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Die Erfindung betrifft eine Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Wärmetauschersystem mit mindestens einer derartigen Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Wärmetauschersystems.
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Ein Wärmetauschersystem für Schüttgut ist bekannt aus der
DE 28 15 825 A1 . Weitere Wärmetauschervorrichtungen sind bekannt aus der
EP 0 048 049 B1 , der
DE 34 32 864 A1 , der
DE 38 18 819 A1 und der
US 2 703 225 A . Aus der
DE 10 2004 044 586 A1 ist eine Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung mit Wärmetauscherrohren zur Schüttgut-Durchförderung durch einen Wärmetauscherabschnitt, durch den Wärmeträgerfluid geleitet wird, bekannt. Die
DD 215 155 A1 beschreibt einen Turbulator und ein Verfahren zur Erhöhung eines Wärmeübergangs. Die
DE 1 107 686 A beschreibt einen Röhrenkühler zur Kühlung von feinkörnigen Schüttgütern mit einer periodisch bewegten Austragsvorrichtung.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmetauschervorrichtung sowie ein Wärmetauschersystem für Schüttgut derart weiterzubilden, dass eine Wärmeübertragungseffizienz verbessert ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung nach Anspruch 1, durch ein Wärmetauschersystem nach Anspruch 12 und durch ein Betriebsverfahren nach Anspruch 15.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine turbulente Strömung des Schüttguts innerhalb des Förderkanals im Wärmetauscherabschnitt der Wärmetauschervorrichtung zu einer Erhöhung der Wärmeübertragungseffizienz im Wärmetauscherabschnitt führt. Die Führung des Wärmeträger-Fluids und des Schüttguts erfolgen voneinander getrennt. Das Wärmeträger-Fluid und das Schüttgut kommen also nur indirekt über Wände des Förderkanals miteinander in Kontakt. Versuche haben gezeigt, dass aufgrund der turbulenten Strömung ein Wärmekontakt zwischen dem Schüttgut und dem Wärmeträger-Fluid über die Wände des Förderkanals erhöht ist. Diese turbulente Strömung wird durch die Turbulenzerzeugungseinrichtung gezielt herbeigeführt. Die mindestens eine Turbulenzerzeugungseinrichtung erzeugt Druckschwankungen beziehungsweise Druckpulsationen von Fördergas, das bei der pneumatischen Förderung des Schüttguts eingesetzt wird. Diese Druckschwankungen beziehungsweise Druckpulsationen erzeugen wiederum die Turbulenz des Schüttguts im Förderkanal. Hierdurch verbessert sich der Wärmeübergang vom Wärmeträger-Fluid auf das Schüttgut. Sofern der Schüttgut-Wärmetauscherabschnitt exakt einen Schüttgut-Förderkanal aufweist, können der Schüttgut-Zuführabschnitt und der Schüttgut-Abführabschnitt auch Endabschnitte des Schüttgut-Förderkanals selbst darstellen. Die Turbulenz des Schüttguts im Förderkanal kann durch gezielt herbeigeführte Druckschwankungen in den Förderkanälen der Wärmetauschervorrichtung herbeigeführt werden. Die Druckschwankungen können bei der Entspannung eine Aktivierung des Schüttguts innerhalb der Förderkanäle bewirken. Die Turbulenz kann alternativ oder zusätzlich durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Schüttguts beim Passieren der Turbulenzerzeugungseinrichtung herbeigeführt werden.
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Eine Turbulenzerzeugungseinrichtung nach Anspruch 2 kann ein schwenkbares oder drehbares Drosselelement, zum Beispiel in Form einer angetrieben, schwenkbaren oder drehbaren Platte, im Förderkanal aufweisen. Alternativ kann als Drosselelement ein angetriebener Schieber oder ein Zellenrad gebildet sein. Derartige Turbulenzerzeugungseinrichtungen sind Beispiele für Einrichtungen, die die Turbulenz durch Druckschwankungen in den Förderkanälen der Wärmetauschervorrichtung herbeiführen. Das Zellenrad kann genau zwei Zellenradwände in Form von Stegen, die von einer zentralen Zellenrad-Drehachse ausgehen, aufweisen. Durch ein solches Zellenrad werden genau zwei Zellen in Umfangsrichtung um die Zellenrad-Drehachse gebildet. Die Stege können, was ihre Flächenerstreckung angeht, variabel einstellbar sein. Die Drosselstellung des angetriebenen Drosselelements kann gleichzeitig eine Verschlussstellung für den Förderkanal darstellen. Umstellzeiten zwischen der Durchgangsstellung und der Drosselstellung können im Sekundenbereich liegen. Bei einer schwenkbaren Platte als Drosselelement kann ein Plattenantrieb Verstellelemente aufweisen, sodass ein Schwenkwinkel der schwenkbaren Platte einstellbar ist. Bei einem angetriebenen Schieber als Drosselelement kann der Schieberantrieb Verstellelemente aufweisen, sodass ein Schiebehub des Schiebers einstellbar ist. Das angetriebene Drosselelement kann über einen Direkt-Antriebsmotor oder indirekt über einen Kettenantrieb oder über einen Kurbelantrieb angetrieben sein. Ein Antrieb für das Drosselelement kann einen Frequenzumformer zur Steuerung des Schwenk- beziehungsweise Drehantriebs aufweisen. Die Antriebsgeschwindigkeit und insbesondere auch die Winkelgeschwindigkeit eines bei einem drehbaren Drosselelement vorhandenen Drehantriebs des Drosselelements über einen Drosselelement-Umlauf kann gesteuert vorgegeben werden.
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Eine Durchgangsöffnung nach Anspruch 3 ermöglicht einen kontrollierten Schüttgut-Durchgang auch in der Drosselstellung des Drosselelements.
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Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Turbulenzerzeugungseinrichtung nach Anspruch 4 vorgesehen sein. Auch hier kann die Drosselstellung gleichzeitig eine Verschlussstellung für die Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung sein. Die Zuführung des Turbulenzerzeugungsgases kann über eine Ringleitung mit mehreren Stichleitungen erfolgen, die in den Schüttgut-Zuführabschnitt einmünden. Die Zuführung des Turbulenzerzeugungsgases kann alternativ oder zusätzlich über mindestens eine durch den Schüttgut-Zuführabschnitt quer verlaufende Zuführleitung mit Auslässen in den Schüttgut-Zuführabschnitt erfolgen. Auch eine Mehrzahl derartiger Quer-Zuführleitungen ist möglich. Die Zuführung des Turbulenzerzeugungsgases kann alternativ oder zusätzlich über mindestens abschnittsweise in den mindestens einen Schüttgut-Förderkanal innerhalb des Wärmetauscherabschnitts hineinragende Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitungsabschnitte erfolgen. Als Ventil in der Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung kann ein Impulsventil, zum Beispiel ein Membranventil, zum Einsatz kommen. Derartige Ventile sind aus der Filtertechnik bekannt. Soweit mehrere Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitungen vorgesehen sind, können diese über jeweils zugeordnete, ansteuerbare Ventile verfügen. Diese können gleichzeitig oder sequentiell zum Einlass von Turbulenzerzeugungsgas angesteuert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Turbulenzerzeugungseinrichtung nach Anspruch 5 zum Einsatz kommen. Eine derartige Turbulenzerzeugungseinrichtung ist einfach im Aufbau und hat keine beweglichen Teile. Eine derartige Turbulenzerzeugungseinrichtung ist ein Beispiel für die Variante, bei der eine Geschwindigkeitserhöhung des Schüttguts beim Passieren der Turbulenzerzeugungseinrichtung herbeigeführt wird.
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Eine beabstandete Anordnung des statischen Turbulenz-Drosselelements nach Anspruch 6 hat sich zur Erzeugung einer guten Wärmeübertragungseffizienz als geeignet herausgestellt. Ein Abstand H zwischen dem Turbulenz-Drosselelement und dem Schüttgut-Wärmetauscherabschnitt kann kleiner sein als 1,5 m, kann kleiner sein als 1,0 m und kann kleiner sein als 0,5 m.
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Eine Blendenscheibe nach Anspruch 7 ist einfach im Aufbau. Die Blendenscheibe kann als ebene Platte oder in Form einer Hutblende, also in Form eines Konus, ausgeführt sein. Ein Konuswinkel kann dabei kleiner als 180°, kann kleiner als 150°, kann kleiner als 120° oder kann kleiner als 90° sein. Die Blendenscheibe kann verschieden große Blendenöffnungen aufweisen. Die Blendenöffnungen können im Zentrum der Blendenscheibe kleiner sein als am Rand. Eine Blendenöffnungs-Größe kann vom Zentrum der Blendenscheibe zum Rand hin abgestuft sein. Ein Größenverhältnis zwischen einer kleineren Blendenöffnung und einer größeren Blendenöffnung benachbarter Blendenöffnungs-Größenstufen kann kleiner als 0,9 oder kann kleiner als 0,8 sein. Ein Verhältnis H/AD zwischen einem Abstand H der Blendenscheibe zum Schüttgut-Wärmetauscherabschnitt oder zu einem benachbarten Turbulenz-Drosselelement und einem Innendurchmesser AD der Blendenöffnungen kann kleiner sein als 100, kann kleiner sein als 50, kann kleiner sein als 10 oder kann, wenn die Blendenscheibe direkt benachbart zum Schüttgut-Wärmetauscherabschnitt angeordnet ist, auch 0 sein.
