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Gegenstand
der Erfindung ist ein Mischtrockner und/oder Reaktor nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 oder 3. Auf dem Gebiet der Mischtrockner
ist es bekannt, sogenannte Konusschneckenmischer zu verwenden, die
dadurch gebildet sind, dass in einem konusförmigen Produktraum eine ebenfalls
konisch ausgebildete Mischschnecke drehend angetrieben angeordnet
ist. In an sich bekannter Weise besteht ein solcher Konusschneckenmischer
aus einem Konusmantel, der einen unteren, zentralen mittigen Auslauf
aufweist und aus einem dem Produktraum nach oben abschließenden Oberboden,
an dem verschiedene Einlauf- und sonstige Öffnungen angeordnet sind.
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Es
ist bekannt, den Konusschneckenmischer beheizt oder unbeheizt auszubilden.
Bei den bekannten Konusschneckenmischern besteht der Nachteil, dass
sie eine relativ hohe Bauhöhe
haben. Dies liegt daran, dass der Konusmantel bodenseitig nach unten
stark zuläuft,
weil sich das Produkt im Bereich eines zentralen Auslaufes konzentrieren
soll. Dadurch ergibt sich ein relativ spitz nach unten zulaufender Produktraum
mit dem Nachteil, dass wegen des geforderten Nutzvolumens eine sehr
lange Mischschnecke verwendet werden muss. Bei der Verwendung einer
langen Mischschnecke besteht der Nachteil, dass aufgrund der wirkenden
Querdrehmomente im Produktraum während
des Mischvorganges die Mischschnecke seitlich auslenkt und die Gefahr
besteht, dass die Mischschneckenwendeln an den Innenwandungen des
Produktraumes anlaufen. Dadurch werden in unerwünschter Weise Partikel der Mischschnecke
selbst in das Produkt eingetragen, was bei verschiedenen Produkten
nicht tolerabel ist. Aus diesem Grund muss die Mischschnecke in
ihrem radial äußeren Bereich
einen wesentlichen radialen Abstand zur Innenwandung des Konusmantels
aufweisen, wobei dieser Abstand etwa je nach Länge der Mischschnecke etwa
20 mm beträgt.
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Die
hohe Bauform ist bei Einbauten in einem Chemiebetrieb unerwünscht und
führt zu
unnötig
hohen Baukosten, denn es ist üblich,
bei chemischen Produktionsanlagen die einzelnen Apparate stockweise
anzuordnen. Im oberen Stockwerk (z. B. dem zweiten Stock) sind hierbei
die Reaktionsbehälter
angeordnet, deren Auslauf mit einer Zentrifuge verbunden ist, welche
Zentrifugen im ersten Stock der Produktionsanlage angeordnet sind
und der Auslauf der Zentrifuge wiederum in einem im Erdgeschoss
angeordneten Mischtrockner einläuft.
Sind nun derartige Mischtrockner als unerwünscht hohe Konusschneckenmischtrockner
ausgebildet, besteht der Nachteil, dass Bauvolumen verloren geht
und die genannte dreistöckige
Anordnung einer Chemieanlage notwendig ist.
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Durch
die lange Bauform des Konusmantels bedingt, welcher das Produkt
auf den Bodenbereich und den dortigen Auslauf konzentriert, besteht
der Nachteil, dass in diesem Bereich eine schlechte Durchmischung
des Produktes stattfindet und somit auch die Trocknungszeit des
Produktes durch die verlängerte
Trocknungszeit des Produktes in diesem Bodenbereich insgesamt bestimmt
wird. Hierdurch geht viel Trocknungsenergie verloren, denn die Trocknungsenergie
liegt dann unnützerweise
für den gesamten
Produktraum vor, obwohl das eigentliche zu trocknende Produkt nur
noch im Bodenbereich angeordnet ist. Bedingt durch die Tatsache,
dass die Mischwendel in der Konusschnecke im Bodenbereich nur eine
sehr geringe Durchmischungswirkung hat, besteht die Gefahr, dass
das Produkt in diesem Bodenbereich anhaftet, klebt und nicht vollständig über den
Auslauf entfernt wird. Damit bleibt in unerwünschter Weise Produkt im Auslaufbereich
hängen, und
der Konusschneckenmischer muss nach einer vollständigen Befüllung und Entleerung als Zwischenmaßnahme gereinigt
werden, um das möglicherweise
noch anhaftende Produkt zu entfernen. Dies ist mit einem aufwendigen
Zwischenvorgang verbunden, der Zeit und Energie kostet.
