[0001] Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung für eine Mischung aus einer Flüssigkeit
und einem oder mehreren Feststoffen.
[0002] Beispielsweise in der Landwirtschaft oder bei der Erzeugung von Biogas entstehen
erhebliche Mengen von Mischungen aus Flüssigkeiten und Feststoffen, beispielsweise
(Klär-)Schlamm, Gülle oder Gärreste, die transportiert, entsorgt und/oder verarbeitet
werden müssen. Um insbesondere Transport- und Lagerungskosten für diese Mischungen
möglichst gering zu halten, ist es bekannt, diese einzudicken, indem gezielt der Flüssigkeitsanteil
in den Mischungen reduziert wird. Dies kann beispielsweise durch eine zumindest teilweise
Verdunstung dieses Flüssigkeitsanteils erreicht werden.
[0003] Für eine Eindickung durch teilweise Verdunstung des Flüssigkeitsanteils einer Mischung
kann beispielsweise eine gattungsgemäße Trocknungsvorrichtung genutzt werden, die
einen Aufnahmebehälter zur Aufnahme der Mischung, einen mit einem Abschnitt seines
Umfangs in dem Aufnahmebehälter angeordneten Rotor sowie eine Antriebsvorrichtung
zum rotierenden Antreiben des Rotors umfasst. Eine solche Trocknungsvorrichtung ist
beispielsweise aus der
DE 20 2009 018 720 U1 bekannt. Bei der dortigen Trocknungsvorrichtung ist der Rotor als Schaufelrad ausgebildet,
wobei infolge der Rotation des Rotors kontinuierlich einzelne der Schaufeln in die
einzudickende Mischung eintauchen, einen Teil davon mitnehmen und wobei die an den
Schaufeln hängende Mischung auf dem Abschnitt des Umfangs des Rotors, der nicht in
die Mischung eingetaucht ist, einer erhöhten Verdunstungswirkung ausgesetzt ist, die
auf die großflächige und dünnschichtige Verteilung auf den Schaufeln zurückzuführen
ist. Erheblich unterstützt wird diese Verdunstungswirkung noch durch die Beaufschlagung
der an den Schaufeln hängenden Mischung mit einem von einem Gebläse erzeugten Luftstrom,
der zudem erhitzt sein kann. Die Oberflächen der Schaufeln sollen flach, perforiert
oder mit Vorsprüngen versehen ausgebildet sein können.
[0004] Die
EP 2 805 631 A1 offenbart einen Trommeltrockner zum Trocknen von Tabak mit einer drehbar gelagerten
Trommel, die eine Mehrzahl von Hubschaufeln umfasst, die unterschiedliche radiale
und/oder axiale Längen und/oder unterschiedliche Anstellwinkel relativ zu einem Trommelkörper
aufweisen. Infolge dieser Ausgestaltung der Hubschaufeln soll der Tabak an mehreren
Positionen und auf mehreren Wegen durch die Trommel herabfallen und dadurch eine möglichst
große Querschnittsfläche der Trommel bedecken, wodurch sich eine Vergrößerung des
Kontakts zwischen Tabak und Prozessluft ergeben soll.
[0005] Eine zu dem Trommeltrockner gemäß der
EP 2 805 631 A1 vergleichbare Vorrichtung ist in der
US 5,157,849 A offenbart. Darin ist auch explizit offenbart, dass die Trommel in längsaxialer Richtung
von dem Trocknungsgas durchströmt wird.
[0006] Weiterhin offenbart auch die
DE 1 230 703 B einen Trommeltrockner, bei dem eine Trommel in Längsrichtung von Prozessgas durchströmt
wird, um ein Gut zu trocknen. Die Trommel ist mittels Trennwänden in dreieckige Kammern
unterteilt, wobei innerhalb der Kammern schaufelartige Bleche angeordnet sind, die
eine ständige Umwälzung des Guts innerhalb der Kammern bewirken sollen.
[0007] Die
BE 401 889 A offenbart eine Trocknungsvorrichtung für eine wässrige Mischung, insbesondere pastöses
Zement-Ofenmehl, das einem Drehrohrofen zugeführt werden soll. Die Trocknungsvorrichtung
umfasst einen Aufnahmebehälter und einen mit einem Abschnitt seines Umfangs in dem
Aufnahmebehälter angeordneten Rotor, der rotierend angetrieben wird. Abgas des Drehrohrofens
durchströmt den Rotor, wobei das Abgas zunächst von außen durch den Mantel des Rotors
strömt, dann innerhalb des Rotors in Querrichtung strömt und an anderer Stelle wieder
durch den Mantel des Rotors hindurchtritt. Anschließend wird das Abgas über ein Abgasrohr
abgeführt. Der Mantel des Rotors kann dazu aus einem perforierten Metallblech bestehen.
Weiterhin sind daran außenseitig Mitnahmelemente befestigt, die in Form von Ketten
oder in Form von drehbar an dem Mantel der Trommel gelagerten Platten ausgebildet
sind.
[0008] Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Trocknungsvorrichtung,
wie sie aus der
DE 20 2009 018 720 U1 bekannt ist, hinsichtlich ihrer Wirksamkeit zu verbessern.
