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Betriebsverfahren für Zerstäubungstrockner mit Gehäusen in Leichtkonstruktion
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für Zerstäubungstrockner
mit Gehäusen aus dünnem Blech, Kunststoffolie, Glas oder ähnlichem Leichtbaustoff,
Gutzerstäuber in der Gehäusedeckenmitte, tangentialer Trocknungsmitteleinfuhr durch
kreisförmig angeordnete Lufteinlässe in der Decke und zentrische Trocknungsmittelabfuhr
durch ein mit Leitblechen ausgerüstetes Absaugrohr im Bodenbereich. Sie besteht
in einem Verfahren, bei dem durch die besondere Luftführung in Zerstäubungstrocknern
erreicht wird, daß die Gehäusewand keinem wesentlichen Druck und keiner Temperaturbeanspruchung
ausgesetzt wird, so daß sie in Leichtkonstruktion und sogar abnehmbar konstruiert
werden kann.
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Bei der Luftführung ging man bisher von dem Gedanken aus, daß die
trockene Luft den ganzen Trocknungsraum ausfüllen muß. Über den ganzen Trocknungsraum
verteilt herrschen im allgemeinen entweder aufsteigende oder absteigende, geradlinige,
schraubenförmige Luftströme. Die Wand des Trocknungsraumes wird durch die Trocknungsluftströme
in verschiedener Weise beansprucht. Erstens mechanisch durch den Windstoß. Wenn
kein starker Überdruck oder Unterdruck herrscht, kann bei großer Luftmenge durch
partielle Wirbelbildung eine örtliche Beanspruchung entstehen, die bei der Verwendung
von Folien Flatterbewegungen erzeugt. Die häufigste Beanspruchung und die wesentlichste
ist die manometrische, d. h. die Beanspruchung durch Überdruck oder Unterdruck.
Ein Druck von 50 bis 150 oder auch 200mm Wassersäule ist zwar relativ gering, bei
größeren Flächen, wie sie bei den Wänden von großen Trocknungtürmen vorkommen, bedeutet
aber schon ein Druck von mehr als 50 mm Wassersäule eine enorme Beanspruchung. Schließlich
werden die Wände auch noch in Anspruch genommen durch die Temperatureinflüsse. Es
strömt Heiß-Trocknungsluft ein, diese kühlt sich ab. Es kommen Temperaturen vor
von mehreren 1000 C.
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Metallwände oder gemauerte Wände können infolge Ausdehnung verbiegen,
Risse bekommen. Versucht man für den Bau von Trocknern Glas oder Kunststoff zu verwenden,
so kann das Glas springen, Kunststoffe können weich werden, Verklebungen von Kunststoffbahnen
können schmelzen.
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Speziell die Erfahrung beim Bau von Zerstäubungstrocknern aus Kunststoffolien
hat nun zu einem neuen Verfahren geführt - zum Bau von Trocknungsanlagen in Leichtkonstruktion
-, das durch Ausbildung des Trocknungsmittelstromes als im Abstand von der Gehäusewand
frei stehendem Zy-
klon großer Umfangsgeschwindigkeit zwischen den Lufteinlässen
und dem Absaugrohr und durch Einstellung der Druckdifferenz zwischen Trocknungsmittelzu-
und -abfuhr auf keine oder eine geringe Abweichung vom Außendruck gekennzeichnet
ist.
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Dadurch werden die mechanischen, manometrischen und Temperatureinflüsse,
die auf die Wand des Trockners wirken, auf ein Minimum reduziert. Der wesentliche
Weg ist die Verlegung der starken Luftströme in die Mitte des Trockners. Einen solchen
nicht über die Mitte des Trockners hinausgehenden Luftstrom kann man beispielsweise
mit einer Luftdüse erreichen, die einen Strahl mit so hoher Geschwindigkeit senkrecht
durch den Trockner schickt, daß die Luft auf kurzem Wege zur Absaugöffnung strömt.
Ein solcher Strahl ließe sich als runder Strahl oder auch als breites Band ausbilden.
Dieser Strahl nimmt jedoch das ganze Pulver mit, das bei der Trocknung von zerstäubtem
Gut entsteht. Es muß also ein gewissermaßen zwangläufig geführter Luftstrom gebildet
werden, der das Pulver vor der Austrittsöffnung freigibt. Eine örtliche Beschränkung
der hohen Luftgeschwindigkeiten und überhaupt des Luftstromes mit seinen hohen Ausgangstemperaturen,
ohne daß Pulver mitgerissen wird, ist möglich, wenn man in der Mitte einen zyklonartigen
Luftwirbel erzeugt. Dies gelingt, wenn man die Lufteintritts- und Austrittsöffnungen
nicht in der Peripherie sondern zentral übereinander anbringt und diese mit Vorrichtungen
versieht, die die Luft in gleichsinnige Drehrichtung versetzen. Hierdurch wird erreicht,
daß die Trocknerluft ihren Weg nur durch einen beschränkten zentralen Bezirk des
Trockners nimmt.
