DE2940263A1 - Verfahren zur homogenen, gleichmaessigen, geschlossenen oberflaechenbeschichtung auf den einzelnen koernern koerniger, rieselfaehiger gueter und vorrichtung zu seiner durchfuehrung - Google Patents

Description

• "Verfahren zur homogenen, gleich-
• mässigen, geschlossenen Oberflächenbeschichtung auf den einzelnen Körnern körniger,rieselfähiger Güter und Vorrichtung zu seiner Durchführung Die Oberflächenbeschichtung von körnigen Gütern ist eine Aufgabe der Technik.Diese Beschichtung erfolgt im allgemeinen in rotierenden Behältern.
• Diese haben den Nachteil erheblicher Reibung der zu beschichtenden Korner.Sofern keine ausreichende Zwischentrocknung erfolgt,können Verklebungen zur Bildung von Agglomeraten und zur Verklumpung der Masse führen.
• Es ist auch die Beschichtung im Wirbelbett bekannt.
• Dieses hat den erheblichen Nachteil,dass ein gleichmässiges Wirbelbett mit einheitlicher Volumenkonzentration nur schwierig einzuhalten ist.Die Arbeitsweise solcher Wirbelbetten führt deshalb oft zu Betriebsstörungen.
• Ein weiterer Nachteil liegt in der Schwierigkeit, die einzusprühende Stoffmenge genau zu dosieren, um eine gleichmässige Verteilung auf dem zu beschichtenden Gut zu erreichen.
• Es ist auch die einzuführende Luftmenge für die notwendige,xasche Antrocknung der eingesprühten Feststoffe zu gering,sodass Verbackungen der zu beschichtenden Körner nicht zu vermeiden sind.
• Es entstehen dadurch unerwünschte Granulate der zu beschichtenden Körner und somit auch kein gleichmässiges,beschichtetes Gut.
• Derartige Wirbelbetten sind auch nicht in Zonen unterschiedlicher Funktion eingeteilt,wie in eine Kernzone,Umkehrzone und Randzone.Es besteht vielmehr eine gleiche Druckverteilung im gesamten Wirbelquerschnitt.
• Diese Nachteile werden für die Oberflächenbeschichtung körniger Güter nach dem Verfahren der Erfindung mit der Vorrichtung zu seiner Durchführung vermieden.
• Das Verfahren der Erfindung stellt sich die Aufgabe,körnige,rieselfähige Güter annähernd gleichmässiger Korngrösse in der Wirbelfontäne mit Warmluft unter Verwendung anorganischer und/oder organischer, bekannter Zusatzstoffe in wässriger Lösung mit einer homogenen, gleichmässigen geschlossenen Oberflächenbeschichtung zu versehen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe verwendet das Verfahren der Erfindung den Eintritt eines nach oben gerichteten Warmluftstromes,der mit dem vorgegebenen Gut eine begrenzte Wirbelfontäne bildet,die eine hohe Volumenkonzentraton in Kombination mit der geometrischen Ausbildung der Vorrichtung zu seiner Durchführung aufweist.In diese Wirbelfontäne tritt im Gleichstrom mit der Warmluft die Suspension oder Lösung mit den Stoffen zur Beschichtung ein.
• Durch die Ausbildung einer definierten Sprühzone mit vorgegebener Menge/Zeit in die als Kernzone definierte Zone sowie durch die Ausbildung einer Umkehrzone und einer Randzone aufgrund der Dimensionierung der Vorrichtung gemäss der Erfindung und durch die Einhaltung bestimmter Parameter des Strömungsdruckes und der Strömungsgeschwindigkeit des Warmluftstromes wird eine homogene'geschlossene Beschichtung auch für Güter mit unterschiedlicher Oberfläche erreicht.Allerdings ist dieser technische Effekt der stufenweisen Dosierung und Beschichtung mit der gleichzeitigen Antrocknung der aufgesprühten Schicht verbunden.Das Verfahren der Erfindung stellt sich also auch die Aufgabe, eine Granulation bei der Oberflächenbeschichtung der zu beschichtenden Güter zu vermeiden.
• Ein besonderer technischer Effekt des Verfahrens der Erfindung ist die kurzzeitige gleichzeitige Antrocknung der jeweils aufgeschichteten Masse, sodass im mehrmaligen Umlauf mit kurzen Wegstrecken eine homogene,gleichmässige,geschlossene Beschichtung der Oberfläche der Güter erzielt wird.
• Das Verfahren der Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert.Die Unteransprüche betreffen die alternative Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung sowie die Vorrichtung zu seiner Durchführung und deren alternative Ausgestaltung.
• Das Verfahren der Erfindung ist im Anspruch 15 auf eine abgeänderte Arbeitsweise des Verfahrens nach Anspruch 1 gerichtet,das für sich ein vollständiges Verfahren mit kontinuierlicher Arbeitsweise darstellt.Diese abgeänderte Arbeitsweise des Verfahrens der Erfindung vird ebenso mit den Massnahmen der Unteransprüche alternativ ausgestaltet.Dieses abgeänderte Verfahren verwendet ebenfalls die Vorrichtung gemäss der Erfindung nach den Ansprüchen 16 bis 21.
• Das Verfahren der Erfindung wird durch das Ausführungsbeispiel und die figürliche Darstellung erläutert und durch die wesentlichen technischen Vorteile gegenüber der Arbeitsweise nach dem Stand der Technik abgegrenzt.
• Der Stand der Technik verwendet das 11Wirbelbett" zur Granulation.Die DE-OS 17 92 752 betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von Agglomeraten..Das zu agglomerierende Gut soll in einer Wirbelschicht durch Dampfschwaden aus Nassdampf fallen.Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Rohr,welches durch eine Schleuse am unteren Ende abgeschlossen ist.
• Weder diese andere Aufgabe noch diese geometrisch anders gestaltete Vorrichtung hat das Verfahren der Erfindung nahegelegt.
