[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mischtrockner bzw. Vorrichtung zum
Be- und Verarbeiten von flüssigen, pastösen, feuchten und trockenen Produkten unter
atmosphärischen, Vakuum- oder Druckbedingungen, wobei ein Mischbehälter, bestehend
aus Deckel- Mittel- und Bodenteil, die wahlweise beheizt werden können, vorgesehen
ist und im Inneren des Mischbehälters um die vertikale Behälterachse drehend eine
Mischschnecke angeordnet ist.
[0002] Derartige Mischtrockner sind bekannt, um mit hoher Leistung flüssige, pastöse oder
feuchte sowie auch trockene Produkte zu trocknen.
[0003] Bei der Trocknung von trockenen Produkten, gibt es z. B. einen Anwendungsfall, wo
aus kristallisierten Stoffen Kristallwasser entfernt werden soll.
[0004] Es ist bekannt, in derartigen Mischtrocknern, die eine zylindrische oder zylindro-konische
Wand aufweisen, eine entsprechende Trockungseinrichtung einzubauen. Die bisher bekannten
Trocknungseinrichtungen bestanden in der Regel aus einer innenwandig beheizten Mischschnecke,
die von einem Heizmedium in einem geschlossenen Kreislauf umschlossen wird sowie von
beheizten Behälterwandungen dieses Mischtrockners.
[0005] Ein diesbezüglicher Mischtrockner geht beispielsweise auf eigene Patente des Anmelders
zurück. Der erwähnte Mischtrockner hat zwar eine ausgezeichnete Heizleistung, jedoch
ist das Verhältnis von Produktvolumen zur Wärmeübertragungsfläche noch optimierbar.
Bei den bekannten Mischtrocknern handelt es sich um eine beheizte Mischschnecke, die
an der Innenwandung des Mischbehälters entlangläuft.
[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, Mischtrockner der eingangs genannten
Art so weiterzubilden, daß das Verhältnis zwischen Produktvolumen und Wärmeübertragungsfläche
noch wesentlich verbessert wird.
[0007] Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend
von einem Mischbehälter, der eine zentrisch angetriebene beheizbare Mischschnecke
enthält, diese Mischschnecke von mindestens einem beheizbaren Heizmantel konzentrisch
umgeben ist, welcher Heizmantel im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und
sich achsparallel zur Achse der Mischschnecke im Mischbehälter erstreckt.
[0008] Bei der gegebenen technischen Lehre wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß in
dichtem radialen Abstand zur beheizten Mischschnecke eine weitere Heizfläche im Innenraum
des Mischtrockners geschaffen wird, welche eine ausgezeichnete Wärmeübertragung auf
das zu trocknende Produkt gewährleistet.
[0009] Wesentlich hierbei ist, daß die Innenwandung des Heizmantels in dichtem radialen
Abstand zur Außenkontur der beheizten Mischschnecke verläuft. Hierdurch wird ein Förderspalt
definiert, durch welchen die Mischschnecke das Produkt entweder nach oben transportiert
oder in anderen Anwendungsfällen vom Deckelbereich des Behälters aus nach unten fördert.
[0010] Bedingt durch diesen engen Förderspalt kommt es also zu einem ausgezeichneten Wärmekontakt
und damit zu einer Wärmeübertragung einerseits an der Mischschnecke und andererseits
an dem Heizmantel.
[0011] Wesentlich ist, daß der Heizmantel einen axialen Abstand zur Innenseite des Deckels
frei läßt, damit die Mischschnecke das nach oben befördernde Produkt dort am Deckel
umlenkt und das Produkt in Richtung radial auswärts an den Behälterwandungen herabsinkt
in Richtung zum Bodenbereich des Mischtrockners. Hierbei kommt das zu trocknende Produkt
wiederum in Wärmekontakt einerseits mit der beheizten Außenwandung und andererseits
mit der gegebenenfalls beheizten Innenwandung des Mischbehälters.
[0012] In der einleitenden Beschreibung wurde erwähnt, daß der Heizmantel bevorzugt sich
achsparallel zur Längsachse der Mischschnecke erstreckt.
[0013] In einer anderen Ausführungsform ist es jedoch vorgesehen, daß die Mischschnecke
selbst in der Kontur konisch ausgebildet ist und dementsprechend der Heizmantel nicht
achsparallel zur Mischschneckenlängsachse verläuft, sondern ebenfalls eine konische
Kontur aufweist.