[0009] Diese Aufgabe wird mittels einer Trocknungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung sind Gegenstände
der abhängigen Ansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
[0010] Eine gattungsgemäße Trocknungsvorrichtung für eine Mischung aus einer Flüssigkeit
und einem oder mehreren Feststoffen, die zumindest einen Aufnahmebehälter für die
Mischung, einen mit einem Abschnitt seines Umfangs (Umfangsabschnitt) in dem Aufnahmebehälter
angeordneten Rotor und einer Antriebsvorrichtung zum rotierenden Antreiben des Rotors
umfasst,, wobei der Rotor eine Mehrzahl von flächigen Mitnahmelementen aufweist, ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeelemente eine radiale Ausrichtung
bezüglich einer Rotationsachse des Rotors aufweisen, wobei zumindest einige, vorzugsweise
sämtliche der Mitnahmeelemente eine Konfiguration aufweisen, bei der sich relativ
schmale Mitnahmeelemente mit relativ breiten Mitnahmelementen in Umfangsrichtung abwechseln
und/oder dass zumindest einige und vorzugsweise sämtliche der Mitnahmeelemente mit
einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen versehen sind.
[0011] Die Mitnahmeelemente sind vorzugsweise unbeweglich in den Rotor integriert und/oder
weisen vorzugsweise eine (insbesondere ebene) plattenförmige Ausgestaltung mit einer
Länge (Erstreckung entlang der Rotationsachse des Rotors) und einer Breite (eine der
Erstreckungen senkrecht zu der Längsrichtung), die erheblich größer, insbesondere
mindestens zehnmal so groß wie die Höhe (Erstreckung senkrecht zu der Längsrichtung
und der Breitenrichtung) sind, auf.
[0012] Als "radiale" Ausrichtung wird eine Ausrichtung der flächigen und vorzugsweise plattenförmigen,
Mitnahmeelemente verstanden, bei der eine Breitenrichtung der Mitnahmeelemente zumindest
eine exakt radial bezüglich der Rotationsachse ausgerichtete Richtungskomponente aufweist.
[0013] Dadurch dass die Mitnahmeelemente eine radiale Ausrichtung aufweisen und sich gleichzeitig
relativ schmale Mitnahmeelemente mit relativ breiten Mitnahmelementen in Umfangsrichtung
abwechseln, kann die mittels der Mischung benetzbare Fläche im Vergleich zu der aus
der
DE 20 2009 018 720 U1 bekannten Trocknungsvorrichtung erheblich erhöht werden. Dies ist darin begründet,
dass sich infolge der radialen Ausrichtung der Mitnahmeelemente deren Abstände zueinander
mit zunehmender Annäherung an die Rotationsachse verringern, wodurch es bei relativ
breit dimensionierten Mitnahmeelementen (was zur Erzielung möglichst großer benetzbarer
Flächen der Mitnahmeelemente grundsätzlich bevorzugt ist) zu einer starken Annäherung
und gegebenenfalls auch zu einem Kontakt der Mitnahmeelemente an deren bezüglich der
Rotationsachse proximalen Enden kommen würde, wodurch jedoch wiederum eine Durchströmung
der zwischen den Mitnahmeelementen ausgebildeten Zwischenräume durch eine zur Verdunstung
eines Flüssigkeitsanteils der Mischung vorgesehenen Gas- und insbesondere Luftströmung
behindert würde. Eine solche starke Annäherung benachbarter Mitnahmeelemente kann
erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, dass abwechselnd relativ schmale und relativ
breite Mitnahmeelemente eingesetzt werden, wobei sämtliche dieser Mitnahmeelemente
möglichst weit radial außen stehend positioniert sind. Dies ermöglicht, eine vergleichsweise
hohe Anzahl an Mitnahmeelementen einzusetzen, wodurch die von diesen ausgebildete
Gesamtfläche maximiert werden kann.
[0014] Weiterhin kann durch eine Ausgestaltung der Mitnahmeelemente mit einer Mehrzahl von
Durchgangsöffnungen erreicht werden, dass die zur Trocknung der Mischung vorgesehene
Gasströmung nicht nur die zwischen den Mitnahmeelementen ausgebildeten Zwischenräume
sondern auch die Mitnahmeelemente selbst und dadurch auch die an diesen haftende Mischung
durchströmen kann, wodurch ebenfalls im Vergleich zu nicht durchströmbaren Mitnahmeelementen
die Trocknungswirkung der Trocknungsvorrichtung erheblich verbessert werden kann.
[0015] Eine solche vorteilhafte Wirkung durchstrombarer Mitnahmeelemente kann sich insbesondere
bei einer Integration einer relativ hohen Anzahl an Mitnahmeelementen, wie sie durch
die Ausgestaltung von sich abwechselnden relativ schmalen und relativ breiten Mitnahmeelementen
ermöglicht wird, positiv auswirken, weil so die Abstände zwischen benachbarten Mitnahmeelementen
besonders klein gewählt werden können, ohne dass sich dies negativ auf die gesamte
Durchströmbarkeit des Rotors und der darin aufgenommenen Mischung auswirkt.