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Bei
einem handelsüblichen
Konusschneckenmischer, wie er zum Stand der Technik gehört, wird
ein typisches Füllvolumen
im Produktraum von etwa 500 Liter angegeben. Ein solcher Konusschneckenmischer
nach dem Stand der Technik hat hierbei eine Konusmantelhöhe von etwa
130 cm bei einem Gesamtdurchmesser von etwa 140 cm.
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Wichtig
ist nun, dass die bodenseitige Auslauföffnung und insgesamt die Stirnfläche im Bereich des
Konusbodens einen Durchmesser von 20 cm aufweist. Dies erfordert
die Anfertigung eines sehr schmalen und hohen Konusmantels, was
mit den herkömmlichen
Walzmitteln relativ schwierig ist, denn es ist außerordentlich
schwierig, entsprechende Walzen im Bereich des sehr schmalen Konusbodens
mit einem Durchmesser von 20 cm anzusetzen.
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Die
Herstellung eines solchen bekannten Konusschneckenmischers ist daher
besonders aufwendig. Aus diesem Grund besteht auch die Gefahr, dass
ein solcher Konusmantel unrund ist, weil insbesondere im Bodenbereich
nur eine erschwerte Auswalzung des Materials gegeben ist, was wegen
der Unrundheit des Konusmantels insgesamt zu einem schlechteren
Mischergebnis führt.
Dies deshalb, weil die Mischwendeln dann unterschiedliche Abstände zu den
Innenflächen
des Konusmantels während
des Mischvorganges haben und deshalb in diesem Bereich unvermischtes
Produkt sich ablagert, was nicht mehr in den Mischkreislauf einbezogen
wird.
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Wegen
dieser Anpresserscheinungen der Mischwendeln in den nicht durchmischten
Bereichen des Konusmantels neigt das Produkt auch zum Ankleben an
der Innenwandung und kann dann nicht mehr vollständig ausgetragen werden. Weiterer Nachteil
eines bekannten Konusschneckenmischers ist, dass die von außen in den
Konusmantel eingeführten
Einbauten immer im unteren Bereich des Konusmantels angesetzt werden
müssen,
gerade dort, wo wenig Einbauplatz zur Verfügung steht. Diese Einbauten
führen
zu einem unerwünschten
Verzug des Konusmantels in diesem sehr schmalen und engen Einbauraum,
was zur Erzeugung einer zusätzlichen
Unrundheit des Konusmantels im Bereich der Auslauföffnung führt. Hierdurch
wird das Mischergebnis wiederum verschlechtert.
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Es
ist ferner bekannt, sogenannte Kugelmischer zu verwenden. Es handelt
sich um vollkugelige Mischkörper,
in deren Innenraum das Produkt gemischt wird, weil der Kugeltrockner
von einer Mischwelle durchsetzt ist, welche drehfest mit Mischschaufeln
verbunden ist, welche eine Durchmischung des Produktes erreichen.
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Die
Herstellungskosten eines derartigen Kugelkörpers sind außerordentlich
hoch, denn diese Kugelkörper
bestehen aus mittig miteinander verbundenen Halbkugeln, wobei jede
Halbkugel wiederum aus Kugelsegmenten besteht, die in einem aufwendigen
Schweiß-
und Verarbeitungsvorgang miteinander verbunden sind. Die Kugeltrockner
haben aufgrund ihrer Kugelform eine sehr kleine Heizfläche und
daher einen schlechten Trocknungswirkungsgrad. Um diesen Trocknungswirkungsgrad
zu verbessern, ist es bekannt, eine sehr hohe Antriebsleistung an
der Mischschneckenwelle zu installieren, um hohe Umdrehungszahlen
zu erzielen, die aufgrund erhöhter
Reibung im Produkt eine verbesserte Wärmeübertragung aufgrund entstandener
Reibungswärme
in das Produkt ermöglichen
sollen.
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Ferner
ist es bekannt, in aufwendiger Weise die Mischschnecke zu beheizen,
was wiederum mit erhöhtem
Aufwand verbunden ist.