• Die DE-PS 23 41 504 betrifft ein Verfahren zur Wirbelschichtsprühgranulation.Es soll Luft über einen Siebboden eingeblasen und das mit einer eingedüsten Flüssigkeit gebildete Granulat durch Schlagarme mit hoher Geschwindigkeit zerschlagen werden.Auch diese Vorrichtung verwendet einen zylindrischen Wirbelraum mit einheitlichem Druck.Auch dieser Stand der Technik hat von der Lehre der Erfindung weggeführt,da dieses gerade keinen einheitlichen Druckraum, sondern Zonen verschiedenen Strömungsdruckes, verwendet.
• Die DE-OS 23 61 998 macht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Granulaten in der Wirbelschicht bekanntes soll die GranulE bildung in Teilvorgängen in Raumteilungselementen in Form getrennter Zellen unter Aufwirbelung und Zerstäuben der fluiden Medien erfolgen.Dieser Stand der Technik ist einen völlig anderen Weg;gegangen,da die Teilvorgänge in getrennten Räumen nacheinander erfolgt.Dieser Vorschlag gestattet gerade nicht,eine Beschichtung ohne eine Agglomeration der Granulate durchzuführen.
• Die DE-OS 24 15 586 betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Sintergranulation und Wärmebehandlung von Schüttgut in der Wirbelschicht.
• Die zylindrische Granuliervorrichtung soll einen Wirbelboden verwenden,dessen Öffnungen für die Erzeugung der Wirbelschicht den Durchgang des Granulates gestatten.Es soll dadurch ein oberer Grenzwert des Produktes aus Korngrösse mal Dichte erreicht werden.
• Auch diese Lehre der Technik berüht das Verfahren der Erfindung und die Vorrichtung zu seiner Durchführung mit keinem Parameter.
• Die DE-OS 24 18 552 betrifft die Herstellung eines Granulates im Wirbelbett.Die Lösung dieser Aufgabe gibt keine eindeutige Regel zum technischen Handeln.Es sollen koruzerteilende Kräfte so gross gewählt werden,dass im Wirbelbett der Anteil der Granulate mit Unterkorn nur 5 bis 15 % beträgt.Diese Kräfte sollen so gerichtet werden,dass diese Teilchen aus dem Wirbelbett herausachleudern bis in der Sprühbereich.Die Vorrichtung ist so ausgebildet,dass die Wirbelung durch Schlagruhrer erfolgtdie auf einer Mittellinie im Winkel von 300 angeordnet sind.Zur Umlenkung der Teilchen iat unter jedem Schlagrührer ein Leitblech angeordnet.Die Granulierkammer bildet einen Kegelstumpf mit Luftzufuhr über einen Siebboden Am oberen Ende ist ein zylindrischer Entstaubungsraum mit Staubfilter angeschlossen.
• Der technische Effekt der Granulation soll darauf beruhen,dass das eingesprühte Material oberhalb der Wirbelzone angelagert und in dieser nur getrocknet wird.
• Auch dieses Granulierverfahren berüht das Verfahren der Erfindung nicht.Dieses Verfahren erzeugt ein Wirbelbett mit mechanischen Kräften.
• Die Sprühzone liegt oberhalb der Trocknungszone.
• Der trichterförmige Kegelstumpf hat völlig andere Funktionen,nämlich die Sprühzone zu erweitern.
• Dieses Verfahren und diese Vorrichtung lehren nicht,die Vorrichtung so auszubilden,dass diese eine Kernzone,eine Umkehrzone und eine Randzone ausbildet.Dieses Verfahren lehrt nicht,in hoher Volumenkonzentration in der Kernzone zu arbeiten.
• Es findet auch kein Einsprühen unter gleichzeitigem Antrocknen einer Beschichtung statt.
• Diese Lehre ist also einen anderen Weg gegangen.
• Die DE-OS 26 43 121 betrifft ein "Fluidisierungs-Granulierverfahrennund eine Vorrichtung zur Durchfuhrung.Es soll abwechseldd ein Sprühvorgang und ein Trocknungsvorgang stattfinden.
• Der Sprühzyklus soll so lange erfolgen bis die Teilchen bis 50« Flüssigkeitsgehalt erreicht haben und der Trocknungszyklus soll bis zur vollständigen Trocknung erfolgen.
• Die Ausbildung der Vorrichtung betrifft die automatische Steuervorrichtung zur Durchführung der Zyklen.Es wird auch noch eine Filterschüttelstufe dazwischen geschaltet.
• Diese Granuliervorrichtung hat die Massnahmen und Merkmale der Erfindung nicht nahegelegt und ist einen anderen Weg gegangen.Eine gezielte Beschichtung lässt sich mit dieser Arbeitsweise nicht durchführen,da die Teilchen bereits in der Sprühzone agglomerieren und erst danach trocknen.
• Die DE-OS 28 51 627 schlägt in jüngster Zeit ein Verfahren zurAgglomeration pulverförmiger Feststoffe in einem wässrigen Medium vor.Der Feststoff ist pulverförmig und soll in einem Gasstrom pneumatisch gefördert werden, dabei soll das Versprühen des wässrigen Mediums erfolgen.Wesentlich ist,dass diese Komponenten bis zur Agglomeration in dem Gasraum verbleiben, danach aus der Sprühzone genommen werden.Die als zylindrischer Behälter mit einer konischen Abzugsstrecke ausgebildete Vorrichtung zeigt keine Weiterentwicklung des Standes der Technik.
• Die DE-OS 23 17 129 betrifft einen Zweiphasengranulator.Dieser ist als zylindrischer Behälter mit seitlichem Eintritt der Luft am Rande der Bodenplatte ausgebildet.Der Behälter soll zur Bildung eines Luftspaltes von dem Bodenteil abhebbar sein.Bei geschlossenem Behälter soll agglomeriert werden.Ein mechenisches Rührwerk mit Zerhackerwerk soll auf dem Behälterboden einen Mischeffekt ergeben.
• Danach soll über den Luftspalt Warmluft zum Trocknen eingeführt werden.Dieses Verfahren und diese Vorrichtung sind einen anderen Weg gegangen,der von der Lehre der Erfindung wegführt.
• Es wird eine einheitliche Druckzone verwendet und die Behandlung und die Trocknung nacheinander durchgeführt.
• Die DE-OS 25 51 578 betrifft einen Granulator.
