DE3006788A1

DE3006788A1 - Verfahren und einrichtung zum trocknen einer pumpfaehigen, eine fluessigkeit enthaltenden substanz

Info

Publication number: DE3006788A1
Application number: DE19803006788
Authority: DE
Inventors: Hanspeter Dipl Ing Kuelling
Original assignee: Aeromatic AG
Current assignee: GEA Aseptomag AG
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1980-09-04
Also published as: GB2043474A; JPS55146374A

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH Dipi.-Ing. K. GUNSCHMANN

Dr.rer.net. W. KÖRBER Dipl.-I η9. J. SCHM1DT-EVERS PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 22 Steinsdorfstraße 10

'S" (089) * 29 66

22. Februar 1980 /er

Aeromatic AG
Farnsburgerstr. 6

CH-4132 Muttenz/Schweiz

Verfahren und Einrichtung zum Trocknen einer pumpfähigen/ eine Flüssigkeit enthaltenden Substanz

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ßipl.-ltifl. H. fJilK-.HERLICH
Dlpl.'lno.K.C«::-RHt1AHN /Γ

[f. r:r. fiat- V/. KG aδ E Π ^w η η Π O η Q Q

DH-M. -J· EOM-SIIiT - EvERS J U U Q / Q Q

·■'■■ -ft'.-iEir.iC, 3Ö00 WOMCrScN 22

' Yerfahren und Einrichtung zum Trocknen einer pumpfähigen, eine Flüssigkeit enthaltenden Substanz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trocknen einer pumpfähigen, eine Flüssigkeit enthaltenden Substanz, welche in eine Kammer eingesprüht und im Kontakt mit einem vorbeheizten, strömenden Gas, vorzugsweise Heissluft, mindestens grösstenteils von der Flüssigkeit befreit wird.

Es ist bekannt, eine mit Feststoffen behaftete Flüssigkeit in einen Heissluftstrom einzusprühen, um damit die Flüssigkeit zu verdunsten bzw. die Festsubstanzen zu trocknen.

In einer bekannten Anlage dieser Art verwendet man eine mit ihrer Mündung nach unten gerichtete Sprühdüse, durch welche die zu trocknende Substanz in die Heissluft eingesprüht wird. Um hierbei das Anbacken des noch feuchten Produktes an der Innenwand der Anlage zu vermeiden, muss dieselbe eine grosse Bauhöhe aufweisen; nur so erzielt man die erforderliche Verweilzeit, die eine ausreichende Trocknung gewährleisten kann.

Verwendet man statt einer Sprühdüse einen 030036/0784

Sprühteller oder ein Sprührad, so muss die Anlage aus den gleichen Erwägungen einen relativ grossen Durchmesser, d.h. eine beträchtliche Breitenabmessung aufweisen.

Sämtliche bekannten Verfahren und Anlagen zur Sprühtrocknung weisen somit den Machteil auf, dass sie sehr grosse Abmessungen und damit einen erheblichen Platzbedarf besitzen, wenn eine befriedigende Trocknung erzielt werden soll.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Sprühtrocknung vorzuschlagen, welche bei kompakter Bauweise einen optimalen Trocknungsgrad zu erzielen gestatten und die das unerwünschte Pestkleben der Pestsubstanzen an der Innenwand der Trocknungskammer mit Sicherheit vermeiden. Dank ihrer Kompaktheit soll die erfindungsgemässe Einrichtung ferner ihre Kombination mit bestehenden Anlagen, insbesondere Entstaubungsanlagen und Wirbelbetten, begünstigen.

Diese Aufgabe wird anhand der vorliegenden Erfindung gelöst durch die Merkmalskombinationen,die in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind.

Anhand der beiliegenden Zeichnung werden nach- ßtehend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung nebst zweier Anwendungsvarianten erläutert.