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Durch
den schlechten Trocknungswirkungsgrad und die Kompensationsversuche
der Industrie mit hohen Umdrehungszahlen derartige Trocknungswirkungsgrade
zu verbessern, besteht allerdings der Nachteil, dass das Produkt
zerstört
wird, weil die Mischwendeln zu einer Zerstörung des Produktes aufgrund
der hohen kinetischen Energie führen.
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Wegen
der geforderten hohen Antriebsleistung zwecks Eintragung von Reibungswärme in das zu
trocknende Produkt, folgt damit auch eine vergrößerte Dimensionierung der Mischschnecke
und der Mischschneckenwendeln, was wiederum zu höheren Herstellungspreisen führt.
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Bezüglich des
Nutzvolumens und der damit verbundenen Bauhöhe sind sehr gute Verhältnisse angenähert, denn
es ist bekannt, dass im Kugelinnenraum bei kleiner Bauhöhe eine
große
Menge des Produktes verarbeitet werden kann.
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Der
Erfindung liegt deshalb ausgehend von einem Konusschneckenmischer
der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, bei wesentlich geringerer
Bauhöhe,
geringeren Herstellungskosten und einem verbesserten Produkttrocknungs-
und Durchmischungsgrad einen kostengünstigeren Mischtrockner vorzuschlagen.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die Merkmale der
unabhängigen
Patentansprüche
1 oder 3 gekennzeichnet.
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Anspruch
1 sieht als wesentliche Merkmale vor, dass der Mischtrockner nach
der Erfindung in seinem oberen Bereich einen gegenüber dem
Stand der Technik gekürzten
Konusmantel aufweist und in seinem unteren Bereich einen gewölbten Boden,
wie z. B. sphärischen
Kugelabschnittsboden oder einen Korbbogenboden bzw. Klöpperboden,
oder aber einen ebenen Boden, wie z. B. einen Kegelboden oder auch
einen einfachen Flachboden.
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Anspruch
3 sieht als wesentliche Merkmale vor, dass mindestens zwei axial
voneinander beabstandete Mischorgane radial asymmetrisch auf der Rührwelle
des Rührwerks
angeordnet sind, die jeweils mindestens zwei unterschiedlich lange
Ankerschaufeln aufweisen.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre nach Anspruch 1 ergibt sich nun
der wesentliche Vorteil, dass nun einerseits die Vorteile eines
Konusschneckenmischers (große
Heizfläche
wegen großer
berührter
Flächen
am Konusmantel) mit den Vorteilen eines Kugeltrockners verbunden
werden, der den wesentlichen Vorteil hat, dass der Auslaufbereich nun
nicht mehr auf einen sehr dünnen
schmalen Konus zuläuft,
sondern wesentlich breiter und gewölbt (z. B. kugelig), kegelig
oder auch eben ausgebildet ist.
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Damit
besteht nach Anspruch 3 der Vorteil, dass nun auch in diesem Auslaufbereich,
der insbesondere als Kugelboden ausgebildet ist, eine ausgezeichnete
Durchmischung gegeben ist, weil in diesem Auslaufbereich (Kugelboden)
ein spezieller Bodenmischer angeordnet werden kann, der sehr wandnah
mit geringer Toleranz an der Wand entlang fahren kann, ohne dass
die Gefahr besteht – die
beim konischen Schneckenmischer gegeben war – dass diese Mischschnecke
in diesen Bereich ausweicht aufgrund einwirkender Querdrehmomente
und die Mischschneckenwendeln an der Wandseite auflaufen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen bodenseitigen Mischer,
der insbesondere im Kugelboden arbeitet, können deshalb minimale Toleranzen
des Bodenmischers in Richtung zur Wand von z. B. 5 mm erreicht werden,
was bisher nicht bei Konusschneckenmischern möglich war.
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Die
Erfindung besteht also darin, dass man im Wesentlichen einen gekürzten Konusmantel
im oberen Bereich verwendet und in dem unteren Bereich insbesondere
einen Kugelboden verwendet, und es ergibt sich hieraus eine Glockenform
eines neuartigen Mischtrockners, der deshalb im Rahmen der vorliegenden
Erfindung als „Glockentrockner" bezeichnet wird.
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Kennzeichnendes
Merkmal dieses Glockentrockners ist, dass der Produktraum die Formgebung einer
Glocke hat, nämlich
einen kugeligen Glockenboden, der nachfolgend auch als Kugelboden
bezeichnet wird und einem sich darüber ansetzenden Konusmantel,
der in seinem Kegelmantelwinkel dem Kugelmantelwinkel des herkömmlichen
Konusschneckenmischers entspricht.