• Dieser ist als zylindrischer Behälter ausgebildet.
• Ein Rührwerk soll den Lufteintrittsraum von dem Granuliergut freihalten.Diese Vorrichtung mit einer Wirbelzone hat das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung nicht angeregt,sondern davon weggeführt.
• Die DE-AS 1 109 715 betrifft nicht eine Schicht, sondern ein mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Düngemittel-Schichtgranalien.
• Dieses Verfahren lehrt,zunächst aus mehlförmigen Phosphat-Komponenten einen Kern von 1 bis 3 mm durch Granulation zu bilden.Dieser Kern soll mit wasserlöslichen Phosphaten weitergranuliert werden bis die Aussenschicht 40 bis 99 % beträgt.
• Dieses Verfahren ist ein reines Granulierverfahren, welches in 2 Stufen granuliert,z.B.zunächst auf 2 mm und danach mit der wasserloslichen Schicht auf 5 mm.Beide Schichten des Granulates bestehen aus Phosphat-gomponenten.Eine Vorrichtung zur Durchführung dieser SchichtgranAlation wird nicht offenbart.
• Die DE-OS 1 592 680 betrifft ein Verfahren mit Vorrichtung zum Trocknen, Verfestigen ,Umhüllen und Kühlen von DunCemitteln.Es sollen Teilchen von Düngemitteln in ein Pulver-Gasgemisch mit pulverförmigem Umhüllungsmaterial eingeführt werden,wobei gleichzeitig getrocknet, abgekühlt, verfestigt und umhüllt werden soll.Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter,der durch eine perforierte Trennwand in eine obere und eine untere Kammer eingeteilt ist.Beide Räume sind fast vollständig mit dem zu behandelnden Gut gefüllt,durch welches Luft geblasen wird.Die Zerteilung des Gutes wird durch eine Zerteilvorrichtung bewirkt.
• Diese Vorrichtung kann nicht als Wirbelbett bezeichnet werden der eine Wirbelung der Masse im Luft-und Flüssigkeitsstrom erfolgt.
• Dieses Verfahren und diese Vorrichtung führt von der Lehre der Erfindung weg.
• Die DE-OS 1 937 424 betrifft ein Verfahren zum Uberziehen feinverteilter Feststoffteilchen.
• Die Feststoffteilchen sollen unter Bildung einer Teilchen-Wirbelschicht belüftet werden.Die Wirbelschicht soll eine rotierende Bewegung um eine vertikale Achse bilden.Es soll ein verfestigender Überzug in Form eines Flüssigkeitssprühnebeis aufgesprüht werden.Die Erzeugung der Rotation wird durch eine mechanische Vorrichtung bewirkt.
• Es wird z.B.ein Paddelrührer mit 100 Upm betrieben.
• Der gleichmässige Überzug soll durch die Rotation der feinverteilten Teilchen erreicht werden.
• Eine derartige Vorrichtung mit einem Zentrifugalventilator wird für das Verfahren der Erfindung nicht benötigt.Dieses regelt die gleichmässige Beschichtung durch die Einstellung der begrenzten Wirbelfontäne mit vorgegebener Strömungsgeschwindigkeit in Richtung der Mittelachse der Kernzone unter Einstellung einer hohen Volumenkonzentration.
• Dieser Stand der Technik hat somit einen anderen Weg vorgeschlagen,der das Verfahren der Erfindung sowie die Vorrichtung zu seiner Durchführung nicht nahegelegt hat,da dieser andere Elemente und Parameter verwendet.
• Die DE-OS 27 26 164 betrifft eine Beschichtungsvorrichtung zum Erzeugen von Überzugsschichten auf Partikeln.Diese Vorrichtung besteht aus einem vertikalen,hohlen,zylinderförmigem Behälter, in dem ein hohler Kegelstumpf angeordnet ist,der sich nach oben verJüngt.Ausserhalb dieses Kegelstumpfes befindet sich die Lagerungszone für das zu beschichtende Gut.Der durch den Kegelstumpf aufsteigende Gasstrom nimmt die feinen Tröpfchen des Beschichtungsmaterials auf.Durch Leitkörper wird die eintretende Luft gebündelt und steigt nach oben.
• Es wird über den gesamten Querschnitt der Kammer ein Gasstrom von im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit vorgesehen.Die ausserhalb des KegelStumpfes befindlichen Partikel werden durch den Luftstrom mitgerissen.Der untere Teil des Konus wird als zentrale Zone bezeichnet,d.h.als Beschickungszone.In dieser Zone kommt das zu behandelnde Gut mit dem fein zerstäubten Spray in Berührung.Weiter oben im hohlen Kegelstumpf geht der flüssige Zustand des auf den Pellets oder Partikeln abgelagerten Beschichtungsmaterials durch Verdampfungs-oder Erstarrungsprozesse in den festen Zustand über.Die Agglomeration soll durch die Beschleunigung der Strömung der Teilchen verhindert werden.Diese soll eine Trennung der Partikel in vertikaler Richtung verhindern.Dieser Bereich des Kegelstumpfes wird als "Trocknungszone" bezeichnet.
• Oberhalb des Kegelstumpfes soll eine Expansion und dadurch ein Abbremsen eintreten und eine weitere Trocknung stattfinden.Die Partikel sollen durch die Schwerkraft wieder in die Beschichtungszone zurückfallen.Die Rezirkulation soll fortgesetzt werden,bis eine gewünschte Beschichtung erreicht ist.
• Diese Vorrichtung und irire Arbeitsweise unterscheidet sich von dem Verfahren der Erfindung und der Vorrichtung zu seiner Durchführung erheblich.Die Vorrichtung der Erfindung verwendet keinen inneren,nach oben verjüngten Kegelstumpf in einem vertikalen,zylindrischen Behälter.
• Die Vorrichtung der Erfindung besteht vielmehr -Xt sohcbe aus einem sich gerade umgekehrt nach oben erweiternden Oberteil und einem unteren kurzen trichterförmigem Unterteil.Das zu beschichtende Gut befinden sich nicht ausserhalb der Zone,in welche die Luft einströmt.