Fig. 1 ist ein vereinfachter Vertikalschnitt einer Einrichtung zur Sprühtrocknung,

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schräg in die Innenfläche der Wand 2 einmünden, um eine rotierende Bewegung des eintretenden Luftstromes zu erzielen.

Die Neigung der Eintrittsöffnungen 7 kann unter Berücksichtigung der Eintrittsgeschwindigkeit und der gewünschten Verweilzeit der Substanz variiert werden.

In den obersten, oberhalb der Decke 6 angeordneten Raum 8 sowie in jede Ringkammer 4a bis 4d mündet je eine Heissluftleitung 9 bis 13 _s in welche jeweils ein Lufterhitzer 14 bis 18 eingebaut ist. Die mit Regelklappen 19 bis 23 versehenen Leitungen sind an einen Kanal 24 angeschlossen der von einem Ventilator 25 aus mit Luft beschickt wird.

In die Kammer 3 ragt von unten ein Rohr 26, das an seinem oberen Ende eine Sprühdüse 27 aufweist. Statt der Sprühdüse liesse sich auch eine andere Sprühvorrichtung, beispielsweise ein Sprühteller oder ein Sprührad verwenden. Die Kammerwand 2 verengt sich nach unten konisch bis zu einer Au^trittsöffnung 28.

Im Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird durch die Düse 27 eine einen Feststoff enthaltende Flüssigkeit, beispielsweise Tomatenmark, in den Oberteil der Kammer 3 eingesprüht. Gleichzeitig wird durch die Leitungen 9 bis 13 Heissluft eingeblasen, die dank der schräggerichteten Mündungen dieser Leitungen (vgl. Fig. 2) in den Ringräumen 4a bis 4d rotiert. Die Heissluft dringt dabei einerseits durch die radialen Oeffnun-

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Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 1, und die

Fig. 3 und 4 sind schematische Vertikalschnitte zweier Anwendungsbeispiele.

Die in ihrer Gesamtheit mit Z bezeichnete Einrichtung weist innerhalb eines kreiszylindrischen Gehäuses 1, koaxial zu demselben, eine gasdurchlässige, kreiszylindrische Wand 2 auf, die eine Trocknungskammer 3 umgrenzt. Der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 1 und der Wand 2 ist durch ringförmige Böden 5a/5b/5c in vier Ringkammern 4a, 4b, 4c und 4d unterteilt, welche etagenförmig übereinander liegen. Die Böden 5a/5b/5c erstrecken sich somit nur über die Breite der Ringkammer und lassen die zentrale Trocknungskammer 3 in ihrer ganzen Höhe durchgehend frei.

Nach oben ist die Kammer 3 durch eine ebenfalls gasdurchlässige Decke 6 abgegrenzt, so dass zwischen dieser Decke und der oberen, waagrechten Wand des Gehäuses 1 ein Heissgas-Aufnahmeraum 8 entsteht.

Die die Kammer 3 umgrenzende Wand 2 besteht aus einem Material, welches mit zahlreichen kleinen Oeffnungen bzw. Poren 7/29 versehen ist und somit auf seiner gesamten Fläche gasdurchlässig ist. Lochbleche, Sintermetalle und gesinterte Kunststoffplatten sind hierfür beispielsweise geeignet. Zusätzlich zu den feinen Oeffnungen 29, die sich bei einem Lochblech praktisch in radialer Richtung durch die Wand 2 erstrecken, sind weitere Einströmöffnungen 7 (Fig. 2) vorgesehen, welche

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gen oder Poren 29 (Fig. 2), andererseits auch durch die schräg angeordneten Oeffnungen 7 in die Kammer 3 ein. Dabei bildet sich an der Innenfläche der Wand 2 sowie an der Kammerdecke 6 ein rotierendes Luftpolster 30, durch welches mit Sicherheit vermieden wird, dass die in der trocknenden Substanz enthaltenen Festanteile mit der Wand 2 in Berührung kommen und dort ankleben.

