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Verfahren und Einrichtung zur Erhitzung oder Kühlung von pulverförmigem
Material In industriellen Betrieben müssen pulverförmige Stoffe vielfach in Wärmeaustauschapparaten
behandelt werden, um sie entweder auf eine höhere Temperatur zu bringen oder um
sie abzukühlen. Hierbei handelt es sich vielfach um die Verarbeitung sehr großer
Mengen, wie sie z. B. in Zementfabriken, Kalkwerken oder Gipsmühlen bei der Vermahlung
anfallen. Auch für Drehrohröfen verlassende Stoffe, wie z. B. Aluminiumoxyd, ist
vielfach eine anschließende Kühlung erforderlich.
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Für die Zwecke der Kühlung oder auch der Erwärmung von in fein verteiltem
Zustande befindlichen Stoffen benutzt man Wärmeaustauschapparate, welche einseitig
gekühlte oder beheizte Wände aufweisen, mit deren vom Heiz- oder Kühlmittel abgekehrter
Seite die zu behandelnden Stoffe in Berührung gebracht werden. Bei den bekannten
Vorrichtungen dieser Art erfolgt die Vorbeiführung der zu behandelnden Stoffe an
der Wärmeaustauschwand in der Weise, daß das Gut in einer geschlossenen Masse durch
den z. B. rohrartigen Behälterraum hindurchbewegt wird, so daß die Wärmeübertragung
zwischen dem Gut und der Wärmeaustauschwand zum großen Teil nicht durch unmittelbare
Berührung, sondern durch Wärmeleitung durch eine Materialschicht hindurch vor sich
geht. Diese Art der Durchführung des Wärmeaustausches ist wenig befriedigend.
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Für flüssige oder gasförmige Stoffe sind Wärmeaustauschvorrichtungen
mit zwei ineinandergeschachtelten Gefäßen bekannt, die zwischen ihren Wänden nur
einen schmalen Zwischenraum besitzen, durch den die zu kühlende oder zu erhitzende
Flüssigkeit oder das Gas hindurchgeleitet wird, wobei der Wärmeaustausch zwischen
dem strömenden Gut und den Austauschwänden noch dadurch beschleunigt wird, daß von
den Gefäßen das eine feststehend und das andere umlaufend angeordnet ist. Einrichtungen
dieser Art sind für pulverförmige Stoffe nicht verwendbar, da die engen Zwischenräume
zwischen den ineinandergeschachtelten Gefäßen durch das pulverförmige Gut leicht
verstopft werden können.
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Vorliegende Erfindung bezweckt, den Wärmeaustausch zwischen pulverförmigen
Stoffen und den Wänden von Wärmeaustauschgefäßen dadurch zu verbessern, daß die
zu kühlenden oder zu erhitzenden Stoffe mittels eines in großer Geschwindigkeit
umlaufenden Schleuderwerks 9 in erzwungener, schraubenförmiger Bahn und in dünner
Schicht
an der von außen beheizten oder gekühlten, feststehenden Wand entlang geführt werden.
. Wenn dem zu behandelnden Gut eine solche Ausbreitung in Anlagerung an eine Wärmeaustauschwand
verliehen wird, dann bestehen sehr günstige Bedingungen für den Wärmeaustausch zwischen
den Stoffen und der Wärmeaustauschwand, und es lassen sich außerordentlich günstige
Wärmeaustauschleistungen erzielen.
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Die praktische Ausführung der Erfindung kann so geschehen, daß das
pulverförmige Gut in einen sich nach oben hin erweiternden Wärmeaustauscher an dessen
-unterem Ende eingeführt wird. In dem Behälter ist ein Schleuderwerk vorgesehen,
welches das Gut erfaßt und ihm eine schraubenförnmige kreisende Bewegung erteilt,
unter deren Einfluß es sich auf der Innenseite der Behälterwandung gegen den. am
oberen Behälterende angeordneten Auslaß in dünner Schicht vorschiebt.
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Anstatt das Gut in einem stehenden (mit senkrechter oder schräger
Achse) und sich nach oben erweiternden Wärmeaustäuscher zu behandeln, kann es auch
in einer liegenden Trommel behandelt werden, wobei das Gas durch Nachschub von der
Einlaßöffnung her und unter Einfluß des Schleuderwerks in schraubenförmiger Bahn
nach. der gegenüberliegenden Auslaßöffnung gefördert wird.