• Es wird als kein "Mitreisseffekt" sondern ein Wirbeleffekt erreicht.Dieser hat den Vorteil, dass mit weniger Luft eine Kernzone mit hoher Volumenkonzentration für die Beschichtung eingestellt wird.Ausserdem wird die Beschichtung in der im Volumen wesentlich grösseren Kernzone und nicht in der kleinen Zone des Kegelstumpfes durchgeführt .Nur durch den technischen Effekt des Verfahrens der Erfindung in Verbindung mit der neuen,anderen Vorrichtung zu seiner Durchführung wird die Aufgabe gelöst,eine homogene,gleichmässige,geschlossene Oberfläche auf den einzelnen Körnern rieselfähiger Güter annähernd gleichmässiger Korngrösse zu erzeugen.
• Beispiel: In einem Behalter (1) nach Ansprüchen 16 bis 21 werden 5 kg eines Gutes mit- t kugelförmigen Körnern des spezifischen Gewichtes von 0,9 bis 1,1 kg/ltr und im Kornspektrum von 3,0 bis 4,75 mm von oben eingefüllt.
• Ein von unten nach oben durch den Behalter (1) geführter Warmluftstrom mit einer Temperntur zwischen 400 und 1000C wird nach Verschliessen des oberen Siebabschlusses (4) mittels einer Luft klappe (9) im Luftschacht (8) derart geregelt, dass die im trichterförmigen Unterteil (3) des Bebälters (1) zunächst ruhenden körner aufgewirbelt und in der zentrisch zur Behälterachse gerichteten kernzone (13) zu einer Wirbelfontäne (6) aufateigen-Dabei bewirkt die konstruktion des Lufteintrittes mit Querschnitt und Form des Luftschachtes (8), dem Querswchnitt des unteren Siebabschlusses (5) unter Berücksichtigung dessen freier Durchtrittsfläche und dem Querschnitt und der Form des unteren Trichters (3) des Rchälters, dass die Luftströmung mit dem aufgewirbelten Gut eine gebündelte kernzone (15) rot@erend und wirbelnd aufsteigender Körner erzeugt.
• Aus der Form; und Höhe der Kernzone aln schlanken Trichter von 150 mm mittlerem Durchmesser und der Höhe von 0,7 bis 0,8 Meter und mit dem Volumen der eingegebenen Menge der Körner ergibt sich im Bereich der kernzone eine errechnete mittlere Volumenkonzentration der körner in der kernzone von etwa 20 bis 25 Prozent. Die Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsdruck nehmen mit zunehmender Höhe der kernzone infolge der Querschnittserweiterung der Strömung und der Druckverluste aufgrund des Strömungswiderstandes der Partikel ab und die entge@engerichtete Gewichtskraft der körner verlangsamt deren Ge- schwindigkeit bis zum Gleichgewicht von Strömungsgeschwindigkeit und Sinkgeschwindigkeit der körner, re dass die Körner in einer Umkehrzone oberhalb der Kernzone (13) nach aussen in den Bercich verminderten Strömungsdruckes und Strömungsgeschwindigkeit nn Umfang der Behälterwand abgleiten und an dieser entlang in den Unterteil (3) des Behälters (1) zurückfallen wo sie durch ihr Eigengewicht und die Neigung des unteren Trichters (3),die erösser ist als der Schüttwinkel der ruhenden körnerschüttung, allseitig gleichmässig und kontinuierlich in die Kernströmung (13) der Wirbelfontäne (6) zurückrutschen und erneut aufeirbelt erden. Die eintretende Luftströmung wird im Bereich der Gebläseleistung von 50 bis ?OO mm Wassersäule absoluten Druckes und die Luftgeschwindigkeit im Luftschacht mit angenommenem freien Durchtritt im Bereich von 6 bis 15 Meter/Sckunde so geregelt, dass die kernzone (13) mit darüberliegender Umkehrzone der Wirbelfontäne (6) 3/4 bis 4/5 der Behälterhöhe nicht übersteigt.
• Mittels einer Pumpe wird die vorbereite Suspension und/oder Lösung, deren Feststoffnnteitete die Beschichtung der Körper bildet und deren Viskosität bei 20 bis 30 % Feststoffanteil zwischen 500 und 1000 Centipoise betrögt, unter einem nach Sprübbild einzustellenden Druck der Dügen von 50 bis 120 bar zum Düsenstock (10) gefördert, der im unteren Trichter (3) des Behälters (r) eine oder mshrere Diinen (11) hält, die im Gleichstrom mit der von unten einströmenden Warmluft die Suspension und/ oder Lösung unter einem Anfangssprühwinkel von 60° Sprühtropfen von weniger als 0,2 mm Durchmesser in die Kernone vcrspriihen sollen. Der Sprühwinkel wird. durch die Strömungsgeschwindigkeit der Warmluft mit zunehmender Entfernung von der Düsenmündung eingeengt und darf nach Wahl der Düse und des Pumpendruckes nur so gross sein, dass mit der Ablenkung der Sprühtropfen durch die Warmluft in axialer Richtung und mit zunehmender Adsorption der Sprühtropfen sn der Oberflache der Körner durch deren hohe Volumenkonzentration und deren gegenüber der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Sprühropfen langsamere Aufstiegsgeschwindigkeit in der Kernzone (13) der Wirbelfontüne (6) die Sprühzone (12) soll am Umfang als auch in ihrer Höhe derart begrenzt wird, dass dns Ansprühen der Behälterwand (2) und des oberen Siebabschlusses (4) weitgehend vermieden wird.
• sobald die Parameter der Warmluftströmung fijr die Einstellung der Wirbelfontäne und die Parameter der warmluftströmung, der Wahl und Anordnung der Sprühdüsen und des Spriihdruckes für die Feinheit der Sprühpartikel und die Begrenzung der Sprühzone nach den beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, erfolgt die Eichung des Düsendurchsatzes. Unter der Bedingung, dass die Beschichtung eine 10-prozentige Gewichtszunnhme der Körner an Feststoff bewirken soll und die Suspension und/oder Lösung einen Feststoffanteil von 130 Gewichtsprozent hat,miissen für die Beschichtung von 5 kg Körnern 2,5 kg der Suspension und/oder tö-Lösung aufgesprüht werden,die der Düsensntz nach Eichung unter dem vorgegebenen Sprühdruck in einer definierten,kurzen Zeit leistet.