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Durch
die gegebene technische Lehre ergibt sich nun der wesentliche Vorteil,
dass in entscheidender Weise die Bauhöhe des neuartigen Glockentrockners
bei gleichem Produktvolumen im Vergleich zu einem Konusschneckenmischer
verringert werden kann. Bei einem Produktvolumen von z. B. 500 Litern hat
ein Konusschneckenmischer eine Flanschhöhe von – wie eingangs erwähnt – 130 cm.
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Der
erfindungsgemäße Glockentrockner
hat bei gleichem Durchmesser und bei gleichem Produktvolumen eine
Flanschhöhe
von 78 cm. Es handelt sich also um eine um 40% verringerte Bauhöhe des gesamten
Mischtrockners bei gleichem Volumen und gleichem Durchmesser. Dies
ist ein entscheidender Vorteil, den der erfindungsgemäße Glockentrockner
gegenüber
dem Stand der Technik hat. Seine Bauhöhe ist also gegenüber einem
gleichartigen Konusschneckenmischer um 40% reduziert. Aufgrund der
Tatsache, dass im unteren Bereich – etwa im Bereich eines Drittels
der Gesamthöhe
des Mischtrockners ein Kugelboden angesetzt wird, ergeben sich geringere
Fertigungstoleranzen, denn ein solcher Kugelboden kann sehr einfach
hergestellt werden. Er ist formstabil und kann sehr genau hergestellt
werden, was zu einer besseren Rundheit führt. Aus diesem Grund ist es – wie vorher
erwähnt – möglich, den in
diesem Bereich eingesetzten Bodenmischer mit einem geringen radialen
Abstand von z. B. 5 mm zur Innenwandung des Kugelbodens laufen zu
lassen.
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Dadurch
ergibt sich eine wesentlich verbesserte Durchmischung im untersten
Bereich, und es liegt vor allem auch kein Totraum vor. Es bedarf
deshalb auch keines Restmengenrührers,
wie er beim Stand der Technik erforderlich war.
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Wegen
der reduzierten Bauhöhe
ergibt sich insgesamt bei dem erfindungsgemäßen Mischtrockner auch eine
kleinere Oberfläche,
und damit besteht auch eine verringerte Gefahr, dass sich das Produkt an
der Wand festsetzt und nur schwierig zu entfernen ist.
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Wegen
der geringeren Bauhöhe
ergibt sich auch eine kürzere
und damit auch eine steifere Rührwelle,
was wiederum dazu führt,
dass die verwendeten Mischorgane mit geringerem Wandabstand zu den
Innenwandungen des Glockentrockners geführt werden können. Hierdurch
wird wiederum ein verbesserter Mischwirkungsgrad erreicht.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die Vorteile eines Konusschneckenmischers – hoher
Trocknungswirkungsgrad – hier
verwendet werden, ist deshalb auch ein hoher Energieeintrag möglich, denn
es kann – in
an sich bekannter Weise – sowohl
der Oberboden beheizt werden als auch der Kegelmantel selbst.
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In
einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen,
dass der Glockentrockner vertikal ausgerichtet ausgebildet ist und
eine zentrale untere Auslauföffnung
aufweist.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
ist es jedoch vorgesehen, dass die Mischschnecke einen Winkel zur
Vertikalen einnimmt und z. B. einen Winkel im Bereich von 5 bis
15 Grad aufweist. Dann ist somit vorgesehen, dass der gesamte Behälter in
diesem Bereich von 5 bis 15 Grad geneigt ausgebildet ist, was zu
dem Vorteil führt,
dass der untere, bodenseitige Auslauf nun genau in der Vertikalen ausgerichtet
werden kann, so dass das Produkt schwerkraftbedingt genau in der
Vertikalen ausgetragen werden kann. Eine seitliche Austragung des
Produktes ist deshalb nicht gegeben, und deshalb besteht keine Gefahr
des Anbackens des Produkts im Auslaufbereich.
