VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM MISCHEN UND THERMISCHEN BEHANDELN VON FESTSTOFFPARTIKELN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und thermischen Behandeln von Feststoffpartikeln mit einem im wesentlichen horizontal angeordneten Behälter, der entlang seiner Längsachse mit einer von einem Antriebsmotor versehenen Welle durchsetzt ist, mit einer am Behälter angeordneten Beschickungs- und Entleerungsöffnung, wobei der Behälter quer zur Längsachse zwischen der Beschickungsöffnung und der Entleerungsöffnung mittels Trennscheiben mit mindestens einer Durchgangsöffnung in mindestens drei miteinander verbundene Kammern unterteilt ist und mit in jeder Kammer mindestens einem radial an der Welle angeordnetem Werkzeug, wobei das Werkzeug geeignet ist, einen tangential und/oder axial gerichteten Bewegungsimpuls an die Feststoffpartikel weiterzugeben, sowie ein Verfahren zum Mischen und thermischen Behandeln von Feststoffpartikeln.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-A-11 12 968 bekanntgeworden.

[0003] Vorrichtungen zum Mischen von Feststoffpartikeln mit rotierenden Werkzeugen, die einen horizontal angeordneten zylindrischen Behälter mit einer im Behälter koaxial geführten Welle mit Mischwerkzeugen aufweisen, sind als Chargenmischer und kontinuierlich betriebene Mischer bekannt.
Im Chargenbetrieb wird die als Mischer, Trockner, Reaktor oder Kühler genutzte Maschine mit dem oder den zu behandelnden Schüttgütern bzw. Additiven beschickt. Ist der Beschickungsvorgang abgeschlossen, so folgt ein Behandlungsvorgang, bei dem die Schüttgüter untereinander vermischt, gekühlt, getrocknet, erwärmt, zerkleinert oder agglomeriert werden. Während dieser Behandlung können auch Reaktionen ablaufen, die neue Produkte entstehen lassen oder Gase freisetzen, die über geeignete Brütenstutzen abgezogen werden. Ist die Behandlung des Produkts abgeschlossen, so wird es in einem Entleerungsvorgang aus der Maschine ausgetragen.

[0004] Bei Chargenmischern sind zur Ermittlung der Zeit, in der eine Feststoffmischung hergestellt werden kann, die Beschickungszeit der zu vermischenden Schüttgüter, die Entleerungszeit der Schüttgutmischung und die eigentliche Mischzeit, innerhalb der Schüttgüter im Chargenmischer durch die rotierenden Mischwerkzeuge miteinander und untereinander vermischt werden, zu addieren. Dadurch ergeben sich im Chargenbetrieb längere Mischzeiten als bei einer kontinuierlichen Betriebsweise. Beim kontinuierlichen Betrieb entfallen Wartezeiten, die sich im Chargenbetrieb durch die Beschickung und die Entleerung eines Mischers ergeben. Im kontinuierlichen Betrieb werden dem Mischer gleichzeitig zu verarbeitende Schüttgutströme zugeführt und ein Schüttgutstrom, die fertige Mischung, abgeführt. Dies ist auch bei Schüttgutströmen möglich, die in kontinuierlicher Betriebsweise thermisch behandelt oder gekühlt werden sollen. Bei einem kontinuierlich ablaufenden Kühlprozess tritt die heiße Feststoffschüttung in den Kühlmischer ein, während gleichzeitig am anderen Ende des Kühlmischers gekühltes Schüttgut abgezogen wird.

[0005] Schwierigkeiten ergeben sich aber im kontinuierlichen Betrieb, das Transportverhalten eines zu kühlenden Schüttgutstroms so zu steuern, daß beispielsweise nicht schon gekühltes Schüttgut mit noch erwärmtem oder heißem Schüttgut vermischt wird. Tritt eine Rückvermischung ein, so stellt sich eine Mischtemperatur im Schüttgut des Produktinnenraums ein, die immer höher ist als die gewünschte Endtemperatur. Hinzu kommt noch, daß bei einer Rückvermischung schon gekühlte Partikelkollektive länger als zulässig im Produktinnenraum verweilen. Diese Partikelkollektive können durch die Mischwerkzeuge aufgrund einer längeren mechanischen Behandlung zerstört werden. Deshalb ist bei der Kühlung eines Schüttgutstroms im kontinuierlichen Betrieb immer eine möglichst geringe Rückvermischung von behandeltem mit unbehandeltem Schüttgut anzustreben. Den Kühlprozeß in den bekannten Vorrichtungen so zu steuern, ist vielfach nicht möglich, weil fest vorgegebene Prozeßparameter einer derartigen Betriebsweise oft entgegenstehen und die Temperaturerniedrigung eines Schüttgutes durch Wärmeabgabe an ein Kühlmittel nicht in einer beliebig kurzen Zeit erfolgen kann.

[0006] Die bekannten Mischer werden in der Regel mit einer fest eingestellten, vorher auf den Verarbeitungsprozeß abgestimmten apparatespezifischen Schleuderwerksdrehzahl betrieben. Zur Wahrung der kinematischen Ähnlichkeit wird anstelle der Schleuderwerksdrehzahl n die dimensionslose Kenngröße Fr (Froudezahl) eingeführt. Fr ist ein vom Trommeldurchmesser unabhängiges Maß für das Verhältnis von Zentrifugal- und Erdbeschleunigung. Die Froudezahl läßt sich durch folgende Gleichung darstellen:


wobei m als Masse der Partikel, r als Radius der Trommel, g als Erdbeschleunigung mit der Gleichung g = r·n_c²·4π², ω als Winkelgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge und n_c als kritische Drehzahl definiert ist.

[0007] Bei dem aus der Dissertation von 1984 mit dem Titel "Untersuchungen zur Schüttgutbewegung beim kontinuierlichen Feststoffmischen" (Fakultät Verfahrenstechnik der Universität Stuttgart) bekannten kontinuierlich arbeitenden Feststoffmischer kann die mittlere Verweilzeit des Schüttguts im Feststoffmischer über die im Produktinnenraum gespeicherte Schüttgutmasse und den Schüttgutmassenstrom gesteuert werden. Der Produktinnenraum dieses Feststoffmischers erstreckt sich von der stirnseitigen Begrenzungsfläche bis zu einem Wehr, das in der zylindrischen Trommel vorgesehen und unmittelbar vor dem Produktaustragstutzen eingebaut ist. Die vor dem Wehr zum Produkteintragstutzen hin gespeicherte Schüttgutmasse unterliegt bei Schleuderwerksdrehzahlen von Fr ≧ 4, wie beispielsweise die Diagramme des Axialdispersionskoeffizienten D in Abhängigkeit von der Froudezahl Fr auf Seite 108 dieser Arbeit zeigen, einer starken Rückvermischung. Soll ein Schüttgutstrom aber kontinuierlich gekühlt werden, so ist dies wie bereits dargelegt, nachteilig.

[0008] Der aus der DE-A-11 12 968 bekannte Mischer weist, wie die Fig. 2 der Zeichnung zeigt, einen Mantel auf, der in der Beschreibung nicht näher erläutert ist. Um eine effektive thermische Behandlung zu gewährleisten, ist es aber nicht nur notwendig, einen Behältermantel vorzusehen, sondern es ist auch zwingend, ihn so auszugestalten, daß eine effektive Kühlung oder Erwärmung des im Behälter strömenden Produkts möglich ist. Ferner ist durch die am Boden befindlichen Öffnungen der Trennscheiben ein unkontrollierter Produktfluß möglich.

[0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Feststoffmischer der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden und zu betreiben, daß die thermische Behandlung des Schüttgutstroms über die gesamte Länge des Feststoffmischers besser steuerbar ist.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 2 und die Verfahrensweise gemäß Anspruch 1 gelöst.

