DE2420662A1

DE2420662A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2420662A1
Application number: DE2420662A
Authority: DE
Inventors: Helge Hovad
Original assignee: Atlas AS
Current assignee: Atlas AS
Priority date: 1973-05-01
Filing date: 1974-04-29
Publication date: 1974-11-21
Also published as: DD115752A5; DK138406B; GB1463688A; NL7405645A; DK138406C; FR2228212B3; FR2228212A1; BR7403479D0; JPS5241501B2; JPS5027151A; ES202779U; DE2420662C2; SU897121A3; DK138406A; PL88803B1; ES202779Y; US3923097A

Description

DR. BERG DIP^.-:NG. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

" 2 9. APR. 1974

A/S Atlas,
Ballerup/Dänemark

Wärmeaus taus eher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaus t aus eher für indirekte Erwärmung, iEroeknung oder Kühlung von feuchtem, klebrigem Material mit einer stationären Trommel, welche eine drehbare Hohlwelle oder einen derartigen Rotor mit einem Einlaß für ein trocknendes Medium und einem Auslaß für dasselbe oder dessen Kondensat aufweist, wobei der Kot or ringförmige Körper mit Hohlräumen trägt, welche mit dem Hohlraum des Rotors in Verbindung stehen.

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Eine Vorrichtung dieser Art ist insbesondere verwendbar für die Trocknung von Fischmehl, Abfällen von Schlachthäusern, Maische von Brauereien und von ähnlichen klebrigen Materialien tierischen oder pflanzlichen Ursprungs.

Bisher wurden Materialien dieser Art durch unmittelbar gefeuerte Lufttrockner getrocknete Da jedoch die Materialien häufig im getrockneten Zustand hitzeempfindlich und entzündbar sind, wurde die Verwendung derartiger Trockner zugunsten von Trocknern mit indirekter Erhitzung fallengelassen.

Tnfolgedessen wurden Trommeltrockner mit länglichen Rohren verwendet, wobei die Trommel und die Rohre miteinander rotieren oder wobei entsprechend dem norwegischen Patent 62 174 die Trommeln stationär angeordnet und mit den ebenfalls stationären Heizrohren, welche in zur Trommelachse parallelen Ebenen gewunden sind, und mit auf einer zentralen Welle befestigten Umrührgliedern versehen sind, die sich zwischen den Windungen bewegen. In einer anderen Ausführungsfona entsprechend demselben Patent sind die Heizrohre schraubenförmig gewunden und auf einer rotierenden Hohlwelle befestigt.

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Diese Vorrichtungen sind jedoch nicht für die Trocknung klebriger Materialien geeignet, da ihre Wirksamkeit infolge von durch das Material sich auf den Rohren "bildenden Ablagerungen, die nur unter Schwierigkeiten entfernbar sind, rapide abnimmt, und weil die Materialien, sofern sie hitzeempfindlich sind, beschädigt werden, wenn die Temperatur des erwärmenden Mediums nicht auf einen Wert unter der Schmor temperatur des in Präge kommenden Materials begrenzt wird«. Die Ablagerungen sind häufig von geringer Wärmeleitfähigkeit.

In der norwegischen Patentschrift 95 490 wurden daher Trockner mit einer stationären Trommel vorgeschlagen, die einen hohlen Rotor einschließt, der durch hohle ringförmige Körper dreieckigen Querschnitts umgeben ist, so daß nur glatte Oberflächen mit dem zu trocknenden Material in Berührung kommen₀ Mögliche Ablagerungen auf solch glatten Oberflächen werden relativ leicht während der Bewegung der Oberflächen im zu trocknenden Material losgelöst, ebenso wie die Möglichkeit besteht, stationäre Räumer vorzusehen.

Die genannten Vorrichtungen haben verschiedene Nachteile. So sind die glatten Oberflächen der genannten ringförmigen Körper nicht sehr widerstandsfähig gegen Druck. Da aber hauptsächlich unter Druck stehender Dampf als wärmendes

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Medium benutzt wird, müssen diese ringförmigen Körper entweder aus schwerem Blech, welches Gewichtsprobleme "bewirkt, hergestellt werden, oder es müssen, wie dies in. der Praxis "bei den verwendeten Vorrichtungen üblich ist, zwischen den beiden kegelstumpfförmigen Blechen, die einen solchen ringförmigen Körper bilden, Stege geschweißt werden. Das Einsehweißen derartiger Stege ist schwierig zu mechanisieren, und da 90 Stege in jedem Körper benötigt werden, ist diese Torrichtung sehr kostspielig.