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Durch
die ordnungsgemäße Schrägstellung des
gesamten Produktraumes in Verbindung mit der schräg gestellten
Mischwelle ergibt sich der weitere Vorteil, dass das Produkt auch
in horizontaler Richtung gut durchmischt wird. Eine solche gute
Durchmischung erfolgt bereits schon dann, wenn die Mischorgane gleichschaufelig
ausgebildet sind und symmetrisch ausgebildet sind, weil bereits
schon aufgrund dieser Schrägstellung
eine schräg
nach oben gerichtete Förderung
des Produktes aufgrund der gleichdimensionierten Mischorgane gegeben
ist. Viel besser wird noch das Mischungsergebnis dann, wenn man die
Mischorgane asymmetrisch anordnet und hierbei unterschiedliche lange
Mischschaufeln oder Mischpaddel verwendet. Von besonderem Vorteil
ist, wenn man als Mischorgane zwei voneinander beabstandet angeordnete
Mischorgane verwendet, die drehfest mit der Mischwelle verbunden
sind.
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Hierbei
wird es bevorzugt, wenn der bodenseitige Mischer (Bodenmischer)
zwei unterschiedlich lange Ankerschaufeln aufweist. Der Begriff „Ankerschaufel" ist deshalb gewählt, weil
die Schaufeln etwa der Form eines Ankers entsprechen und überdies
noch unterschiedlich lang ausgebildet sind. Dies führt dazu,
dass bei schräg
stehendem Produktraum und schräg
stehendem Bodenmischer mit schräg stehender
Mischwelle das Produkt zunächst
einmal von der unteren kürzeren
bodenseitigen Schaufel erfasst und in Richtung schräg nach oben
gefördert wird
und dort eine Ruhezone erfährt,
wo nämlich
die radial äußere Länge der
Ankerschaufel aufhört.
Das Produkt bleibt dort im Produktraum stehen und wird nach einer
kurzen Umdrehung des bodenseitigen Mischorgans von der längeren Ankerschaufel
erfasst und weiter nach oben gefördert.
Daher kommt es zu einer intermittierenden Durchmischung des Produktes,
weil das Produkt aufgrund der unterschiedlich lang ausgebildeten
Mischschaufeln kurzzeitig im Produktraum verharrt, um dann weiter
in dem Produktraum hinein vermischt zu werden.
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Wichtig
ist, dass nach der Förderung
des Produktes aus dem Bereich des Bodenmischers heraus, dieses Produkt
von einem etwa im mittleren Bereich des Produktraumes angeordneten
Organ erfasst wird, wobei dieses Mischorgan wiederum ungleichmäßig lange
Schaufelpaddel aufweist, die wiederum den gleichen Mischeffekt ausführen, d.
h. beim Fördern
des Produktes durch das kürzere Schaufelpaddel
schräg
nach oben zunächst
eine Ruhezone für
das Produkt an der radial äußeren Begrenzung
des kürzeren
Schaufelpaddels definieren, wonach dann nach einer Halbumdrehung
das längere
Schaufelpaddel das dort verharrende Produkt ergreift und weiter
schräg
nach oben fördert.
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Durch
die schräge
Anordnung des Glockentrockners insgesamt ergibt sich auch der Vorteil,
dass die Rührwerksorgane
schräg
im Produktraum liegen und deshalb nicht mehr die Gefahr besteht,
dass sich in unerwünschter
Weise Produkt auf den Mischorganen absetzt, was beim nachfolgenden
Austrag des Produktes nicht mehr von den Mischorganen entfernt werden
kann. Das Produkt wird also von den schräg gestellten Mischflächen der
Mischorgane von selbst, schwerkraftbedingt, abfallen, wenn der Austrag
geöffnet
wird. Damit wird die Restmenge des Produktes im Produktraum auf
ein Minimum beschränkt.
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Bedingt
durch die konstruktiven Merkmale des erfindungsgemäßen Glockentrockners
(Schrägstellung,
neuartiges Rührwerk,
Kugelboden) ergibt sich insgesamt eine kleinere Oberfläche und
damit ein wesentlich geringerer Energieeintrag zum Zweck der Trocknung
bei geringerer Antriebsleistung.
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Aufgrund
der Tatsache, dass ausgezeichnete Durchmischungswirkungsgrade bei
hoher Trocknungsleistung und bei Minimierung der Restmenge im Produktraum
gegeben ist, ist es erstmals möglich, den
erfindungsgemäßen Glockentrockner
auch als Reaktor einzusetzen. Bei den Konusschneckenmischern war
dies nicht möglich,
weil aufgrund des schlechten Durchmischungsgrades das Produkt nur ungleichmäßig im Produktraum
vorhanden war, was zu einer ungleichmäßigen Reaktion führte, wenn
ein solcher konischer Schneckenmischer als Reaktor verwendet wurde.