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Mindestens zwei Blendenscheiben nach Anspruch 8 haben sich zur Turbulenzerzeugung und damit zur Erhöhung der Wärmeübertragungseffizienz als geeignet herausgestellt. Auch mehr als zwei Blendenscheiben können im Schüttgut-Zuführabschnitt und/oder im Schüttgut-Abführabschnitt angeordnet sein. Es kann auch mindestens eine derartige Blendenscheibe im Schüttgut-Zuführabschnitt und mindestens eine weitere derartige Blendenscheibe im Schüttgut-Abführabschnitt angeordnet sein.
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Eine Verlagerbarkeit nach Anspruch 9 kann mit einer Verlagerungsrichtung längs des Schüttgut-Förderweges und/oder mit einer Verlagerungsrichtung quer zum Schüttgut-Förderweg erfolgen. Eine Verlagerung längs des Schüttgut-Förderweges ermöglicht eine Abstandseinstellung der Blendenscheibe oder allgemeiner des Turbulenz-Drosselelements zum Wärmetauscherabschnitt, was zur Feinjustierung der Turbulenzerzeugung genutzt werden kann. Eine Quer-Verlagerbarkeit kann zur Einstellung einer effektiven Blendenöffnung der Blendenscheibe genutzt werden. Grundsätzlich kann die Verlagerung zur Überführung des Turbulenz-Drosselelements in eine Reinigungsstellung genutzt werden. Die Verlagerung kann manuell betätigbar oder angetrieben mit Hilfe eines Verlagerungsantriebs geschehen. Ein solcher Verlagerungsantrieb kann elektrisch oder pneumatisch oder auch hydraulisch ausgeführt sein.
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Eine Einstellbarkeit einer effektiven Blendenöffnung kann zur Anpassung des Turbulenz-Drosselelements an eine Schüttgut-Korngröße erfolgen. Hierdurch kann insbesondere einer Verstopfung der Wärmetauschervorrichtung vorgebeugt werden.
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Eine Mehrzahl von Förderkanälen im Wärmetauscherabschnitt nach Anspruch 10 ermöglicht einen hohen Wärmeübergang zwischen dem Schüttgut und dem Wärmeträger-Fluid. Alternativ kann der Wärmetauscherabschnitt genau einen Schüttgut-Förderkanal aufweisen.
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Ein Rohrbündel-Wärmetauscherabschnitt nach Anspruch 11 hat sich in der Praxis bewährt. Die Förderkanäle sind dann durch die Wärmetauscherrohre gebildet. Bei einer Variante eines Rohr-Wärmetauscherabschnitts weist dieser genau ein Wärmetauscherrohr auf, um welches das Wärmeträger-Fluid im Strömungsweg von der Fluid-Zuführung hin zur Fluid-Abführung geführt ist. Alternativ kann ein Platten-Wärmetauscherabschnitt zum Einsatz kommen. Die Förderkanäle sind dann durch Zwischenräume zwischen den Wärmetauscherplatten gebildet.
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Ein Verhältnis ΣAS/ΣAD einer Querschnittssumme von Innendurchschnitten der Förderkanäle zu einer Querschnittssumme der Blendenöffnungsquerschnitte kann kleiner sein als 50, kann kleiner sein als 30 oder kann kleiner sein als 20. Ein Verhältnis ASR/ΣAD eines Innenquerschnitts des Schüttgut-Zuführabschnitts oder des Schüttgut-Abführabschnitts zur Querschnittssumme der Blendenöffnungsabschnitte kann kleiner sein als 100, kann kleiner sein als 60 oder kann kleiner sein als 30.
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Ein Verhältnis AD1/AD2 eines Blendenöffnungsquerschnitts der im Strömungsweg nachgeordneten Blendenscheibe zu einem Blendenöffnungsquerschnitt einer im Strömungsweg vorgeordneten Blendenscheibe kann im Bereich zwischen 0,1 bis 10, kann im Bereich zwischen 0,3 bis 5 und kann im Bereich zwischen 0,5 bis 2 liegen.
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Alternativ zu einer Blendenscheibe kann auch eine Dornenscheibe zum Einsatz kommen. Dornen der Dornenscheibe ragen dabei in zugeordnete Förderkanäle der Wärmetauschervorrichtung hinein. Eine hierdurch herbeigeführte Verengung des Querschnitts der zugeordneten Förderkanäle führt zur Turbulenz der Schüttgut-Strömung im Förderkanal. Die Dornenscheibe kann wiederum im Schüttgut-Zuführabschnitt und/oder im Schuttgut-Abführabschnitt angeordnet sein. Ein Verhältnis ΣAS/ΣAD aus einer Querschnittssumme des Innenquerschnitts der Förderkanäle zu einer Querschnittssumme von Ringquerschnitten zwischen einer Außenfläche eines Dorns der Dornenscheibe und einer Innenwand eines zugeordneten Förderkanals kann wiederum kleiner sein als 50, kann kleiner sein als 30 oder kann kleiner sein als 20.
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Die Vorteile eines Wärmetauschersystems nach Anspruch 12 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung bereits erläutert wurden.
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Bei einem Wärmetauschersystem nach Anspruch 13 kann eine nochmals höhere Wärmeübertragungseffizienz erreicht werden. Alternativ zu einer Einmündung der Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung in den Schüttgut-Zuführabschnitt kann die Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung auch in einen Übergangsabschnitt zwischen zwei in Reihe angeordneten Schüttgut-Wärmetauschervorrichtungen einmünden.
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Ein Wärmetauschersystem nach Anspruch 14 beinhaltet zusätzlich die Zuführeinrichtungen einerseits für das Schüttgut und andererseits für das Fördergas und ist daher nicht auf externe Zuführkomponenten angewiesen. Die Zuführeinrichtung für das Fördergas kann gleichzeitig eine Zuführeinrichtung für das Turbulenzerzeugungsgas sein. Alternativ kann das Turbulenzerzeugungsgas unabhängig vom Fördergas zugeführt werden.
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Die Vorteile eines Betriebsverfahrens nach Anspruch 15 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Wärmetauschersystem bereits ausgeführt wurden.
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Beim Betrieb des Wärmetauschers kann beim Erzeugen der turbulenten Schüttgut-Strömung durch den mindestens einen Schüttgut-Förderkanal ein Fördergas-Druck-Zyklus in dem mindestens einen Schüttgut-Förderkanal erzeugt werden. Ein derartiger Fördergas-Druck-Zyklus ermöglicht einen reproduzierbaren Betrieb des Wärmetauschersystems. Der Fördergas-Druck-Zyklus kann einen sinusförmigen oder sägezahnförmigen Druckverlauf haben. Der Fördergas-Druck kann geregelt erzeugt werden. Hierzu wird der Druck des Fördergases durch einen Drucksensor überwacht, der in Signalverbindung mit einem Druckregelventil einer pneumatischen Fördervorrichtung des Wärmetauschersystems steht. Alternativ oder zusätzlich kann ein Maximalwert des Fördergas-Drucks überwacht werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 ein Wärmetauschersystem für Schüttgut mit einer Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung mit einer Turbulenzerzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer turbulenten Schüttgut-Strömung durch mindestens einen Schüttgut-Förderkanal eines Schüttgut-Wärmetauscherabschnitts der Wärmetauschervorrichtung;
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2 eine Ausführung der Turbulenzerzeugungseinrichtung mit einem angetriebenen Drosselelement in Form einer in einer Schüttgut-Zuführleitung der Wärmetauschervorrichtung angetrieben schwenkbaren Drosselplatte;
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3 eine weitere Ausführung der Turbulenzerzeugungseinrichtung mit einem Drosselschieber, der angetrieben zwischen einer Durchgangsstellung und einer Drosselstellung in der Schüttgut-Zuführleitung umstellbar ist;
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4 eine weitere Ausführung der Turbulenzerzeugungseinrichtung mit einem in der Schüttgut-Zuführleitung angetrieben, drehbaren Zellenrad mit zwei Stegblättern in einer innere Details preisgebenden Seitenansicht;
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5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in 4;
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6 eine innere Details preisgebende Ansicht aus Blickrichtung VI in 4;
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7 eine weitere Ausführung der Turbulenzerzeugungseinrichtung in Form einer in der Schüttgut-Zuführleitung untergebrachten Zellenradschleuse mit einem Zellenrad mit zwei Stegblättern in einer innere Details preisgebenden Seitenansicht;
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8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIII in 7;
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9 eine innere Details preisgebende Ansicht aus Blickrichtung IX in 7;
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10 einen zeitlichen Verlauf Δp(T) eines zusätzlichen Druckverlustes Δp in der Schüttgut-Zuführleitung im Bereich der angetriebenen Turbulenzerzeugungseinrichtung nach den 7 bis 9;
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11 stärker im Detail und zwischen Abschnitten unterbrochen bereichsweise eine weitere Ausführung eines Wärmetauschersystems mit zwei sequentiell hintereinander angeordneten Schüttgut-Wärmetauschervorrichtungen, wobei das Wärmetauschersystem vom Schüttgut-Zuführabschnitt der im Förderweg führenden Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung bis zum Wärmetauscherabschnitt der sequentiell dieser führenden Wärmetauschervorrichtung nachgeordneten Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung dargestellt ist, mit einer weiteren Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung;
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12 einen quer zur Schüttgut-Förderrichtung verlaufenden Schnitt durch einen Schüttgut-Zuführabschnitt oder einen Übergangsabschnitt zwischen zwei in Reihe angeordneten Schüttgut-Wärmetauschervorrichtungen mit einer weiteren Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung; und
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13 bis 23 in zu 11 ähnlichen Darstellungen jeweils eine Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung mit einer weiteren Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung.
