. Als Ergebnis bewirkt die Luft, daß die Temperatur des Stoffes in sehr gleichmäßiger Weise erhöht wird, d.h., es gibt
keine heißen und kalten Stellen und nicht mehr als einen geringfügigen Unterschied in bezug auf die Temperatur zwischen verschiedenen
Teilen des Stoffes. Wenn die Luft das obere Ende des Stoffes erreicht, hat die Luft das meiste ihrer Wärme, abgegeben
und eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit aufgenommen.
Zusätzlich zu seiner Nützlichkeit beim Trocknen von Stoffen bis
zu einem äußerst hohen Trocknungsgrad ist die vorliegende Einrichtung auch sehr vorteilhaft zur Vewendung beim Trocknen von
geringfügig
Stoffen auf einen xxiixxxijei höheren Feuchtigkeitsgrad, z.B. 5-2%. Einer der Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung beim Trocknen solcher Stoffe (welcher Vorteil ebenfalls erzielt wird beim Trocknen von Stoffen bis zu einem außergewöhnlich hohen Trocknungszustand) besteht darin, daß drei Arbeitsgänge
Stoffen auf einen xxiixxxijei höheren Feuchtigkeitsgrad, z.B. 5-2%. Einer der Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung beim Trocknen solcher Stoffe (welcher Vorteil ebenfalls erzielt wird beim Trocknen von Stoffen bis zu einem außergewöhnlich hohen Trocknungszustand) besteht darin, daß drei Arbeitsgänge
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an dem Stoff gleichzeitig durchgeführt werden. Insbesondere werden die Stoffe innerhalb des Mischers 10 in einem einzigen
granuliert bzw.
Arbeitsgang gemischt, Verkleinert und gleichzeitig getrocknet.
Aus der obigen Erläuterung der allgemeinen Grundgedanken der vorliegenden Erfindung und aus der obigen Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispieles werden Fachleute schnell verschiedene Abwandlungen begreifen, die bei der Erfindung
vorgenommen werden können. So kann z.B. das vorliegende Verfahren ausgeübt werden unter Benutzung von verschiedenen Einrichtungen,
die von der bevorzugten Ausführungsform der dargestellten Einrichtung verschieden sind. Beispielsweise kann
eine solche Einrichtung ein Gefäß enthalten mit einem kegelförmigen Boden und zylindrischen Seitenwänden. Andererseits
kann der Mischer eine Rührschnecke von Kegelform oder er kann Zwillingsrührer enthalten. Auch kann das obere Ende der Rührschnecke
in einer waagerechten Ebene verschoben werden mit einer zusammengesetzten Bewegung, die auch einen radialen
Bewegungsanteil enthält.
Claims (9)
1. Verfahren zum Trocknen von teilchenförmigem Stoff mit mechanischem Rühren des in ein Gefäß der Behändlungseinrichtung
eingeführten Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß der gerührte Stoff gleichzeitig von einem unter
niedrigem Druck in das Gefäß eingeführten Gas, z.B. Luft, bestrichen wird, wobei das Gas bis auf einen Taupunkt
von weniger als 36° F (22°C) vorgetrocknet und auf eine Temperatur unterhalb von 400° F (2050C) erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, der Taupunkt des in das Gefäß eingeführten Gases auf einen
Wert von annähernd -10° F (-230C) bis annähernd -40° F
(-400C) vorgetrocknet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gas mit einem Druck von unter einer Atmosphäre eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rühren des Stoffes mit Hilfe mechanischer Rührer
so durchgeführt wird, daß mit Hilfe des eingeführten vorgetrockneten und erhitzten Gases die ganze Stoffmenge auf
praktisch gleicher Temperatur gehalten wird.
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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die mechanischen Rührer der Stoff quer zum
Gasstrom und im Gegenstrom zu ihm verschoben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der teilchenförmige Stoff in einem einzigen Arbeits-
Granuliert bzw.
gang getrocknet, gemischt und/zerkleinert wird.
7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch
1 bis 6 unter Verwendung eines Gefäßes mit kegelstumpfförmiger
Seitenwand, die sich zur Bodenwand hin verjüngt und wobei mindestens ein Rührglied im Gefäß angeordnet
und mindestens an seinem oberen Ende im oberen Teil des Gefäßes am Außenende eines Tragarmes gehalten ist, der
sich radial im Gefäß von der senkrechten Symmetrieachse desselben nach außen erstreckt und wobei das innere Ende
des Trägerarmes drehbar mit Hilfe einer umlaufenden Welle gehalten ist, die sich coaxial mit der Symmetrieachse
des oberen Gefäßteiles erstreckt und wobei Mittel vorgesehen sind, um den Träger in einer Ebene quer zur
zu
Symmetrieachse des Gefäßes /verschieb erfeowie mit Mitteln zur Drehung des Rührgliedes um seine eigene Achse, dadurch gekennzeichnet, daß das GEfäß (12) zusätzlich ' mit einem außerhalb des Gefäßes befindlichen Trockner
Symmetrieachse des Gefäßes /verschieb erfeowie mit Mitteln zur Drehung des Rührgliedes um seine eigene Achse, dadurch gekennzeichnet, daß das GEfäß (12) zusätzlich ' mit einem außerhalb des Gefäßes befindlichen Trockner
(3D
(32) und mit Mitteln/für die Zuführung eines Druckgases
(32) und mit Mitteln/für die Zuführung eines Druckgases
versehen ist, und daß ein Gaserhitzer (34) zwischen
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2 3 3 b b 7
dem Gastrockner (32) und dem Gefäß (12) eingeschaltet und weiterhin eine Zuführungsleitung (37) vorgesehen
ist, welche den Gaserhitzer (34) und einen Gaseinlaß (30) des Gefäßes (12) miteinander verbindet.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gaseinlaß (30) mit einer Kammer (29) in Ver- ,„->
bindung steht, welche ihrerseits durch eine poröse Platte/ mit dem Innenraum des Gefäßes (12) in Verbindung steht.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die poröse Platte (28) in der Seitenwand des Gefäßes Ö2) jedoch nahe dem Boden (IU) des Gefäßes (12) angeordnet
ist.
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