[0011] Der erfindungsgemäße Feststoffmischer hat damit den wesentlichen Vorteil, daß er im Kreuzstrom thermisch gekühlt oder beheizt werden kann. Die bekannten Heiz- und Kühlmischer in horizontaler Anordnung sind nur im Gleich- und oder Gegenstrom betreibbar, weil der konstruktiv bekannte Mantelaufbau eine Fluidströmung nur längs des Produktstromes zuläßt. Wird längs des erfindungs gemäßen Feststoffmischers eine zentrale Zuleitungs- und Abführungsleitung mit der Ummantelung verbunden geführt, so kann das das Produkt kühlende oder heizende Fluid quer zum Produktstrom um den Behälterumfang geführt werden. Thermisch hat dies die Vorteile, daß bei konstanter Fluideinlaßtemperatur sowohl am Produkteinlaß wie auch am Produktauslaß eine maximale Temperaturdifferenz erreicht werden kann.

[0012] Weiterhin hat der erfindungsgemäße Feststoffmischer den Vorteil, daß er den Produktinnenraum, den in axialer Richtung gesehenen Raum von der eintragsseitigen Stirnfläche bis zu einer Trennscheibe vor einem Produktaustragstutzen, in mindestens zwei Bearbeitungszonen unterteilt, in denen der Schüttgutstrom, nahezu unabhängig von der jeweils anderen Bearbeitungszone, behandelt werden kann.

[0013] Beim sogenannten Haufwerksmischen werden keine Feststoffpartikel aus dem Gutbett herausgerissen. Das Schüttgut verbleibt vollständig in der jeweiligen Bearbeitungszone, sofern die Durchgangsöffnungen über dem Produktspiegel liegen. Soll im erfindungsgemäßen Feststoffmischer beispielsweise ein Schüttgut kontinuierlich gekühlt werden, so können bei einer Kühlung im Haufwerk keine Feststoffpartikel von der einen Bearbeitungszone in die andere Bearbeitungszone treten. Es kann somit auch keine Rückvermischung zwischen den Bearbeitungszonen stattfinden. Nur innerhalb der jeweiligen Bearbeitungszone kann die Axialdispersion erfolgen.

[0014] Der Produktinnenraum läßt sich je nach Bedarf in mehrere Bearbeitungszonen aufteilen, die jeweils durch Trennscheiben voneinander abgegrenzt sind. Wird nun die Schleuderwerksdrehzahl in dem Maße erhöht, daß die Werkzeuge im Produktinnenraum ein mechanisch erzeugtes Wirbelbett erzeugen, so können Partikelschwärme durch die Durchgangsöffnungen in die jeweiligen benachbarten Bearbeitungszonen eintreten. Auf diese Weise kann die unmittelbar unterhalb der Beschickungsöffnung liegende Bearbeitungszone entleert werden, so daß diese mit einer neuen Charge befüllt werden kann. Die Bearbeitungszone unterhalb der Beschickungsöffnung kann auch dann mit neuem Produkt beschickt werden, wenn in der angrenzenden Bearbeitungszone noch das Schüttgut aus der vorangegangenen Charge behandelt wird.

[0015] Der erfindungsgemäße Feststoffmischer kann durch die besondere Ausgestaltung seines Produktinnenraums besonders vorteilhaft quasi-kontinuierlich betrieben werden. Unter einer quasi-kontinuierlichen Betriebsweise ist hier zu verstehen, daß das oder die Schüttgüter in Chargen in den Produktinnenraum einströmen und, als kontinuierlicher Produktstrom den Produktinnenraum verlassen. Die Definition umfaßt auch die umgekehrte Betriebsweise, daß der erfindungsgemäße Feststoffmischer kontinuierlich beschickt wird und der Austrag des behandelten Schüttguts aus dem Feststoffmischer in Chargen erfolgt.

[0016] Wird der erfindungsgemäße Feststoffmischer als Chargenmischer oder Chargenkühler im Bereich von Fr < 1 betrieben, so ist stets gewährleistet, daß ein Partikelaustausch längs der Welle, d. h. eine Quervermischung, nur innerhalb der durch Trennscheiben begrenzten Bearbeitungszonen möglich ist. Dadurch können auch im Chargenbetrieb Produkte unterschiedlicher Behandlungsstufen wirksam voneinander getrennt werden.

[0017] Es handelt sich bei dem erfindungsgemäßen Feststoffmischer nicht nur um einen Mehrkammerbetrieb bei Chargenmischern oder kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich betriebenen Mischern in einer horizontal angeordneten Trommel, sondern um eine Betriebsweise, die die Behandlung des Schüttguts von seinem Axialtransport in Richtung Auslauf weitgehend trennt. Behandelt wird das Schüttgut im Haufwerk und transportiert im mechanisch erzeugten Wirbelbett bzw. im Schüttgutring. Die Verknüpfung zweier Betriebsweisen in einer Maschine ist damit ein wesentlicher Erfindungsgedanke.

[0018] Die rotierenden Werkzeuge transportieren das Schüttgut von der Beschickungsöffnung weg in Richtung Entleerungsöffnung. Aufgrund von Schleuderwerksdrehzahlen, die ein mechanisches Wirbelbett oder einen Produktring des Schüttguts im Produktinnenraum erzeugen, wird die Transportkomponente in Richtung Produktaustrag verstärkt. Das Schüttgut aus den Bearbeitungszonen kann somit schnell zum Produktaustrag hin entleert werden. Soll ein Produktstrom gekühlt werden, so kann dies durch eine effektive Vermischung im Gutbett der jeweiligen Bearbeitungszone erfolgen und der axiale Transport in die benachbarte Bearbeitungszone zum Produktaustrag hin erfolgt dadurch, daß das Schüttgut fluidisiert wird, d. h. im Produktinnenraum wird kurzzeitig ein mechanisches Wirbelbett oder ein Produktring erzeugt.

[0019] Mit dem erfindungsgemäß ummantelten Behälter ist es möglich, den Feststoffmischer als Kühlmischer zu betreiben oder mit einem Medium erhöhter Temperatur als Feststoffmischer zur Wärmebehandlung von Schüttgütern einzusetzen. Als Trägermedium kann gekühltes und/oder erwärmtes Wasser, Dampf oder Thermoöl die Ummantelung durchströmen. Auch kryogene Fluide können eingesetzt werden.

[0020] Der erfindungsgemäß ausgestaltete Behälter weist an oder in der Behälterwand Elemente zur Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr auf, die den Behälter in Umfangsrichtung auf mehr als 180°, aber weniger als 360° umgeben. Dies gewährleistet, daß die gesamte im Produktinnenraum gespeicherte Schüttgutmasse an Innenwandabschnitten des Behälters anliegt, die aktiv gekühlt bzw. beheizt werden.

[0021] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt der von den Elementen freie Umfangsabschnitt im oberen Bereich des Behälters.

[0022] Dies hat den Vorteil, daß die Elemente in den Bereichen am Behälter angebracht sind, in denen große Wärmeübergangskoeffizienten erreicht werden. Wie der Druckschrift "Örtliche Wärmeübergangskoeffizienten in einem Pflugschargemischer", Verfahrenstechnik 76, Nr.12, zu entnehmen ist, unterscheiden sich die Wärmeübergangskoeffizienten, die im unteren Behälterbereich gemessen werden, von den Wärmeübergangskoeffizienten im oberen Behälterbereich um einen Faktor vier.