Deshalb war es bisher nicht möglich,
bekannte Konusschneckenmischer als Reaktor zu verwenden.
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Hier
setzt die Erfindung ein, die nun erstmals die Vorteile des erfindungsgemäßen Glockentrockners
ausnutzt und bei wesentlich verbessertem Durchmischungsgrad erstmals
ermöglicht,
dass in dem Produktraum auch Reaktionspartner eingeführt werden
können,
die mit dem in hohem Wirkungsgrad durchmischten Produkten gleichmäßig reagieren.
Es versteht sich von selbst, dass bei der Ausbildung des Glockentrockners
als Reaktor auch die übrigen üblicherweise
für die
Bildung als Reaktor notwendigen Vorrichtungsmerkmale eingebaut werden.
Solche Vorrichtungsmerkmale sind z. B. Stromstörer, die bei der Verwendung
des Reaktors zur Verarbeitung von flüssigen Produkten verwendet
werden, ebenso wie Mess- und Regelungsorgane, die in den Produktraum
hineinreichen.
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Weiterer
Vorteil ist, dass aufgrund der gewählten Kugelform des Kugelbodens
nun erstmals der Vorteil besteht, dass bei gleichem Materialeinsatz (Wandstärke des
Glockentrockners im Vergleich zu einem Konusschneckenmischer) eine
wesentlich verbesserte Beulstabilität, Verzugsfestigkeit und Formstabilität gewährleistet
ist. Aufgrund dieser Tatsache ist es nun erstmals möglich, einen
solchen Glockentrockner auch mit Überdruck zu betreiben, was
bei üblichen
Konusschneckenmischern nur mit erhöhtem Materialeinsatz und verschlechtertem
Wirkungsgrad möglich
ist.
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Aufgrund
der Tatsache, dass nun erfindungsgemäß der Glockentrockner gleichzeitig
als Reaktor verwendet werden kann, ergibt sich eine wesentliche Einsparung
von Umfüllvorgängen. Dies
bedeutet, dass eine Produktionsanlage nur noch aus zwei Apparaten
bestehen muss, die vorher aus 3 Apparaten (Reaktor, Zentrifuge,
Trockner) bestehen musste. Es kann nun erfindungsgemäß der Reaktor üblicher Bauart
entfallen, weil der erfindungsgemäße Glockentrockner sowohl als
Reaktor als auch als Trockner verwendet werden kann. Damit ergeben
sich wesentliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung einer solchen
Produktionsanlage.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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A:
ein Konusschneckenmischer nach dem Stand der Technik im gleichen
Größenverhältnis und
Abmessungen wie der in
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1:
gezeigte Glockentrockner (schematisiert)
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2:
eine vergrößerte Darstellung
eines Glockentrockners nach der Erfindung
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3:
eine Draufsicht auf das untere Drittel eines Glockentrockners in
Richtung auf die Bodenseite
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4:
ein Schnitt durch die Anordnung nach 3 in Richtung
der Linie IV-IV
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5:
eine Prinzipdarstellung des Kugelbodens nach den 1–4 über etwa
160° Kugelabschnitt
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6:
eine Prinzipdarstellung einer Variante des Kugelbodens nach den 1–4 in
Form eines Tellerbodens über
etwa 55° Kugelabschnitt
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7:
eine Prinzipdarstellung einer Variante des Kugelbodens nach den 1–4 in
Form eines Korbbogenbodens/Klöpperbodens
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8:
eine Prinzipdarstellung einer Variante des Kugelbodens nach den 1–4 in
Form eines Stumpfwinkel-Kegelbodens mit ca. 150°-Winkel
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9:
eine Prinzipdarstellung einer Variante des Kugelbodens nach den 1–4 in
Form eines Flachbodens an einem in der Länge wesentlich gekürzten Kegelmantels.
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Die A im
Vergleich zur 1 zeigt die wesentlichen Vorteile
der vorliegenden Erfindung.
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In
der A nach dem Stand der Technik ist ein Konusschneckenmischer 30 dargestellt
mit gleichem Produktvolumen und bei gleichem Behälterdurchmesser 28 eine
wesentlich größere Bauhöhe aufweist,
wie dies an der Konusmantelhöhe 26 erkennbar
ist. Die Konusmantelhöhe 26 wird
dadurch definiert, dass sie die Höhe des Produktraumes bis zur
Begrenzung der Flanschdichtung 23 entspricht.