Die aus der Sprühdüse 27 austretende Substanz wird vom rotierenden Warmluftstrom erfasst und langsam von Stufe zu Stufe längs der angedeuteten Schraubenlinie S nach unten befördert, so dass sich dank des grossen zu durchlaufenden schraubenlinienförmigen Weges eine beträchtliche Verweilzeit innerhalb der Trocknungskammer ergibt.

Die in die Ringräume 4a bis 4d eintretende Heissluft wird vorzugsweise durch die Lufterhitzer so vorgewärmt, dass deren Temperatur beim Eintritt in die

Ringkammer 4a ca. 30O⁰C Ringkammer 4b ca. 20O⁰C Ringkammer 4c ca. 100⁰C

beträgt. In der untersten Ringkammer 4d kann die Heisslufttemperatur beispielsweise ebenfalls 100⁰C betragen oder unter diesem Wert liegen, wobei je nach Betriebsverhältnissen auch eine intensivere Kühlung möglich ist. Die das getrocknete Produkt mitführende Luft tritt durch die Oeffnung 28 aus der Kammer aus und wird dann zu einem Filter geleitet* wo das Produkt in bekannter Weise von der Luft getrennt wird.

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Die durch die Leitung 9 in die oberste Kammer 8 eingeleitete Heissluft kann im Rahmen des beschriebenen Beispiels eine Eintrittstemperatur von ca. 100⁰C haben.

Gemäss einer Ausführungsform der beschriebenen Einrichtung münden alle Leitungen 9 bis 13 in gleicher Weise, wie in Fig. 2 gezeigt, in die Ringkammern 4a bis 4d. Eine Variante dieser Einrichtung sieht jedoch vor, dass die tangentialen Mündungen der Leitungen 9 bis 13 abwechselnd rechts und links in die Ringräume einlaufen, so dass die Heissluft in aneinandergrenzenden Ringräumen gegensinnig rotiert. Hierdurch lässt sich unter Umständen die Verweilzeit der versprühten Substanz innerhalb der Einrichtung beeinflussen.

Die Figuren 3 und 4 zeigen zwei spezielle An-Wendungen der beschriebenen Einrichtung, wobei die bereits anhand der Fig. 1 und 2^eingeführten Bezugszahlen beibehalten wurden.

Gemäss Fig. 3 ist ein Zerstäubungstrockner Z innerhalb einer Entstaubungsanlage angeordnet. Diese Entstaubungsanlage weist ein praktisch zylindrisches, nach unten konisch zulaufendes Gehäuse 31 auf, in dessen Oberteil die bekannten sackförmigen Staubfilter 32 hängend angeordnet sind. Durch einen Saugventilator 33 wird durch die Filtersäcke 32 Luft aus dem Gehäuse 31 abgesaugt, wobei die in der Luft mitgeführten Festkörper an der Aussenfläche der Filtersäcke 32 zurückbleiben und von Zeit zu Zeit abgeschüttelt bzw. durch einen Ventilator 34 nach unten abgeblasen werden. Die Einrichtung Z

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arbeitet hier im übrigen wie anhand der Pig. I und 2 beschrieben. Während die feuchtigkeitsgesättigte Luft in Pfeilrichtung nach oben entweicht, verlassen die getrockneten Festkörper die Anlage über eine Schleuse