Weiterhin macht der dreieckige Querschnitt der ringförmigen Körper diese sperrig, so daß nur eine begrenzte Zahl von Körpern auf dem hohlen Rotor Platz findet« Außerdem ist der wirksame Baum zur Aufnahme des zu trocknenden Materials reduziert.

Die Erfindung schafft einen Srockner, welcher im wesentlichen die genannten Nachteile nicht aufweist und konstruktiv so ausgebildet ist, daß seine Herstellung weitgehend mechanisiert und automatisch durchgeführt werden kann.

Im Hinblick hierauf besteht das charakteristische Merkmal des Irockners nach der Erfindung darin, daß die den Sotor umgebenden ringförmigen Körper aus Hippen mit einem schraubenförmigen Hohlraum ausgebildet sind, dessen inneres Ende

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mit dem Innern des Rotors in Verbindung steht, und dessen in der Nähe des Rippenumfanges befindliches Ende geschlossen ist.

Diese Ausbildung basiert auf der Erkenntnis, daß der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Heizfläche und dem trocknenden Medium für das hier zu behandelnde Material so niedrig ist - 20 bis 60 kcal/m h°0 -, daß eine Rippenanordnung der vorstehend angegebenen Art, bei der nur ein Teil der Oberfläche unmittelbar beheizt ist, wirkungsvoll ist ο Infolge des schmalen Querschnittsbereiches der Heizschlange und deren Begrenzung durch gekrümmte Oberflächen hält die Heizschlange einen relativ hohen Druck des heizenden Mediums aus und zwar ohne eine zusätzliche Verstrebung zu benötigen. Da die Heizschlange vorzugsweise Linsenquerschnitt aufweist ρ ist die Dicke der einzelnen ringförmigen-Körper schmale Dies und das reduzierte Gewicht aufgrund des reduzierten Bedarfs an Rippenmaterial bewirkt, daß zusätzliche ringförmige Körper auf dem hohlen Rotor Platz finden können und zwar ohne den Rotor zu überladen und ohne den zur Verfügung stehenden Raum für das zu trocknende Material zu sehr zu reduzieren. Gleichzeitig bleibt der Vorteil glatter Oberflächen in Verbindung mit dem zu trocknenden Material und der Möglichkeit der Verwendung stationärer Räumer wie in der vorstehend beschriebenen bekannten Vorrichtung beibehalten. * '

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Bei einer Ausführungsform der Trockenvorrichtung nach der Erfindung werden die einzelnen Sippen aus ebenen Blechen hergestellt und der schraubenförmige Hohlraum durch die Verbindung eines schraubenförmig geschnittenen Streifens mit bogenförmigem Querschnitt mit dem Blech gebildet, wobei der Streifen z.B_e aus einem in seiner Mittelebene in zwei Hälften durchgeschnittenen spiralig gewickelten Rohr hergestellt sein kann» Außerdem kann der Raum zwischen den einzelnen Windungen der Schlange dadurch auf ein Minimum reduziert werden, daß der für die- Bildung des spiraligen Hohlraumes verwendete Streifen aus einem Blech geformt wird, bei dem nur ein einzelner spiraliger Schnitt vorgenommen wurde. Der Abstand zwischen den einzelnen Windungen stimmt dann mit der aus der Wölbung des Streifens resultierenden Abnahme in der Breite zuzüglich der Breite der Schlange übereine Somit erzielt man den größtmöglichen Bereich der in direkter Verbindung mit dem heizenden Medium stehenden Rippe.

Zur Erhöhung der Wärmeübertragung kann die vorstehend beschriebene Ausführungsform derart geändert werden, daß ■ das äußere Ende des spiraligen Hohlraumes entsprechend der Erfindung durch eine Öffnung in dem ebenen Rippenblech mit einem radial sich erstreckenden Ruckleitungskanal zum Hohlraum des Rotors in Verbindung steht. Auf diese Weise'

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kann die Durchflußmenge des heizenden Mediums erhöht werden, wodurch sich ein größerer Wärmeübergang ergibt.

