Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren rieselfähiger, fluidisierbarer Schüttgüter

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Konditionieren rieselfähiger, fluidisierbarer Schüttgüter mit einem Prozessbehälter, der einen Einlass (11) zum Zuführen des Schüttgutes und einen unterhalb des Einlasses (11) angeordneten Auslass (13) zum Austrag des Schüttgutes aufweist. Der Prozessbehälter weist mehrere übereinander angeordnete Pakete (15, 16, 17) von Wärmeübertragerelementen (171) auf, die von einem Wärmeträgermedium durchströmbar sind. Unterhalb der Pakete (15, 16, 17) von Wärmeübertragerelementen (171) ist eine untere Begrenzung (50) des Prozessraumes (12) angeordnet, durch die Prozessgas im Gegenstrom in dem Prozessraum (12) eingeleitet wird. Innerhalb der unteren Begrenzung (50) sind freie Querschnittsflächen (55) vorgesehen, die in Abhängigkeit von einem gemessenen Prozessparameter innerhalb des Prozessraumes (12) vergrößert oder verkleinert werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Konditionieren rieselfähiger, fluidisierbarer Festkörper gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 15.

[0002] Bei der Herstellung und Verarbeitung rieselfähiger, fluidisierbarer Schüttgüter werden diese einer Vielzahl verfahrenstechnischer Operationen unterworfen. Zur Lagerung, Verpackung oder zum Einleiten nachfolgender Verfahrensschritte ist es vielfach notwendig, diese Schüttgüter zu konditionieren, beispielsweise zu kühlen, zu entfeuchten oder dergleichen. Insbesondere zum Einlagern von Schüttgütern ist es notwendig, dass sowohl deren Temperatur als auch deren Feuchtegehalt korrekt eingestellt wird, beispielsweise um ein Verderben der Produkte oder eine Agglomeration der Schüttgüter zu vermeiden. Ebenfalls kann es notwendig sein, dass die jeweiligen Schüttgüter erwärmt werden müssen.

[0003] Zur Konditionierung körniger Schüttgüter ist es bekannt, dass die Schüttgüter in Kontakt mit einem gasförmigen Medium gebracht werden, wodurch der Wärmeübergang erfolgt. Die dadurch erreichte Temperaturdifferenz des gasförmigen Mediums und die Menge des Mediums bestimmen die übertragene Wärmemenge. Da die Wärmekapazität von Gasen gering ist und die zur Verfügung stehende Temperaturdifferenz insbesondere zum Kühlen begrenzt ist, werden für dieses Verfahren oft erhebliche Gasmengen benötigt. Der Wärmeübergang wird häufig auch in Kombination mit einem Stoffübergang benutzt, so dass das Schüttgut getrocknet wird. Darüber hinaus kommt es zu einem Austrag von Staub und kleiner Partikel, so dass Entstaubungsanlagen zwingend einzubauen sind. Trommelkühler oder Wirbelschichtapparate ohne Einbauten sind Beispiele für solche Konditioniereinrichtungen.

[0004] Eine weitere Möglichkeit zur Konditionierung körniger Schüttgüter besteht darin, diese in direktem Kontakt mit Wärmeübergangsflächen zu bringen. Diese Wärmeübergangsflächen werden von einem Wärmeträgermedium durchströmt, so dass das Schüttgut von dem Wärmeträgermedium räumlich getrennt bleibt. Die Wärmeübergangszahlen sind im Vergleich zu einem umströmenden Kontakt mit dem Wärmeträgermedium gering, da die Kontaktfläche geringer ist und nur auf die Berührungsflächen begrenzt ist. Darüber hinaus ist der erlaubte Temperaturunterschied zwischen dem Schüttgut und den Wärmeübergangsflächen durch die Produkteigenschaften des Schüttgutes limitiert.

[0005] Aufgrund einer vorhandenen Relativbewegung zwischen den Wärmeübergangsflächen und dem Schüttgut kann es zudem zu einem Abrieb des Schüttgutes kommen. Die EP 444 338 A1 beschreibt einen Schachtkühler der genannten Bauart. Eine Variante eines Schachtkühlers ist aus der WO 98/25091 bekannt, bei der gravitationsbetrieben Schüttgut entlang von Kühlflächen gleitet. Das Schüttgut wird durch die Schwerkraft und den im oberen Teil des Kühlers vorhandenen Überdruck nach unten gedrückt, schräggestellte Leitbleche bewirken ein Anliegen des Schüttgutes an einen innenliegenden Kühlkörper, so dass am unten liegenden Auslass gekühltes Schüttgut bei einem atmosphärischen Druck entnommen werden kann.

[0006] Eine zusätzliche Möglichkeit zur Konditionierung körniger Schüttgüter besteht in einer Kombination aus direktem und indirektem Wärmeübergang. Die GB 1,299,246 A1 beschreibt einen Wirbelschichtapparat mit nebeneinander angeordneten, sich in Vertikalrichtung erstreckenden Kammern, in denen Wärmeübergangsflächen angeordnet sind. Von unten wird ein Fluidisierungsgas eingeströmt, so dass das Schüttgut in einem fluidisierten Zustand gehalten wird. Durch eine Strömungsführung wird ein horizontaler Transport von der Einführkammer bis zum Austrag gewährleistet, wobei der Austrag oberhalb des Anströmbodens angeordnet ist; ohne eine Durchströmung von unten wird kein Schüttguttransport erfolgen und der Apparat volllaufen, wenn die Zufuhr nicht unterbrochen wird. Der Wärmeübergang in einem solchen Wirbelschichtapparat mit eingebauten Wärmeübergangsflächen erfolgt teilweise über das Gas und teilweise unmittelbar an den Wärmeübergangsflächen. Die Wärmeübergangszahlen sind hoch, da die Wirbelschicht den Wärmeübergang von den Wärmeübergangsflächen an das Gas intensiviert und das Gas im Gegenzug die gesamte Oberfläche des Schüttgutes erreicht.