• Der Beschichtungsprozess wird danach zeitlich in Sprüh-und Trocknungsphaswn so aufgeteilt, dass die Antrocknungsphase gleichzeitig mit der Sprühphase stattfindet. Nach Ende der Sprüh-und Antrocknungsphase wird eine reine Trocknungszeit nachgeschaltet,die je nach Temperatur der Warmluft einen definierten,kurzen Zeitraum umfasst und zeitlich dadurch begrenzt wird, dass die Ablufttemperatur während dieser Trocknungszeit nicht wesentlich stein. Solange nnmlich die Energie der Warmluft nur zur Verdampfunkt der die Körner benetzenden Suspensions- und/ oder Lösungsflüssigkeit verwendet wird,nimmt das korn die dem Dampfdruck der Flüssigkeit und dem Luftzurtnnd entsprechende kühlgrenztemperatur an und die Ablufttemperatur bleibt konstant. Erst bei Abtrocknung der Oberflache und vermindertem Stoffübergang der Flüssigkeit vom Korn in die Dampfphase aufgrund von erhöhtem Diffusionswiderstand der angetrockneten Schicht erwärmt sich diese Schicht zunehmend dem Inneren des Korns zu. Das Mass fiir den Anstieg der Gutstemperatur bildet der Anstieg der Ablufttemperatur, worauf entweder die Temperatur der zugefiihrten Warmluft teilweise oder ganz bis zur festgelegten Gutsendtemperatur heruntergeregelt werden kann oder das Gut bei einer definierten erreichten Ablufttemperatur ausgetragen und danach in einer geeigneten Kühlvorrichtung mit Kaltluft auf eine beabsichtigte Temperatur abgekühlt werden kann.
• Durch Probenahme in der Trocknungsphase wird für den Prozess das Ende der Trocknungszeit bestimmt, wonach das Gut eine Temperatur von z. B. 40°C und eine Restfeuchte von 12 bis 13 Prozent nicht iiberschreiten soll. Sobald die fiir diese Werte henotite Trocknungszeit festgelegt ist, können unter den konstanten Parametern des Prozesses beliebig viele Chargen des zeichen Gutes nach diesen zeitlichen Programm beschichtet werden.
• Die Homogenität der Beschichtung auf der Oberfläche der einzelnen Körner knnn durch den optischen Ver- gleich mittels Farbzusatz der Beschichtungsflüssigkeit kenntlich gemacht werden.Die Homogenität und die vollständige Auftragung der Beschichtungsmenge von Korn zu Korn kann durch den Zusatz einer Kennsubstanz in der Beschichtungsflüssigkeit und deren chemischen Nachweis auf den einzelnen Körnern gemessen werden.
• Dieser Test bestätigt für nach dem Verfahren der Erfindung beschichtete Güter die Homogenität der Beschichtung.Unter dieser Homogenität wird Jedoch nicht nur die Beschichtung mit einer Masse gleicher,chemischer Zusammensetzung verstanden.Das Verfahren der Erfindung gestattet durchaus auch mehrere Schichten nacheinander mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung homogen mit einander zu verbinden.
• Das technologische Ausführungsbeispiel ist nicht auf bestimmte,zu beschichtende Güter beschränkt, wenn diese die Parameter des Verfahrens der Erfindung erfüllen.Es können also kornige Naturprodukte wie auch anorganische,technisch gekörnte Schüttgüter mit glatter,rauher oder zerklüfteter Oberfläche unter Erzeugung einer gleichmässigen, geschlossenen Oberfläche beschichtet werden.
• Das Verfahren der Erfindung bietet ausser dieser Anwendungsbreite,auf die zu beschichtenden Güter bezogen, den technischen Vorteil einer gleichmässigen Beschichtung mit hoher Verteilungsgenauigkeit mit einer vorgegebenen Menge oder Schichtdicke der aufzubringenden Stoffe.
• Das Verfahren der Erfindung gestattet die nach dem Stand der Technik bekannten,anorganischen und/oder organischen Substanzen als Suspension oder Lösung zu verwenden.
• Das Verfahren der Erfindung bietet den Vorteil, dass die eingebrachte Suspension oder Lösung aufgrund der hohen Volumenkonzentration (V/V) praktisch vollständig verbraucht wird.Es wird also keine Aufbereitung und Rückführung dieser Stoffe oder deren Verlust notwendig.
• Damit ist zugleich der Vorteil einer weitgehend von Feststoffen freien Abluft verbunden.
• Das Verfahren der Erfindung bietet mit der Ausbildung der Vorrichtung zu seiner Durchführung den technischen Vorteil,dass die Oberflächenbeschichtung in kurzer Zeit erfolgt, woraus sich eine hohe Durchsatzkapazität ergibt.
• Es findet auch keine wesentliche Erwärmung des beschichteten Gutes statt,was insbesondere für biologische Güter vorteilhaft ist.
• Durch die kurze Verweilzeit im inneren Umlauf des Verfahrens der Erfindung bei der stufenweisen Beschichtung ergeben sich insgesamt kurze,freie Weglängen des Gutes in der Vorrichtung gemäss der Erfindung.Es erfolgt somit nur eine geringe,gegenseitige Reibung der beschichteten Körner und nur eine geringe,mechanische Beanspruchung.Es wird somit praktisch kein, oder im Einzelfall nur eine sehr geringe Menge an Abrieb gebildet.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung bietet mit seiner geometrischen Dimensionierung und seinen Maßen in Verbindung mit den Einstellungsparametern des Verfahrens der Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit für unterschiedliche,zu beschichtende Güter die aufzubringende Menge oder die Schichtdicke oder den Durchmesser des beschichteten Gutes spezifisch einzustellen.
• Die Vorrichtung gemäss der Erfindung arbeitet aber auch im Luftverbrauch und im Energiebedarf sehr wirtschaftlich.
• L e e r s e i t e