Der Wärmeübergang kann weiterhin in einer anderen Ausführungsform der Erfindung dadurch erhöht werden, daß je ein spiralförmiger Streifen gekrümmten Querschnitts auf jeder Seite des die Rippe "bildenden ebenen Bleches angebracht wird.

Bei dieser letzteren Ausführungsform nach der Erfindung können sich die äußeren Enden der spiralförmigen Hohlräume überdecken und durch eine Öffnung im ebenen Pläehengebilde miteinander verbunden sein.

Die Festigkeit der Blechrippe und ihre Widerstandsfähigkeit gegen inneren Druck kann gemäß einer weiteren Ausführungs— form der Erfindung dadurch erhöht werden, daß in das die Rippe bildende Blech eine spiralförmige Sicke gepreßt wird, und daß die Sicke zur Bildung eines spiralförmigen Hohlraumes durch einen spiralförmig geschnittenen und ebenfalls gewölbten Streifen .abgedeckt ist. * -

In den Eällen, in denen kein direkter 3?luß des heizenden Mediums durch den spiralförmigen Hohlraum möglich ist, und wenn das heizende Medium kondensierender Dampf ist, kann

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ein Problem dadurch aufkommen, daß das Kondensat und möglicherweise im Dampf enthaltene Jjuft im Gegenfluß zum Dampffluß zum hohlen Rotor zurückfließt. In einer Ausführungsform des Trockners nach der Erfindung ist dieses Problem dadurch gelöst, daß im spiralförmigen Kanal ein mehr oder weniger dicht anschließender !Führungsstreifen vorgesehen ist, welcher aus einem korrespondierenden spiralförmigen Band "besteht, welches kurz vor dem geschlossenen Ende des Hohlraumes endet.

Das Band ist nur teilweise dicht befestigt, damit das Kondensat zwischen dem Band und der Innenseite der Heizschlange passieren kann. Das Kondensat wird hauptsächlich in dem äußeren Kanal gesammelt, wo es mit dem Dampf gleichlaufend fließt„ Auf diese Weise wird das Kondensat und die Luft leichter aus der Heizschlange ausgetrieben. Die Drehrichtung ist vorzugsweise so gewählt, daß das Kondensat in Richtung auf die Welle geschraubt wird.

Anstelle eines Bandes kann ein Rohr verwendet werden, welches im Hohlraum der Heizschlange verläuft. Über dieses Rohr kann das heizende Medium in Richtung auf das äußere Ende der Heizspirale geführt werden.

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Schließlich kann eine Ausführungsform des Trockners vorteilhaft so ausgestaltet sein, daß der Abstand zwischen den Windungen des spiralförmigen Hohlraumes derart festgelegt ist, daß die spiralförmig geschnittenen Streifen zur Bildung der Hohlräume verwendet werden, wobei die Streifen im wesentlichen von einer mit dem Abstand zwisohen den Windungen dieser schraubenförmigen Streifen übereinstimmenden Breite sind,, Auf diese Weise wird eine Materialersparnis gewonnen, da zwei ineinandergreifende schraubenförmige Streifen aus ein und demselben Blechstück geschnitten werden können.

All diesen vorstehend genannten Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Herstellungsarbeit, welche hauptsächlich im Schneiden und Schweißen von Blech besteht, infolge der langen Schnitte und der fortlaufenden Schweißnähte für eine Automatisierung gut geeignet ist. Weiterhin ergibt sich aus der Ausbildung der Rippen eine gute Ausnutzung des Rohmaterials, wodurch ein teureres Material, z.B. rostfreier Stahl, verwendet werden kann.

Einige Ausführungsformen der Trockner nach der Erfindung werden ausführlicher in der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

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Bs zeigen

Figo 1 schematise]! einen Längsschnitt des Trockners,

!ig«, 2 in größerem Maßstab eine Ansicht einer auf dem hohlen Rotor der Vorrichtung befindlichen Rippe, wobei der Rotor im Querschnitt dargestellt ist,

I¹Ig₉ 3 einen Radialschnitt durch eine Rippe,

Figo 4 einen Radialschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Rippe,

!ig. 5 eine Ansicht eines Teils einer Rippe entsprechend Fig« 4 und

» 6 einen Schnitt entlang der Linie A-A in fig. 5.