[0014] Eine erste Ausführungsform sieht vor, daß die konische Kontur sich nach oben öffnet
und dementsprechend der Heizmantel dieser Kontur angepaßt ist. In einer anderen Ausführungsform
ist es vorgesehen, daß die Kontur der Heizschnecke im Bodenbereich breiter ist als
im Deckelbereich und dementsprechend ist auch der Heizmantel an diese Kontur angepaßt.
[0015] Für die Ausführung des Heizmantels gibt es mehrere bevorzugte Ausführungsformen nach
der vorliegenden Erfindung.
[0016] In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Heizmantel doppelwandig ausgeführt.
In diesem doppelwandigen Heizmantel findet eine Zwangsführung des Heizmediums etwa
derart statt, daß das Heizmedium unten in den umlaufenden Heizraum eintritt und dort
über Kanäle oder Führungsrohre entlang den Wandungen so geführt wird, daß ein ständiger
Umfluß des Heizmediums stattfindet, z. B. von der Außenwandung des Behälters nach
oben; oben wird das Heizmittel umgelenkt und wird an der Innenwandung des Behälters
wieder heruntergeführt und zu einem Auslaß abgelassen.
[0017] In einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das Heizmedium in dem oberen
Bereich dieses doppelwandig ausgeführten Heizmantels eingeführt wird und durch Umlenkorgane
z. B. spiralig in der Doppelwandung des Heizmantels heruntergeführt wird und dort
einem Auslaß zugeführt wird.
[0018] Statt der hier beschriebenen Beheizung mit einem Heizmedium wie z. B. Wasser oder
Dampf oder einem Thermoöl ist zusätzlich oder allein eine elektrische Beheizung vorgesehen.
[0019] Ein weiteres, wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
im Ringspalt zwischen der Außenwandung dieses konzentrischen Heizmantels und der Innenwandung
des Mischtrockners ein weiteres Mischwerk mit einem oder mehreren Auslegern angeordnet
ist, welches Mischwerk drehangetrieben ist und die ein oder mehreren Ausleger in dem
Ringspalt zwischen der Außenwandung des Heizmantels und der Innenwandung der gegebenenfalls
beheizten Behälterwandung drehbar angetrieben sind.
[0020] Die Ausleger haben einen Abstreif- oder Umwälzeffekt auf das im Mischtrockner befindliche
Produkt. Die radiale Innenseite der Ausleger, die nächst der radial äußeren Seite
zum beheizbaren Heizmantel angeordnet sind, streift das sich an der Außenseite des
konzentrischen Heizmantels absetzende Produkt ab und führt es weg. Dadurch werden
Verbackungen, Festsetzugen oder unzulässige Anhaftungen des Produktes in diesem Bereich
vermieden.
[0021] Der gleiche Effekt wird im übrigen auch an der radialen Außenseite der Ausleger erreicht,
die mit geringem radialen Abstand an der Innenseite der beheizten Behälterwandung
laufen. Auch in diesem Bereich wird durch die Drehbewegung der Ausleger eine Anhaftung
des Produktes mit Sicherheit vermieden.
[0022] Neben diesem Rühr- und Umwälzeffekt kann es noch zusätzlich vorgesehen sein, daß
die Ausleger noch einen zusätzlichen Fördereffekt für Medium in Achsrichtung der Mischschnecke
aufweisen. Hierbei bleibt es offen, ob die Förderrichtung entgegen der Förderrichtung
der Mischschnecke oder gleichsinnig wie die Förderrichtung der Mischschnecke erfolgt.
[0023] Bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung bleiben dem Fachmann weite Grenzen
offen, die von der vorliegenden Erfindung alle umfaßt werden. So ist es in einer ersten
bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Mischschnecke von unten (vom Behälterboden
aus) angetrieben ist, während die Abstreiferanordnung von der Deckelseite des Behälters
aus angetrieben ist.
[0024] Ebenso ist eine umgekehrte Anordnung möglich, bei der die Abstreifer von unten und
die Mischschnecke von oben her angetrieben ist.