Als Zusatzeinrichtung kann bei dieser Anlage ein Wirbelbett 44 vorgesehen sein, dem über einen Ringkanal 45 Warmluft zugeführt wird.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Anlage werden die Festsubstanzen innerhalb der Einrichtung Z nur bis auf einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und gelangen dann in Pfeilrichtung in ein darunter angeordnetes Wirbelbett 36, das in bekannter Weise von unten über eine Leitung 37 mit Warmluft beschickt wird. Im Anschluss an die Fertigtrocknung im Wirbelbett 36 gelangen die trockenen Festkörper durch eine Oeffnung und einen Ueberlauf 39 in eine Leitung 40 und können dieser über eine Schleuse 4l entnommen werden. -Durch einen weiteren Warmluftkanal 42 wird dem Ringraum 43 ebenfalls Warmluft zugeführt, welche zur weiteren, optimalen Trocknung der Festsubstanz beiträgt. Die Warmlufttemperaturen werden vorzugsweise so abgestuft, dass durch die Leitungen Warmluft, von beispielsweise 30OT (Leitung 10), 20O⁰C (Leitung 11) und 100³C (Leitung 12), durch den Kanal 37 Warmluft von unter 100⁰C eingeblasen wird, während die Temperatur der im Kanal 42 geförderten Warmluft noch etwas tiefer liegen kann.

Das beschriebene Verfahren zeichnet sich gegenüber den bekannten Systemen vor allem dadurch aus,

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dass die Verweilzeit der zu trocknenden Substanz relativ gross und ausserdem durch gezielte Wahl der Luftgeschwindigkeit (Rohr 11, Fig. 2) und Anströmwinkel (Düse 7, Fig. 2) steuerbar ist und dass das Verkleben der Kammerwand mit Sicherheit vermieden wird.

Während Zerstäubungstrockner bisher aufgrund ihrer grossen Abmessungen mit Wirbelbetten nicht in einer einzigen Einheit kombiniert werden konnten, gestattet es die beschriebene Einrichtung, dank ihrer kompakten Bauweise, dass diese direkt oberhalb eines Wirbelbettes angeordnet wird. Dadurch spart man nicht nur Platz, sondern erzielt gleichzeitig eine erhebliche Einsparung an Wärmebedarf, da die Wärmeverluste drastisch reduziert werden.

Andere Kombinationen, beispielsweise die Anordnung mehrstufiger Wirbelbetten mit Schikanen zur Zwangsverweilung des Wirbelgutes können vom Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens realisiert werden.

Der Patenitaawal t

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Zusammenfassung

Innerhalb eines Gehäuses (1) ist eine Trock- ^ nungskammer (3) durch eine kreiszylindrische, gasdurchlässige Wand (2) abgegrenzt. Der Ringraum zwischen dem Gehäuse (1) und der Wand (2) ist durch horizontale Ringböden (5a, 5b, 5c) in mehrere, etagenförmig übereinander angeordnete Ringkammern (4a, 4b, 4c, 4d) unterteilt, die über Kanäle (10 bis 13) mit Heissluft beschickt werden. Die Heissluft tritt tangential in die Ringkammern (4a, 4b, 4c, 4d) ein und gelangt ins Innere der Trocknungskammer (3) über die in der Wand (2) vorgesehenen Oeffnungen bzw. Poren (7, 29). Letztere sind teils radial, teils schräg oder tangential gerichtet, so dass sich an der Innenfläche der Wand (2) ein rotierendes Luftpolster (30) bildet, das das Ankleben der Pestsubstanzen an der Wand (2) verhindert. Dank der schraubenlinienförmigen Gasführung innerhalb der Trocknungskammer (3, Linie S) ergibt sich eine grosse Verweilzeit und damit intensive Trocknung. Die Einrichtung zeichnet sich ferner durch ihre kompakte Bauweise aus, welche eine konstruktive Kombination mit anderen Baueinheiten, beispielsweise einem Wirbelbett gestattet.