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Wenn man auf diese Art und Weise den Trocknungsvorgang gewissermaßen
im Zentrum des Trockners
konzentriert, so gibt dies an sich die
Möglichkeit, den gesamten Trockner kleiner zu machen. Das bringt jedoch verschiedene
Nachteile mit sich, insbesondere das sogenannte »Anbauen« von Trocknungsgut an der
Trocknerwand. Die Trockner werden daher nach dem neuen Verfahren, obwohl die Trocknung
in der Mitte erfolgt, relativ groß gemacht, d. h. der äußere Durchmesser ist größer,
als für den eigentlichen Trocknungsraum erforderlich ist. In diesem Fall wird die
Luft in den äußeren Zonen des Trockners nur mäßig in Bewegung gesetzt. Nur so ist
es möglich, einen Trockner mit zwei Luftzirkulationssystemen zu bilden, dem Windhosenwirbel
in der Mitte und einer langsam rundlaufenden Bewegung im äußeren Teil. Durch den
großen Durchmesser des Trocknungsraumes und durch die zwei getrennten Luftströme
entsteht auch ein starkes Temperaturgefälle zur Außenwand. Die Heißluft kommt überhaupt
nicht mehr mit der Außenwand in Berührung, sondern bleibt in der Mitte. Nur mitgerissene
Luftschichten gelangen an die Außenwand.
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Der Druck im Trockner kann dabei automatisch mit Druckfühlern an der
Gehäusewand durch Einstellen der Leistung des Absaugeventilators gesteuert werden,
um die Gehäusewand von Druck zu entlasten.
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Damit diese keiner hohen Temperatur ausgesetzt ist, kann sie in entsprechendem
Abstand vom zentralen Zyklon gehalten werden. Zur einfachen Handhabung genügt es
auch, Ober- und Unterteil des Trockners nur lose miteinander zu verbinden.
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Beispiel Arbeitet man in der Mitte mit Trocknungsluft von 1750 C,
so ist die Temperatur der an die Außenwand des Trockners gelangenden Luftteilchen
höchstens 1000 C. Die beigefügte Schemazeichnung verdeutlicht den Vorgang. Die Luft
tritt bei »El und E2« in den Trockner ein und bei »A« wieder aus.
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Durch die Ablenkung der Luft auf eine kreisförmige Bahn entsteht ein
Zyklon » WI«, der auf dem Kopf steht. Dieser saugt Luft von oben an, wenngleich
diese mit Druck zugeführt wird. Diese starke Strömung, die schraubenförmig abwärts
verläuft, schleudert auf dem Weg zum Absaugrohr die als Trocknungsgut bei M eingeführten
und durch den Zerstäuber Z zerstäubten Pulverteilchen aus.
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Die Druckbeeinflussung der Trocknerwand läßt sich völlig ausschalten,
wenn man mit zwei Ventilatoren arbeitet - einem Lufteinlaßventilator und einem Absaugventilator
-, die im Druck so aufeinander abgestimmt sind, daß die eintretende Heißluft nach
Abkühlung und Vermischung mit dem Wasserdampf aus dem Gut, der bei der Trocknung
entsteht, ohne Druckanstieg wieder abgesaugt wird. Naturgemäß entsteht unmittelbar
an der Einströmstelle ein Überdruck und an der Absaugstelle ein Unterdruck.
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Bei richtigem Ausgleich und bei Wahl eines Trocknungsraumes mit genügend
großem Durchmesser kann man die Anlage aber so bauen, daß die örtlichen Überdrücke
und Unterdrücke an der Trocknerwand nicht in Erscheinung treten. Obwohl man die
Ventilatoren und die Durchmesser der Rohrleitung so bemessen kann, daß kein Überdruck
oder Unterdruck an der Wand des Trocknungsraumes entsteht, so macht dies doch einige
Schwierigkeiten, wenn man den Wunsch hat, die Trocknungstemperaturen oder die Leistung
des Trockners zu verändern. Es hat sich daher bewährt, den Druck automatisch zu
regeln,
und zwar durch Druckmesser in der Nähe der Trocknerwand, die den eintretenden Luftstrom
oder den austretenden Luftstrom regeln. Auf elektrischem Wege kann dieser Regelungsauftrag
an die Ventilatoren weitergegeben werden und an in die Leitung eingebaute Drosselklappen.
Konstruiert man die Trocknerwand aus leichtem Material wie hauchdünnem Stahlblech
oder aus Kunststoffolien, so tritt bei geringem Unterdruck eine Einbuchtung W1 und
bei geringem Überdruck eine Ausbuchtung W2 gegenüber der Normallage W auf. Diese
Bewegung der Trocknerwand kann man ebenfalls zur Druckregelung (D) benutzen. Die
Regelung kann man je nach Wunsch zwischen 0 und 50 mm Wassersäule betreiben.
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Im günstigsten Fall einer genauen Druck- und Unterdruckregelung auf
0 bis +5 mm Wassersäule kann man auf einen dichten Verschluß des Trocknungsraumes
verzichten. Man kann beispielsweise unten einen zylindrischen Raum schaffen für
die Aufnahme des Trockengutes, kann aber auch die Verbindung mit dem Oberteil des
Trockners herstellen durch einen lose hängenden Vorhang, der sich 50 cm oder mehr
überlappend an das Unterteil anschmiegt. Eine solche Konstruktion hat den Vorteil,
daß der Unterteil beweglich gestaltet werden kann, d. h., er kann zur Reinigung
weggefahren werden; dann ist der Oberteil des Trockners bei der Reinigung frei zugänglich.
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Die Trocknerkonstruktion gemäß Erfindung mit einem zentralen Luftzyklon
bietet auch noch für andere Zwecke Vorteile. So beispielsweise für das Mischen von
verschiedenen Pulvern mit Hilfe von Zerstäubungsanlagen und auch für das Agglomerisieren
mit Hilfe der Eintragung pulverförmiger, staubförmiger Trockengüter in den Zerstäubungsnebel.
Führt man nämlich mit einem zentral durch das Absaugrohr gehenden zweiten Rohr mit
Preßluft Pulver in den Kern des Wirbels, so wird dieses von der schnell rotierenden
Luftströmung erfaßt und muß durch den Sprühnebel hindurchgehen.