[0007] Um die erforderliche Wärmeübergangsflächen zur Verfügung stellen zu können, müssen mehrere Sektionen horizontal nebeneinander angeordnet werden, da die maximale Höhe der Wirbelschicht wegen der notwendigen, gleichmäßigen Verweilzeitverteilung der Feststoffpartikel beim Durchlauf durch den Apparat begrenzt ist. Damit der Produkttransport funktioniert, muss ein nicht unerheblicher Druckverlust durch den Gasverteil- oder Anströmboden aufgebracht werden. Die Gasgeschwindigkeit in der Wirbelschicht muss dabei so eingestellt werden, dass sie etwa 6- 7 Mal so groß ist wie die Gasgeschwindigkeit, bei der die Schüttung zu wirbeln beginnt. Der Gasverteil- oder Anströmboden besteht aus gelochten Blechen. Die Löcher müssen so klein gewählt werden, dass kein Produkt hindurch fällt. Dadurch werden sie anfällig gegen Zusetzungen durch Verschmutzungen, wodurch die Fluidisierung verschlechtert und der Feststofftransport behindert wird. Ist eine zu große Anzahl an freie Querschnittflächen verstopft, müssen die Gasverteilböden aufwendig gereinigt werden. Um das Zusetzen der freie Querschnittflächen weitestgehend zu vermeiden, muss das Prozessgas aufwendig entstaubt werden. Aufgrund der hohen Gasmenge, die zum Erreichen einer Fluidisierung und einem Stofftransport notwendig ist, ist die Aufbereitung des Prozessgases außerordentlich aufwendig.

[0008] Die US 3,721,107 beschreibt einen Kühlturm mit einem festen Anströmboden und Vibrationsförderern zum Austrag eines gekühlten Produktes. Eine Fluidisierung des Schüttgutes findet nicht statt. Eine ähnliche Vorrichtung ist in der US 2,656,007 beschrieben.

[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen bei Einsatz einer minimalen Gasmenge zur Fluidisierung des Schüttgutes eine hohe Effizienz des Wärme- und gegebenenfalls Stoffüberganges erreicht und eine zuverlässige Prozessführung gewährleistet werden.

[0010] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angeführt.

[0011] Die Vorrichtung zur Konditionierung rieselfähiger, fluidisierbarer Schüttgüter mit einem Prozessbehälter, der einen Einlass zur Zufuhr des Schüttgutes und einen unterhalb des Einlasses angeordneten Auslass zum Austrag der Festkörper aufweist, wobei der Prozessbehälter einen unterhalb des Einlasses angeordneten Prozessraum mit zumindest einem darin angeordneten Wärmeübertragerelement aufweist, das von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmbar ist und bei dem unterhalb des oder der Wärmeübertragerelemente eine untere Begrenzung mit Öffnungen angeordnet ist, durch den ein Prozessgas von unten in den Prozessraum einleitbar ist, sieht eine untere Begrenzung vor, die eine obere Ebene und eine untere Ebene aufweist, die zumindest teilweise relativ zueinander verlagerbar sind und die freie Querschnittflächen veränderlicher Größe ausbilden. Durch die bewegliche Ausgestaltung der beiden Ebenen insgesamt oder von Teilen der Ebenen zueinander, die gemeinsam die untere Begrenzung oder einen Teil der untern Begrenzung des Prozessraumes bilden, ist es möglich, eine Anpassung der Vorrichtung einerseits an die erforderlichen Konditionierungsaufgaben und andererseits an die gegebenen Eigenschaften des Schüttgutes wie Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung, Klebrigkeit etc. vorzunehmen. Je nach Art und Menge des vorhandenen Prozessgases ist es möglich, eine Anpassung der Größe der freien Querschnittflächen vorzunehmen. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass im Falle von zugesetzten freien Querschnittflächen diese vergrößert werden, so dass durchströmendes Schüttgut die Anlagerungen beseitigt. Der Transport des Schüttgutes erfolgt dabei anders als bei den üblichen Wirbelschichttrocknern oder Wirbelschichtkühlern in Richtung der Gravitation von oben nach unten mit einem Auslass unterhalb der unteren Begrenzung des Prozessraumes. Hierbei ist die im Gegenstrom geführte Prozessgasmenge im Vergleich zu herkömmlichen Wirbelschichtanlagen deutlich kleiner. Das Schüttgut tritt somit durch die untere Begrenzung nach unten hindurch und verlässt die Vorrichtung durch einen Auslass, der unterhalb des eigentlichen Prozessraumes liegt, in dem die Konditionierung erfolgt. Die freien Querschnittflächen dienen somit gleichzeitig für den Prozessgasdurchgang als auch für den Feststoffdurchgang. Die Bezeichnungen "oben" und "unten" sind dabei in der üblichen Bedeutung in Bezug auf die Gravitationsrichtung zu verstehen.

[0012] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die untere Ebene der unteren Begrenzung des Prozessraumes ganz oder teilweise absenkbar ist, so dass die untere Ebene oder Teile oder Elemente davon von der oberen Ebene gesehen jenseits des Schüttgutes liegt oder liegen. Durch das Absenken der unteren Ebene können die freien Querschnittsflächen, durch die sowohl das Prozessgas als auch das Schüttgut hindurch treten, in ihrer Größe verändert werden. Beim Absenken werden die freien Querschnittsflächen vergrößert. Selbstverständlich ist es vorgesehen, dass umgekehrt zur Verkleinerung der freien Querschnittflächen bzw. des Strömungs- oder Durchtrittsquerschnittes die Ebene angehoben wird. Neben einer Verlagerbarkeit der ersten Ebene in oder entgegen der Gasströmungsrichtung ist es möglich, diese verschiebbar zu gestalten, um dadurch die Strömungs- und Durchtrittsquerschnitte zu vergrößern oder zu verkleinern. Die obere Ebene ist dabei bevorzugt starr an der unteren Begrenzung des Prozessraumes angeordnet, um eine möglichst leichte Zuordnung der Ebenen zueinander zu gewährleisten. Grundsätzlich ist es möglich, dass beide Ebenen beweglich verlagerbar im Bereich der unteren Begrenzung des Prozessraumes gelagert sind und durch eine entsprechende Aktuierung in ihrer Position verändert werden können. Beispielsweise können die Ebenen zueinander kippbar oder drehbar gelagert sein. Eine Verlagerung der Ebenen zueinander kann manuell oder motorisch, insbesondere pneumatisch erfolgen. Besteht eine der Ebenen aus mehreren Komponenten oder Elementen können diese einzeln oder in Gruppen verfahrbar ausgestaltet sein, um so über die Fläche der unteren Begrenzung des Prozessraumes verteilt unterschiedliche Querschnitte der freien Querschnittflächen bereitzustellen.