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur homogenen, gleichmässigen, geschlos senen Oberflächenbeschichtung auf den einzelnen Körnern körniger, rieselfähiger Güter annähernd Sleichmassi.er Kornrösse mit glatter, rauber, zerklüfteter Oberfläche in der wirbelfontäne mit Warmluft unter Verwendung enorganischer und/oder organischer Zusatzstoffe in Suspension und/oder Lösung als Beschichtungsmittel, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen: l)Einfiillen einer vorgegebenen Menge des zu beschichtenden Gutes in einen steslen,sich trichterförmig nach oben erweiternden, am oberen Ende durch Sieb abgeschlessenen Oberteil des Behälters mit einem kiirzeren,tl3cher trichterförmigen, am unteren Ende durch Sieb abgeschlossenen Ünterteil, 2)Eindrücken eines von unten nach oben Cerichteten Warmluftstromes entlang der Mittelachse des Behälters mit solchem Strömungsdruck und solcher Strömungsgeschwindigkeit, dass mit der vorgegebenen Menge des eingefüllten Gutes eine im Durchmesser und in der Höhe durch Wahl des Einströmblendenquerschnittes und durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit begrenzte Wirbelfontäne in Richtung der Mittelachse als Kernzone gebildet wird,die eine hohe Volumenkonzentration (V/V) aufweist, 3)Einspriihen einer im Gleichstrom mit der Warmluft von unten mittels einer oder mehrerer,am unteren Ende des 3ehilters anebrachten Diesen, eintretenden, nach oben gerichteten Suspension und/oder Lösung mit einem Anfangssprühwinkel zwischen etwa 300 und 60° mit vorgegebener Minze / Zeit in den Kernstrom von so hoher Volumenkonzentration'dass die Suspension und/ oder Lösung praktisch vollständig und gleichmassiv von der Oberfläche der durch die Sprühzone wirbelnden und rotierenden Körner des Gutes aufgenommen wird, 4)unter gleichzeitiger Antrocknung der aufgesprühten Schicht im Aufstieg des Gutes in der Kernzone und unter seitlichen Ableiten des Gutes in der oberen Umkehrzone,die durch das Gleichgewicht von Strömungsgeschwindigkeit der 1armluft und der Sinkgeschwindigkeit der beschichteten Körner gebildet wird,und unter Abfallen des beschichteten Gutes in der Rnndzone verminderten Strömungsdruckes entlang.