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Ein
Vergleich mit der 1 und dem neuartigen Glockentrockner 1 zeigt,
dass die dort verwendete Glockenmantelhöhe 27 um 30% gegenüber der Konusmantelhöhe 26 verringert
ist. Selbstverständlich
weist der Produktraum ebenfalls eine Produktmenge von etwa 500 Liter
auf. Die Produktmenge wird hierbei soweit bis zur Begrenzungslinie 22 eingefüllt. In
an sich bekannter Weise ist im Konusschneckenmischer ein Oberboden 2 angeordnet
und ein Oberrührwerksflansch,
durch den eine nicht näher
dargestellte Rührwerkswelle
hindurchgreift. Der Kegelmantelwinkel 24 des Konusmantels 38 entspricht
genau dem Kegelmantelwinkel 24 des Glockentrockners 1 und
hat etwa den Wert von 45 Grad.
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Wichtig
ist nun, dass etwa im Bereich von einem Drittel der Höhe – gemessen
vom Boden aus – der
Konusschneckenmischer 30 abgeschnitten wird. Dies ist mit
der Drittelhöhe 29 in A dargestellt. Erfindungsgemäß ist nun
in diesem Bereich ein Kugelboden 34 an den Konusmantel 38 angesetzt
und werkstoffeinstückig
mit diesem verbunden. Es kann z. B. eine direkte Verschweißung stattfinden.
Ebenso können
natürlich
auch lösbare
Verbindungsmittel (z. B. klappbare Scharniere) in diesem Bereich
angeordnet werden. Dies führt
nämlich
dazu, dass man einen herkömmlichen
Konusschneckenmischer jederzeit umrüsten kann, indem man im Bereich
der Drittelhöhe 29 den
Konusmantel 38 aufschneidet und den Kugelboden 34 ansetzt,
was insgesamt zu der Glockenform des genannten Glockentrockners 1 führt.
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Vorteil
eines schwenkbar an dem Konusmantel 38 angelenkten Kugelboden 34 ist,
dass eine gute Inspizierbarkeit des Rührwerks und des Auslaufes im
unteren Bereich erfolgen kann, im Gegensatz zu herkömmlichen
Konusschneckenmischern 30. Weiterer Vorteil ist, dass durch
einen vom Konusmantel 38 abklappbaren Kugelboden 34 das
Rührwerk
von unten her über
die geöffnete
untere Stirnseite des Konusmantels 38 in den Glockentrockner 1 eingebracht
werden kann, wodurch dann die teure Flanschverbindung zwischen Oberboden 2 und
Konusmantel 38 entfallen kann.
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Damit
ist erkennbar, dass auch die Kugelbodenhöhe 33 gegenüber der
Drittelhöhe 29 entscheidend
verringert ist, weil durch diese Verringerung die eigentliche Einsparung
der Bauhöhe
erreicht wird. Dies wird durch die Maßlinie 32 in 1 angezeigt.
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Die
Mischschnecke 25 eines Konusschneckenmischers 30 kann
auch bei einem Glockentrockner 1 nach der Erfindung verwendet
werden. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, weil
die Erfindung anhand der 2 bis 4 andere
Mischorgane beschreibt, die in Alleinstellung für sich aber auch in Kombination
mit dem neuartigen Kugelboden 34 Schutz genießen sollen.
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In 2 sind
weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Glockentrockners 1 dargestellt.
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Der
Rührwerksantrieb 9 treibt
eine Rührwelle 11 an,
die durch eine Lager- und Dichtlaterne 10 im Bereich des
Oberbodens 2 in den Produktraum 48 eingeführt ist.
Im Oberboden 2 ist ein Einlaufstutzen 3 für die Eintragung
von Feststoff angeordnet und ebenso ein Mannloch 4 für die Inspektion
des Produktraumes 48.
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Ferner
sind Heizstutzen 5, 6 für die Beheizung des Oberbodens 2 angeordnet.
Der Konusmantel 38 wird durch die Heizstutzen 7, 8 beheizt
und weist im Übrigen
einen außen
liegenden Isoliermantel 12 auf.