[0013] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die obere Ebene aus dachförmigen Elementen, insbesondere langgestreckten Profilen ausgebildet sind, die zueinander beabstandet angeordnet sind. Die dachförmige Ausgestaltung der Profile verhindert eine Anlagerung von Schüttgutpartikeln auf der Oberfläche der oberen Ebene, da die Partikel oder Festkörperteilchen entlang der schrägen Flächen herunterrutschen. Weiterhin erhöht die dachförmige Profilanordnung die Stabilität der Elemente in der oberen Ebene.

[0014] Die untere Ebene kann ebenfalls aus dachförmigen Elementen ausgebildet sein, bevorzugt mit einem flachen Dachwinkel. Dabei sind die unterhalb der oberen Ebene angeordneten dachförmigen Elemente so dimensioniert, dass sie in Strömungsrichtung gesehen die Zwischenräume zwischen den Elementen der oberen Ebene abdecken, also versetzt zu den Profilen oder Elementen der oberen Ebene angeordnet sind. In der Projektion ist dadurch eine insgesamt geschlossene untere Begrenzung des Prozessraumes ausgebildet, die freien Querschnittsflächen zum Durchströmen oder Durchtreten von Prozessgas und Schüttgut werden durch einen Abstand der Elemente zueinander ausgebildet, so dass der Prozessgas- und der Schüttgutstrom eine Richtungsablenkung erfahren. Durch die Überdeckung ist es möglich, dass die untere Begrenzung des Prozessraumes komplett geschlossen sein kann oder die Ebenen so zueinander angeordnet werden können, dass ein minimaler Spalt bzw. eine minimale freie Querschnittfläche vorhanden ist, durch die das Prozessgas hindurch strömen kann, das Schüttgut jedoch aufgrund der Partikelgröße oder des Schüttwinkels nicht hindurchtreten kann. Die dachförmigen oder anders ausgebildeten Elemente der unteren Ebene können einzeln, in Gruppen oder gemeinsam relativ zu der oberen Ebene verlagert, insbesondere abgesenkt oder angehoben werden, um die gewünschten Effekte innerhalb des Prozessraumes zu erreichen. Dazu können die einzelnen Elemente oder Profile jeweils mit einem Aktuator gekoppelt sein, durch den eine Einzelansteuerung möglich ist.

[0015] Um zu gewährleisten, dass stets ein minimaler Gasstrom durch die freien Querschnittsflächen und Öffnungen in den Ebenen hindurchtreten kann, ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass zwischen der unteren und der oberen Ebene bzw. zwischen den Elementen der Ebenen Abstandshalter angeordnet sind, die bei einem Verfahren der Ebenen oder Elementen aufeinander zu einen mechanischen Anschlag bilden. Werden die freien Querschnittflächen vergrößert, also über dasjenige Maß hinaus, in dem der Schüttwinkel des Schüttgutes ein Austreten durch die freie Querschnittflächen verhindert, kommt es zu dem gewünschten Effekt, dass die Öffnungen durch das durchtretende Schüttgut selbst gereinigt werden, so dass es auch möglich ist, staubhaltiges Gas der Schüttgutschicht zuzuführen, ohne dass die freien Querschnittsflächen sich zusetzen und die untere Begrenzung verschließen. Ein Selbstreinigungseffekt tritt ein, sobald das Schüttgut gravitationsgetrieben entgegen dem Gasstrom durch die freien Querschnittsflächen hindurchtritt. Die Verstellbarkeit der freien Querschnittsflächen ermöglicht auch das Verarbeiten von Schüttgütern unterschiedlicher Körnungen.

[0016] Eine Weiterbildung sieht vor, dass mehrere Wärmeübertragerelemente übereinander angeordnet sind, die separat von einem Wärmeträgermedium durchströmt sind. Dadurch können unterschiedliche Wärmeübergangsgrade bzw. Temperaturgradienten eingestellt werden. Die Wärmeübertragerelemente, die auch in Paketen von Wärmeübertragerelementen angeordnet sein können, sind insbesondere senkrecht zur Gasdurchströmungsrichtung angeordnet, also vorwiegend horizontal, und bestehen aus einer Vielzahl nebeneinander und übereinander angeordneter, fluiddurchströmter Rohrkörper oder Rohrkörperabschnitte eines Wärmeübertragerelementes. Die Wärmeübertragerelemente sind als eine Vielzahl einzelner Rohrkörper oder als ein mäanderartig gebogenes Rohr ausgebildet, die oder das von einem Wärmeträgermedium, z.B. Gas oder Flüssigkeit, durchströmt ist. Die einzelnen Wärmeübertragerelemente sind horizontal beabstandet zueinander ausgebildet, um Schüttgut und Prozessgas von oben nach unten und umgekehrt durch den Prozessraum hindurchtreten zu lassen. Sind mehrere Lagen an Wärmeübertragerelementen übereinander angeordnet, so sind sie bevorzugt versetzt zueinander angeordnet, so dass die Wärmeübertragerelemente der unteren Ebene unter den Zwischenräumen der Wärmeübertragerelemente der nächsthöheren Ebene liegen. Einzelne Wärmeübertragerelemente können zu Paketen von Wärmeübertragerelementen zusammengefasst sein.