[0025] In einer weiteren Ausfühhrungsform ist es vorgesehen, daß beide Anordnungen konzentrisch
zueinander entweder an der Deckelseite oder an der Bodenseite des Behälters zusammen
angetrieben sind.
[0026] In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Ausleger selbst noch
drehende Bewegungen ausführen und drehend angetrieben an der Behälterinnenseite des
Mischtrockners entlanglaufen.
[0027] Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
[0028] Hierbei ergeben sich aus der Beschreibung und ihrer Darstellung weitere Vorteile
und Merkmale der Erfindung.
[0029] Es zeigen:
- Figur 1:
- eine erste Ausführungsform eines Mischtrockners schematisiert im Schnitt;
- Figur 2:
- einen Teilschnitt durch eine beheizte Mischschnecke;
- Figur 3:
- einen schematisierten Schnitt durch einen Mischtrockner nach der Erfindung.
[0030] Der Mischbehälter besteht aus einem Deckelteil 1, einem Mittelteil 2 sowie einem
Bodenteil 3. Das Deckelteil 1 kann gewölbt, konisch oder flach ausgeführt sein. Das
Mittelteil 2 wird je nach Anwendungsbereich als Zylinder, zylinder-konisch oder konisch
ausgebildet. Für das Bodenteil 3 werden flache, konische oder gewölbte Ausführungen
gewählt.
[0031] Deckelteil 1, Mittelteil 2 sowie Bodenteil 3 können wahlweise mit Heizmäntel 4 versehen
werden.
[0032] In diesem Mischbehälter ist um die vertikale Behälterachse 5 ein doppelwandiges beheizbares
Fördertrockenrohr 6 bzw. Heizmantel konzentrisch um eine Förderschnecke angebracht,
die ebenfalls doppelwandig beheizt sein kann und das Produkt nach unten oder oben
fördert.
[0033] Ein weiteres Mischwerk 8 mit einem oder mehreren Auslegern 9,9a ist in den Mischbehälter
eingebaut, um Abstreif- bzw. Umwälzeffekte an den Behälterwandungen sowie am Heizmantel
6 zu erreichen. Dieses Mischwerk kann mit einem Führungslager 10 im Behälter geführt
werden.
[0034] Bei einer Ausführung des Apparates als Mischtrockner kann dieses Mischwerk 8 als
beheizbarer Hohlkörper ausgebildet sein, wodurch eine erhöhte Wärmeübertragung an
das Produkt erreicht wird.
[0035] Wie aus der Zeichnung in Figur 1 entnehmbar, ist die vertikale Achse entweder in
Pfeilrichtung 11 oder 12 drehangetrieben, während ebenso das Umwälzrührwerk 8 in Pfeilrichtung
11 oder 12 angetrieben ist. Ebenso ist es vorgesehen, daß das obere Ende 13 der Mischschnecke
7 konzentrisch in der vertikalen Achse des Umwälzrührwerkes 8 zusätzlich gelagert
ist.
[0036] In der gezeigten Ausführungsform ist der Heizmantel 6 als Förderrohr ausgebildet.
Mit dem Begriff Förderrohr ist gemeint, daß das Produkt von der Mischschnecke 7 aus
in Pfeilrichtung 14 vom Boden 3 aus, nach oben gerichtet gefördert wird, wobei das
Produkt in dem Ringspalt 15 zwischen der Außenkante der Mischschnecke und dem Förderrohr
6 nach oben getragen wird. Hier kommt es zu einer ausgezeichneten Wärmeübertragung
zwischen der beheizten Mischschnecke und dem Innenmantel des Förderrohres 6.
[0037] Das Produkt wird dann im Bereich 16 des Deckels am Deckel umgelenkt und sinkt in
Pfeilrichtung 17 wieder nach unten, wo es wiederum in Kontakt mit der Außenwandung
18 des beheizbaren Förderrohres 6 und der Innenwandung 19 der beheizten Behälterwandung
des Behälters des Mittelteils 2 gelangt.
[0038] In diesem Zusammenraum 20 laufen die Abstreifer 9, die aus einem oder mehreren gleichmäßig
am Umfang verteilt angeordneten Abstreifern 9 bestehen können, die alle drehfest mit
der vertikalen Achse des Umwälzrührwerkes 8 verbunden sind.