[0016] Für die Erzeugung einer relativ großen Gasströmung kann vorzugsweise vorgesehen sein,
dass die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung ein Gebläse aufweist, das eine Gas-
und insbesondere Luftströmung erzeugt, die den Rotor oder zumindest den sich außerhalb
des Aufnahmebehälters befindlichen Abschnitt davon zumindest teilweise und vorzugsweise
möglichst vollständig durchströmt. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die
Hauptströmungsrichtung der Gasströmung bezüglich der Rotationsachse des Rotors quer
(vorzugsweise ≥ 45°) und insbesondere senkrecht ausgerichtet ist. Alternativ kann
die Hauptströmungsrichtung der Gasströmung jedoch auch in Längsrichtung (≤ 45°) des
Rotors (beziehungsweise der Rotationsachse) und insbesondere auch parallel zu der
Rotationsachse ausgerichtet sein.
[0017] In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung
kann vorgesehen sein, dass die Mitnahmeelemente zumindest teilweise gitterförmig ausgebildet
sind. Als "gitterförmig" wird eine Ausgestaltung verstanden, bei der die Mitnahmeelemente
oder der entsprechende Teil davon aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen plattenförmigen
oder stabförmigen Elementen ausgebildet sind, die miteinander die Mehrzahl von Durchgangsöffhungen
begrenzen. "Stabförmige" Elemente sind dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Länge
(d.h. Erstreckung in einer Richtung, der Längsrichtung) aufweisen, die erheblich größer,
insbesondere mindestens doppelt so groß wie die Breite (eine der Erstreckungen senkrecht
zu der Längsrichtung) und die Höhe (Erstreckung senkrecht zu der Längsrichtung und
der Breitenrichtung) ist. Dabei kann vorzugsweise die Breite zudem erheblich größer
und insbesondere mindestens doppelt so groß wie die Höhe sein. Gitterförmige Mitnahmeelemente
können sich insbesondere durch ein relativ großes Verhältnis der von der Mehrzahl
an Durchgangsöffnungen ausgebildeten Gesamtöffnungsfläche im Vergleich zu Gesamtfläche
der diese Durchgangsöffhungen umfassenden Seiten der Mitnahmeelemente auszeichnen,
wobei gleichzeitig eine ausreichende Stabilität der Mitnahmeelemente gewährleistet
werden kann. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass für eine Maximierung des Verhältnisses
der Gesamtöffnungsfläche zu der Gesamtfläche die Höhe der plattenförmigen oder stabförmigen
Elemente, die die Gitterform der Mitnahmeelemente ausbilden, den Abstand zwischen
benachbarten Durchgangsöffhungen definieren. Die Elemente können beispielsweise in
Form eines "Parallelgitters" mit parallel nebeneinander verlaufenden Elementen und
damit rechteckigen und insbesondere quadratischen Öffhungsquerschnitten oder in Form
eines Rautengitters mit nicht-parallel verlaufenden Elementen und damit insbesondere
rautenförmigen Öffhungsquerschnitten ausgebildet sein.
[0018] In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung
kann zudem vorgesehen sein, dass die Mitnahmeelemente zumindest teilweise, vorzugsweise
alle eine geneigt radiale Ausrichtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors aufweisen.
Als "geneigt radiale" Ausrichtung wird verstanden, wenn jeweils das bezüglich der
Rotationsachse distale Ende der Mitnahmeelemente im Vergleich zu dem jeweiligen proximalen
Ende in Umfangsrichtung versetzt ist. Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein,
dass die Mitnahmeelemente in Richtung einer vorgesehenen Drehrichtung des Rotors geneigt
sind. Mittels einer solchen Ausgestaltung kann wiederum eine vorteilhafte Durchströmung
von insbesondere den zwischen den Mitnahmeelementen ausgebildeten Zwischenräumen realisiert
werden. Dies kann insbesondere dann gelten, wenn die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung
auch ein Gebläse umfasst, wobei die Hauptströmungsrichtung der von diesem Gebläse
erzeugten Gasströmung quer und insbesondere senkrecht zu der Rotationsachse des Rotors
ausgerichtet ist. Weiterhin kann durch eine solche geneigt radiale Ausrichtung der
Mitnahmeelemente eine verbesserte Mitnahme eines Teils der Mischung aus dem Aufnahmebehälter
realisiert werden.
[0019] Erfindungsgemäß aufweisen zumindest einige Durchgangsöffnungen der Mitnahmeelemente
eine Öffnungsfläche von mindestens 800 mm
2. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass zumindest einige vorzugsweise alle Durchgangsöffhungen
der Mitnahmeelemente eine Öffhungsfläche von maximal 1600 mm
2 aufweisen. Dies hat sich als ein besonders vorteilhafter Kompromiss aus möglichst
guter Durchströmbarkeit der Mitnahmeelemente und möglichst guter Wirkung hinsichtlich
einer Mitnahme der Mischung aus dem Aufnahmebehälter gezeigt.