Der in Figo 1 schemätisch dargestellte Trockner besitzt eine stationäre.Trommel 10 mit einem um den zylindrischen Teil angeordneten Heizmantel 11, einem Einlaß 12 für daö zu trocknende Material und einem am Boden angeordneten Auslaß 13, welcher auch ein wenig zur Seite der Trommel hin angeordnet sein kann.

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Innerhalb der Trommel 10 ist koaxial zu dieser ein Rotor drehbar gelagert, welcher Wellenzapfen 15 und 16 aufweist.

Durch den Wellenzapfen 15 verläuft ein Zuführrohr 17 für das hier beispielsweise aus Dampf bestehende Heizmedium und durch den Wellenzapfen 16 ein Saugrohr 18, welches für den Abfluß des Kondensats bzw₀.Heizmediums eingebaut ist, wenn das letztere nicht kondensiert.

Der Rotor 14 ist mit Rippen 19 versehen, welche eine glatte, aber nicht ebene Außenfläche aufweisen.

Die Rippen können entsprechend der Ansicht in Fig. 2 und dem Querschnitt in Figo 3 so ausgebildet sein, daß sie einen spiralförmigen Führungskanal 20 für das Heizmedium aufweisen, der mit seinem inneren Ende mit der Aushöhlung des Rotors über ein Rohr 21 in Verbindung steht.

Vorzugsweise weist der Führungskanal 20 in seinen äußeren Windungen Linsenquerschnitt auf (siehe Fig. 3), wobei die dem Rotor benachbarte Windung einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist_o Dabei bildet die Rotorwand einen Schenkel als Basis des dreieckigen Querschnittes.

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In diesem Pall wurde die Rippe 19 aus einem ebenen Blech, geschnitten, wonach ein im wesentlichen spiralförmiger Wulst in das Blech gepreßt oder kalandriert wurde. Die sich dabei ergebende Aushöhlung ist durch einen Streifen abgedeckt, welcher spiralförmig ausgeschnitten und zu einem gewölbten Querschnitt gepreßt wurde„ Dieser Streifen ist zur Bildung des Kanals 20 aufgeschweißt.

Entsprechend der gebrochenen Linie kann der führungskanal fast bis zum geschlossenen Ende durch ein gewundenes Band geteilt sein, welches teilweise entlang einer oder beider Kanten-in der Mitte des Führungskanals 20 angesehweißt ist. Wie aus Fig« 2 ersichtlich, erstreckt sich das Band 23 weiter und ist möglicherweise auf der Außenfläche des Rotors 14 hinter dem Zuführrohr 21 für das Heizmedium befestigt. Auf diese V'eise muß das Medium zunächst durch den Teil des Führungskanals 20 in Richtung auf das äußerste Ende des Führungskanals 20 fließen, der näher an Rotor 14 sich befindet« Das Medium kann dann um das Ende der durch das Band 23 gebildeten Teilung fließen und durch den anderen Teil des Führungskanals 20 zurückfließen. Möglicherweise gebildetes Kondensat wird auf diese Weise durch das Heizmedium vorwärtsgetrieben und leichter in die Aushöhlung des Rotors zurückgeführt, von wo das Kondensat durch das Saugrohr 18 beseitigt werden kann« Wichtiger ist jedoch, daß

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möglicherweise getrennte luft ebenso mitgeführt wird und somit nicht unter Bildung von Luftblasen stehenbleibt, um dem Heizmedium beim Eintritt in den Führungskanal entgegenzuwirken oder es zu stoppen.

Kondensat und Luft werden durch das Rohr 24 in den Rotor zurückgeführt. Unmittelbar hinter dem Rohr 24 ist -eine geschlossene Querwand 25 angeordnet.

Um die Vorwärtsbewegung des zu trocknenden Materials in Richtung auf den Auslaß 13 zu unterstützen, können am Umfang einiger oder aller Rippen 19 kreuzweise Schaufeln. befestigt sein.