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1 zeigt schematisch ein Wärmetauschersystem 1 für Schüttgut. Als Schüttgut kann ein granulatförmiges Schüttgut zum Einsatz kommen, beispielsweise PE, PP, PC, PET oder ein ähnliches Granulat aus der Kunststoffindustrie. Als Schüttgut kann auch ein pulverförmiges Schüttgut wie PTA, Zement, Melamin, PVC, Dry Blend oder ein ähnliches Pulver aus der Kunststoff-, Lebensmittel- oder Mineralstoffindustrie zum Einsatz kommen.
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Das Wärmetauschersystem 1 hat eine pneumatische Fördervorrichtung 2 für das Schüttgut. Diese hat eine Zuführeinrichtung 3 für das Schüttgut und eine Zuführeinrichtung 4 für ein Fördergas. Bei dem Fördergas kann es sich um Luft, Stickstoff oder um Offgas, also um Stickstoff mit geringen Mengen an Sauerstoff und Kohlenwasserstoffverbindungen, handeln. Die Schüttgut-Zuführeinrichtung 3 weist einen Produktaufgabebehälter 5, also einen Schüttgutaufgabebehälter, in Form eines Silos und zur dosierten Zuführung eine Zellenradschleuse 6 auf. Die Fördergas-Zuführeinrichtung 4 hat in einer Fördergas-Zuführleitung 7 einer Fördergasquelle 8 nachgeordnet ein Fördergas-Regelventil 9. Mit Letzterem lässt sich eine Gasmenge zur pneumatischen Schüttgut-Förderung im Wärmetauschersystem 1 vorgeben. Alternativ zum Fördergas-Regelventil 9 kann auch ein Drucksensor vorgesehen sein, mit dem der Druck in der Fördergas-Zuführleitung 7 gemessen werden kann. Das Schüttgut wird über die Schuttgut-Zuführeinrichtung 3 einem Aufgabepunkt einer mit dem Fördergas durch die Fördergas-Zuführeinrichtung 4 beaufschlagten, pneumatischen Förderleitung 10 zugegeben. Neben einer Schleuse, also beispielsweise der Zellenradschleuse 6, kann die Aufgabestation am Aufgabeort in der Förderleitung 10 auch ein Druckgefäß umfassen. Die Fördergas-Zuführeinrichtung 4 kann, wie in der 1 dargestellt, als Druckeinrichtung oder alternativ auch als Saugeinrichtung ausgeführt sein.
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Der Schüttgut-Zuführeinrichtung 3 ist beim Wärmetauschersystem 1 im Förderweg des Schüttguts eine Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung 11 nachgeordnet. Die Wärmetauschervorrichtung 11 kann zum Kühlen oder Erwärmen des Schüttguts genutzt werden. Die Wärmetauschervorrichtung 11 hat einen Wärmetauscherabschnitt 12 mit einer in den Wärmetauscherabschnitt 12 einmündenden Fluid-Zuführung 13 und einer aus dem Wärmetauscherabschnitt 12 ausmündenden Fluid-Auführung 14 für ein Wärmeträger-Fluid des Wärmetauschersystems 1. Als Wärmeträger-Fluid kann eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, oder ein Gas, zum Beispiel Luft, zum Einsatz kommen.
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Der Schüttgut-Förderweg durch die Wärmetauschervorrichtung 11 verläuft im Wesentlichen vertikal, bei der dargestellten Ausführung also von unten nach oben. Der Wärmetauscherabschnitt 12 hat mindestens einen Schüttgut-Förderkanal, der in der 1 nicht im Einzelnen dargestellt ist. In der Regel hat der Wärmetauscherabschnitt 12 eine Mehrzahl von Förderkanälen, die als Wärmetauscherrohre und/oder als Zwischenräume zwischen Wärmetauscherplatten ausgeführt sein können. Soweit in der Beschreibung im Zusammenhang mit den Wärmetauscherabschnitten 12 Förderkanäle angesprochen sind, sind hiermit je nach Ausführung der Wärmetauschervorrichtung Wärmetauscherrohre und/oder Plattenzwischenräume zwischen Wärmetauscherplatten gemeint.
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Der Wärmetauscherabschnitt 12 der Wärmetauschervorrichtung 11 kann in Förderrichtung eine Länge H haben, die im Bereich zwischen 0,5 m und 25 m liegt. Die Länge H kann im Bereich zwischen 1 m und 15 m, bevorzugt zwischen 1,5 m und 12 m, liegen.
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Das Wärmeträger-Fluid durchläuft den Wärmetauscherabschnitt 12 der Wärmetauschervorrichtung 11 im Gegenstrom, insbesondere im Kreuz-Gegenstrom. Die Fluid-Zuführung 13 der Wärmetauschervorrichtung 11 steht mit einer Wärmeträger-Fluidquelle 15 und die Fluid-Abführung 14 der Wärmetauschervorrichtung 1 mit einer Wärmeträger-Fluidabführeinrichtung 16 in Fluidverbindung. Die Wärmeträger-Fluidabführeinrichtung 16 kann, was in der 1 nicht dargestellt ist, wiederum mit der Wärmeträger-Fluidquelle 15 zur Herstellung eines geschlossenen Fluid-Kreislaufs verbunden sein. Ein Kreislauf des Wärmeträger-Fluids kann über eine ebenfalls in der 1 nicht dargestellte Pumpe herbeigeführt werden. Zudem kann ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen sein, über den das Wärmeträger-Fluid vor der Zuführung durch die Wärmeträger-Fluidquelle 15 auf eine vorgegebene Temperatur temperiert wird.
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Die Wärmetauschervorrichtung 11 hat eine Schüttgut-Zuführleitung 17, die eine Fortsetzung der Förderleitung 10 darstellt, einen Schüttgut-Zuführabschnitt 18, der mit der Schüttgut-Zuführleitung 17 in Förderverbindung zur pneumatischen Schüttgutförderung steht, und einen Schüttgut-Abführabschnitt 19 sowie eine diesem im Schüttgut-Förderweg nachgeordnete Schüttgut-Abführleitung 20. Soweit eine Ausführung des Schüttgut-Wärmetauscherabschnitts 12 nur einen einzigen Schüttgut-Förderkanal aufweist, können der Schüttgut-Zuführabschnitt 18 einerseits und der Schüttgut-Abführabschnitt 19 andererseits durch Endabschnitte dieses Schüttgut-Förderkanals gebildet sein. Der Wärmetauscherabschnitt 12 der Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung 11 ist zwischen dem Schüttgut-Zuführabschnitt 18 und dem Schüttgut-Abführabschnitt 19 angeordnet. Der Schüttgut-Zuführabschnitt 18 ist als Erweiterungskonus ausgeführt und stellt einen Querschnitts-Übergangsabschnitt zwischen einem engeren Querschnitt der Schüttgut-Zuführleitung 17 und einem weiteren Querschnitt des Wärmetauscherabschnitts 12 dar. Der Schüttgut-Abführabschnitt 19 ist als Verengungskonus ausgeführt, der einen Querschnitts-Übergangsabschnitt zwischen einem weiteren Querschnitt des Wärmetauscherabschnitts 12 und einem engeren Querschnitt der Schüttgut-Abführleitung 20 darstellt. Der Schüttgut-Zuführabschnitt 18 und der Schüttgut-Abführabschnitt 19 stehen mit dem Wärmetauscherabschnitt 12 in Schüttgut-Förderverbindung. Förderwege des Schüttguts einerseits und des Wärmeträger-Fluids andererseits verlaufen getrennt voneinander. Das Wärmeträger-Fluid und das Schüttgut stehen also ausschließlich indirekt über Wände des Förderkanals innerhalb des Wärmetauscherabschnitts 12 miteinander in Wärmekontakt.
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Eine Förderleitung 21 verbindet die Wärmetauschervorrichtung 11 mit Schüttgut-Empfangsbehältern 22, 23, in denen das temperierte Schüttgut vor einer weiteren Verwendung zwischengelagert wird. Zur Verteilung des Schüttguts auf die Empfangsbehälter 22, 23 hat die Förderleitung 21 eine Verzweigung 24, die als Förderweiche ausgeführt sein kann. Die Empfangsbehälter 22, 23 sind als Silos ausgestaltet. Jeder der Schüttgut-Empfangsbehälter 22, 23 hat oberseitig eine Fördergas-Abblaseinheit 25 mit einem Filterelement 26 zum Rückhalten des Schüttguts im Empfangsbehälter 22, 23 beim Abblasen des Fördergases.
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Beim Wärmetauschersystem 1 nach 1 liegt exakt eine Wärmetauschervorrichtung, nämlich die Wärmetauschervorrichtung 11, vor. Bei alternativen Wärmetauschersystemen kann auch eine andere Anzahl von Wärmetauschervorrichtungen, beispielsweise bis zu zwanzig sequentiell hintereinander angeordnete Wärmetauschervorrichtungen, die über jeweils einen Verbindungs-Sammelraum oder über die Abfolge in Förderrichtung eines Schüttgut-Abführabschnitts 19, eines Abschnitts einer Förderleitung und eines Schüttgut-Zuführabschnitts 18 voneinander getrennt sind, vorliegen. Es können insbesondere zwei bis zwanzig Wärmetauschervorrichtungen, zwei bis zehn Wärmetauschervorrichtungen oder zwei bis fünf Wärmetauschervorrichtungen im Wärmetauschersystem 1 sequentiell hintereinander angeordnet sein.