[0017] Durch die Anordnung der Wärmeübertragerelemente oder Rohrkörper innerhalb des Prozessraumes wird die Gasströmung und das Fließverhalten des fluidisierten Schüttgutes vergleichmäßigt, so dass insbesondere bei feinkörnigen Schüttgütern eine Blasenbildung und eruptives Hindurchtreten des Prozessgases durch die Schüttschicht vermieden wird. Die vertikale Anordnung der Wärmeübertragerelemente oder -pakete ermöglicht eine platzsparende Konstruktion, die einen geringen Grundflächenbedarf hat und nur durch die Bauhöhe limitiert ist.

[0018] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem oberen Ende des Prozessraumes eine Rückführleitung für das Prozessgas angeordnet ist, die das Prozessgas zu einem Ventilator oder Kompressor zurückführt. Zur Beschleunigung des Prozessgases können unterschiedliche Vorrichtungen eingesetzt werden, insbesondere werden Drehkolbengebläse oder Radialventilatoren vorgesehen. Aufgrund der Selbstreinigungsfähgigkeit der Vorrichtung kann auch ein nicht entstaubtes Prozessgas eingesetzt werden. Ebenfalls ist es möglich, dass eine Konditioniereinheit für das Prozessgas dem Ventilator oder Kompressor vorgeschaltet ist, so dass das Prozessgas gereinigt, entfeuchtet oder gegebenenfalls entstaubt wird. Die Konditioniereinheit kann das Prozessgas an die gewünschten Konditioniereigenschaften des Schüttgutes anpassen.

[0019] Unterhalb des Prozessraumes ist eine Austragsschleuse angeordnet, durch die das durch den Prozessraum hindurchgeführte Schüttgut abtransportiert wird. Die Austragsschleuse gewährleistet einen Druckabschluss, so dass innerhalb des Prozessraumes ein kontrollierbarer Prozessdruck herrscht.

[0020] Die untere Begrenzung des Prozessraumes ist so ausgebildet, dass der Schüttwinkel der Feststoffe einen Austritt bei geschlossenen Ebenen bzw. auch bei minimal beabstandeten Ebenen verhindert wird. Wird der Abstand vergrößert bzw. werden die freien Querschnittflächen vergrößert, ist es möglich, auch ohne Prozessgas bzw. Kreisgas einen Schüttguttransport zu gewährleisten, da die Partikel des Schüttgutes gravitationsgetrieben durch den Prozessraum hindurchtreten. Somit ist ein Ausbringen des Schüttgutes bei einem Ausfall der Lüfter möglich, so dass der Konditionierprozess auch bei einem Defekt nicht unterbrochen werden muss oder zumindest kontrolliert beendet werden kann.

[0021] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Konditionieren, insbesondere Kühlen rieselfähiger, fluidisierbarer Schüttgüter in einem Prozessraum, in dem von oben das Schüttgut eingeführt und unterhalb einer unteren Begrenzung des Prozessraumes über einen Auslass ausgetragen wird, sieht vor, dass die untere Begrenzung des Prozessraumes freie Querschnittsflächen besitzt, die gleichzeitig für den Austrag des Schüttgutes nach unten und das Zuführen von Prozessgas im Gegenstrom nach oben in den Prozessraum genutzt werden, wobei die freien Querschnittsflächen innerhalb der unteren Begrenzung in Abhängigkeit von einer Prozessgröße, insbesondere einem gemessenen Druck oder einem Füllstand, innerhalb des Prozessraumes vergrößert oder verkleinert werden. Die Durchtrittmenge des Schüttgutes wird durch ein bevorzugt periodisches Öffnen oder Schließen bzw. Vergrößern oder Verkleinern der freien Querschnittflächen innerhalb der unteren Begrenzung geregelt, mit dem Ziel, den Druck innerhalb der Schüttschicht oder Wirbelschicht oder den Füllstand konstant zu halten und einen gleichmäßigen Prozess mit gleichmäßigen Ergebnissen zu erhalten.

[0022] Bei einer druckbasierten Regelung ist der Druck innerhalb der Wirbelschicht proportional zu der Schüttgutmenge in der Wirbelschicht. Durch das z.B. periodische Öffnen und Schließen bzw. Vergrößern oder Verkleinern der Öffnungen innerhalb der unteren Begrenzung des Prozessraumes wird eine gleichmäßige Verteilung der Verweilzeit des Schüttgutes in der Vorrichtung erreicht, so dass ein gleichmäßiges Konditionierergebnis bei gleichzeitiger Gewährleistung eines sicheren Prozesses ermöglicht wird. Der Druckverlust der unteren Begrenzung, die aus einer festen Ebene mit dachförmigen Profilen bestehen kann, zwischen denen ein Abstand herrscht, ist wegen der relativ geringen Gasgeschwindigkeiten sehr gering. Die Gasverteilung erfolgt dabei vorrangig über die Schüttgutbewegung, durch die der Gasstrom gleichmäßig umgelenkt und über die gesamte Querschnittsfläche des Prozessraumes verteilt wird.

[0023] Das Prozessgas wird bevorzugt mit einer relativ geringen Geschwindigkeit in das Schüttgut eingeblasen, die zwischen der Wirbelpunktgeschwindigkeit des Schüttgutes und der Hälfte der Einzelkornsinkgeschwindigkeit des mittleren Partikeldurchmessers des Schüttgutes liegt, so dass es zu einer Wirbelbewegung innerhalb des Prozessraumes kommt. Im Bereich der Durchtrittsöffnungen werden durch Impulsaustausch nach unten abgelenkte fluidisierte Schüttgutpartikel in Richtung des Auslasses bewegt.