Wenn das Band 23 weggelassen ist, sollte die Drehung des Rotors in einer solchen Richtung erfolgen, daß das geschlossene Ende des ]?ührungskanals 20 sich voraus befindet, so daß die Bewegung des Kondensats zurück zu der Aushöhlung des Rotors durch die Rotorbewegung unterstützt wird.

Dies ist nicht unbedingt nötig, wenn das Band 23 im Führungskanal 20 vorgesehen ist, wenngleich auch in diesem Pail die Bewegung des Kondensats unterstützt wird.

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Das Zufüiirrolir 21 erstreckt sich ein wenig in die Aushöhlung des Rotors, so daß sein inneres Ende immer oberhalb des Niveaus des Kondensates in der Rotoraushöhlung sich befindete Das Niveau des Kondensates wird durch das Saugrohr 18 gesteuert.

Bei der Ausführungsform entsprechend lig. 4 bis 6 besteht jede Rippe 19 aus einem ebenen Blech, auf das der spiralförmig geschnittene und zu einer gekrümmten Form gepreßte Streifen 22 zur Bildung des spiralförmigen Führungskanals geschweißt ist_e In der Nähe des geschlossenen äußeren Endes des genannten iührungskanals führt eine Öffnung 27 zu einem radial auf der Rückseite der Rippe 19 angeordneten Umkehr-Führungskanal 28, so daß das Kondensat durch diesen Kanal in das Innere des Rotors 14 zurückfließen kann.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche :

[1. J Warme austauscher für indirekte Erwärmung, Trocknung oder Kühlung "von feuchtem^ klebrigem Material mit einer stationären Trommel,.welche eine drehbare hohle Welle oder einen derartigen Rotor mit einem Einlaß für ein erwärmendes oder kühlendes Medium und einen Auslaß für dasselbe oder dessen Kondensat aufweist, wobei der Rotor ringförmige Körper mit Hohlräumen trägt, welche mit dem hohlen Inneren des Rotors in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rotor (14) umgebenden ringförmigen Körper als Rippen (19) mit einem spiralförmigen Hohlraum (20) ausgebildet sind, dessen inneres Ende mit dem Inneren des Rotors (14) in Verbindung steht, und dessen in der Nähe des Rippenumfanges befindliches Ende geschlossen ist.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Rippe (19) aus einem ebenen Blech hergestellt und der spiralförmige Hohlraum (20) durch die Verbindung eines spiralförmig geschnittenen Streifens (22) gewölbten Querschnittes mit dem Blech gebildet ist, wobei der Streifen (22) aus einem in einer Normalebene zur Achse der Spirale in zwei Hälften durchgeschnittenen, gewickelten Rohr hergestellt sein kann.

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3. Wärmeaustauscher nach, einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des spiral-. förmigen Hohlraumes (20) durch eine Öffnung (27) in der ebenen Blechrippe (19) mit einem radial sich erstreckenden itihrungskanal (28) zur Aushöhlung des Rotors (14) ' hin in Verbindung steht.

4o. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein spiralförmiger Streifen (22) gewölbten Querschnittes auf jeder Seite der ebenen Blechrippe (19) befestigt ist.

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der spiralförmigen Hohlräume (20) sich überdecken und durch eine Öffnung im ebenen Blech miteinander verbunden sind.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im die Rippe (I9) bildenden Blech eine spiralförmige Sicke gepreßt ist, und daß die Sicke zur Bildung eines spiralförmigen Hohlraumes (20) durch einen spiralförmig geschnittenen und ebenfalls gewölbten Streifen (22) abgedeckt ist.

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7. Wärmeaustauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 , 2, 4- und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem spiralförmigen Hohlraum (20) der Rippe (19) ein Führungsstreifen (23) angeordnet ist, der kurz vor dem geschlossenen Ende des Hohlraums (20) endet.

8. Wärmeaustauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 "bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Windungen des spiralförmigen Hohlraumes derart festgelegt ist,, daß spiralförmig geschnittene Streifen, die eine im wesentlichen mit dem Abstand zwischen den Windungen dieser Streifen übereinstimmende Breite aufweisen, für die Bildung der Hohlräume benutzt werden können.

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