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Bei der Wärmetauschervorrichtung
11 kann es sich, was deren grundsätzlichen Aufbau angeht, um einen Rohrbündel-Wärmetauscherabschnitt (vgl.
8) nach Art dessen, der in der
DE 10 2004 041 375 A beschrieben ist, oder um einen Platten-Wärmetauscherabschnitt (vgl.
7) handeln, bei dem das Schüttgut zwischen benachbarten Wärmetauscher-Platten gefördert wird, wobei in den Wärmetauscher-Platten das Wärmeträger-Fluid fließt.
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In der Schüttgut-Zuführleitung 17, also längs des Schüttgut-Förderweges durch die Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung 11, ist eine Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 angeordnet. Diese dient zur Erzeugung einer turbulenten Schüttgut-Strömung durch den mindestens einen Schüttgut-Förderkanal des Wärmetauscherabschnitts 12. Eine gleichartig aufgebaute Turbulenzerzeugungseinrichtung 28 ist in der Schüttgut-Abführleitung 20 der Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung 11 angeordnet. Aufgrund des gleichen Aufbaus genügt es, nachfolgend die Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 zu beschreiben. Bei Varianten des Wärmetauschersystems 1 kann auch genau eine Turbulenzerzeugungseinrichtung vorgesehen sein, also entweder die Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 in der Schüttgut-Zuführleitung 17 oder die Turbulenzerzeugungseinrichtung 28 in der Schüttgut-Abführleitung 20.
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2 zeigt die Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 vergrößert und stärker im Detail. Dargestellt ist in der 2 ein Abschnitt der Schüttgut-Zuführleitung 17. In diesem ist eine schwenkbare Drosselplatte 29 angeordnet. Bei der Drosselplatte 29 handelt es sich um ein angetriebenes Drosselelement. Auch ein Kugelhahn, eine Klappe oder ein Quetschventil kann als Drosselelement zum Einsatz kommen. Eine Schwenkachse 30 der Drosselplatte 29 verläuft senkrecht zur Zeichenebene nach 2 und steht senkrecht auf einer zentralen Längsachse 31 der Schüttgut-Zuführleitung 17. Zur Führung der Schwenkbewegung der Drosselplatte 29 ist an gegenüberliegenden Seiten einer Mantelwand der Schüttgut-Zuführleitung 17 jeweils ein Schwenkgelenk ausgeführt, das in der 2 nicht näher dargestellt ist. Über das dem Betrachter der 2 zugewandte dieser beiden Schwenkgelenke ist an der Drosselplatte 29 ein Schwenkhebel 32 angelenkt. Letzterer ist über ein Schwenkgelenk mit Schwenkachse 33 an einem Antriebshebel 34 angelenkt. Dieser ist gegenüberliegend zur Schwenkachse 33 über ein weiteres Schwenkgelenk mit Schwenkachse 35 an einer Kurbelscheibe 36 angelenkt. Die Schwenkachsen 30, 33 und 35 verlaufen parallel zueinander und horizontal. Die Kurbelscheibe 36 ist über einen in der 2 gestrichelt angedeuteten Antriebsmotor 37 um eine Drehachse 38 antreibbar. Eine Drehzahl des Antriebsmotors 37 kann über einen Frequenzumformer geregelt sein. Der Antrieb der Drosselplatte 29 ist als Kurbelantrieb ausgeführt. Alternativ ist eine Ausführung als Direktantrieb oder als Kettenantrieb möglich. Das Schwenkgelenk zwischen den Hebeln 32, 34 ist in einem Langloch 39, das in dem Schwenkhebel 32 ausgeführt ist, längs des Schwenkhebels 32 verstellbar (vergleiche Richtungspfeil 40). Das Langloch 39 stellt zusammen mit einer nicht näher dargestellten Fixiereinheit des Schwenkgelenks mit der Schwenkachse 33 im Langloch 39 eine Verstelleinheit der Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 dar. Längs eines weiteren Langlochs 42 kann das Schwenkgelenk mit der Schwenkachse 35 in seiner radialen Position relativ zur Kurbelscheibe 36 verstellt werden (vergleiche Richtungspfeil 43). Zusammen mit einer entsprechenden Fixiermöglichkeit stellt das Langloch 42 eine weitere Verstelleinheit der Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 dar. Über die beiden Verstelleinheiten lässt sich insbesondere ein Schwenkhub zwischen einer in de 2 durchgezogen dargstellten Drosselstellung der Drosselplatte 29 und einer in der 2 gestrichelt dargestellten Durchgangsstellung der Drosselplatte 29 vorgeben.
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Wenn während des pneumatischen Förderbetriebs durch die Wärmetauschervorrichtung 11 die Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 über den Antriebsmotor 37 und den Kurbelantrieb mit der Kurbelscheibe 36 und den Hebeln 34, 32 angetrieben wird, erzeugt die Drosselplatte 29 Druckschwankungen beziehungsweise Druckpulsationen des Fördergases in der Schüttgut-Zuführleitung 17 und dem nachgeordneten mindestens einen Förderkanal im Wärmetauscherabschnitt 12. Hierdurch wird eine Turbulenz des Schüttguts im mindestens einen Förderkanal im Wärmetauscherabschnitt 12 erzeugt. Durch diese Turbulenz verbessert sich der Wärmeübergang vom Wärmeträger-Fluid auf das Schüttgut über die Wände des Förderkanals im Wärmetauscherabschnitt 12.
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Grundsätzlich kann die Drosselplatte 29 auch an einer anderen Stelle im Schüttgut-Förderkanal der Wärmetauschervorrichtung 11 zwischen der Zuführleitung 17 und der Abführleitung 20 angeordnet sein, zum Beispiel auch im Schüttgut-Zuführabschnitt 18, im Wärmetauscherabschnitt 12 oder im Schüttgut-Abführabschnitt 19. Soweit mehrere Wärmetauschervorrichtungen sequentiell im Förderweg des Schüttguts hintereinander angeordnet sind, kann die Drosselplatte 29 auch in einem Übergangsbereich zwischen hintereinander angeordneten Wärmetauscherabschnitten im mindestens einen Schüttgut-Förderkanal angeordnet sein.
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Beim Betrieb des Wärmetauschersystems 1 wird Schüttgut einerseits und Fördergas andererseits über die Förderleitung 10 zur Wärmetauschervorrichtung 11 zugeführt und pneumatisch durch den mindestens einen Förderkanal durch die Wärmetauschervorrichtung 11 gefördert. Mit Hilfe der Turbulenzerzeugungseinrichtung 27 und/oder der Turbulenzerzeugungseinrichtung 28 wird ein turbulenter Schüttgut-Fluss durch den mindestens einen Schüttgut-Förderkanal im Wärmetauscherabschnitt 12 erzeugt. Aufgrund der Rotation der Kurbelscheibe 36 beim Betrieb der Turbulenzerzeugungseinrichtungen 27 und/oder 28 wird ein Fördergas-Druck-Zyklus in dem mindestens einen Schüttgut-Förderkanal erzeugt. Je nach Einstellung der Verstelleinheiten kann dieser Fördergas-Druck-Zyklus mit Zyklusdauer TZ (vgl. 10) sinusförmig oder sägezahnförmig verlaufen. Der Fördergas-Druck kann über das Regelventil 9 geregelt werden, wobei ein Druckaufnehmer des Regelventils 9 einen Maximalwert des Fördergasdrucks in der Förderleitung 10 und/oder in den Leitungen 17, 20, 21 überwachen kann.
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In der Drosselstellung der Drosselplatte 29 kann diese die Zuführleitung 17 praktisch vollständig verschließen. Die Drosselstellung kann also gleichzeitig eine Verschlussstellung sein. Alternativ ist es möglich, dass auch in der Drosselstellung ein Durchgang durch die Zuführleitung 17 möglich ist, allerdings mit im Vergleich zur Durchgangsstellung vermindertem Durchgangsquerschnitt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Außendurchmesser der Drosselplatte 29 kleiner ist als ein Innendurchmesser der Zuführleitung 17. Alternativ oder zusätzlich kann die Drosselplatte 29 eine Durchgangsöffnung oder mehrere Durchgangsöffnungen für das Schüttgut aufweisen.
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Anhand der 3 wird nachfolgend eine weitere Variante einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 44 erläutert, die anstelle der Turbulenzerzeugungseinrichtungen 27, 28 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Anstelle einer Drosselplatte hat die Turbulenzerzeugungseinrichtung 44 einen Drosselschieber 45, der über eine seitliche Durchgangsöffnung 46 über eine Dichtung 47 abgedichtet ins Innere der Zuführleitung 17 hineingeführt ist. Der Drosselschieber 45 verläuft quer zur Förderrichtung durch die Zuführleitung 17 und senkrecht zur Längsachse 31.
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Die Dichtung 47 kann mit einer Spüleinrichtung 48 verbunden sein. Die Spüleinrichtung 48 hat eine Spülgasquelle 49, die über ein Spülventil 50 und eine Spülleitung 51 mit der Dichtung 47 verbunden ist. Das Spülventil 50 kann über eine Spülsteuerung 52 angesteuert werden. Beim Spülen wird die Dichtung 47 von gegebenenfalls an dieser oder an Dichtflächen des Drosselschiebers 45 anhaftendem Schüttgut gereinigt.