[0023] Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Mischen und thermischen Behandeln von Feststoffpartikeln im Mehrkammerbetrieb ist, daß das Verfahren quasi-kontinuierlich arbeitet. Der Produktinnenraum speichert eine so große Schüttgutmasse, daß sich absatzweise in den Produktinnenraum eingeführtes Schüttgut nicht auf den kontinuierlichen Ausfluß des Schüttgutes auswirkt. Die Bearbeitungszonen sind voneinander durch Trennscheiben getrennt, so daß es möglich ist, die erste Bearbeitungszone, die direkt unterhalb der Beschickungsöffnung eines erfindungsgemäßen Feststoffmischers angeordnet ist, chargenweise zu beschicken und das behandelte Schüttgut wird kontinuierlich aus der letzten Bearbeitungszone des Produktinnenraums über den Produktaustragstutzen abgezogen.
Erfolgt die Produktbehandlung im Haufwerk und der Produktstrom zum Austrag hin im mechanisch erzeugten Wirbelbett oder im Produktring, so kann die Rückvermischung des Schüttguts innerhalb des Produktinnenraumes und sein Transport zum Produktaustragstutzen hin bestmöglich gesteuert werden.

[0024] Bei einer Weiterbildung der Erfindung lassen die Abschnitte der Ummantelung unabhängig voneinander eine Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr zu.

[0025] Dies hat den Vorteil, daß das Schüttgut im Produktinnenraum längs des Behälters je nach Abschnitt mehr oder weniger stark gekühlt bzw. erwärmt werden kann. Der Einsatz eines derart ausgestalteten Feststoffmischers ist vielfältiger, er kann besser an vorgegebene Verfahrensschritte angepaßt werden.

[0026] Besteht die Ummantelung aus auf der Behälteraußenwand aufgeschweißten Halbrohren, die mit einer zentralen Zuführungsleitung und Abführungsleitung verbunden sind, so ist die Strömungsführung für flüssige Trägermedien vorgegeben. Die Strömungswiderstände in der Ummantelung sind definiert. Sind die Halbrohre einzelne Halbrohre, die weitgehend halbkreisförmig mit dem Behältermantel verschweißt sind, so wird die Steifigkeit des Behälters verbessert und der Behälter kann mit verminderter Behälterwandstärke hergestellt werden.

[0027] Ist im oberen Bereich des Behälters nahezu über die gesamte Länge des Behälters eine Öffnungsklappe vorgesehen, so kann der erfindungsgemäße Feststoffmischer bei Bedarf gut und schnell gereinigt werden. Ein Austausch der Werkzeuge oder Arbeiten an Messerkopfsystemen werden erleichtert. Die Öffnungsklappe selbst ist nicht mit Halbrohren ummantelt. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Fertigung der Öffnungsklappe. Das Eigengewicht ist geringer, so daß die Öffnungsklappe auch im Handbetrieb leicht verschwenkt werden kann.

[0028] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Trennscheiben kühl-und/oder beheizbar.

[0029] Dies hat den Vorteil, daß weitere Kühl- und/oder Heizflächen im Produktinnenraum geschaffen werden. Das Schüttgut wird aufgrund der Schüttgutströmung selbst und mittels der rotierenden Werkzeuge gegen die gekühlten bzw. erwärmten Oberflächen der Trennscheiben gedrückt. Der Wärmeübergang ist damit an diesen Stellen besonders gut. Werden weiterhin die Welle und die Werkzeuge gekühlt oder beheizt, so unterstützen und verbessern diese Einbauten den Kühl- bzw. Heizprozess.

[0030] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Antriebsmotor ein polumschaltbarer Motor oder ein in seiner Drehzahl stufenlos verstellbarer Motor.

[0031] Dies hat den Vorteil, daß die Schüttgutbehandlung in den jeweiligen Bearbeitungszonen im Haufwerk erfolgen kann. Die in das Schüttgut über die rotierenden Werkzeuge eingetragene Energie ist gering, sodaß dadurch das Schüttgut bei einem Kühlprozess nur unwesentlich erwärmt wird. Darüber hinaus wird das zu behandelnde Schüttgut sehr schonend vermischt. Soll ein Transport des Schüttgutes von einer Bearbeitungszone in eine andere Bearbeitungszone erfolgen, so wird die Drehzahl des Schleuderwerks kurzzeitig erhöht. Im fluidisierten Zustand kann das Schüttgut die Trennscheiben durch die Durchgangsöffnungen überwinden. Die Werkzeuge sind derart ausgebildet und auf der Welle angestellt, daß sie einen Transport des Schüttguts im fluidisierten Zustand in Richtung Produktaustrag unterstützen.

[0032] Der erfindungsgemäße Feststoffmischer entspricht damit allen erweiterten Anforderungen, die insbesondere an Vorrichtungen zur Kühlung von Schüttgütern gestellt werden. Er kann chargenweise, kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich betrieben werden. Längs des Feststoffmischers sind Behälterabschnitte unabhängig voneinander mit Medien unterschiedlicher Temperatur betreibbar. Über die besondere Betriebsweise des Feststoffmischers, Kühlen im Haufwerk, Transport des Schüttguts im fluidisierten Zustand, können große spezifische Kühlleistungen erreicht werden. Den Kühlprozess unterstützen eine gekühlte Welle, gekühlte Werkzeuge und gekühlte Trennscheiben. Die Durchgangsöffnungen sind im Produktinnenraum derart angeordnet, daß Kurzschlußströmungen des Schüttguts unterbunden werden und eine Axialdispersion im wesentlichen nur in der jeweiligen Bearbeitungszone erfolgt.

[0033] Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter.

[0034] Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen erfindungsgemäßen Feststoffmischer mit Halbrohren als Doppelmantel und einer sich nahezu über die gesamte Länge des Feststoffmischers erstreckenden Öffnungsklappe;

Fig. 2

eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Feststoffmischers mit verschwenkter Öffnungsklappe und einem Messerkopfsystem;

Fig. 3

ein Ausführungsbeispiel eines Produktinnenraums eines erfindungsgemäßen Feststoffmischers mit symbolhaft dargestellten Mischelementen;

Fig. 4a

einen Schnitt IVa - IVa der Fig. 1;

Fig. 4b

einen Schnitt IVb - IVb der Fig. 1;

Fig. 4c

einen Schnitt IVc - IVc der Fig. 1;

Fig. 5

eine schematische Darstellung zur Produktbewegung im Innenraum des erfindungsgemäßen Feststoffmischers bei verschiedenen Schleuderwerksdrehzahlen;

Fig. 6

einen in bekannter Weise kontinuierlich arbeitenden Feststoffmischer;

Fig. 7a

einen nach der Erfindung arbeitenden Feststoffmischer im quasi-kontinuierlichen Betrieb;

Fig. 7b

ein weiteres Ausführungsbeispiel eines quasi-kontinuierlich arbeitenden Feststoffmischers.

[0035] Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand teilweise stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die Gegenstände der einzelnen Figuren sind teilweise vergrößert dargestellt, damit ihr Aufbau besser gezeigt werden kann.

[0036] Fig. 1 zeigt mit 10 einen Feststoffmischer, der Schüttgüter im Chargenbetrieb, im kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Betrieb vermischen und thermisch behandeln kann. Der Feststoffmischer 10 setzt sich aus einem Behälter 11, einer horizontal angeordneten zylindrischen Trommel, und Kopfstücken 12, 13 zusammen, die an den Stirnseiten des Behälters 11 angebracht sind. Die Kopfstücke 12, 13 können mit den Stirnseiten des Behälters 11 verschweißt oder verschraubt sein. Die Kopfstücke 12, 13 weisen einen Durchbruch auf, der kreisförmig und koaxial zur Längsachse des Behälters 11 angeordnet ist. Durch den Durchbruch im Kopfstück 12, 13 ist eine Welle 14 geführt, die in mit den Kopfstücken 12, 13 verbundenen Lagern 15, 16 drehbar gehalten ist. Das freie Ende der Welle 14, ein Wellenzapfen 17, ragt über das Lager 16 hinaus. Der Wellenzapfen 17 ist über ein geeignetes Getriebe mit einem Motor verbindbar. Die Einheit aus Motor und Getriebe dient als Antriebseinheit für die Welle 14. Auf der Welle 14 sind im Behälterinnenraum Mischelemente angeordnet, die gemeinsam mit der Welle eine Drehbewegung durchführen können.