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Da man es durch Wahl der Umlaufgeschwindigkeit des Schleuderwerks
in der Hand hat, die an der Wärmeaustauschwand entlang lewegte Materialschicht hinreichend
dünn zu halten und demzufolge die Möglichkeit besteht, die Geschwindigkeit des Gutes
an der Behälterwand erheblich zu vergrößern, kann man auf die angegebene Weise eine
außerordentlich günstige Wärmeübertragung durch die Behälterwand -auf das Gut erreichen.
Die Bewegung der die dünne Schicht bildenden Materialteilchen gegeneinander hat
zur Folge, daß alle Teilchen häufig in Berührung mit der Wärmeaustauschfläche gelangen;
wodurch sie in die Lage versetzt werden, Wärme durch unmittelbare Leitung von der
Wand schnell aufzunehmen oder an diese abzugeben, je nachdem es sich um die Erhitzung
oder Kühlung des Gutes handelt. Es findet demnach zwischen dem zu behandelnden Gut
und der Wandung ein unmittelbarer Wärmeaustausch statt im Gegensatz zu bekannten
Anlagen, bei denen die Wärmeübertragung zum großen Teil durch Wärmeleitung über
eine Materialschicht erfolgen muß.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind zwei Ausführungsformen
von für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Wärmeaustauschvorrichtungen auf
den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht; und zwar zeigen: Fig. i und 2 einen
aufrechtstehenden, nach oben sich erweiternden Wärmeaustauscher; Fig. 3 und q. einen
Wärmeaüstauschapparat in Gestalt einer liegenden Trommel im Längsschnitt und im
Querschnitt, Fig. 5 einen Teilschnitt durch die in Fig. 3 dargestellte Trommel und
veranschaulicht die Verteilung der Materialschicht in der Trommel auf deren Unterseite.
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In Fig. i und 2 ist der wesentlich konische Wärmeaustauscher, der
hier als Kühler wirken soll; mit i bezeichnet. Die zu kühlenden pulverförmigen Stoffe
werden durch eine Förderschnecke ii über Öffnung io dem Kühler zugeführt. Bei seinem
Durchtritt durch die Einlaßöffnung wird das Gut von dem Sehleuderwerk erfaßt und
unter der Einwirkung desselben in dünner Schicht und in schraubenförmiger Bahn nach
oben gefördert, wo es durch den Auslaß 2 austritt. Die Enden der Arme 9 des Schleuderwerks
sind an Armkreuzen 6 und 8 befestigt, deren Naben bzw. 7 fest auf die Schleuderwerkswelle
3 aufgesetzt sind, welche in einem oberen Lager q. des Wärmeaustauschers läuft.
Die Arme 9 führen nun die von unten zugeführten Stoffe mit großer Geschwindigkeit
entlang der Innenseite der Behälterwand i unter dauernder Bewegung der Materialteilchen
gegeneinander, schraubenförmig nach oben.
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Bei ihrer Bewegung relativ zueinander kommen die Materialteilchen
in häufige Berührung mit der Behälterwandung, welche von außen durch Kühlwasser
dauernd gekühlt wird. Das Kühlwasser wird durch ein ringförmiges Rohr 12 zugeführt.
Wenn das Gut am oberen Ende des Behälters angelangt ist, tritt es durch den Auslaß
2 aus.
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Bei der in den Fig. 3 und q. dargestellten Ausführungsform besteht
der Wärmeaustauschbehälter aus einer liegenden zylindrischen Trommel ia. Im Innern
der Trommel ist ähnlich wie bei dem konischen Behälter der Fig. i und 2 ein Schleuderwerk
vorgesehen. Das Gut wird durch einen Einlaßstutzen ioa zugeführt und häuft sich
an der Mündung dieses Einlaßstutzens an, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Dadurch
wird den Armen des Schleuderwerks die Möglichkeit gegeben, das Gut zu erfassen und
es mit hoher Geschwindigkeit auf schraubenföruriger Bahn an der Innenwand des Zylinders
entlang zu führen, bis es zum Auslaß am anderen Trommelende gelangt. Die Teile des
Schleuderwerks sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. i und 2 versehen,
unter Zufügung des Buchstabens a.