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Ein Endabschnitt 53 des Drosselschiebers 45, der aus der Zuführleitung 17 herausgeführt ist, steht über ein Gelenk mit horizontaler Gelenkachse 54 mit einer Kurbel 55 in Gelenkverbindung. Die Kurbel 55 ist wiederum über ein Gelenk mit Gelenkachse 56 an die Kurbelscheibe 36 angelenkt. Das Langloch 42 bietet zusammen mit einer Fixiermöglichkeit für das Gelenk mit der Gelenkachse 56 wiederum eine radiale Verstellmöglichkeit (vergleiche Doppelpfeil 43). Hierdurch lässt sich der Schiebehub des Drosselschiebers 45 zwischen einer in der 3 gestrichelt dargestellten Drosselstellung und einer in der 3 durchgezogen dargestellten Durchgangsstellung vorgeben. Eine Stirnseite 57 der Drosselplatte 45 kann teilkreisförmig konvex an den Innendurchmesser der Zuführleitung 17 angepasst sein, sodass auch bei der Turbulenzerzeugungseinrichtung 44 die Drosselstellung eine Verschlussstellung der Zuführleitung 17 darstellen kann. Alternativ ist es möglich, den Drosselschieber 45 stirnseitig gerade auszuführen, sodass zwischen der gewölbten Innenwand der Zuführleitung 17 und dieser geraden Stirnseite ein Durchgang auch in der Drosselstellung des Drosselschiebers 45 in jedem Fall möglich ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Drosselschieber 45 eine Durchgangsöffnung oder mehrere Durchgangsöffnungen für das Schüttgut aufweisen.
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Beim Antrieb der Turbulenzerzeugungseinrichtung 44 über deren Antriebesmotor 37 kann wiederum ein Fördergas-Druck-Zyklus im mindestens einen Schüttgut-Förderkanal der Wärmetauschervorrichtung 11 erzeugt werden, wie vorstehend im Zusammenhang mit den 1 und 2 bereits erläutert.
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Anhand der 4 bis 6 wird nachfolgend eine weitere Variante einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 58 erläutert, die anstelle der Turbulenzerzeugungseinrichtungen 27, 28 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 58 ist als Zellenradschleuse ausgeführt. Ein als drehbare Klappe ausgeführtes Zellenrad 59 mit zwei Stegen 60, 61 ist drehbar gelagert in einem Zellenradgehäuse 62. In diesem Zusammenhang wird in der Beschreibung auch eine Einheit, die eine solche Klappe aufweist, als Zellenradschleuse bezeichnet, obwohl eine Unterteilung des Förderwegs in Zellen durch die drehbare Klappe im strengen Sinn nicht erfolgt. Das Zellenradgehäuse 62 ist in die Schüttgut-Zuführleitung 17 eingesetzt. Die Stege 60, 61 sind angenähert halbkreisförmig ausgeführt, wobei ein Außendurchmesser der Stege 60, 61 geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Zellenradgehäuses 62.
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Die Stege 60, 61 des Zellenrads 59 können auch mehrere, radial gegeneinander verschiebbare Abschnitte aufweisen, sodass ein Durchgang durch das Zellenradgehäuse 62 vorbei am Zellenrad 59 in der Drosselstellung variabel vorgegeben werden kann.
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Ein innerer Förderquerschnitt AG des Zellenradgehäuses 62 ist größer als ein innerer Leitungsquerschnitt AR der Zuführleitung 17. In einer Durchgangsstellung des Zellenrades 59, die in den 5 und 6 (durchgezogen) dargestellt ist, nimmt das Zellenrad 59 innerhalb des Querschnitts AG des Zellenradgehäuses 62 einen Aperturquerschnitt AP ein. Es gilt: AR + AP = AG, sodass, soweit das Zellenrad 59 in der Durchgangsstellung vorliegt, ein Förderquerschnitt der Zuführleitung 17 auch im Bereich der Zellenradschleuse nahezu konstant bleibt.
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Folgende Dimensionsverhältnisse können wahlweise realisiert sein: (AG – AP)/AR > 0,6, bevorzugt > 0,8, mehr bevorzugt > 1.
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Eine Zellenradwelle 63 verläuft quer zur Schüttgut-Förderrichtung durch die Zufuhrleitung 17 und steht senkrecht auf der Längsachse 31. Die Zellenradwelle 63 ist über Lager 64, 65 am Zellenradgehäuse 62 drehbar gelagert. Die Zellenradwelle 63 steht mit dem Antriebsmotor 37 in Antriebsverbindung. Der Antriebsmotor 37 wird vom Zellenradgehäuse 62 über eine Tragplatte 66 getragen.
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Die beiden Lager 64, 65 sind über eine Spüleinrichtung 48 spülbar, deren Aufbau der Spüleinrichtung 48 nach 3 entspricht.
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Das Zellenrad 59 hat eine zentrale Durchgangsöffnung 67 mit Durchmesser AF. Im Bereich der Durchgangsöffnung 67 ist die Zellenradwelle 63 unterbrochen. Die Durchgangsöffnung 67 ermöglicht einen Schüttgut-Durchgang auch dann, wenn das Zellenrad 59 der Zellenradschleuse im Bereich der Drosselstellung vorliegt. Dieser Bereich der Drosselstellung des Zellenrades 59 ist in der 6 gestrichelt angedeutet. Während eines Zeitraums TV eines Umdrehungs-Zyklus des Zellenrades 59, während dessen die Stege 60, 61 stirnseitig einer Innenwand des Zellenradgehäuses 62 nahe benachbart sind, liegt diese Drosselstellung vor.
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Ein Verhältnis AF/AG zwischen dem Durchmesser AF der Durchgangsöffnung 67 und dem inneren Förderquerschnitt AG des Zellenradgehäuses 62 bei Leerraumgeschwindigkeiten des Fördergases, die kleiner sind als 5 m/s, kann kleiner sein als 0,5, kann bevorzugt kleiner sein als 0,3, kann mehr bevorzugt kleiner sein als 0,1 und kann, bei fehlender Durchgangsöffnung, auch 0 betragen. Bei Leerraumgeschwindigkeiten, die größer sind als 5 m/s kann das Verhältnis AF/AG kleiner sein als 0,7, kann bevorzugt kleiner sein als 0,5, kann mehr bevorzugt kleiner sein als 0,3 oder kann, bei fehlender Durchgangsöffnung, auch 0 betragen. Entsprechendes gilt für das Verhältnis AF/AG für die anderen Drosselelement-Ausführungen zur Turbulenzerzeugung.
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Anhand der 7 bis 10 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 68 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 und insbesondere unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Auch die Turbulenzerzeugungseinrichtung 68 ist als Zellenradschleuse ausgeführt. Im Unterschied zur Turbulenzerzeugungseinrichtung 58 hat die Turbulenzerzeugungseinrichtung 68 nach den 7 bis 9 ein Zellenrad 69 mit zwei rechteckigen Stegen 70, 71, die in einem Zellenradgehäuse 72 mit rechteckigem Innenquerschnitt AG laufen. Ein Abstand zwischen Stirnwänden 73 der Stege 70, 71 zur Drehachse der Zellenradwelle 63 ist lediglich geringfügig kleiner als ein Innendurchmesser AG des Zellenradgehäuses 72.
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Das Zellenradgehäuse 72 ist zylindrisch mit in den 7 bis 9 horizontal verlaufender Zylinderachse, wobei ein Zylinderdurchmesser AG und eine Zylinderhöhe AG übereinstimmen.
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Längs der Zylinderhöhe liegt zwischen Stirnkantenbereichen 74 der Stege 70, 71 des Zellenrades 69 und der Innenwand des Zellenradgehäuses 72 ein freier Abstand vor, sodass auch dann, wenn das Zellenrad 69 in der Drosselstellung vorliegt, ein freier Querschnitt AF zum Durchgang des Schüttguts durch das Zellenradgehäuse 72 vorliegt. In einem Drehwinkelbereich, dessen Winkelgrenzen in der 9 gestrichelt dargestellt sind, liegt das Zellenrad 69 im Zellenradgehäuse 72 in der Drosselstellung vor. Diesen Drossel-Winkelbereich überstreicht das Zellenrad 69 während eines Zeitraums TV.
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10 zeigt einen zeitlichen Verlauf Δp(T) eines zusätzlichen Druckverlustes Δp in der Schüttgut-Zuführleitung 17 beim Betrieb der Turbulenzerzeugungseinrichtung 68. Obwohl der zeitliche Verlauf Δp(T) für die Ausführung der Turbulenzerzeugungseinrichtung 68 nach den 7 bis 9 dargestellt ist, kann dieser Verlauf qualitativ auch zur Beschreibung des zeitlichen Druckverlust-Verlaufes der anderen beschriebenen Ausführungen der Turbulenzerzeugungseinrichtungen herangezogen werden. Bei einer halben Umdrehung des Zellenrades 69 um die Zellenradwelle 63 ergibt sich ein vollständiger Fördergas-Druck-Zyklus mit Zyklusdauer TZ. Innerhalb dieses Fördergas-Druck-Zyklus liegt während eines Zeitraums TV, also in der Drosselstellung des Zellenrades 69, ein Bereich eines maximalen zusätzlichen Druckverlustes Δp vor. Im weiteren Verlauf des Fördergas-Druck-Zyklus fällt der zusätzliche Druckverlust Δp bis auf einen Minimalwert ab und steigt dann bis zum Beginn des nächsten Fördergas-Druck-Zyklus mit Drosselzeitraum TV wieder an. Der Verlauf des zusätzlichen Druckverlustes Δp über die Zeit ist angenähert sinusförmig. Über eine entsprechende Gestaltung des Zellenrades 69 und des Zellenradgehäuses 72 sowie gegebenenfalls über einen Verlauf einer Winkelgeschwindigkeit einer Umdrehung des Zellenrades 69 durch den Antriebsmotor 37, der beispielsweise über einen Frequenzumrichter vorgegeben werden kann, lässt sich auch ein anderer zeitlicher Verlauf des zusätzlichen Druckverlustes Δp erreichen, beispielsweise ein sägezahnartiger Verlauf oder ein Verlauf mit kurzen Druckspitzen des zusätzlichen Druckverlustes Δp. Bei einem sägezahnförmigen Fördergas-Druck-Zyklus kann ein Druckanstieg flacher sein als ein Druckabfall. Bei einem Verlauf mit kurzen Druckspitzen sind die Zeiträume TV im Vergleich zur gesamten Zykluszeit TZ wesentlich kürzer als in der 10 dargestellt.