[0037] Der Feststoffmischer 10 ist über Stützen 21, 22 auf Fundamenten bzw. Rahmenkonstruktionen befestigbar. In der Fig. 1 schräg nach hinten weisend ist am Behälter 11 eine Beschickungsöffnung 23 angeordnet, die als Beschickungsstutzen 24 mit einem Flansch ausgebildet ist. Zu bearbeitendes Schüttgut kann in Pfeilrichtung 25 über den Beschickungsstutzen 24 in den Behälter 11 einströmen. Über den Flansch am Beschickungsstutzen 24 ist die Beschickungsöffnung 23 mit Rohr- und Beschickungssystemen verbindbar. Im unteren Bereich des Behälters 11 ist eine Entleerungsöffnung 26 vorgesehen, die als Entleerungsstutzen 27 mit einem geeigneten Flansch ausgebildet ist. Im Feststoffmischer 10 behandeltes Schüttgut kann über den Entleerungsstutzen 27 in Pfeilrichtung 28 ausgetragen werden.

[0038] Als weitere Öffnung am Behälter 11 ist ein Belüftungsstutzen 31 vorgesehen, über den ein Druckausgleich im Behälterinnenraum erreichbar ist oder über den Dämpfe bzw. Gasströme abgezogen werden können. Am Behälterboden, gegenüber des Beschickungsstutzens 24, ist ein weiterer Stutzen 32 angebracht, der mit einem Blindflansch 33 verschlossen ist. Über den Stutzen 32 kann das im Behälter befindliche Schüttgut entleert werden oder der Schüttgutstrom kann von der Beschickung in Pfeil richtung 25 ausgehend so gesteuert werden, daß das Schüttgut unmittelbar, nachdem es in den Behälter 11 eingeströmt ist, den Behälter 11 über den Stutzen 32 verläßt. Dies ist dann sinnvoll, wenn beispielsweise der Feststoffmischer 10 in ein Anlagensystem integriert ist und der durch den Feststoffmischer 10 mögliche Bearbeitungsschritt des Schüttgutes nicht notwendig ist oder wenn am Feststoffmischer 10 eine Störung auftritt. Zwischen dem Entleerungsstutzen 27 und dem Stutzen 32 können an dem Feststoffmischer 10 noch weitere Stutzen angebracht sein, über die einzelne Bearbeitungszonen direkt entleert werden können.

[0039] In der Fig. 1 ist längs der Oberseite des Feststoffmischers 10 eine Öffnungsklappe 35 vorgesehen. Die Öffnungsklappe 35 kann handbetätigt und/oder auch mit Hilfsmitteln automatisch geöffnet oder verschlossen werden. In der Öffnungsklappe 35 sind Schaugläser 36, 37, 38 befestigt, über die der Schüttgutfluß im Behälter 11 visuell kontrolliert werden kann.

[0040] Auf der Behälteraußenwand sind Halbrohre 40 aufgeschweißt, die mit einer Zuführungsleitung 41, 42, 43 so verbunden sind, daß die Zuführungsleitung 41, 42, 43 die mit ihr verbundenen Halbrohre 40 mit einem Kühl-/Heizmedium versorgen kann. Der Anschluß an eine entsprechende Kühl-/Heizmediumsversorungseinrichtung erfolgt über eine Flanschverbindung 41′, 42′, 43′. Die Zuführungsleitungen 41, 42, 43 sind voneinander getrennt, so daß die mit der jeweiligen Zuführungsleitung 41, 42, 43 verbundenen Halbrohre 40 getrennt mit Medien unterschiedlicher Temperaturen betrieben werden können. Auf der in der Figur nicht einsehbaren Rückseite des Feststoffmischers 10 enden die Halbrohre 40, indem sie in eine Abführungsleitung münden, die vergleichbar mit der Zuführungsleitung 41, 42, 43 ausgebildet ist. Die Halbrohre 40 umgeben den Behälter 11 in Umfangsrichtung auf mehr als 180°, aber weniger als 360°.

[0041] Unter Halbrohren 40 sind auch Halbrohre zu verstehen, die kreisbogenförmig am Behältermantel angeordnet sind und das durchströmende Medium nicht kontinuierlich wendelförmig führen.

[0042] Auf der Rückseite des Feststoffmischers 10 sind die Halbrohre 40 weiter nach oben gezogen als auf der Vorderseite. Diese konstruktive Ausgestaltung der Halbrohre 40 am Behälter 11 ermöglicht es, daß auch ein in Drehrichtung angehobenes Schüttgut vollkommen an gekühlten Flächen des Behälters 11 anliegt.

[0043] Der Behälter 11 weist an der Behälteraußenwand Stützringe 45, 46 auf, die auch an der Öffnungsklappe 35 ausgebildet sind. Die Stützringe 45, 46 versteifen den Behälter 11, so daß sich über die Länge des Behälters 11 eine konstante Trommelrundung mit einem sehr engen Toleranzbereich ergibt. Kreisbogenförmig angebrachte Halbrohre 40 verbessern die Eigensteifigkeit des Behälters 11.

[0044] Auf der Rückseite des Feststoffmischers 10 sind Temperaturfühler 48, 49, 50 durch die Behälterwandung hindurch in den Produktinnenraum geführt. Über die Temperaturfühler 48, 49, 50 läßt sich die Schüttguttemperatur im jeweiligen Behälterabschnitt ermitteln. Je nach Bedarf können an dem Feststoffmischer 10 noch schnell rotierende Messerkopfsysteme 51, 52 angebracht werden, die zusätzlich zur Vermischung der Feststoffpartikel durch die Werkzeuge auf der Welle 14 Agglomerate auftrennen bzw. die Korngrößenverteilung des zu bearbeitenden Schüttgutes beeinflussen können.

[0045] Fig. 2 zeigt den Feststoffmischer 10 in einer Seitenansicht. Das Kopfstück 12 verdeckt die horizontal liegende Trommel, die in der Figur mit unterbrochenen Linien eingezeichnet ist. Der Wellenzapfen 17 ragt aus dem Lager 16, in dem die Welle drehbar gelagert ist. Die Öffnungsklappe 35 ist aufgeschwenkt und der Beschickungsstutzen 24 sowie der Belüftungsstutzen 31 sind sichtbar. An der Behälteraußenwand sind die Halbrohre 40 mit der Zuführungsleitung 41 und einer Abführungsleitung 54 gezeigt. Über die Stutzen 41′, 54′ sind die Halbrohre 40 mit einer nicht gezeigten Kühl-/Heizmittelversorgungseinrichtung bzw. einem Abflußsystem verbindbar. Die Zuführungs- und Abführungsleitung 41, 54 können auch gemeinsam auf einer Längsseite des Feststoffmischers 10 ausgebildet sein. Das in der Zuführungs- und Abführungsleitung 41, 54, geführte Fluid kreuzt dann zweimal den Produktstrom, in dem es zuerst quer zur Längsachse den Behälter 11 umströmt und dann wiederum zur Längsachse quer des Behälters 11 zurückströmt. Seitlich im unteren Bereich ist schräg nach oben weisend durch die Behälterwand das Messerkopfsystem 51 geführt, das einen eigenen Antrieb aufweist.