[0039] Die Abstreifer 9 sind bevorzugt hohl ausgebildet, so daß durch den hohlen Querschnitt
21 das Produkt hindurchgehen kann, wobei bevorzugt in einer weiteren Ausgestaltung
vorgesehen ist, daß auch die Abstreifer 9 zusätzlich beheizt sind.
[0040] Durch die Ausbildung eines freien Querschnittes 21 oder einer Ausnehmung im Bereich
der Abstreifer 9 kann das Produkt dort hundurchtreten und verringert dadurch den Rührwiderstand
für das Umwälzrührwerk 8.
[0041] Tatsächlich kann es vorgesehen sein, daß die Abstreifer 9 in vertikaler Richtung
17 noch einen Fördereffekt aufweisen oder in Gegenrichtung hierzu fördern.
[0042] Das Produkt kommt also damit auch im äußeren Ringspalt 22 zwischen der radialen Außenseite
der Abstreifer 9 und der Innenseite der beheizten Behälterwandung 19 in ausgezeichneten
Wärmekontakt mit dem Heizmedium.
[0043] Zur besseren Führung der Abstreifer ist es vorgesehen, daß an der Außenseite des
konzentrischen Fördertrockenrohres 6 ein umlaufendes Führungslager 10 angeordnet ist,
welches die Abstreifer 9 in ihrem unteren Bereich abstützt.
[0044] Die Figur 2 zeigt schematisiert einen Querschnitt durch die Mischschnecke 7 wo erkennbar
ist, daß die Mischschneckenflügel 23 einen Hohlraum 24 aufweisen, der kontinuierlich
von einem Heizmedium durchflossen ist. In nicht näher dargestellter Weise sind die
Hohlräume 24 aller Mischschneckenflügel 23 miteinander verbunden, so daß alle von
dem Heizmedium durchströmt sind. Ebenso ist zusätzlich die Mischschneckenwelle selbst
von dem Heizmedium durchströmt.
[0045] In Figur 1 ist aus zeichnerischen Vereinfachungsgründen nicht dargestellt, daß der
konzentrisch angeordnete Heizmantel über Ständer fest mit dem Mischtrocknerboden verbunden
ist und ebenso sind die Zuführungen für das Heizmedium nicht dargestellt.
[0046] Die Figur 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel im Vergleich zu Figur 1.
Hierbei sind die gleichen Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
[0047] In Ergänzung zur Ausführung nach Figur 1 ist zeichnerisch dargestellt, daß die Mischschnecke
7 mit einem oberen Lager 13 zentrisch in der vertikalen Welle des Umwälzrührwerkes
8 drehbar gelagert ist.
[0048] In Abweichung von dem vorher gezeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Ausleger
doppelt ausgebildet und besteht aus den Auslegerarmen 9 und 9a. Hier ist die Beheizung
der Ausleger 9,9a schematisiert dargestellt, wobei in Pfeilrichtung 26 das Heizmedium
vom Deckelbereich her über einen Rotationsverteiler 27 eintritt und in Pfeilrichtung
28 aus dem Ausleger 9,9a wieder in den Rotationsverteiler 27 zurückfließt.
[0049] Die Umlenkung erfolgt hierbei in Pfeilrichtung 29 am unteren Bereich dieser Ausleger.
[0050] Ebenso sind in Figur 3 noch die Zuführungen für die Beheizung der Mischschnecke 7
schematisiert dargestellt.
[0051] Die Mischschnecke 7 besteht hierbei aus einem konzentrischen, drehend angetriebenen
Rohr 30, in dessen Innenraum das feststehende Zuführungsrohr 31 für die Zuführung
des Heizmediums in den Innenraum der Mischschnecke 7 angeordnet ist.
[0052] Es ist ebenso vorgesehen, daß das Innenrohr 31 nicht feststehend ist, sondern mit
der Mischschnecke 7 zusammen drehend angetrieben ist.
[0053] Der Drehantrieb der Mischschnecke erfolgt hierbei über den Drehantrieb 32 gemäß Figur
3.
[0054] Nicht zeichnerisch dargestellt ist, daß unterhalb des Antriebes 32 ein Rotationsverteiler
für die Einführung des Heizmediums in das sich drehende ZUführrohr 31 angeordnet ist.