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Grundsätzlich ist der maximale zusätzliche Druckverlust in einem Bereich < 1,5 bar, bevorzugt in einem Bereich < 1 bar und mehr bevorzugt in einem Bereich < 0,5 bar.
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Es gilt: TZ < 60 s, bevorzugt < 30 s, mehr bevorzugt < 10 s. Es gilt: TV < 10 s, bevorzugt < 5 s, mehr bevorzugt < 3 s.
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Anhand der 11 werden nachfolgend weitere Varianten von Turbulenzerzeugungseinrichtungen 75, 76 am Beispiel eines Wärmetauschersystems mit zwei hintereinander angeordneten Schüttgut-Wärmetauschervorrichtungen 77, 78 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die vorstehend anhand der 1 bis 10 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die beiden Schüttgut-Wärmetauschervorrichtungen 77, 78 sind sequentiell im Schüttgut-Förderweg hintereinander angeordnet und sind in dieser Beschreibung längs des Förderwegs nummeriert. Die beiden Wärmetauschervorrichtungen 77, 78 sind vertikal übereinander angeordnet. Die längs des Förderwegs führende Wärmetauschervorrichtung 77 ist unten und die nachfolgende Wärmetauschervorrichtung 78 vertikal darüber angeordnet.
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Das Wärmeträger-Fluid verläuft über die Wärmetauscherabschnitte 12 der beiden Wärmetauschervorrichtungen 78, 77 im Gegenstrom, insbesondere im Kreuz-Gegenstrom. Dabei ist ein Förderweg für das Wärmeträger-Fluid durch die beiden Wärmetauschervorrichtungen 78, 77 in Reihe angeordnet, sodass die Fluid-Abführung für die Wärmetauschervorrichtung 78 direkt mit der Fluid-Zuführung der Wärmetauschervorrichtung 77 verbunden ist. Diese Wärmeträger-Fluidführung ist in der 11 nicht dargestellt.
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Der Schüttgut-Abführabschnitt der Wärmetauschervorrichtung 77 geht direkt in den Schüttgut-Zuführabschnitt der Wärmetauschervorrichtung 78 über einen Übergangsabschnitt 79 über.
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Die Wärmetauscherabschnitte 12 der Wärmetauschervorrichtungen 77, 78 sind als Rohrbündel-Wärmetauscherabschnitte mit einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren 80 gestaltet. Jedes der Wärmetauscherrohre 80 hat eine Schüttgut-Eintrittsöffnung 81 und eine Schüttgut-Austrittsöffnung 82. Die Wärmetauscherrohre 80 sind auf konzentrischen Kreisen um eine zentrale Längsachse der Wärmetauscherabschnitte 12 herum angeordnet. Das Wärmeträger-Fluid ist in einem Innenraum 83 des jeweiligen Wärmetauscherabschnitts 12 um die Wärmetauscherrohre 80 herumgeführt.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtungen 75, 76 sind als Zuführeinrichtungen für ein Turbulenzerzeugungsgas ausgeführt. Eine Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 der Turbulenzerzeugungseinrichtung 75 mündet in den Schüttgut-Zuführabschnitt 18 der Wärmetauschervorrichtung 77 ein. Eine Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 85 der Turbulenzerzeugungseinrichtung 76 mündet in den Übergangsabschnitt 79 zwischen den Wärmetauscherabschnitten 12 der Wärmetauschervorrichtungen 77 und 78 ein. Ansonsten entsprechen sich die Turbulenzerzeugungseinrichtungen 75 und 76 in ihrem Aufbau, weshalb es nachfolgend genügt, die Turbulenzerzeugungseinrichtung 75 zu beschreiben.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 75 hat eine Turbulenzerzeugungsgasquelle 86. Zwischen dieser und der Einmündung der Zuführleitung 84 in den Schüttgut-Zuführabschnitt 18 ist ein Steuerventil 87 angeordnet, das über eine Turbulenzsteuerung 88 angetrieben umstellbar ist zwischen einer Durchgangsstellung für das Turbulenzerzeugungsgas und einer Drosselstellung. Bei dem Steuerventil 87 kann es sich um ein Impulsventil und insbesondere um ein Membranventil oder um einen Pulsator handeln.
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In der Drosselstellung des Steuerventils 87 kann die Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 vollständig verschlossen sein. Beim Betrieb der Turbulenzerzeugungseinrichtungen 75, 76 wird durch zyklisches und/oder impulsweises Öffnen des Steuerventils 87 eine Quer-Geschwindigkeitskomponente des Schüttguts quer zu der Haupt-Förderrichtung F erzeugt, die in der 11 vertikal verläuft. Es resultiert eine turbulente Schüttgut-Strömung, bei dem das Schüttgut zu einer wellenförmigen Förderbewegung (vergleiche Richtungspfeile 89) angeregt wird. Diese Wellenbewegung führt dazu, dass das Schüttgut in den Wärmetauscherrohren 80 verstärkt mit den Rohrwänden in Kontakt kommt, was wiederum den Wärmeübergang zwischen dem Schüttgut und dem Wärmeträger-Fluid über die Wände der Wärmetauscherrohre 80, also über die Wände der Förderkanäle, erhöht.
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Die Fördergas-Quelle 8 kann gleichzeitig die Turbulenzerzeugungsgasquelle 86 darstellen.
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Anhand der 12 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 90 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 11, insbesondere unter Bezugnahme auf die 11, bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Bei der Turbulenzerzeugungseinrichtung 90 steht die Turbulenzerzeugungsgasquelle 86 über eine Ringleitung 91, die um den Schüttgut-Zuführabschnitt 18 und/oder um den Übergangsabschnitt 79 geführt ist, und über eine Mehrzahl von radial verlaufenden Stichleitungen 92 mit dem Inneren des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 und/oder des Übergangsabschnitts 79 in Fluidverbindung. Bei der Ausführung nach 12 sind insgesamt acht derartiger Stichleitungen 92 vorgesehen, die in Umfangsrichtung gleich verteilt in den Schüttgut-Zuführabschnitt 18 beziehungsweise in den Übergangsabschnitt 79 einmünden. In jeder der Stichleitungen 92 ist wiederum eines der Steuerventile 87 mit zugeordneter Turbulenzsteuerung 88 angeordnet. Über die Stichleitungen 92 kann durch entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Turbulenzsteuerungen 88 eine gleichzeitige oder eine sequentielle Turbulenzerzeugungsgas-Zuführung erfolgen (vergleiche Richtungspfeile 93). Hierdurch wird wiederum gezielt eine Quer-Geschwindigkeitskomponente dem senkrecht zur Zeichenebene der 12 geförderten Schüttgut aufgeprägt, was im nachfolgenden Wärmetauscherabschnitt 12 zu einem wirkungsvolleren Kontakt des Schüttgutes mit den Wänden des Förderkanals und damit zu einem erhöhten Wärmeaustausch des Schüttguts mit dem Wärmeträger-Fluid führt.
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Anhand der 13 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 94 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 11, insbesondere unter Bezugnahme auf die 11, bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Im Unterschied zur Turbulenzerzeugungseinrichtung 75 nach 11 ist bei der Turbulenzerzeugungseinrichtung 94 die Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 durch eine äußere Mantelwand 95 des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 abgedichtet hindurchgeführt. Die Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 verläuft quer zur Haupt-Förderrichtung F des Schüttguts längs eines Durchmessers durch den Schüttgut-Zuführabschnitt 18. Die Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 hat, dem Wärmetauscherabschnitt 12 zugewandt, mehrere Austrittsöffnungen 96 für das Turbulenzerzeugungsgas. Die Austrittsöffnungen 96 können auch zur Seite hin aus der Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 ausmünden. Die Austrittsöffnungen 96 können auch in Umfangsrichtung um die Zuführleitung 84 herum zueinander versetzt angeordnet sein.
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Beim Öffnen des Steuerventils 87 tritt das Turbulenzerzeugungsgas aus der Zuführleitung 84 über die Austrittsöffnungen 96 aus (vergleiche Richtungspfeile 97) und verwirbelt das dort vorbei geförderte Schüttgut, wobei diesem wiederum eine Quer-Geschwindigkeitskomponente in Bezug auf die Hauptförderrichtung F aufgeprägt wird. Dies begünstigt im weiteren Förderweg des Schüttguts wiederum den Wärmekontakt in den Förderkanälen des Wärmetauscherabschnitts 12.