[0020] Um die Trocknungswirkung für eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung weiter zu
verbessern, kann vorgesehen sein, dass diese weiterhin einen Wärmetauscher umfasst,
durch den eine für die Trocknung vorgesehene und insbesondere durch ein Gebläse erzeugte
Gasströmung erwärmt werden kann. Ein solcher Wärmetauscher kann in Form einer Heizvorrichtung
ausgebildet sein, bei der eine Umwandlung von Energie einer anderen Energieform (zum
Beispiel elektrische Energie) in Wärmeenergie erfolgt. Besonders vorteilhaft kann
jedoch vorgesehen sein, dass in dem Wärmetauscher (lediglich) ein Wärmeübergang von
einem Wärmetauschermedium (insbesondere ein Fluid, d.h. eine Flüssigkeit oder ein
Gas oder eine Mischung aus Flüssigkeit und Gas) auf die Gasströmung erfolgt. Besonders
bevorzugt kann es sich bei der in dem Wärmetauschermedium gespeicherten Wärmeenergie
um Abwärme aus einem anderen, insbesondere exothermen Prozess, der vorzugsweise in
unmittelbarer Nähe zu der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung durchgeführt wird,
handeln. Dieser andere Prozess kann beispielsweise eine Verbrennung von Biogas oder
eines anderen Brennstoffs zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung sein.
[0021] Eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung kann vorzugsweise eine Wiegevorrichtung
zur Ermittlung der Masse der in dem Aufnahmebehälter enthaltenen Mischung aufweisen,
weil mit einer solchen besonders genau der Grad der bereits erfolgten Trocknung der
Mischung ermittelt werden kann. Hierbei handelt es sich um eine Ausgestaltung, die
grundsätzlich unabhängig von einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Trocknungsvorrichtung
ist und daher bei beliebigen gattungsgemäßen Trocknungsvorrichtungen vorteilhaft umsetzbar
ist.
[0022] Bei einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung kann weiterhin bevorzugt vorgesehen
sein, dass der Aufnahmebehälter einen Einlass, der insbesondere ausschließlich als
Einlass genutzt wird, und einen Auslass, der insbesondere ausschließlich als Auslass
genutzt wird, für die Mischung aufweist. Im Vergleich zu einer Trocknungsvorrichtung,
bei der ein kombinierter Ein- und Auslass für das Zuführen der Mischung in den Aufnahmebehälter
und das Abführen der Mischung aus dem Aufnahmebehälter genutzt wird, kann dadurch
insbesondere das möglichst vollständige Abführen der getrockneten und dadurch nur
noch wenig fließfähigen Mischung verbessert werden.
[0023] Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der Einlass und der Auslass
in sich gegenüberliegende Seiten des Aufnahmebehälters integriert sind, wobei diese
Seiten des Aufnahmebehälters insbesondere entlang der Rotationsachse des Rotors voneinander
beabstandet angeordnet sein können. Auf diese Weise kann das Abführen einer bereits
getrockneten Charge der Mischung aus dem Aufnahmebehälter durch ein gleichzeitiges
Zuführen einer neuen Charge unterstützt werden.
[0024] Bei den separat vorgesehenen Ein- und Auslässen handelt es sich um eine Ausgestaltung,
die grundsätzlich unabhängig von einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Trocknungsvorrichtung
ist und daher bei beliebigen gattungsgemäßen Trocknungsvorrichtungen vorteilhaft umsetzbar
ist.
[0025] Die unbestimmten Artikel ("ein", "eine", "einer" und "eines"), insbesondere in den
Ansprüchen und in der die Ansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als
solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten
sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach
vorhanden sein können.
[0026] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- Fig. 1:
- eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung in einer ersten perspektivischen Ansicht;
- Fig. 2:
- den in der Fig. 1 mit II gekennzeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung;
- Fig. 3:
- die Trocknungsvorrichtung in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
- Fig. 4:
- die Trocknungsvorrichtung in einer Ansicht von vorne; und
- Fig. 5:
- die Trocknungsvorrichtung in einer Seitenansicht, jedoch ohne Darstellung einer der
Stirnwände des Rotors und einer der Begrenzungswände des Gestells der Trocknungsvorrichtung.
[0027] Die in den Zeichnungen dargestellte Trocknungsvorrichtung umfasst ein Gestell 1,
innerhalb dessen ein Rotor 2 drehbar gelagert ist. Ein rotierender Antrieb des Rotors
2 kann mittels einer Antriebsvorrichtung 3 (vgl. Fig. 4) erfolgen, die beispielsweise
einen Elektromotor umfassen kann, der direkt oder unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes
auf eine zentrale Antriebswelle 4, deren Längsachse der Rotationsachse 17 des Rotors
2 entspricht, wirken kann.
[0028] Das Gestell 1 integriert weiterhin einen Aufnahmebehälter 5, der einen halbschalenförmigen
Behältermantel 6 aufweist, dessen zwei (längsaxiale) Enden mittels Begrenzungswänden
7 verschlossen sind. Der Aufnahmebehälter 5 ist unterhalb (bezogen auf die Schwerkraftrichtung
in einer vorgesehenen Betriebsstellung der Trocknungsvorrichtung) des Rotors 2 positioniert,
wobei der Rotor 2 teilweise innerhalb des Aufnahmebehälters 5 angeordnet ist.