(Pig. I und 2)

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(I)/Verfahren zum Trocknen einer pumpfähigen, eine Flüssigkeit enthaltenden Substanz, welche in eine Kammer eingesprüht und'im Kontakt mit einem vorbeheizten, strömenden Gas, vorzugsweise Heissluft, mindestens grösstenteils von der Flüssigkeit befreit wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand der genannten Kammer ein rotierendes Gaspolster erzeugt wird, welches sich mindestens über einen Grossteil der Kammerhöhe erstreckt, um die eingesprühte trocknende Substanz von der genannten Innenwand fernzuhalten.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorbeheizte Luft tangential in einen die kreiszylindrisch ausgebildete Kammer umgebenden Ringraum eingeblasen und von diesem Ringraum radial und/oder tangential durch die gasdurchlässige Begrenzungswand der Kammer unter Abstimmung der Lufttemperatur und Einströmgeschwindigkeit so in die Kammer eingeleitet wird, dass sich das gewünschte Gaspolster bildet.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbeheizte Luft in verschiedenen Höhen in den Ringraum und in die Kammer eingeleitet wird.

H) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

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zeichnet, dass die Temperatur der eingeblasenen Heissluft in den verschiedenen Kammerhöhen unterschiedlich ist, so dass in dem obersten Kammerabschnitt die heisseste, in dem untersten Kammerabschnitt die kühlste Luft eingeblasen wird.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 3'und H₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Einblasung der Heissluft in den verschieden hohen Abschnitten des Ringraumes und der Kammer stets in der gleichen Richtung erfolgt.

S) Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einblasung der Heissluft in zwei übereinanderliegenden Abschnitten des Ringraumes und der Kammer in einander entgegengesetzten Richtungen erfolgt.

7) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse, welches mit mindestens einem Anschluss zur Heissgaszufuhr und mindestens einer Sprühvorrichtung für die zu trocknende Substanz versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung (27) innerhalb einer Kammer (3) angeordnet ist, welche von einer praktisch kreiszylindrischen Wand (2) begrenzt ist, die mindestens auf einem Grossteil ihrer Gesamtfläche eine Vielzahl von Gasdurchtritt soff nungen (7, 29) aufweist, wobei der Anschluss (10 bis 13) zur Heissgaszufuhr in den Zwischenraum (4a zwischen dem Gehäuse (1) und der Wand (2) mündet.

8) Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass auch das die gasdurchlässige Wand (2)

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umgebende Gehäuse (1) kreiszylindrisch ausgebildet ist und mindestens ein Teil C7) der in der Wand (2) angeordneten Gasdurchtrittsoffnungen sowie der Anschluss
(10 bis 13) zur H'eissgaszufuhr geneigt oder angenähert tangential zum jeweils angrenzenden Kreisumfang angeordnet sind.

9) Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung eine in der
Achse der Kammer angeordnete, mit nach oben gerichteter Mündung versehene Sprühdüse (27) ist und der Ringraum (¹Ia bis 4d) zwischen der kreiszylindrischen Wand (2)
und dem kreiszylindrischen Gehäuse (1) durch ringförmige Böden (5a, 5b, 5c) in mehrere, etagenartig Übereinanderliegende Ringkammern (*ta bis ¹Id) unterteilt ist und in jede Etage ein Anschluss (11 bis 13) für die

HeißsgaBEufuhr mündet, wobei die Temperatur des Heissfeases von der obersten biß zur untersten Ringkammer
sinkt.

10) Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissgasanschlüsse (10 bis 13) Bweier aneinander grenzender Ringkammern so gegeneinander versetzt sind, dass sich in den Ringkammern (4a biß ¹Id) der beiden Etagen rotierende Strömungen entgegengesetzter Richtung ergeben.

H) Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Wand (2) aus einem Lochblech, einem Sintermetall oder gesinterten Kunststoff platten besteht.

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12) Anwendung des Verfahrens nach Anspruch dadurch, gekennzeichnet, dass das Verfahren im unteren Teil einer Entstaubungsanlage durchgeführt und das getrocknete Produkt nach unten abgeleitet, das feuchtigkeitsgesattigte Gas über Filterelemente nach oben abgezogen wird.

13) Anwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zu trocknende Substanz zunächst innerhalb der genannten Kammer vorgetrocknet und anschliessend in einem darunter befindlichen Wirbelbett fertiggetrocknet wird.

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