   der Behälterwand, 5)Zurückgleiten des beschichteten, körnigen Gutes in den unteren, kürzeren, flacher trichterförminen Unterteil zur Wirbelfontäne hin und Wiederholung der Beschichtung bei gleichzeiti-Eer Antrocknung Gcmss den Stufen 2 bis 4,so lange bis die vorgegebene Beschichtungsmege auf das körnige Gut aufgetragen ist, 6)Trocknung de beschicbteten,knrnien Sutes nach Abstellen der Besprühung aus Stufe z, so lange als eine definierte Gutstemperstur nicht überschritten wird und eine vorgegebene Endfeuchte des beschichteten Gutes erreicht ist, und Austragen des Fertiggutes, 7) Absaugen der abgekühlten, dampfbeladenen Abluft und Abtrennung de Dampfphase durch Kondensation und rnz oder teilweiser Zurückführung der Luft nnch Reinigung und Aufheizung in Stufe 2.

   2.Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dnss das zu beschichtende Gut den Korndurchmesser von 0,5 mm nis untere und von 15 mm als obere korngrenze bei annähernd gleichmässiger korngrösse des Gutes einer Charge nicht untcr- bzw. liberschreitet.

   3. Verfahren nech den Ansprüchen 1 und 2,dadurch rtekennzeichnet dass als zu beschichtendes Gut körrnige Nahrungsmittel, Genussmittel, Saatkörner, Pharmazeutika verwendet werden.

   4. Verfahren nach den Anspruchen 1 bis 3, dadruch gekennzeichnet,dass die hohe Volumenkonzentration .nus dem Verh.nltnis des Volumens des zu beschichtenden Gutes in der Kernzone : Volumen der Kernzone gebildet wird und 10 : 100 bis 7)5 : 100 beträgt.

   5. Verfahren nach den ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g ekennzeichnet, dass die kernzone der Wirbelfontäne, erzeugt durch die mit dem zu beschichtenden C.ue beladene, von unten druch eine Strömungablende in deb Behälter eingeführte Warmluft, einen von unten nach oben sich erweiternden steilen Trichter.bildet,deren unterer Querschnitt von dem Durchmesser der Strömungsblende bestimmt wird und deren oberer Querschnitt am Übergang in die Umkehrzone ein Durchmesserverhätnis von untere zu oberen querschnitt 1 : 1,? bin P aufweist.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g ekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsdruck bei vorgogebener Strömungsblende em unteren AbschluN des Behälter so eingestellt wird, dass die Kernzone in etwa 3/4 bis 4/5 der Behälterhöhe in die Umkehr- oder Beruhigungszone der Wirbelfontäne übergeht.

   7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen des sich trichterförmig nach oben erweiternden Unterteils des Behälter zeigen die senkrechte Achse des Behälter einen ITeigungswinkel von etwa 20° bis 500 bilden und eine solche öhe aufweisen dass die Randzone zwischen Kernzone und Behälter wandungen dieses Unterteils des Behälter als Vorrntsraum für die seitlich der Wirbelfontäne herabrallend.en Körner zur gleichmässigen, kontinuierlichen allseitigen Zurückführung in die Wirbelfontäne dient.

   8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Querschnitt des steileren Oberteils des Behälters gleich ist dem oberen Querschnitt des Unterteils und die @egenüber der zentrisch verlaufenden kernzone am Umfang des Behälters sich bildende druckverminderte Randzone durch die Erweiterung des Oberteils des Behälters im Verhältnis des unteren Querschnitten des Oberteils : Querschnitt des oberen Abschlusses des Oberteils wie 1 : 1,5 bis 4,5 gebildet wird.

   9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kornbereich des Gutes Jeweils homogener Chargen im eingeengten Kornbereich einen Bereich von etwa plus/minus 20 Prozent von der mittleren Eorngrösse nicht überschreitet und das Gut etwa annähernd gleiches spezifisches Gewicht aufweist.

   10.Verfahren nch den Anspriichen 1 bis 9,dadurch gekennzeichnet, dass die Versprühung der Suspension und/oder der Lösung mit so hohem Druck m Düsenaustritt erfolgt, das ein feiner Sprühnebel mit Sprühpartikeln gebildet wird, die um ein Vielfaches kleiner sind als die mittlere korngrösse des Gutes.

   11. Verfahren nach den Anqpriichen 1 bis 10,dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgrösse des Sprühnebels durch die Wahl der Düse und durch Einstellung des Spründruckes in Abhängigkeit von der Viskosität der Susnension und/oder Lösung geregelt wird.

   18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsdruck so eingestellt wird, das die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Sprühpartikel grösser ist als die Fluggeschwindigkeit des zu beschichtenden Gutes.

   l3.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis l?,dndurch gekennzeichnet,dess der Austrittswinkel und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Sprühpartikel des Sprühnebels am Düsenaustritt durch die Wahl der bis und din Recelunz des Sprühdruckes auf einen oberen Wert derart begrenzt wird,dnss die vollständige Adsorption auf der Oberfläche des körnigen Gutes erfolgt und klein seitlicher Austritt nu.q dem Querschnitt der Kernzone hoher Volumenkonzentration erfolgt.