[0029] Das von dem Aufnahmebehälter 5 begrenzte Innenvolumen ist fluidleitend mit zwei Anschlussflanschen
8 verbunden, über die eine Mischung 9 aus einer Flüssigkeit und einem oder mehreren
Feststoffen zu- und abgeführt werden kann. Einer der Anschlussflansche 8 dient dabei
einem Abführen von bereits mittels der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung eingedickten
Mischung 9 und bildet demnach einen Auslass des Aufnahmebehälters 5 aus, während der
andere Anschlussflansch 8 dem Zuführen neuer, noch einzudickender Mischung 9 dient
und demnach einen Einlass des Aufnahmebehälters 5 ausbildet. Die Anschlussflansche
8 sind dabei in die entlang der Rotationsachse 17 des Rotors 2 voneinander beabstandeten,
sich gegenüberliegenden und zudem parallel ausgerichteten Seiten (Begrenzungswände
7) des Aufnahmebehälters 5 integriert. Zum Zu- und Abführen der Mischung 9 können
ein oder mehrere (nicht dargestellte) Pumpen beziehungsweise Fördervorrichtungen vorgesehen
sein.
[0030] An einer Seite des Gestells 1 ist auf Höhe des außerhalb des Aufnahmebehälters 5
befindlichen Abschnitts des Rotors 2 eine Vorrichtung an dem Gestell 1 befestigt,
die eine Mehrzahl von Gebläsen 10 (hier konkret zwei) sowie einen Wärmetauscher 11
umfasst. Mittels der Gebläse 10, die beispielsweise elektromotorisch angetrieben sein
können, kann eine Luftströmung erzeugt werden, die in etwa senkrecht bezüglich der
Rotationsachse 17 des Rotors 2 ausgerichtet ist und somit den außerhalb des Aufnahmebehälters
5 befindlichen Abschnitt des Rotors 2 quer zu dessen Rotationsachse 17 durchströmt.
Dabei durchströmt die Luftströmung zuvor noch den Wärmetauscher 11, wodurch diese
durch einen Übergang von Wärmeenergie von einem innerhalb des Wärmetauschers 11 geführten
und beispielsweise von einer Umwälzpumpe (nicht dargestellt) durch den Wärmetauscher
11 geförderten Wärmetauschermedium erwärmt wird. Um eine möglichst gerichtete Durchströmung
des Rotors 2 zu erreichen, umfasst die Vorrichtung zudem ein Gehäuse 12, das nicht
nur eine Befestigung der Vorrichtung an dem Gestell 1 und eine feste Positionierung
der Gebläse 10 und des Wärmetauscher 11 zueinander sicherstellt, sondern auch eine
strömungsleitende Funktionalität aufweist.
[0031] Der Rotor 2 umfasst zwei Stirnwände 13, die ein Innenvolumen des Rotors 2 stirnseitig
begrenzen und die mittels einer Mehrzahl von in gleichmäßiger Teilung über dem Außenumfang
des Rotors 2 verteilten, plattenförmigen Mitnahmeelementen 14, die bezüglich der Rotationsachse
17 in Drehrichtung des Rotors 2 geneigt radial ausgerichtet sind (vgl. insbesondere
Fig. 5), miteinander verbunden sind. Die plattenförmigen Mitnahmeelemente weisen dabei
eine ebene, d.h. nicht gekrümmte Ausgestaltung auf.
[0032] Wie sich weiterhin aus der Fig. 5 ergibt, resultiert aus der (geneigt) radialen Ausrichtung
der Mitnahmeelemente 14 eine mit sich verringerndem Abstand zu der Rotationsachse
17 zunehmende Annäherung benachbarter Mitnahmeelemente 14. Dies führt dazu, dass die
Anzahl der in den Rotor 2 integrierbaren Mitnahmeelemente 14 nicht nur durch die Höhe
h sondern auch die Breiten b
1, b
2 der Mitnahmeelemente 14 begrenzt wird. Um den Ringraum des Rotors 2, innerhalb dessen
die Mitnahmeelemente 14 angeordnet sind und der abschnittsweise für ein Eintauchen
in die in dem Aufnahmebehälter 5 vorgesehene Mischung 9 vorgesehen ist, möglichst
vorteilhaft für eine Integration möglichst vieler Mitnahmeelemente 14 auszunutzen,
wodurch im Ergebnis die von der Mischung 9 benetzbare Fläche maximiert wird, ist vorgesehenen,
dass sich in Umfangsrichtung des Rotors 2 relativ breite Mitnahmeelemente 14 (mit
der Breite b
1) mit relativ schmalen Mitnahmeelementen 14 (mit der Breite b
2) abwechseln, wobei die schmalen Mitnahmeelemente 14 jeweils innerhalb eines in etwa
V-förmigen Zwischenraums, den jeweils benachbarte relativ breite Mitnahmeelemente
14 ausbilden, angeordnet sind.