[0024] Das Prozessgas kann als Kreisgas geführt werden, wodurch eine Umweltbelastung vermieden oder verringert wird, wobei das Prozessgas vor dem Einblasen in die Schüttschicht konditioniert werden kann. Unter Konditionieren wird insbesondere das Reinigen, Kühlen bzw. Erwärmen oder auch Entfeuchten verstanden.

[0025] Um Prozessgasverluste auszugleichen oder um die Beladung des Prozessgases mit Staub oder Feuchtigkeit nicht über einen kritischen Wert ansteigen zu lassen, kann konditioniertes Frischgas dem Kreisgas zugeführt werden.

[0026] Die Steuerung des Vergrößerns oder Verkleinerns der freien Querschnittflächen erfolgt über eine Parametermessung, insbesondere Füllstands- oder Druckbemessung innerhalb des Prozessraumes. Wird ein vorbestimmter Druck oder ein bestimmter Füllstand erreicht oder überschritten, werden die Öffnungen vergrößert. Die Dauer und die Intervallzeiten des Öffnens sind von dem gewünschten Durchsatz abhängig.

[0027] Ein bestimmter Druckwert wird gemessen, beispielsweise, wenn das Schüttgut den oberen Abschluss des Wärmeübertragerelementes bzw. der Pakete von Wärmeübertragerelementen erreicht hat. Ist dies der Fall, werden die freien Querschnittflächen vergrößert, beispielsweise durch Absenken der unteren Elementenebene oder Teilen davon. Werden der vorbestimmte Druck oder Füllstand unterschritten, werden die Querschnitte wieder verkleinert, bis der vorgegebene Druckwert oder Füllstandswert wieder erreicht wird.

[0028] Das Konditionierverfahren kann sowohl kontinuierlich als auch chargenweise durchgeführt werden, wobei eine interne Entstaubung möglich ist, da nur geringe Luftmengen zur Konditionierung des Schüttgutes benötigt werden.

[0029] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 -

eine schematische Darstellung der Vorrichtung;

Figur 2 -

eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung;

Figur 3 -

eine Längsschnittdarstellung der Vorrichtung;

Figur 4 -

eine Längsschnittdarstellung in einem anderen Winkel;

Figur 5 -

eine Detaildarstellung einer unteren Begrenzung; sowie

Figur 6 -

eine Detaildarstellung der Figur 3.

[0030] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wirbelschichtanlage 10 zur Konditionierung fluidisierbarer, rieselfähiger Schüttgüter, beispielsweise Kristallzucker, Dünger oder dergleichen. Die Vorrichtung 10 weist einen Einlass 11 für eine Produktzufuhr auf. Der Einlass 11 ist an dem oberen Ende der Anlage 10 angeordnet. Unterhalb des Einlasses 11 ist ein Prozessraum 12 ausgebildet, in dem das Schüttgut fluidisiert wird. Unterhalb des Prozessraumes 12 ist ein Auslass 13 für den Produktaustritt im konditionierten Zustand vorgesehen. Oberhalb des Auslasses 13 ist eine Austragschleuse 14 vorgesehen, die motorisch angetrieben ist und einen Produktaustrag unter Druckabschluss gewährleistet. Innerhalb des Prozessraumes 12 sind Pakete 15, 16, 17 von Wärmeübertragerelementen 171 angeordnet, in denen die Wärmeübertragerelemente 171 in Gestalt von Rohrkörpern vorhanden sind, die von einem Wärmeträgermedium, beispielsweise gekühlter oder erwärmter Flüssigkeit oder gekühltes oder erwärmtes Gas, durchströmbar sind. Unterhalb der Pakete 15, 16, 17 ist eine untere Begrenzung 50 des Prozessraumes 12 mit freien Querschnittflächen 55 vorgesehen, durch die Prozessgas in den Prozessraum 12 eingeleitet wird.

[0031] Die Pakete 15, 16, 17 werden von dem Wärmeträgermedium über eine Zuführleitung 21 mit dem Wärmeträgermedium versorgt. In der dargestellten schematischen Anordnung durchläuft das Wärmeträgermedium sämtliche Pakete 15, 16, 17 von Wärmeübertragerelementen von unten nach oben und wird dann über eine Rückführleitung 22 zu einer Art Kühl- oder Aufheizstation geleitet. Alternativ dazu können sämtliche Pakete 15, 16, 17 von Wärmeübertragerelementen 171 separat mit einem Wärmeträgermedium versorgt werden.

[0032] Soll beispielsweise das durch den Einlass 11 eingeführte Schüttgut gekühlt werden, wird gekühltes Fluid durch die Zuleitung 21 in die Pakete 15, 16, 17 von Wärmeübertragerelementen eingeführt. Gleichzeitig wird über einen Ventilator 20, der über einen Motor 201 angetrieben wird, an einer Kreisgaseinlassstelle 181 Prozessgas in den Prozessraum durch die untere Begrenzung 50 eingeleitet. Durch die gleichmäßig über den Querschnitt des Prozessraumes 12 verteilten freien Querschnittflächen 55 erfolgt eine gleichmäßige Beaufschlagung des Schüttgutes mit dem Prozessgas. Das Prozessgas wird, wie das Wärmeträgermedium, ebenfalls im Gegenstrom durch den Prozessraum 12 hindurch geleitet und kühlt bzw. trocknet gleichzeitig das Schüttgut, beispielsweise Kristallzucker. Durch den Gegenstrombetrieb stellt sich eine Fluidisierung des Schüttgutes innerhalb des Prozessraumes 12 ein, so dass sämtliche Schüttgutpartikel einerseits von dem Prozessgas durchströmt werden und andererseits in einen intensiven Kontakt mit den Wärmeübertragerelementen 171 innerhalb der Pakete 15, 16, 17 von Wärmeübertragerelementen geraten. Die Wärmeübertragerelemente 171 innerhalb der Pakete 15, 16, 17 von Wärmeübertragerelementen sorgen zusätzlich für eine Vergleichmäßigung der Luftströmung innerhalb des Prozessraumes 12 sowie für eine Vermeidung von Blasenbildung, die insbesondere bei feinkörnigen Schüttgütern auftritt bzw. auftreten kann.