[0046] In der Fig. 2 ist eine Trennscheibe 56 mit einer Durchgangsöffnung 57 dargestellt. Ein durch den Beschickungsstutzen 24 in den Behälterinnenraum eintretendes Schüttgut kann nur durch die Durchgangsöffnung 57 längs der Welle gefördert werden. Das das Produkt kühlende oder erwärmende Fluid wird dem Feststoffmischer 10 über die gesamte Länge über die Stutzen 41′ und die Zuführungsleitung 41 zugeführt und das durch die Halbrohre 40 quer zum Produktstrom geführte Fluid wird über die Abführungsleitung 54 und die Stutzen 54′ abgezogen.

[0047] Fig. 3 zeigt einen Feststoffmischer 60 stark schematisiert im Längsschnitt. Eine zylindrisch horizontal liegende Trommel 61 nimmt eine Welle 62 auf, die in Lagern 63, 64 an Kopfstücken 65, 66 befestigt, drehbar gelagert ist. Über einen Beschickungsstutzen 67 kann in Pfeilrichtung 68 Schüttgut in den Produktinnenraum einströmen. Über einen Entleerungsstutzen 69 kann das behandelte Schüttgut in Pfeilrichtung 70 aus dem Produktinnenraum fließen. Als Werkzeuge, die mit der Welle 62 drehfest verbunden sind, sind in der Figur Vollschaufeln 71 und Halbschaufeln 72 symbolhaft dargestellt. In der Figur ist der Produktinnenraum in eine erste Bearbeitungszone 73, in eine zweite Bearbeitungszone 74 und in eine dritte Bearbeitungszone 75 eingeteilt. Die erste Bearbeitungszone 73 ist axial durch das Kopfstück 66 und eine Trennscheibe 76 begrenzt. Die Trennscheibe 76 weist eine Durchgangsöffnung 77 auf, durch die das in Pfeilrichtung 68 einströmende Schüttgut von der ersten Bearbeitungszone 73 in die zweite Bearbeitungszone 74 gefördert werden kann. Die Förderung des Schüttguts im Produktinnenraum erfolgt einerseits durch den Schüttgutfluß selbst und andererseits durch eine in dem Schüttgut in axialer Richtung zum Entleerungsstutzen 69 hin gerichteten Bewegungskomponente, die von den rotierenden Vollschaufeln 71 und Halbschaufeln 72 erzeugt wird. Die zweite Bearbeitungszone 74 wird zum Beschickungsstutzen 67 hin durch die Trennscheibe 76 begrenzt und zum Entleerungsstutzen 69 hin durch eine Trennscheibe 78. Die Trennscheibe 78 weist eine Durchgangsöffnung 79 auf, die die zweite Bearbeitungszone 74 mit der dritten Bearbeitungszone 75 verbindet. Die dritte Bearbeitungszone 75 wird von der Trennscheibe 78 und einer Trennscheibe 80 begrenzt. Eine Durchgangsöffnung 81 der Trennscheibe 80 verbindet die dritte Bearbeitungszone 75 mit dem Raum, der den Entleerungsstutzen 69 aufweist. Der Raum mit dem Entleerungsstutzen 69 kann bei Bedarf durch ein geeignetes Betreiben von Verschlußorganen am Entleerungsstutzen 69 als weitere zusätzliche Bearbeitungszone genutzt werden. Das Schüttgut kann über den Entleerungsstutzen 69 in Pfeilrichtung 70 aus dem Produktinnenraum fließen. Wird die Welle 62, die zusammen mit den Vollschaufeln 71 und den Halbschaufeln 72 das Schleuderwerk bildet, in Pfeilrichtung 82 gedreht, so werden die Feststoffpartikel im Schüttgut durch die Vollschaufeln 71 und die Halbschaufeln 72 intensiv untereinander vermischt und gleichzeitig aufgrund der Anstellung der Vollschaufeln 71 und der Halbschaufeln 72 auf der Welle 62 von der ersten Bearbeitungszone 73 in die zweite Bearbeitungszone 74 und auch in die dritte Bearbeitungszone 75 gefördert. Die Trennscheiben 76, 78, 80 bewirken ferner, daß bei einer kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Betriebsweise des Feststoffmischers 60 ein Kurzschluß unterbunden werden kann. Unter Kurzschluß ist hierbei zu verstehen, daß Feststoffpartikel, die durch den Beschickungsstutzen 67 in den Produktinnenraum eintreten, unmittelbar danach wieder aus dem Produktinnenraum über den Entleerungsstutzen 69 austreten, ohne daß sie mit der jeweiligen mittleren Verweilzeit in den ersten, zweiten, dritten Bearbeitungszonen 73,74,75 verweilt haben. Die Trennscheiben 76, 78, 80 können unterschiedlich große Durchgangsöffnungen 77, 79, 81 aufweisen. Die Größe und die Lage der Durchgangsöffnungen 77, 79, 81 ist produktabhängig, sie müssen auf die jeweiligen Schüttgut-Kenngrößen, wie zum Beispiel Schüttdichte, Stoffdichte, Korngrößenbereich, Fließfunktion, abgestimmt werden. Der Lage nach können die Durchgangsöffnungen 77, 79, 81 sowohl im oberen wie auch im unteren Trommelbereich angeordnet sein. Meist sind die Durchgangsöffnungen 77, 79, 81 derart versetzt, daß ein direkter Produktfluß vom Beschickungsstutzen 67 zum Entleerungsstutzen 69 auszuschließen ist.

[0048] Fig. 4a zeigt den Behälter 11 der Fig. 1 im Schnitt IVa bis IVa. In der Figur wurde auf die Darstellung der Öffnungsklappe verzichtet. Auf einer Hohlwelle 85 sind drehfest Werkzeuge 86 angeordnet. Die Werkzeuge 86 sind als pflugscharartige Mischwerkzeuge ausgebildet. Sie weisen eine vorlaufende Spitze 87 auf und von dieser ausgehende, als Arbeitsflächen dienende seitliche Wangen 88, von denen wenigstens eine zur Laufrichtung 89 des Mischwerkzeuges derart schräggestellt ist, daß sie mit einer Ebene quer zur Längsachse, die durch die Längsachse des Mischwerkzeuges gelegt ist, einen stumpfen Winkel einschließt. Der stumpfe Winkel, unter dem die Wangen 88 der Mischwerkzeuge schräggestellt sind, entspricht etwa den inneren Bruchlinien des Schüttgutes beim Durchgang einer ebenen Fläche durch das Schüttgut. Die Werkzeuge 86 wie auch die Hohlwelle 85 werden von einem Kühl- oder Heizmedium durchströmt. Eine erste Bearbeitungszone 90 ist zum Schüttgutaustrag hin durch eine Trennscheibe 91 begrenzt. Die Trennscheibe 91 ist mit einer Durchgangsöffnung 92 versehen, die die erste Bearbeitungszone 90 mit einer hinter der Trennscheibe 91 liegenden zweiten Bearbeitungszone 93 verbindet. Durch Halbrohre 94 strömt das Kühl- bzw. Heizmedium. Das Kühl- bzw. Heizmedium tritt über einen Stutzen 95 in die Ummantelung ein und verläßt das Mantelsystem durch einen Stutzen 96.

[0049] Über eine Zuführungsleitung 97 wird das Kühl- bzw. Heizmedium auf die einzelnen Halbrohre 94 gleichmäßig verteilt. In einer Abführungsleitung 98 wird das Kühl- bzw. Heizmedium, das die einzelnen Halbrohre 94 durchströmt hat, zusammengefaßt und zentral über den Stutzen 96 abgeführt.