[0033] Durch die vergleichsweise große Gesamtfläche, die von den plattenförmigen Mitnahmeelementen
14 in Summe ausgebildet wird und die für ein Mitnehme der einzudickenden Mischung
9 zur Verfügung steht sowie von der Luftströmung umströmt werden kann, kann eine entsprechend
gute Trocknungs- beziehungsweise Verdunstungswirkung für den Flüssigkeitsanteil der
Mischung 9 erzielt werden.
[0034] Weiterhin wird bei der Trocknungsvorrichtung trotz der relativ geringen Abstände
zwischen den Mitnahmeelementen 14, die aus der relativ hohen Anzahl an in den Rotor
2 integrierten Mitnahmeelementen 14 resultiert, eine insgesamt gute Durchströmung
des Rotors 2 und der von den Mitnahmeelementen 14 mitgenommenen Mischung 9 durch die
Luftströmung realisiert, weil die Mitnahmeelemente 14 gitterförmig und konkret kreuzgitterförmig
ausgebildet sind (vgl. insbesondere Fig. 2). Demnach sind sämtliche der Mitnahmeelemente
14 vollständig aus einer Vielzahl von plattenförmigen Elementen ausgebildet, die,
mit Ausnahme der die Ränder der Mitnahmeelemente 14 ausbildenden Elemente, kreuzförmig
miteinander verbunden sind und dadurch eine Vielzahl von sich durchdringenden geraden
Längsreihen und geraden Querreihen ausbildenden, die, bezüglich der Längsrichtung
und der Breitenrichtung der einzelnen Mitnahmeelemente 14 rechteckige Durchgangsöffhungen
begrenzen.
[0035] Die Stirnwände 13 weisen ringförmige Abschnitte 15 auf, in denen diese mittels der
Mitnahmeelemente 14 miteinander verbunden sind. Diese ringförmigen Abschnitte 15 der
Stirnwände 13 sind über eine Mehrzahl von radial ausgerichteten Streben 16 mit der
Antriebswelle 4 verbunden, um den drehenden Antrieb der Antriebswelle 4 auf die mit
den Mitnahmeelemente 14 befestigten ringförmigen Abschnitte 15 des Rotors 2 zu übertragen.
[0036] Im Betrieb der Trocknungsvorrichtung wird der Rotor 2 mittels der Antriebsvorrichtung
3 rotierend angetrieben, wodurch kontinuierlich ein anderer Abschnitt des Rotors 2
in die innerhalb des Aufnahmebehälters 5 aufgenommene Mischung 9 eingetaucht wird
und die so mit der Mischung 9 benetzten Mitnahmeelemente 14 anschließend entlang des
nicht in dem Aufnahmebehälter 5 befindlichen Abschnitts des Umfangs des Rotors 2 bewegt
werden, wobei diese mittels der erwärmten Luftströmung um- und durchströmt werden,
wodurch ein Anteil der Flüssigkeit in der Mischung 9 verdunstet. Dadurch wird die
gewünschte Eindickung der innerhalb des Aufnahmebehälters 5 enthaltenen Charge der
Mischung 9 erreicht. Dies erfolgt solange, bis die in dem Aufnahmebehälter 5 enthaltene
Charge der Mischung 9 eine definierte Konsistenz beziehungsweise Viskosität erreicht
hat. Dann kann die entsprechende Charge der Mischung 9 über einen der Anschlussflansche
8 aus dem Aufnahmebehälter 5 abgeführt und eine neue Charge über den anderen Anschlussflansch
8 zugeführt werden, die dann in entsprechender Weise durch einem Betrieb der Trocknungsvorrichtung
eingedickt werden kann.
[0037] Die Ermittlung der zu erreichenden Konsistenz beziehungsweise Viskosität der Mischung
9 kann beispielsweise durch ein Unterschreiten einer definierten Füllhöhe der Mischung
9 innerhalb des Aufnahmebehälters 5 ermittelt werden. Zur Ermittlung der Füllhöhe
kann die Trocknungsvorrichtung eine entsprechende (nicht dargestellte) Füllstandsmessvorrichtung,
die beispielsweise eine Radarvorrichtung umfassen kann, aufweisen. Eine Ermittlung
der Füllhöhe beziehungsweise der zu erreichenden Konsistenz kann alternativ oder zusätzlich
auf einem Wiegen des Aufnahmebehälters 5 oder der in dem Aufnahmebehälter 5 enthaltenen
Mischung 9 beruhen. Der Betrieb der Trocknungsvorrichtung einschließlich des Zu- und
Abführens der verschiedenen Chargen der Mischung 9 und gegebenenfalls einer Unterbrechung
des rotierenden Antriebs des Rotors 2 während des Chargenwechsels kann dadurch automatisiert
ablaufen.
[0038] Die in dem Wärmetauscher 11 auf die Luftströmung übertragene Wärmeenergie stellt
vorzugsweise Abwärme aus einem weiterhin bevorzugt in der Nähe der Trocknungsvorrichtung
durchgeführten exothermen Prozess, wie beispielsweise der eine Verbrennung von Biogas
oder einem anderen Brennstoff zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung, dar.