ZEICHNUNGS-LEGENDE
- 1
- Deckelteil
- 2
- Mittelteil
- 3
- Bodenteil
- 4
- Heizmantel
- 5
- Behälterachse
- 6
- Heizmantel
- 7
- Mischschnecke
- 8
- Mischwerk
- 9,9a
- Ausleger
- 10
- Führungslager
- 11
- Pfeilrichtung
- 12
- Pfeilrichtung
- 13
- obere Ende
- 14
- Pfeilrichtung
- 15
- Ringspalt
- 16
- Bereich
- 17
- Pfeilrichtung
- 18
- Außenwandung
- 19
- Innenwandung
- 20
- Zwischenraum
- 21
- Querschnitt
- 22
- äußerer Ringspalt
- 23
- Mischschneckenflügel
- 24
- Hohlraum
- 26
- Pfeilrichtung
- 27
- Rotationsverteiler
- 28
- Pfeilrichtung
- 29
- Pfeilrichtung
- 30
- Rohr
- 31
- Zuführungsrohr
- 32
- Antrieb
1. Mischtrockner bzw. Vorrichtung zum Be- und Verarbeiten von flüssigen, pastösen, feuchten
und trockenen Produkten unter atmosphärischen, Vakuum- oder Druckbedingungen, wobei
ein Mischbehälter, bestehend aus Deckel-, Mittel- und Bodenteil, die wahlweise beheizt
werden können, vorgesehen ist und im Inneren des Mischbehälters um die vertikale Behälterachse
drehend eine Mischschnecke angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschnecke (7) von mindestens einem beheizbaren Heizmantel (6) bzw. Fördertrockenrohr
konzentrisch umgeben ist, wobei der Heizmantel (6) im wesentlichen zylinderförmig
ausgebildet ist und sich achsparallel zur Achse (5) der Mischschnecke (7) im Mischbehälter
erstreckt.
2. Mischtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Heizmantels (6) nach Art eines Förderspaltes (15) in dichtem
radialen Abstand zur Außenkontur der Mischschnecke (7) verläuft, wobei diese ebenfalls
beheizt werden kann.
3. Mischtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizmantel (6) im axialen Abstand zur Innenseite des Deckels (1) und in
radialer Richtung mit Abstand zum Mittelteil (2) des Mischbehälters angeordnet ist.
4. Mischtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschnecke (7) in der Kontur konisch oder dergleichen ausgebildet ist
und dementsprechend der Heizmantel (6) eine der Mischschnecke (7) angepaßte Kontur
aufweist.
5. Mischtrockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Kontur der Mischschnecke (7) bzw. des Heizmantels (6) nach oben
oder nach unten öffnend ausgebildet ist.
6. Mischtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizmantel (6) doppelwandig ausgebildet ist, wobei das Heizmedium einer
Zwangsführung unterworfen ist und unten in den Heizraum (6) eintritt und über Kanäle
bzw. Führungsrohre entlang den Wandungen des Heizmantels (6) geführt wird.
7. Mischtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmedium am Heizmantel (6) spiralig geführt wird.
8. Mischtrockner nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Ringspalt (22) zwischen der Außenwandung des konzentrischen Heizmantels
(6) und der Innenwandung des Mischtrockners ein weiteres Mischwerk (8) mit einem oder
mehreren drehangetriebenen Auslegern (9, 9a) angeordnet ist.
9. Mischtrockner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger (9,9a) einen zusätzlichen Fördereffekt für das Medium in Achsrichtung
der Mischschnecke (7) aufweisen.
10. Mischtrockner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschnecke (7) von unten, vom Behälterboden (3) angetrieben ist, während
das weitere Mischwerk (8) mit den Auslegern (9,9a) von der Deckelseite (1) des Behälters
aus angetrieben ist.
11. Mischtrockner nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Mischschnecke (7) als auch das weitere Mischwerk (8) konzentrisch
zueinander von der Deckel- oder Bodenseite (1,3) des Behälters angetrieben sind.
12. Mischtrockner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger (9,9a) zu ihrem Drehantrieb an der Behälterinnenseite des Mischtrockners
selbst noch eine drehende Bewegung ausführen.
13. Mischtrockner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger (9,9a) des Mischwerkes (8) mit einem ringförmigen Führungslager
(10) an der Außenwandung des Heizmantels (6) geführt werden.