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Anhand der 14 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 98 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 11, insbesondere unter Bezugnahme auf die 11, bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Anstelle einer einzigen Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 wie bei der Turbulenzerzeugungseinrichtung 94 nach 13 hat die Turbulenzerzeugungseinrichtung 98 nach 14 mehrere quer durch den Schüttgut-Zuführabschnitt 18 parallel zueinander verlaufende Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitungen 99, 100, 101. Diese haben wiederum Austrittsöffnungen 102 zum Austritt des Turbulenzerzeugungsgases (vergleiche Richtungspfeile 103). Die Zuführleitungen 99 bis 101 sind in der 14 auf gleicher Höhe im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 dargestellt, können aber auch auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein. Die jeweilige Austrittsöffnung 102 kann, wie in der 14 bei der Austrittsöffnung 102 der Zuführleitung 100 beispielhaft gezeigt, vertikal nach oben aus der Zuführleitung 100 ausmünden. Alternativ ist eine Ausmündung auch unter einem Winkel zur Haupt-Förderrichtung F möglich, wie in der 14 am Beispiel der Zuführleitungen 99 und 101 gezeigt. Ein Austrittswinkel der Austrittsöffnungen 102 zur Haupt-Förderrichtung F kann durch entsprechendes Drehen der Zuführleitungen 99 bis 101 um deren Längsachsen vorgegeben werden, wie in der 14 durch Doppelpfeile 104 angedeutet. Hierzu können die Zuführleitungen 99 bis 101 über entsprechend abgedichtete Drehdurchführungen durch die Mantelwand 95 des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 hindurchgeführt sein.
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Anhand der 15 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 105 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 11, insbesondere unter Bezugnahme auf die 11, bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Auch die Turbulenzerzeugungseinrichtung 105 hat eine Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84, die, quer verlaufend zur Haupt-Förderrichtung F, durch die Mantelwand 95 ins Innere des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 eingeführt ist. Anstelle von direkt in der Zuführleitung 84 ausgeführten Austrittsöffnungen wie bei der Ausführung nach 13 hat die Turbulenzerzeugungseinrichtung 105 Stichleitungsabschnitte 106, die in zumindest einige der Förderkanäle des Wärmetauscherabschnitts 12 der Schüttgut-Wärmetauschervorrichtung 77 eingeführt sind. In den Stichleitungsabschnitten 106 sind Austrittsöffnungen 107 ausgeführt, über die das Turbulenzerzeugungsgas (vergleiche Richtungspfeile 108) quer zur Haupt-Förderrichtung F des Schüttguts durch die Förderkanäle im Wärmetauscherabschnitt 12 aus den Stichleitungsabschnitten 106 austreten kann. Die Stichleitungsabschnitte 106 können abschnittsweise in die Förderkanäle des Wärmetauscherabschnitts 12 hineinragen oder diese Förderkanäle sogar vollständig durchtreten. Entsprechende Stichleitungsabschnitte 106 können bei einer Rohrbündel-Gestaltung oder auch bei einer Platten-Gestaltung des Wärmetauscherabschnitts 12 zum Einsatz kommen.
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Über das Steuerventil 87 oder gegebenenfalls mehrere derartige Steuerventile 87, die in mehreren Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitungen nach Art der Turbulenzerzeugungsgas-Zuführleitung 84 angeordnet sind, lässt sich ein Fördergas-Druck-Zyklus mit einer Zykluszeit TZ entsprechend den vorstehend beschriebenen Drosselelement-Varianten der Turbulenzerzeugungseinrichtungen vorgeben. Die Impulszeit für einen Druckstoß, der mit dem Steuerventil 87 vorgegeben wird, kann kleiner sein als 5 s, bevorzugt kleiner sein als 3 s und mehr bevorzugt kleiner sein als 1 s.
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Ein zeitlicher Abstand dieser sequentiellen Beaufschlagung durch das Steuerventil 87 kann im Bereich von 30 s, bevorzugt im Bereich von 20 s und mehr bevorzugt im Bereich von 15 s liegen.
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Anhand der 16 werden nachfolgend zwei weitere Ausführungen von Turbulenzerzeugungseinrichtungen 109, 110 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 109 hat ein statisches Turbulenz-Drosselelement in Form einer Blendenscheibe beziehungsweise Blendenplatte 111, die eingangsseitig, also im Bereich der Schüttgut-Eintrittsöffnungen 81, an den Förderkanälen durch den Wärmetauscherabschnitt 12 angebracht ist.
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Die Blendenplatte 111 hat, zugeordnet zu den jeweiligen Förderkanälen im Wärmetauscherabschnitt 12, Blendenöffnungen 112 mit einem Öffnungsquerschnitt AD.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 110 weist eine Blendenplatte 113 auf. Diese ist in einem Abstand H zu den Schüttgut-Austrittsöffnungen 82 der Förderkanäle durch den Wärmetauscherabschnitt 12 angeordnet und weist ebenfalls, den Förderkanälen zugeordnet, Blendenöffnungen 114 auf.
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Sowohl die Schüttgut-Austrittsöffnungen 82 als auch Austrittsseiten der Blendenöffnungen 114 der Blendenplatte 113 sind sich konisch erweiternd mit einem Konuswinkel β ausgeführt, sodass unerwünschte Schüttgutablagerungen auf der Blende 113 und auf den Schüttgut-Austrittsöffnungen 82 vermieden sind. Der Winkel β kann zwischen 0° und 180° betragen und liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0° und 120°, noch mehr bevorzugt zwischen 0° und 90°.
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Alternativ zur Ausführung, die in der 16 dargestellt ist, kann die Blendenplatte 111 beabstandet zu den Schüttgut-Eintrittsöffnungen 81 im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 angeordnet sein. Wiederum alternativ zur Darstellung nach 16 kann die Blendenplatte 113 direkt im Anschluss an die Schüttgut-Austrittsöffnungen 82 im Schüttgut-Abführabschnitt 19 und/oder im Übergangsabschnitt 79 angeordnet sein (H = 0).
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Für das Verhältnis AS/AD zwischen einem Innenquerschnitt AS eines Wärmetauscherrohrs 80 und dem Querschnitt AD der Blendenöffnungen 112 beziehungsweise 114 gilt: AS/AD < 50, bevorzugt AS/AD < 30, mehr bevorzugt AS/AD < 20.
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Ein zusätzlicher Druckverlust Δp, der durch die Blendenplatten 111 beziehungsweise 113 eingeführt ist, kann kleiner sein als 1,5 bar, kann kleiner sein als 1 bar oder kann kleiner sein als 0,5 bar.
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Der Abstand H ist kleiner als 1,5 m, bevorzugt kleiner als 1,0 m, mehr bevorzugt als 0,5 m.
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Anhand der 17 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 115 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 16 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 115 hat ein statisches Turbulenz-Drosselelement in Form einer Blendenplatte 116, die im Abstand H zu den Schüttgut-Austrittsöffnungen 82 der Förderkanäle durch den Wärmetauscherabschnitt 12 angeordnet ist. Die Blendenplatte 116 ist im Schüttgut-Abführabschnitt 19 angeordnet. Alternativ kann die Blendenplatte 116 auch im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 angeordnet sein. Die Blendenplatte 116 hat Blendenöffnungen 117 mit einem Durchmesser, der in der 17 mit AD bezeichnet ist.
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Für das Verhältnis ΣAS/ΣAD einer Querschnittssumme ΣAS der Innenquerschnitte AS der Förderkanäle des Wärmetauscherabschnitts 12, also der Wärmetauscherrohre 80, zur Querschnittssumme ΣAD der Querschnitte AD der Blendenöffnungen 117 gilt: ΣAS/ΣAD < 50, bevorzugt < 30, mehr bevorzugt < 20. Für das Verhältnis des Innenquerschnitts ASR des Schüttgut-Abführabschnitts 19 zur Querschnittssumme der Querschnitte der Blendenöffnungen 117 gilt: ASR/ΣAD < 100, bevorzugt < 60, mehr bevorzugt < 30.
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Anhand der 18 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 118 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 17 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 118 hat zwei statische Turbulenz-Drosselelemente in Form jeweils einer Blendenplatte 119, 120. Die beiden Blendenplatten 119, 120 sind im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 angeordnet. Die Blendenplatte 119 ist dabei dem Wärmetauscherabschnitt 12 näher benachbart, ist also zwischen dem Wärmetauscherabschnitt 12 und der weiteren Blendenplatte 120 angeordnet. Ein Abstand zwischen dem Wärmetauscherabschnitt 12 und der dieser nächst benachbarten Blendenplatte 119 ist mit H1 und ein Abstand zwischen den beiden Blendenplatten 119 und 120 ist in der 18 mit H2 bezeichnet. Ein Innendurchmesser der Blendenöffnungen 117 der Blendenplatte 119 ist mit AD1 und ein Innendurchmesser der Blendenöffnungen 117 der Blendenplatte 120 ist mit AD2 in der 18 bezeichnet.
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H1 beziehungsweise H2 können kleiner sein als 1,5 m, können kleiner sein als 1,0 m und können kleiner sein als 0,5 m. Ein Verhältnis AD1/AD2 kann im Bereich zwischen 0,1 bis 10, kann im Bereich zwischen 0,3 bis 5 und kann insbesondere im Bereich zwischen 0,5 bis 2 liegen.
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Für das Dimensionsverhältnis der Querschnittssummen der Innenquerschnitte der Förderkanäle zu den Querschnittssummen der Blendenöffnungsquerschnitte, ΣAS/ΣAD1 beziehungsweise ΣAS/ΣAD2, gilt, was vorstehend bei der Ausführung nach 17 zum Verhältnis ΣAS/ΣAD erläutert wurde. Entsprechendes gilt für das Verhältnis ASR/ΣAD1 beziehungsweise ASR/ΣAD2.