[0039] Da unter anderem aufgrund von gesetzlichen Vorgaben häufig Sicherungssysteme vorgesehen
werden müssen, die ein Austreten von mittels einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung
einzudickenden Mischungen sicher verhindern, kann zusätzlich zu einer beispielsweise
auf einem Radarsensor beruhenden Füllstandsmessvorrichtung eine weitere Überfüllsicherung
(nicht dargestellt) für den Aufnahmebehälter 5 vorgesehen sein. Diese Überfüllsicherung
kann beispielsweise auf einer Schwinggabel beruhen, die in bekannter Weise kontinuierlich
in Schwingung versetzt werden kann, wobei sich die Frequenz und/oder Amplitude dieser
Schwingung infolge eines Kontakts mit der Mischung 9 verändert, wodurch sicher ein
Überschreiten eines maximalen Füllstands detektiert werden kann, was anschließend
zu einer Zwangsabschaltung beispielsweise einer die Mischung 9 in den Aufnahmebehälter
5 zu fördernden Pumpe führen kann. Derartige Schwinggabel-Sensoren sind gemäß dem
deutschen Wasserhaushaltsgesetz zugelassen.
[0040] Infolge der Möglichkeit eines vollautomatischen Betriebs der Trocknungsvorrichtung
kann diese vorzugsweise noch eine Schnittstelle (nicht dargestellt) aufweisen, mittels
der diese an eine übergeordnete Steuerung angeschlossen werden kann. Über diese Schnittstelle
kann beispielsweise auch eine Störungsmeldung an eine Kontrollvorrichtung ausgegeben
werden. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, über die Schnittstelle ein Rührwerk in
einem Endlager, in dem die eingedickte Mischung 9 gelagert werden soll, in Abhängigkeit
von dem Betrieb der Trocknungsvorrichtung anzusteuern. Zusätzlich dazu kann eine erfindungsgemäße
Trocknungsvorrichtung noch mit einem Wärmemengenzähler ausgestattet sein. Ein solcher
Wärmemengenzähler, insbesondere in Kombination mit einer automatischen Vorrichtung
zur Ermittlung der Konsistenz der Mischung 9, kann auch dazu dienen, die Trocknungsleistung
der Trocknungsvorrichtung zu ermitteln. Dies kann insbesondere dann relevant sein,
wenn diese mit einer Heizvorrichtung zur Erwärmung des zur Trocknung genutzten Gasstroms
ausgestattet ist, weil dann die Trocknungsleistung in Bezug zu der eingesetzten Wärmeenergie
gesetzt werden kann.
[0041] Mittels einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung, wie sie beispielsweise in
den Zeichnungen dargestellt ist, kann eine Trocknungsleistung von einem Liter Wasser
je Kilowattstunde Wärmeenergie und besser erreicht werden. Dieser Wert ist deutlich
besser als die eineinhalb Liter Wasser je Kilowattstunde Wärmeenergie, die als Trocknungsleistung
derzeit nachgewiesen werden müssen, um gemäß dem deutschen Erneuerbare-Energien-Gesetz
(EEG) einen Bonus für eine Kraft-Wärme-Koppelung (KWK-Bonus) zu erhalten.
Bezugszeichenliste:
[0042]
- 1
- Gestell
- 2
- Rotor
- 3
- Antriebsvorrichtung
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Aufnahmebehälter
- 6
- Behältermantel
- 7
- Begrenzungswand
- 8
- Anschlussflansch
- 9
- Mischung
- 10
- Gebläse
- 11
- Wärmetauscher
- 12
- Gehäuse
- 13
- Stirnwand des Rotors
- 14
- Mitnahmeelement des Rotors
- 15
- Ringförmiger Abschnitt der Stirnwand des Rotors
- 16
- Strebe der Stirnwand des Rotors
- 17
- Rotationsachse des Rotors
- b1
- Breite eines relativ breiten Mitnahmeelements
- b2
- Breite eines relativ schmalen Mitnahmeelements
- h
- Höhe eines Mitnahmeelements
1. Trocknungsvorrichtung für eine Mischung (9) aus einer Flüssigkeit und einem oder mehreren
Feststoffen mit einem Aufnahmebehälter (5) für die Mischung (9), einem mit einem Abschnitt
seines Umfangs in dem Aufnahmebehälter (5) angeordneten Rotor (2) und einer Antriebsvorrichtung
(3) zum rotierenden Antreiben des Rotors (2), wobei der Rotor (2) eine Mehrzahl von
flächigen Mitnahmelementen (14) aufweist, wobei die Mitnahmeelemente (14) eine radiale
Ausrichtung bezüglich einer Rotationsachse (17) des Rotors (2) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Mitnahmeelemente (14) eine Konfiguration aufweisen, bei der
sich relativ schmale Mitnahmeelemente (14) mit relativ breiten Mitnahmelementen (14)
in Umfangsrichtung des Rotors (2) abwechseln und/oder dass zumindest einige der Mitnahmeelemente
(14) mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffhungen versehen sind, wobei zumindest einige
der Durchgangsöffnungen der Mitnahmeelemente (14) eine Öffnungsfläche von mindestens
800 mm2 aufweisen.
2. Trocknungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeelemente (14) gitterförmig ausgebildet sind.
3. Trocknungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeelemente (14) eine geneigt radiale Ausrichtung bezüglich der Rotationsachse
(17) des Rotors (2) aufweisen.
4. Trocknungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeelemente (14) in Richtung einer vorgesehenen Drehrichtung des Rotors
(2) geneigt sind.
5. Trocknungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgangsöffnungen der Mitnahmeelemente (14) eine Öffhungsfläche von maximal 1600
mm2 aufweisen.
6. Trocknungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wiegevorrichtung zur Ermittlung der Masse der in dem Aufnahmebehälter (5) enthaltenen
Mischung (9).
7. Trocknungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebehälter (5) einen Einlass und einen Auslass für die Mischung (9) aufweist.
8. Trocknungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass und der Auslass in sich gegenüberliegende Seiten des Aufnahmebehälters
(5) integriert sind.
9. Trocknungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des Aufnahmebehälters (5) entlang der Rotationsachse (17) des Rotors (2)
voneinander beabstandet sind.
1. A drying device for a mixture (9) of a liquid and one or more solids, having a receiving
container (5) for the mixture (9), a rotor (2) that is situated with one section of
its circumference in the receiving container (5), and a drive device (3) for rotatively
driving the rotor (2), the rotor (2) having a plurality of flat entrainment elements
(14), whereby the entrainment elements (14) have a radial orientation with respect
to a rotational axis (17) of the rotor (2), characterized in that at least some of the entrainment elements (14) have a configuration in which relatively
narrow entrainment elements (14) alternate with relatively wide entrainment elements
(14) in the circumferential direction of the rotor (2), and/or at least some of the
entrainment elements (14) are provided with a plurality of through openings, whereby
at least some of the through openings of the entrainment elements (14) have an opening
surface area of at least 800 mm2,
2. The drying device according to Claim 1, characterized in that the entrainment elements (14) have a grid-shaped design.
3. The drying device according to Claim 1 or 2, characterized in that the entrainment elements (14) have an inclined radial orientation with respect to
the rotational axis (17) of the rotor (2).
4. The drying device according to Claim 3, characterized in that the entrainment elements (14) are inclined in the direction of a provided rotational
direction of the rotor (2).
5. The drying device according to one of the preceding claims, characterized in that through openings of the entrainment elements (14) have an opening surface area of
at most 1600 mm2.
6. The drying device according to one of the preceding claims, characterized by a weighing device for determining the mass of the mixture (9) contained in the receiving
container (5).
7. The drying device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving container (5) has an inlet and an outlet for the mixture (9).
8. The drying device according to Claim 7, characterized in that the inlet and the outlet are integrated into opposite sides of the receiving container
(5).
9. The drying device according to Claim 8, characterized in that the sides of the receiving container (5) are spaced apart from one another along
the rotational axis (17) of the rotor (2).
1. Dispositif de séchage pour un mélange (9) se composant d'un liquide et d'une ou de
plusieurs matières solides, ledit dispositif de séchage comprenant une cuve collectrice
(5) pour le mélange (9), un rotor (2) disposé en ayant une partie de sa circonférence
située dans la cuve collectrice (5), et comprenant un dispositif d'entraînement (3)
servant à l'entraînement en rotation du rotor (2), où le rotor (2) présente une pluralité
d'éléments d'entraînement (14) à surface plane, où les éléments d'entraînement (14)
présentent une orientation radiale par rapport à un axe de rotation (17) du rotor
(2),
caractérisé en ce qu'au moins certains des éléments d'entraînement (14) présentent une configuration dans
laquelle des éléments d'entraînement (14) relativement étroits alternent avec des
éléments d'entraînement (14) relativement larges, dans la direction circonférentielle
du rotor (2), et/ou en ce qu'au moins certains des éléments d'entraînement (14) sont dotés d'une pluralité d'ouvertures
de passage, où au moins certaines des ouvertures de passage des éléments d'entraînement
(14) présentent une surface d'ouverture au moins de 800 mm2.
2. Dispositif de séchage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'entraînement (14) sont configurés en forme de grille.
3. Dispositif de séchage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments d'entraînement (14) présentent une orientation radiale inclinée par
rapport à l'axe de rotation (17) du rotor (2).
4. Dispositif de séchage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments d'entraînement (14) sont inclinés en direction d'un sens de rotation
prévu du rotor (2).
5. Dispositif de séchage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des ouvertures de passage des éléments d'entraînement (14) présentent une surface
d'ouverture au maximum de 1600 mm2.
6. Dispositif de séchage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un dispositif de pesage servant à déterminer la masse du mélange (9) contenu dans
la cuve collectrice (5).
7. Dispositif de séchage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cuve collectrice (5) présente une entrée et une sortie pour le mélange (9).
8. Dispositif de séchage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'entrée et la sortie sont intégrées dans des côtés opposés de la cuve collectrice
(5).
9. Dispositif de séchage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les côtés de la cuve collectrice (5) sont espacés l'un de l'autre, le long de l'axe
de rotation (17) du rotor (2).