[0033] Am oberen Ende der Vorrichtung 10 ist an einem Prozessgasaustritt 182 eine Rückführleitung 18 angeordnet, damit das Kreisgas zum Ventilator 20 zurückgeführt werden kann. Sofern Abgase auftreten, werden die durch eine Ableitung 180 aus dem Prozess ausgeführt. Innerhalb der Rückführleitung 18 kann eine Konditionier- bzw. Aufbereitungseinheit für das Prozessgas eingeschaltet sein.

[0034] Sofern frisches Prozessgas benötigt wird, wird Frischgas 19 in die Rückführleitung 18 eingeleitet. Eine Messdose 40 misst den Druck und andere Parameter des Frischgases.

[0035] Eine Druckmesseinheit 30 misst am unteren Ende des Prozessraumes den Druck im Bereich der unteren Begrenzung 50. Wird ein kritischer Wert erreicht, wird über eine integrierte Steuereinheit ein Aktuator 60 in Betrieb genommen, der die freien Querschnittsflächen 55 innerhalb der unteren Begrenzung 50 vergrößert oder verkleinert, indem er die nicht dargestellten Ebenen 51, 52 der unteren Begrenzung 50 absenkt oder anhebt. Dies dient zur Steuerung des Produktdurchlaufes. Dabei sind die Öffnungen innerhalb der unteren Begrenzung 50 nicht vollständig geschlossen, so dass Prozessgas hindurchtreten kann, allerdings ist der Durchlassquerschnitt so gewählt, dass das Schüttgut nicht hindurch fallen kann. Wird ein gewisser Füllstand innerhalb des Prozessraumes 12 erreicht, ist der Druckverlust innerhalb des Prozessraumes 12 aufgrund des darin befindlichen Schüttgutes so groß, dass die Druckmesseinheit 30 einen entsprechenden Wert ermittelt und daraufhin die freien Durchtrittsquerschnitte vergrößert. Dadurch bewegt sich das Schüttgut durch die freien Querschnittflächen 55 innerhalb der unteren Begrenzung 50 und wird durch die Austragsschleuse 14 zum Auslass befördert und von dort abtransportiert.

[0036] Einen detailierteren Aufbau zeigt die Figur 2, die eine perspektivische Explosionsdarstellung ist. Die Vorrichtung 10 ist dabei teilweise dargestellt und zeigt ein Oberteil 101 und ein Unterteil 102 mit einem Einlass 11 und einem Auslass 13. Das Prozessgas wird durch den Prozessgaseinlass 181, der am Unterteil 102 angeordnet ist, eingeleitet und durch den Prozessgasauslass 182 am Oberteil 101 abgeführt. Zwischen dem Oberteil 101 und dem Unterteil 102 ist ein Paket 17 von Wärmeübertragerelementen mit einer Vielzahl rohrförmiger, zueinander vertikal und horizontal versetzter Wärmeübertragerelemente 171 angeordnet. Eine Zuführleitung 21 und eine Rückführleitung 22 sorgen für die Zufuhr bzw. Abfuhr des Wärmeträgermediums, das im Gegenstrom, also von unten nach oben durch das Paket 17 von Wärmeübertragerelementen geleitet wird. Die den Prozessraum 12 abschießenden Seitenwände sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Unterhalb des Paketes 17 von Wärmeübertragerelementen ist eine untere Begrenzung 50 angeordnet, die aus zwei Ebenen 51, 52 besteht. Diese Ebenen sind durch dachförmige Profile 1, 2 ausgebildet, deren Anordnung in Figur 5 gezeigt ist und auf die später eingegangen wird. Die beiden Ebenen 51, 52 sind zueinander verlagerbar, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die untere Ebene 51 nach unten absenkbar, während die obere Ebene 52 fest angeordnet ist. Die obere Ebene 52 besteht aus dachförmigen, zueinander beabstandeten Längsprofilen 2. Dadurch wird verhindert, dass das Schüttgut auf den Profilen 1, 2 liegen bleibt.

[0037] In den Darstellungen 3 und 4, die einen Schnitt verschiedener Orientierungen entlang der Vertikalachse der Vorrichtung 10 zeigen, ist zu erkennen, dass die Pakete 15, 16, 17 von Wärmeübertragerelementen 171 separate Zufuhranschlüsse und Abfuhranschlüsse aufweisen. Ebenfalls sind die Vielzahl der Wärmeübertragerelemente 171, die im Wesentlichen horizontal angeordnet und quer zur Strömungsrichtung des Prozessgases und zur Durchlaufrichtung des Schüttgutes angeordnet sind, zu erkennen. Durch diese Anordnung, die sich über die gesamte Höhe und den gesamten Querschnitt des Prozessraumes 12 erstreckt, gelangt das Schüttgut in einen intensiven Kontakt sowohl mit den Wärmeübertragerelementen 171 als auch mit dem Prozessgas. Durch das Prozessgas wird das Schüttgut im Gegenstrom verwirbelt; weiter wird ein Wärmeübergang und gegebenenfalls ein Stoffübergang durchgeführt, so dass das Schüttgut entfeuchtet oder befeuchtet wird.

[0038] Ebenfalls sind in den Figuren 3 und 4 die dachförmigen Ausgestaltungen der unteren Ebene 51 und der oberen Ebene 52 mit einer steileren dachförmigen Struktur zu erkennen. Unterhalb der unteren Begrenzung 50 sind pneumatische Aktuatoren 60 angeordnet, die zur Vergrößerung des Strömungsquerschnittes bzw. der freien Querschnittsflächen 55 innerhalb der unteren Begrenzung 50 abgesenkt werden können. Dadurch wird die untere Ebene 51 der Profile abgesenkt, der Spalt zwischen den Profilen der unteren Ebene 51 und der oberen Ebene 52 vergrößert und ein größerer Schüttgutstrom hindurch gelassen.