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Auch eine ansonsten der Turbulenzerzeugungseinrichtung 118 entsprechende Anordnung mit mehr als zwei Blendenplatten im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 und/oder im Schüttgut-Abführabschnitt 19 ist möglich. Auch eine Anordnung ist möglich, bei der eine Blendenplatte nach Art der Blendenplatte 119 im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 und eine andere Blendenplatte nach Art der Blendenplatte 119 im Schüttgut-Abführabschnitt 19 angeordnet ist.
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Anhand der 19 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 121 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 18 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 121 hat ein statisches Turbulenz-Drosselelement in Form einer konusförmigen Blendenscheibe 122, die auch als Hutblende bezeichnet ist. Die Blendenscheibe 122 ist rotationssymmetrisch zur Rotations-Symmetrieachse des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 beziehungsweise des Schüttgut-Abführabschnitts 19. Ein Konuswinkel γ (vergleiche 19) der Blendenscheibe 122 kann kleiner sein als 180°, kann kleiner sein als 150°, kann kleiner sein als 120° oder kann kleiner sein als 90°. Bei der Ausführung nach 19 beträgt der Konuswinkel γ etwa 100°.
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Die Blendenscheibe 122 hat wiederum Blendenöffnungen 117, deren Öffnungsquerschnitt in der 19 mit AD1 bezeichnet ist.
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Die Blendenscheibe 122 ist im Schüttgut-Abführabschnitt 19 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann eine entsprechende als Hutblende gestaltete Blendenscheibe auch im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 angeordnet sein.
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Die Konusgestaltung der Blendenscheibe 122 ist so, dass sich die Blendenscheibe 122 in der Förderrichtung F des Schüttguts konusförmig erweitert. Ein Zentralbereich der Blendenscheibe 122 hat daher einen kleinsten Abstand H zum Wärmetauscherabschnitt 12.
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Alternativ ist eine umgedrehte Anordnung der Blendenscheibe 122 möglich, die sich in der Förderrichtung F des Schüttguts verengt.
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Auch mehrere als Hutblenden gestaltete Blendenscheiben 122 können hintereinander im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 und/oder im Schüttgut-Abführabschnitt 19 angeordnet sein.
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Anhand der 20 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 131 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 19 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 123 hat ein statisches Turbulenz-Drosselelement in Form einer Blendenplatte 124, die im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 in einem Abstand H zum Wärmetauscherabschnitt 12 angeordnet ist.
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Die Blendenplatte 124 hat Blendenöffnungen 125, die vom Zentrum der Blendenplatte 124 nach außen hin im Öffnungsquerschnitt abgestuft immer größer werden. Eine Zentrale der Blendenöffnungen 125, deren Lage also etwa mit der Rotationssymmetrieachse des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 übereinstimmt, hat einen kleinsten Öffnungsquerschnitt, der in der 20 mit AD1 bezeichnet ist. Etwa in einem Mittelbereich der Blendenplatte 124 zwischen deren Zentrum und deren Rand hat die Blendenplatte 124 Blendenöffnungen 125 mit einem Öffnungsquerschnitt, der in der 20 mit AD2 bezeichnet ist. Randseitig, also dort, wo die Blendenplatte 124 an der Innenwand des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 angebracht ist, haben die Blendenöffnungen 125 der Blendenplatte 124 einen Öffnungsquerschnitt, der in der 20 mit AD3 bezeichnet ist. Ein Größenverhältnis AD1/AD2 beziehungsweise AD2/AD3 kann kleiner sein als 0,9 oder kann kleiner sein als 0,8. Generell kann ein derartiges Größenverhältnis für benachbarte Größenstufen der Blendenöffnungen 125 der Blendenscheibe 124 von innen nach außen gelten.
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Anhand der 21 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 126 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 20 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 126 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut wie die Turbulenzerzeugungseinrichtung 118 nach 18, hat also zwei im Förderweg des Schüttguts hintereinander im Schüttgut-Zuführabschnitt 18 angeordnete Blendenplatten, wobei die dem Wärmetauscherabschnitt 12 benachbarte Blendenplatte in der 21 mit 127 bezeichnet ist, also zwischen dem Wärmetauscherabschnitt 12 und der anderen, weiter beabstandeten Blendenplatte 128 liegt. Die dem Wärmetauscherabschnitt 12 näher benachbarte Blendenplatte 127 ist längs der Schüttgut-Förderrichtung F, in der 21 also vertikal, verstellbar. Die vom Wärmetauscherabschnitt 12 weiter beabstandete Blendenplatte 128 ist quer zur Förderrichtung F, in der 21 also horizontal, verstellbar.
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Durch die horizontale Verstellung werden die Blendenöffnungen 117 der beiden Blendenplatten 127, 128 gegeneinander verschoben, sodass ein freibleibender, in der Förderrichtung F fluchtender Innenquerschnitt ADF sich verändert. Hierdurch lässt sich ein effektiver Blendenöffnungsquerschnitt variabel vorgeben. Wenn die Blendenöffnungen 117 der beiden Blendenplatten 127, 128 optimal fluchtend zueinander angeordnet sind, ist der effektive Öffnungsquerschnitt ADF am größten, was zur Spülung der Wärmetauschervorrichtung 77 genutzt werden kann. Eine Verstellung der Blendenplatten 127, 128 kann manuell, zum Beispiel mittels Verstellschrauben, die von außerhalb des Gehäuses der Wärmetauschervorrichtung 77 zugänglich sind, oder auch angetrieben erfolgen. Bei einer angetriebenen Verstellung der Blendenplatten 127, 128 kann ein Reinigungszyklus automatisch vorgegeben sein, bei dem die Blendenplatten 127, 128 aus ihrer Betriebsstellung automatisch in die Reinigungsstellung mit den optimal fluchtenden Blendenöffnungen 117 und von dieser Reinigungsstellung nach einer Reinigungsphase wieder zurück in die Betriebsstellung gefahren werden. Ein Verstellantrieb, der in der 21 nicht dargestellt ist, kann elektrisch oder pneumatisch ausgeführt sein.
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Die horizontal verstellbare Blendenplatte 128 liegt auf einem randseitig an der Innenwand des Schüttgut-Zuführabschnitts 18 montierten Auflagering 129 auf.
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Anhand der 22 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 130 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 21 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 130 hat ein statisches Turbulenz-Drosselelement in Form einer Blendenplatte 131, die, ähnlich wie die Blendenplatte 111 der Turbulenzerzeugungseinrichtung 109 nach 16, direkt eingangsseitig des Wärmetauscherabschnitts 12 angeordnet ist. Die Blendenplatte 131 ist entsprechend der Blendenplatte 128 der Ausführung nach 21 quer zur Förderrichtung F verstellbar ausgeführt und liegt auf einem Auflagering 129 auf.
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Eine entsprechende Anordnung mit Blendenplatten 128, 129 kann alternativ oder zusätzlich auch im Schüttgut-Abführabschnitt 19 angeordnet sein.
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Eine entsprechend der Blendenplatte 129 ausgeführte Blendenplatte kann alternativ oder zusätzlich auch im Schüttgut-Abführabschnitt 19 angeordnet sein.
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Für ein Verhältnis H/AD aus dem Abstand der jeweiligen Blendenplatte bei den Ausführungen nach den 16 bis 22 zum Wärmetauscherabschnitt 12 beziehungsweise zur benachbarten Blendenplatte zum Öffnungsquerschnitt der Blendenöffnungen dieser Blendenplatte gilt: H/AD kann kleiner sein als 100, kann kleiner sein als 50, kann kleiner sein als 10 oder kann, wenn die jeweilige Blendenplatte direkt benachbart zum Wärmetauscherabschnitt 12 oder direkt benachbart zur benachbarten Blendenplatte angeordnet ist, auch 0 betragen.
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Anhand der 23 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Turbulenzerzeugungseinrichtung 132 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 22 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 132 hat ein statisches Turbulenz-Drosselelement in Form einer Dornenplatte 133. Diese ist eingangsseitig, also im Bereich der Schüttgut-Eintrittsöffnungen 81, an den als Wärmetauscherrohre 80 ausgeführten Förderkanälen durch den Wärmetauscherabschnitt 12 angebracht.
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Jeder der Eintrittsöffnungen 81 ist ein Dorn 134, der über eine Grundplatte 135 der Dornenscheibe 133 übersteht, zugeordnet. Zwischen einer Außenfläche des jeweiligen Dorns 134 und einer Innenwand der Schüttgut-Eintrittsöffnung 81 des jeweiligen Wärmetauscherrohrs 80 liegt ein Ringquerschnitt vor, der in der 23 mit AD bezeichnet ist. Die Dornenplatte 133 ist längs der Förderrichtung F verstellbar (vergleiche Doppelpfeil 136). Eine Verstellung kann wiederum manuell oder mit Hilfe eines Verstellantriebs erfolgen, der in der 23 nicht dargestellt ist. Über diese Verstellung der Dornenplatte 133 längs des Förderwegs F lässt sich der Ringquerschnitt AD variabel vorgeben. Dieser Ringquerschnitt wird so eingestellt, dass sich Verhältnisse ΣAS/ΣAD einerseits und ASR/ΣAD ergeben, wie vorstehend im Zusammenhang mit den 16 ff bereits erläutert.
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Mit der Verstellmöglichkeit der Dornenplatte 133 in der Förderrichtung F können die Dornen 134 auch vollständig aus den Schüttgut-Eintrittsöffnungen 81 in eine Reinigungsstellung herausgefahren werden.
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Auch eine Kombination der vorstehend beschriebenen Turbulenzerzeugungseinrichtungen ist möglich.