[0050] Fig. 4b zeigt den Schnitt IVb bis IVb aus der Fig. 1. Eine Trennscheibe 99 trennt die zweite Bearbeitungszone 93 von einer dritten Bearbeitungszone 100. Die rotierenden Werkzeuge 86 fördern das Schüttgut von der zweiten Bearbeitungszone 93 durch eine Durchgangsöffnung 101 in die dritte Bearbeitungszone 100. Halbohre 102, die über einen Stutzen 103 und eine Zuführungsleitung 104 gespeist werden, können mit einem Kühl- bzw. Heizmedium anderer Temperatur betrieben werden als die Halbrohre 94, die in der Fig. 4a dargestellt sind. Über eine zentrale Abführungsleitung 105 und einen Stutzen 106 verläßt das Kühl- bzw. Heizmedium die Ummantelung. Im Schnitt der Fig. 4b ist die Öffnungsklappe nicht dargestellt.

[0051] Fig. 4c zeigt einen Schnitt IVc bis IVc der Fig. 1. Eine Trennscheibe 108 begrenzt die dritte Bearbeitungszone 100 zum Produktauslaß hin. Durch eine Durchgangsöffnung 109 in der Trennscheibe 108 fließt das bearbeitete Schüttgut in den Raum mit einem Entleerungsstutzen. Die in der dritten Bearbeitungszone 100 rotierenden Werkzeuge 86 fördern das Schüttgut in Richtung der Trennscheibe 108 und heben es durch die Durchgangsöffnung 109 hindurch. Halbrohre 111, die die Ummantelung des Trommelabschnitts der dritten Bearbeitungszone 100 bilden, können wiederum mit einer Temperatur des Kühl- bzw. Heizmediums betrieben werden, die sich von den Temperaturen unterscheidet, wie die erste Bearbeitungsstufe 90 bzw. die zweite Bearbeitungsstufe 93 betrieben werden.

[0052] Die Trennscheiben 91, 99, 108 können ebenfalls gekühlt bzw. beheizt werden. Das vom Produkteinlaß zum Produktauslaß hingeförderte Schüttgut wird an den jeweiligen Trennscheiben 91, 99, 108 aufgestaut. Sie bewirken eine Kraft, die der axialen Förderrichtung des Schüttgutes entgegenwirkt.

[0053] Fig. 5a, 5b und 5c zeigen die Schüttgutbewegung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung stark schematisiert. In Abhängigkeit von der Froudezahl, sie stellt ein Maß für das Verhältnis von Zentrifugal- und Erdbeschleunigung dar, ändert sich das Bewegungsverhalten des Schüttguts im Produktinnenraum. Bei zunächst langsam drehendem Schleuderwerk wird das Produkt in Drehrichtung angehoben. Dies ist in der Fig. 5a gezeigt. Werkzeuge 112 rotieren in Pfeilrichtung 113 und bewegen die einzelnen Feststoffpartikel im Haufwerk. Hierbei stellt sich ein Winkel der freien Produktoberfläche ein, der etwa dem Schüttungswinkel des zu verarbeitenden Schüttguts entspricht. Beim Mischen im Haufwerk wird über die Werkzeuge wenig Energie in das Schüttgut eingetragen. Es erfolgt ein intensiver Austausch der Feststoffpartikel zur beheizten bzw. gekühlten Wandung hin.

[0054] In der Fig. 5b werden vermehrt Feststoffpartikel aus dem Schüttgutbett in den freien Mischraum geschleudert,wenn die Werkzeuge 112 in Pfeilrichtung 113 mit erhöhter Froudezahl rotieren. Die Schüttung wird mehr und mehr fluidisiert. Es handelt sich um das Feststoffmischen im mechanisch erzeugten Wirbelbett. Durch die höhere Schleuderwerksdrehzahl wird auch mehr Reibungsenergie erzeugt und das Schüttgut wird aufgrund der intensiven Bewegung erwärmt. Bei einem Kühlprozeß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der ansteigenden Schüttguttemperatur, die sich aufgrund der schnell rotierenden Werkzeuge 112 einstellt, unmittelbar durch gekühlte Werkzeuge und gekühlte Trennscheiben entgegengewirkt werden.

[0055] In der Fig. 5c rotiert das Schleuderwerk mit einer Schleuderwerksdrehzahl, die bewirkt, daß im Produktinnenraum ein mehr oder weniger geschlossener Produktring vorliegt. Der Produktring entspricht in seiner Konsistenz einer sich verdichtenden Schüttung. Die Reibungskräfte sind groß, das zu behandelnde Schüttgut wird stark erwärmt.

[0056] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die in der Fig. 5b und der Fig. 5c gezeigten Schüttgutbewegungszustände nur kurzzeitig und in Intervallen eingestellt. Erhöhte Schleuderwerksdrehzahlen dienen dazu, das gekühlte Schüttgut durch die Durchgangsöffnungen in die nächstfolgende Bearbeitungszone überzuführen. Der verstärkte axiale Vorschub des Schüttguts wird innerhalb weniger Sekunden erreicht, so daß in einem dann darauf folgenden längeren Zeitintervall der Kühlmischer mit einer Schleuderwerksdrehzahl betrieben werden kann, die eine Schüttgutbewegung nach sich zieht, wie sie in der Fig. 5a dargestellt ist.

[0057] Die Vorrichtung ist mit einem polumschaltbaren bzw. stufenlos regulierbaren Antrieb versehen, damit von Zeit zu Zeit die Produktzustände der Fig. 5b bzw. 5c eingestellt werden können. Der Kühlprozeß selbst erfolgt aufgrund einer Schüttgutbewegung, die im Haufwerk erfolgt, d. h., das Schleuderwerk wird mit einer Froudezahl von Fr < 1 betrieben.

[0058] Fig. 6 zeigt einen Feststoffmischer 150, der als kontinuierlich arbeitender Mischer betrieben wird. Eine Trommel 151 nimmt eine Welle 152 auf. Auf der Welle 152 sind die Mischelemente angeordnet. Über einen Beschickungsstutzen 153 wird Schüttgut dem Produktinnenraum des Feststoffmischers 150 zugeführt und über einen Entleerungsstutzen 154 wird das behandelte Schüttgut abgezogen. In Richtung der Pfeile 155, 156 die symbolhaft den kontinuierlichen Massenfluß kennzeichnen, strömen die Schüttgüter in den Feststoffmischer 150 und die behandelten Schüttgüter wieder heraus. Trennscheiben unterteilen den Produktinnenraum in einzelne voneinander unabhängige Bearbeitungszonen. Innerhalb der Bearbeitungszonen werden die Schüttgüter sowohl radial wie auch axial vermischt.

[0059] Fig. 7a zeigt ein Ausführungsbeispiel eines quasi-kontinuierlich arbeitenden Feststoffmischers 160, dessen Trommel 161 eine Welle 162 aufnimmt und an der ein Beschickungsstutzen 163 und ein Entleerungsstutzen 164 angeordnet ist. In Richtung der Pfeile 165, 166 wird Schüttgut chargenweise in den Produktinnenraum der Trommel 161 eingeführt und in Richtung des Pfeils 167 wird das behandelte Schüttgut kontinuierlich ausgetragen. Die quasi-kontinuierliche Betriebsweise ergibt sich in der Fig. 7a durch einen chargenweisen Produkteintrag und einen kontinuierlichen Produktaustrag.