[0039] Der Aufbau der Ebenen 51, 52 und der unteren Begrenzung 50 ist in der Figur 5 dargestellt, in der eine Detaildarstellung der unteren Begrenzung 50 gezeigt ist. Die obere Ebene 52 wird durch mehrere, parallel zueinander ausgerichtete, dachförmige Profile 2 ausgebildet, die zueinander beabstandet angeordnet sind. Diese Profile 2 sind bevorzugt fest an der unteren Begrenzung des Prozessraumes 12 angeordnet. Alternativ können auch diese Profile 2 beweglich ausgestaltet sein. Unterhalb der oberen Ebene 52 ist die untere Ebene 51 mit einer Vielzahl von leicht dachförmigen Profilen 1 angeordnet, die über eine Schiene 3 in einem festen Abstand zueinander gehalten sind. Die Abstände können einstellbar sein. Unterhalb dieser Schiene 3 sind die Aktuatoren 60 angeordnet, die in der Figur 5 nicht dargestellt sind. Die jeweiligen Profile 1, 2 sind versetzt zueinander und innerhalb der Ebene 51, 52 zueinander beabstandet angeordnet, so dass die zwischen den jeweiligen Profilen 1, 2 in der jeweiligen Ebene 51, 52 gebildeten Freiräume durch die darunter bzw. darüber liegende Ebene überdeckt werden. Der Winkel der dachförmigen Profile 1 ist dabei so gewählt, dass kein Schüttgut auf der Oberfläche liegen bleibt. Zwischen den Ebenen 51, 52 kann ein permanenter Abstand a vorgesehen sein, beispielsweise über Abstandselemente gewährleistet, so dass stets eine minimale Menge an Prozessgas durch die untere Begrenzung 50 hindurch strömen kann. Der Abstand a ist dabei so gewählt, dass das Schüttgut nicht durch die Strömungsöffnung, die durch die Beabstandung der beiden Ebenen 51, 52 zueinander ausgebildet wird, hindurchtreten kann. Zwischen den Ebenen 51, 52 ist dadurch die Ausbildung einer Vielzahl sich längs erstreckender freier Querschnittflächen 55 möglich, deren Größe durch eine Variation des Abstandes a verändert werden kann.

[0040] Wird innerhalb des Prozessraumes 12 ein bestimmtes Druckniveau oder eine bestimmte Schichthöhe erreicht oder werden andere Produkt- oder Prozessparameter erreicht, beispielsweise die gewünschte Temperatur oder die gewünschte Trocknung, wird über eine Steuereinrichtung 30 die untere Ebene 51 abgesenkt und der Durchströmquerschnitt und der Durchtrittsquerschnitt zwischen den Ebenen 51, 52 vergrößert. Dadurch wird die Durchtrittsmenge erhöht, sofern ein kontinuierlicher Prozess abläuft, oder ein Austreten des Schüttgutes bei einer chargenweisen Prozessführung ermöglicht. Das gesamte Produkt, einschließlich eventuell anfallender Stäube, wird durch die freien Querschnittflächen 55 hindurch transportiert und fällt nach unten in das trichterförmig ausgebildete Unterteil 102. Durch das hindurchtretende Produkt werden eventuell vorhandene Verschmutzungen in den freien Querschnittflächen 55 aufgrund der abrasiven Effekte des Schüttgutes beseitigt. Die Anströmgeschwindigkeit des Prozessgases in dem Prozessraum 12 liegt dabei unterhalb der Geschwindigkeit, bei der das Schüttgut nach oben ausgetragen werden würde, bevorzugt bei einem Wert zwischen der Wirbelpunktgeschwindigkeit und der Hälfte der Einzelkornsinkgeschwindigkeit eines Schüttgutkornes mit mittlerem Partikeldurchmesser.

[0041] Alternativ zu einer rein linearen Verlagerung der unteren Ebene 51 kann eine Verkippung der Ebenen 51, 52 zueinander erfolgen, um die freien Querschnittflächen 55 in ihrer Größe zu verändern. Ebenfalls ist es möglich, bei einer alternativen Ausgestaltung die freien Querschnittflächen 55 durch ein Verschieben in horizontaler Ebene zu verändern, um das Schüttgut durch die untere Begrenzung 50 aus dem Prozessraum 12 zu entlassen. Neben einer langgestreckten Ausgestaltung können auch pyramidenförmige Elemente als obere oder untere Ebene vorgesehen sein.

[0042] Sofern Frischgas in den Prozess eingeführt wird, wird die Frischgasmenge so bemessen, dass der gegebenenfalls erwünschte Stoffübergang, z. B. Trocknung, möglich ist. Das Zuführen des Schüttgutes erfolgt im Oberteil 101 der Vorrichtung 10, die bevorzugt unter einem leichten Unterdruck steht. Sollte eine interne Entstaubung vorgesehen sein, ist eine Entstaubungsvorrichtung, beispielsweise ein Zyklon, ebenfalls innerhalb des Oberteils 101, das als Haube ausgestaltet ist, angeordnet.

[0043] Durch den Durchtritt des Schüttgutes durch die freien Querschnittflächen 55 innerhalb der unteren Begrenzung 50 reinigen sich die freien Querschnittsflächen 55 selbständig, so dass auch staubhaltiges Gas der Wirbelschicht zuzuführen ist, ohne dass sich die freien Querschnittsflächen 55 zusetzen. Im geschlossenen Zustand der unteren Begrenzung 50, also bei einer minimalen Beabstandung der Ebenen 51, 52 zueinander, ist der Querschnitt so gewählt, dass der Schüttwinkel des Schüttgutes ein Austreten des Schüttgutes verhindert. Die Größe der freien Querschnittsflächen 55 kann dabei an die Körnung des jeweiligen Produktes angepasst werden.