   14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Sprühnebels der Sprühpartikel im Oberteil des Behölters durch die Wahl und örtliche Anordnung der Diese und die Regelung des Sprühdruckes sowie durch die vorgegebene Luftgeschwindigkeit der eintretenden Warmluft geregelt wird und diese Höhe durch die Adsorption der Sprühpartikel auf der Oberfläche der körner dadurch begrenzt wird, dass die Volumenkonzentration der Körner in der kernzone o gross ist,dasn ein Burchschlagen freier,nicht adsorbierter Sprühpartikel iber die Höhe der Kernzone hinaus weitgehend verhinier-t wird.

   15. Verfahren in Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1 und nach den Massnahmen der .\nsprüche 1 bis l4,dndurch gekennzeichnet,dess jeweils ein Rehälter periodisch in einem kontinuierlichen Prozess mit einer vorgegebenen Menge des zu beschichtenden Gutes gefüllt, ven unten die Warmluft im Gleichstrom mit einer Teilmenge der Suspension und/oder Lösung oder unterschiedlich zusammengesetzten Suspensionen und/oder Lösungen in die Kernzone des zu beschichtenden Gutes eingeführt, dieses beschichtet und gleichzeitig angetrocknet wird, danach in diesen Behalter eine weitere Teilmenge der Suspension und/od-er Lösung oder eine andere Suspeneion und/oder Lösung eingesprüht und angetrocknet wird,dadurch eine weitere homogene Beschichtung erfolgt und dieser Vorgang in weiteren Verfahrensstufen so lange wiederholt wird,bis die vorgegebenen 13eschichtungsmengen homogen verteilt auf die Körner des Gutes aufgebrscht sind, danach in einer weiteran Stufe so lnnge das benchichtete Gut mit Warmluft etrocknet wird,als eine definierte Gutstemperatur nicht iiberschritten und eine definierte End.-feuchte des Gutes eingestellt ist,dnnnch in einer weiteren Stufe mit Luft von Faumtemperstur das beschichtete Gut abgeFjhlt und ausgetragen wird und die Abluft ausgeführt, getrocknet und gegebenenfalls gereini-t recycliert wird.

   16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch ekennzeichnet,dass diese aus dem Wirbelreaktor-I3ehälter (1) mit den kreisrunden oder mehreckimen Querschnitten des sich nach oben erweiternden Oberteils (9) und des unten engesetzten, trichterförmigen Unterteils (3) mit Offnunß nach oben besteht, der an seinem oberen und unteren Ende Je einen Siebabschluß (4, 5) trägt und dessen Querschnitteänderung vom unteren Siebebschluß (5) bis zur Oberkante des unteren Trichters (3) im Winkel von 20° bis 50° zur senkrechten Achse erfolgt und von der Unterkante des Oberteils bis zum oberen Siebabschluss (4) im Verhältnis 1 : 1,5 bis 4,5 steht und dessen oberer (4) und unterer (5) Siebabschluss aus auswechselbaren Sieben mit grösstmöglichem freien Querschnitt und einer Ilaschenweite kleiner nls der kleinste oue.rschnitt des zu beschichtenden Gutes besteht und dessen Oberteil so hoch ist, ds die von der von unten eingeführten warmluft mit dem zu beschichtenden Gut erzeugte Wirbelfontäne (6) Aufgrund der Druckverluste, summiert aus Siebwiderstand, Wirbelbettwiderstand und Querschnittserweiterung des Behalters,eine obere Umkehrhöhe in 3/4 bis 4/5 der Behälterhöhe aufweist.

   17.Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass über dem oberen Siebabschluss (4) eine Abzugshaube (7) zur Absaugung der austretenden Warmluft angeordnet ist.

   18.Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass unterhalb des unteren Siebabschlusses (5) ein Luftschacht (8) engeordnet ist,der die Warmluft vom Gebläse in den Wirbelreaktor-Behälter leitet, dessen Querschnitt grösser ist als der Querschnitt des unteren Siebabschlusees (5),so dass aufgrund der Form und der Querschnittsänderung zwischen Luftschacht (8),dem unteren .Siebabschluss (5) und dem trichterförmigen Unterteil (3) des Wirbelreaktor-Behälters (1) eine Strömungsblendenwirkung zur zentrischen Ausrichtung und Beschleunigung der unten eintretenden Warmluft bewirkt wird, und dessen Querschnitt durch eine weitere Blende oder Luftklappe (9) so verändert werden kann, dass eine Regelung der Strömungsgeschwindigkeit und d.es Stromunsd.ruckes der von unten eingefijhrten Warmluft möglich ist.

   19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,dass in dem unteren Teil des wirbelreaktor-Behälters (1) seitlich ein oder nehrere Düsenstöcke (10) eingesetzt werden, deren Diise oder Diesen (11) in Richtung der senkrechten Achse des Wirbelreaktor-Behälters nch oben ausgerichtet sind und deren Spriihbereich (12) durch deren Einbauanordnung, die Wahl der Diesen und die Regelung des Spri'hdruckes und die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit der von unten eingeffihrten Warmluft nuf den ouerschnitt der Kernzone (13) der Wirbelfontäne beschränkt wird.

   20.Vorrichtung nach den Anspruche 1 bis 19, dadurch Sekennzeichnet,dass die Innenwand des Wirbelreaktor-Behälters (1) eine Beschichtung zum Korrosionsschutz der Wand'zur Erhöhung der Gleitfähigkeit des zu beschichtenden Gutes an der Wand und zur Geräuschdämmung aufweist.

   21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 20, dad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Oberflächenbeschichtung der Innenwand des wirbelreaktor-Behälter (1) aus abriebfestem Kunststoff mit glatter Obarfläche besteht.