[0060] Fig. 7b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines quasikontinuierlich betriebenen Feststoffmischers 170. In einer Trommel 171 wird mittels auf einer Welle 172 angeordneter rotierender Mischwerkzeuge das über einen Beschickungsstutzen 173 einströmende Schüttgut bearbeitet. Über einen Entleerungsstutzen 174 wird das behandelte Schüttgut ausgetragen. In der Fig. 8b wird der Feststoffmischer 170 in Richtung des Pfeils 175 kontinuierlich beschickt und der Produktaustrag erfolgt in Richtung der Pfeile 176, 177 absatzweise. Der Produktinnenraum des Feststoffmischers 170 kann in mehrere Bearbeitungszonen unterteilt sein. Über die Betriebsweise des Schleuderwerks kann der Produktstrom im Produktinnenraum des Mischers 170 so gesteuert werden, daß aus der ersten Bearbeitungszone, die nahe dem Beschickungsstutzen 173 angeordnet ist, in ihr befindliches Produkt schnellstmöglich in die zweite Bearbeitungszone übergeführt wird. Die weiteren Bearbeitungszonen sind ebenfalls mit Produkt gefüllt. Dadurch, daß die erste Bearbeitungszone schneller als die sich daran anschließenden Bearbeitungszonen entleert wird, kann sie den kontinuierlichen Produktfluß in Richtung des Pfeils 175 störungsfrei aufnehmen und ein Produktstau bzw. eine Überfüllung der ersten Bearbeitungszone wird verhindert.

[0061] Das Längen-Durchmesserverhältnis bei kontinuierlich und quasikontinuierlich betriebenen Feststoffmischern ist üblicherweise größer als zwei und die Lage des Beschickungsstutzens zum Entleerungsstutzen ist derart, daß die zwischen ihnen liegende Distanz möglichst groß ist.

Ansprüche

1. Verfahren zum Mischen und thermischen Behandeln von Feststoffpartikeln;
wobei die Feststoffpartikel über eine Beschickungsöffnung (23) in eine Eingangskammer eines horizontal angeordneten Behälters (11) eingefüllt werden;
wobei die Feststoffpartikel zur Produktbehandlung und zum Produkttransport in dem aus mindestens drei, durch quer zur Längsachse angeordnete, mindestens eine Durchgangsöffnung (77, 79, 81; 92; 101; 109) aufweisende, Trennscheiben (76, 78, 80; 91; 99; 108) getrennten Kammern bestehenden Behälter (11) mittels mindestens eines, in jeder Kammer vorhandenen, radial an einer in Längsrichtung verlaufenden, einen Antriebsmotor aufweisenden, Welle (14; 62) angeordneten Werkzeugs (86) bewegt werden kann;
wobei das Werkzeug (86) die Feststoffpartikel tangential und/oder axial bewegt;
wobei die Feststoffpartikel über eine Entleerungsöffnung (26) aus einer Ausgangskammer des horizontal angeordneten Behälters (11) herausgeführt werden;
wobei die Produktbehandlung im Haufwerk und der Produkttransport innerhalb des Behälters (11) im fluidisierten Zustand des Schüttgutes erfolgt;
wobei entweder das zu behandelnde Schüttgut in die Eingangskammer chargenweise eingeleitet und kontinuierlich aus der Ausgangskammer abgeführt wird oder das zu behandelnde Schüttgut in die Eingangskammer kontinuierlich eingeleitet und chargenweise aus der Ausgangskammer abgeführt wird;
wobei die Feststoffpartikel mittels einer den Behälter (11) auf nahezu der gesamten Länge in Umfangsrichtung auf mehr als 180°, aber weniger als 360° umgebenden Ummantelung thermisch behandelt werden;
und wobei die Ummantelung entlang der Längsachse des Behälters (11) in einen oder mehrere Abschnitte eingeteilt ist und jeder Abschnitt eine Zuführungsleitung (41, 42, 43; 97; 104) auf einer Seite und eine Abführungsleitung (54; 98; 105) auf der anderen Seite aufweist, die sich in axialer Richtung nahezu über die gesamte Länge jedes Abschnitts der Ummantelung erstrecken und auch entlang dieser gesamten Länge in die Ummantelung münden.

2. Vorrichtung zum Mischen und thermischen Behandeln von Feststoffpartikeln mit einem im wesentlichen horizontal angeordneten Behälter (11), der entlang seiner Längsachse mit einer von einem Antriebsmotor versehenen Welle (14; 62) durchsetzt ist, mit einer am Behälter (11) angeordneten Beschickungs- (23) und Entleerungsöffnung (26), wobei der Behälter (11) quer zur Längsachse zwischen der Beschikkungsöffnung (23) und der Entleerungsöffnung (26) mittels Trennscheiben (76, 78, 80; 91; 99; 108) mit mindestens einer Durchgangsöffnung (77, 79, 81; 92; 101; 109) in mindestens drei miteinander verbundene Kammern unterteilt ist und mit in jeder Kammer mindestens einem radial an der Welle (14; 62) angeordnetem Werkzeug (86), wobei das Werkzeug (86) geeignet ist, einen tangential und/oder axial gerichteten Bewegungsimpuls an die Feststoffpartikel weiterzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) mit einer Ummantelung zur thermischen Behandlung der Feststoffpartikel versehen ist, die den Behälter (11) in Umfangsrichtung auf mehr als 180°, aber weniger als 360° umgibt, daß die Ummantelung nahezu auf der gesamten Länge der Vorrichtung vorgesehen ist und entlang der Längsache des Behälters (11) in einen oder mehrere Abschnitte eingeteilt ist und jeder Abschnitt eine Zuführungsleitung (41, 42, 43; 97; 104) auf einer Seite und eine Abführungsleitung (54; 98; 105) auf der anderen Seite der Ummantelung aufweist, die sich in axialer Richtung nahezu über die gesamte Länge der Ummantelung jedes Abschnitts erstrecken und auch entlang dieser gesamten Länge in die Ummantelung münden, daß der von der Ummantelung freie Umfangsabschnitt im oberen Bereich des Behälters (11) liegt und daß mindestens eine Trennscheibe (76, 78, 80; 91; 99; 108) nur Durchgangsöffnungen (77, 79, 81; 92; 101; 109) in ihrem oberen Bereich aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der Ummantelung unabhängig voneinander eine Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr zulassen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus auf der Behälteraußenwand aufgeschweißten Halbrohren (40; 94; 102; 111) besteht, die mit der Zuführungsleitung (41, 42, 43; 97; 104) und der Abführungsleitung (54; 98; 105) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheiben (76, 78, 80; 91; 99; 108) kühl- und/oder beheizbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (14; 62) und die Werkzeuge (86) ein Schleuderwerk bilden, das kühl- oder beheizbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein polumschaltbarer Motor oder ein in seiner Drehzahl stufenlos verstellbarer Motor ist.

Claims

1. Method of mixing and thermally treating solid particles, wherein the solid particles are introduced, via a charge opening (23) into an input chamber of a tank (11) which is arranged in a horizontal manner;
wherein, in order to treat and transport the product in the tank (11) which consists of at least three chambers being separated by partition walls (76, 78, 80; 91; 99; 108) which are disposed transversely to the longitudinal axis and comprise at least one passage opening (77, 79, 81; 92; 101; 109), the solid particles being movable by means of at least one tool (86) being provided in each chamber and disposed radially on a shaft (14; 62) running in the longitudinal direction and having a drive motor;
wherein the tool (86) moves the solid particles in a tangential and/or axial direction;
wherein the solid particles are discharged via a discharge opening (26) from an input chamber of the horizontally arranged tank (11);
wherein the product treatment in the pile and the product transport within the tank (11) occurs in a fluid state of the bulk material;
wherein either the bulk material to be treated is introduced in batches into the input chamber and is discharged from the discharge chamber in a continuous manner or the bulk material to be treated is introduced into the charge chamber in a continuous manner and is discharged from the discharge chamber in batches;
wherein the solid particles are thermally treated by means of a jacket which surrounds the tank (11) over almost the entire length, by more than 180° but less than 360°, in the circumferential direction;
and wherein the jacket is subdivided along the longitudinal axis of the tank (11) into one or several sections, wherein each section comprises a charge line (41, 42, 43; 97; 104) on one side and a discharge line (54; 98; 105) on the other side, which extend in the axial direction almost across the entire length of each section of the jacket and also terminate in the jacket along the entire length.