[0044] In der Figur 6, die einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 3 darstellt, ist die Anordnung der einzelnen Profile 1, 2 in den jeweiligen Ebenen 51, 52 zu erkennen. Die untere Ebene 51 der Profile 1 ist an einer gemeinsamen Schiene 3 gelagert und kann über den Aktuator 60, vorliegend ein Pneumatikzylinder, in der vertikalen Position verändert werden. Dies ist durch den Doppelpfeil angedeutet. Zwischen den langgestreckten Profilen 1, 2 sind die ebenfalls langgestreckten freien Querschnittflächen 55 ausgebildet, durch die sowohl das Prozessgas von unten nach oben hindurchströmen als auch das Schüttgut von oben nach unten hindurchtreten kann. Oberhalb der unteren Begrenzung 50 ist ein Paket 17 von Wärmeübertragerelementen 171 mit einer Vielzahl von Wärmeübertragerelementen 171 dargestellt. Die einzelnen Wärmeübertragerelemente 171 sind im Wesentlichen horizontal angeordnet und können sich parallel und versetzt zueinander erstrecken, alternativ oder ergänzend können die Wärmeübertragerelemente 171 auch zueinander kreuzend orientiert in der horizontalen Ausrichtung angeordnet sein.

[0045] Statt einer gemeinsamen Absenkung der unteren Ebene 51 bzw. der Elemente 1 der unteren Ebene 51 ist es möglich, jedes Element 1 bzw. Profil 1 einzeln mit einem Aktuator 60 zu koppeln, um diese einzeln oder in Gruppen abzusenken oder anzuheben. Ebenfalls können die Ebenen 51, 52 zueinander verdreht, verschoben oder verkippt werden. Auch ist es möglich, die Einzelelemente bzw. Profile 1, 2 zueinander zu verschieben, zu verdrehen oder zu verkippen, um Veränderungen der freien Querschnittflächen 55 in dem gewünschten Maße zu bewirken.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Konditionierung rieselfähiger, fluidisierbarer Schüttgüter mit einem Prozessbehälter, der einen Einlass zur Zufuhr des Schüttgutes und einen unterhalb des Einlasses angeordneten Auslass zum Austrag des Schüttgutes aufweist, der Prozessbehälter weist einen unterhalb des Einlasses angeordneten Prozessraum mit zumindest einem darin angeordneten Wärmeübertragerelement auf, das von einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist, eine untere Begrenzung des Prozessraumes weist Öffnungen auf, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Begrenzung (50) zumindest eine untere Ebene (51) und eine obere Ebene (52) aufweist, die zumindest teilweise relativ zueinander verlagerbar sind und freie Querschnittsflächen (55) veränderlicher Größe ausbilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Ebene (51) der Begrenzung (50) oder Teile davon entgegen der Gasströmrichtung absenkbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Ebene (52) starr an der unteren Begrenzung des Prozessraumes (12) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ebenen (51, 52) zueinander verkippbar, verdrehbar oder verschiebbar gelagert sind.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Ebene (52) aus dachförmigen Elementen (2) ausgebildet ist, die zueinander beabstandet angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dachförmigen Elemente (2) als langgestreckte Profile ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Ebene (51) aus flachen oder dachförmigen Profilelementen (1) ausgebildet ist, die dergestalt angeordnet und dimensioniert sind, dass Beabstandungen zwischen den dachförmigen Elementen (2) der oberen Ebene (52) in Gasströmrichtung gesehen überdeckt sind,

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ebenen (51, 52) Abstandshalter angeordnet sind, die einen minimalen Abstand (a) zwischen den Ebenen (51, 52) gewährleisten.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmeübertragerelemente (171) oder mehrere Pakete (15, 16, 17) von Wärmeübertragerelementen (171) übereinander angeordnet sind, die separat von einem Wärmeträgermedium durchströmt sind.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pakete (15, 16, 17) von Wärmeübertragerelementen (171) aus einer Vielzahl innerhalb des Prozessraumes (12) angeordneter Rohrkörper (171) ausgebildet sind, deren Längserstreckung im Wesentlichen senkrecht zur Gasströmrichtung verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des Prozessraumes (12) eine Rückführleitung (18) für das Prozessgas zu einem Lüfter (20) oder Kompressor angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konditioniereinheit einem Lüfter (20) oder Kompressor vorgeschaltet ist, in der das Prozessgas gereinigt, entfeuchtet und/oder entstaubt wird.

13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Begrenzung (50) eine Austragsschleuse (14) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (50) so ausgebildet ist, dass der Schüttwinkel des Schüttgutes einen Austritt bei minimal beabstandeten Ebenen (51, 52) verhindert.

15. Verfahren zum Konditionieren, insbesondere Kühlen rieselfähiger, fluidisierbarer Schüttgüter mit einem Prozessraum, in den das Schüttgut von oben eingefüllt und unterhalb des Prozessraumes ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Begrenzung des Prozessraumes freie Querschnittsflächen besitzt, die gleichzeitig für den Austrag des Schüttgutes nach unten und das Zuführen von Prozessgas im Gegenstrom nach oben in den Prozessraum genutzt werden, wobei die freien Querschnittsflächen innerhalb der unteren Begrenzung in Abhängigkeit von einer Prozessgröße, insbesondere einem gemessenen Druck oder eines Füllstandes, innerhalb des Prozessraumes vergrößert oder verkleinert werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Querschnittsflächen dergestalt eingestellt werden, dass die Prozessgasgeschwindigkeit im Prozessraum zur Fluidisierung des Schüttgutes zwischen der Wirbelpunktgeschwindigkeit des Schüttgutes und 50% der Einzelkornsinkgeschwindigkeit des mittleren Partikeldurchmessers liegt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas als Kreisgas geführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas vor dem Einblasen konditioniert wird, insbesondere entstaubt, gekühlt oder entfeuchtet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prozessgas konditioniertes Frischgas zugeführt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttgutzufuhr bei einem Unterdruck erfolgt.

Zeichnung