2. Device for mixing and thermally treating solid particles with a tank (11) which is arranged essentially horizontally and is penetrated along its longitudinal axis by a shaft (14; 62) provided with a drive motor, with a charge opening (23) and a discharge opening (26) provided on the tank (11), wherein the tank (11) is subdivided, transversely to the longitudinal axis, between the charge opening (23) and the discharge opening (26), by means of partition walls (76, 78, 80; 91; 99; 108) with at least one passage opening (77, 79, 81; 92; 101; 109), into at least three interconnected chambers and with at least one tool (86) arranged radially on the shaft (14; 62) in each chamber, wherein the tool (86) is adapted to transmit a tangential and/or an axial movement impulse to the solid particles, characterized in that the tank (11) is provided with a jacket for the thermal treatment of the solid particles, which surrounds the tank (11) in the circumferential direction over more than 180°, but less than 360 , and the jacket is provided along nearly the entire length of the device and is divided along the longitudinal axis of the tank (11) into one or several sections, and each section comprises one supply line (41, 42, 43; 97; 104) on one side and a discharge line (54; 98; 105) on the other side of the jacket which extend in the axial direction almost across the entire length of the jacket of each section and which also terminate in the jacket along this entire length, and the circumferential section having no jacket lies in the upper area of the tank (11), and at least one partition wall (76, 78, 80; 91; 99; 108) comprises only passage openings (77, 79, 81; 92; 101; 109) in its upper part.

3. Device according to claim 2, characterized in that the sections of the jacket permit of mutually independent heat supply and/or heat dissipation.

4. Device according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the jacket comprises half pipes (40; 94; 102; 111) which are welded to the outer wall of the tank and are connected to the supply line (41, 42, 43; 97; 104) and to the discharge line (54; 98; 105).

5. Device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the partition walls (76, 78, 80; 91; 99; 108) can be cooled and/or heated.

6. Device according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the shaft (14; 62) and the tools (86) form a centrifuging unit which can be cooled or heated.

7. Device according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the drive motor is a pole-changeable motor or a motor of continuously variable speed.

Revendications

1. Procédé pour mélanger et traiter thermiquement des particules de solides ;
dans lequel les particules de solides sont introduites, par une ouverture de chargement (23) dans une chambre d'entrée d'un récipient (11) disposé horizontalement ;
dans lequel les particules de solides peuvent être mises en mouvement, pour le traitement du produit et pour le transport du produit, à l'intérieur du récipient (11) composé d'au moins trois chambres séparées par des cloisons (76, 78, 80 ; 91 ; 99 ; 108) disposées transversalement à l'axe longitudinal et présentant au moins une ouverture de passage (77, 79, 81 ; 92 ; 101 ; 109), au moyen d'au moins un outil (86) présent dans chaque chambre, disposé radialement sur un arbre (14 ; 62) qui s'étend dans la direction longitudinale et présente un moteur d'entraînement ;
l'outil (86) entraînant les particules de solides tangentiellement et/ou axialement ;
les particules de solides étant évacuées d'une chambre de sortie du récipient (11) dispose horizontalement, en passant par une ouverture d'évacuation (26) ;
dans lequel le traitement du produit s'effectue en amas et le transport du produit s'effectue à l'intérieur du récipient (11) dans un état fluidisé de la matière en vrac ;
dans lequel, soit la matière en vrac à traiter est introduite dans la chambre d'entrée par charges distinctes et est évacuée de la chambre de sortie en continu, soit la matière en vrac à traiter est introduite en continu dans la chambre d'entrée et evacuée de la chambre de sortie par charges distinctes ;
dans lequel les particules de solides sont traitées thermiquement au moyen d'une enveloppe qui entoure le récipient (11) sur presque toute la longueur, sur plus de 180° mais moins de 360° dans la direction circonférentielle ;
et dans lequel l'enveloppe est divisée en un ou plusieurs segments selon l'axe longitudinal du récipient (11), et chaque segment presente une conduite d'alimentation (41, 42, 43 ; 97 ; 104) d'un côté et une conduite d'évacuation (54 ; 98 ; 105) de l'autre côté, conduites qui s'étendent dans la direction axiale sur presque toute la longueur de chaque segment de l'enveloppe, et débouchent aussi dans l'enveloppe sur toute cette longueur.

2. Machine pour mélanger et traiter thermiquement des particules de solides, comprenant un récipient (11) disposé sensiblement horizontalement, qui est traversé selon son axe longitudinal par un arbre (14 ; 62) muni d'un moteur d'entraînement, une ouverture de chargement (23) et une ouverture d'évacuation (26) prévues sur le récipient (11), le récipient (11) étant divisé, transversalement à l'axe longitudinal, entre l'ouverture de chargement (23) et l'ouverture d'évacuation (26), en au moins trois chambres reliées l'une à l'autre, au moyen de cloisons (76, 78, 80 ; 91 ; 99 ; 108) présentant au moins une ouverture de passage (77, 79, 81 ; 92 ; 101 ; 109) et comprenant, dans chaque chambre, au moins un outil (86) disposé radialement sur l'arbre (14 ; 62), l'outil (86) étant approprié pour transmettre aux particules de solides une impulsion de mouvement dirigée tangentiellement et/ou axialement, caractérisée en ce que le récipient (11) est muni d'une enveloppe pour le traitement thermique des particules de solides, enveloppe qui entoure le récipient (11) sur plus de 180° mais moins de 360° dans la direction circonférentielle, en ce que l'enveloppe est prévue sur presque toute la longueur de la machine, et est divisée, le long de l'axe longitudinal du récipient (11), en un ou plusieurs segments, et chaque segment présente une conduite d'alimentation (41, 42, 43 ; 97 ; 104) sur un côté de l'enveloppe et une conduite d'évacuation (54 ; 98, 105) sur l'autre côté de l'enveloppe, conduites qui s'étendent dans la direction axiale, presque sur toute la longueur de l'enveloppe de chaque segment et débouchent aussi dans l'enveloppe sur toute cette longueur, en ce que le segment de la circonférence qui n'est pas occupé par l'enveloppe se trouve dans la région supérieure du récipient (11) et en ce qu'au moins une cloison (76, 78, 80 ; 91 ; 99 ; 108) ne présente les ouvertures de passage (77, 79, 81 ; 92 101 ; 109) que dans sa région supérieure.

3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les segments de l'enveloppe admettent un apport de chaleur et/ou une évacuation de chaleur indépendamment les uns des autres.

4. Machine selon une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que l'enveloppe est composée de demi-tubes (40 ; 94 ; 102 ; 111) soudés sur la paroi extérieure du récipient, qui sont reliés à la conduite d'alimentation (41, 42, 43 ; 97 ; 104) et à la conduite d'évacuation (54 ; 98 ; 105).

5. Machine selon une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les cloisons (76, 78, 80 ; 91 ; 99 ; 108) peuvent être refroidies et/ou chauffées.

6. Machine selon une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que l'arbre (14 ; 62) et les outils (86) forment un équipage centrifuge qui peut être refroidi ou chauffé.

7. Machine selon une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le moteur d'entraînement est un moteur à nombre de pôles variable ou un moteur à nombre de tours réglable par variation continue.

Zeichnung