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Es
sind zwei im Abstand vertikal übereinander
angeordnete Mischorgane 13, 14 vorgesehen, wobei
wichtig ist, dass insgesamt der Glockentrockner 1 schräg gestellt
ist und hierbei die Mischachse 35 im Neigungswinkel 37 im
Bereich von 5 bis 25° in Richtung
zur Vertikalen 36 aufweist.
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Das
untere Mischorgan ist als Bodenmischer 14 ausgebildet und
weist zwei ungleich lange Ankerschaufeln 15, 16 auf.
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Diese
Ankerschaufeln werden anhand der 3 und 4 noch
näher erläutert.
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Die
Rührwelle 11 ist
in einem unteren Spurlager 17 drehbar gelagert.
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Im
unteren Bereich ist noch ein Schleppgas-Eintrag 19 angegeben
und es liegt eine dezentrale Auslauföffnung 18 vor, die
in der Regel etwa in Richtung der Vertikalen 36 ausgerichtet
ist.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
hat jedoch die Auslauföffnung 18 eine
kleinen Winkel in Richtung zur Vertikalen 36.
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Die
Auslauföffnung 18 wird
durch ein Auslaufventil 20 gesteuert, der ein Ventilantrieb 21 zugeordnet
ist.
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Die
Glockenform des Glockentrockners 1 ergibt sich also dadurch,
dass längs
der Maßlinie 31 (A)
der untere Teil eines Konusschneckenmischers 30 abgeschnitten
ist und durch einen Kugelboden 34 (1, 2, 4)
ersetzt ist.
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Gemäß 3 sind
die Einzelheiten der beiden Mischorgane näher dargestellt.
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Das
obere Mischorgan 13 besteht aus zwei ungleich lang ausgebildeten
Schaufelpaddeln 39, 40, die symmetrisch im gleichen
Winkel zur Mischachse 35 angeordnet sind und hierbei aus
zwei schräg
gestellten Schaufelpaddeln 39, 40 bestehen, die
drehfest über
Verbindungsstege 41 der Rührwelle 11 verbunden
sind.
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Der
damit verbundene überragende
Mischeffekt wurde bereits schon im allgemeinen Beschreibungsteil
erwähnt.
Wichtig ist jedenfalls, dass das Produkt in Pfeilrichtung 46 zunächst an
dem kürzeren Schaufelpaddel 40 empor
gefördert
wird, dann am Ende des Schaufelpaddels 40 bei Position 47 kurz verharrt,
bis es nach einer entsprechenden Umdrehung des Mischorgans von dem
längeren
Schaufelpaddel 39 erfasst und weiter in Pfeilrichtung 46 nach oben
in den Produktraum gefördert
wird.
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Ein
gleicher Mischvorgang findet auch mit dem bodenseitigen Mischorgan
(Bodenmischer 14) statt. Dieser besteht – wie erwähnt – aus zwei
ungleich langen Ankerschaufeln 15, 16, die in 3 nochmals
in Draufsicht dargestellt sind. Auch hier wird das Produkt vom absolut
untersten Tiefpunkt des Kugelbodens 34 aufgenommen, wobei
jede Ankerschaufel nur einen Abstand zum Kugelboden von etwa 5 mm
aufweist, wird von der Ankerschaufel in Pfeilrichtung 42 aufgenommen
und in Richtung auf die radial außen liegenden schräg in Umfangsrichtung
gekrümmten
Ankerschaufeln 15, 16 gefördert. Es erfordert demzufolge
auch eine Schrägförderung in
Richtung aufwärts
in den Produktraum, wobei wiederum der Ruheeffekt am vorderen freien
Ende (entsprechend der Position 47 bei oberen Mischorgan 13)
stattfindet und nach einer Halbumdrehung die längere Ankerschaufel das Produkt
weiter in den Produktraum hineinfördert.
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Die 4 zeigt
in stark schematisierter Weise, dass die beiden Ankerschaufeln 15, 16 kurz über dem
Auslauf 18 rotieren und das Produkt in Pfeilrichtung 43 den
Auslauf 18 verlässt.
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Als
Spurlager 17 ist ein einfaches zylindrisches Lager gezeigt,
welches aus einer Aufnahmebüchse 45 besteht,
die auf einem entsprechenden Wellenstummel aufsitzt und dort drehbar
eingreift.
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In
der 4 ist auch noch der Längenunterschied der beiden
Mischorgane dargestellt. Es handelt sich jeweils um den Überstand 44,
um den die längere
Ankerschaufel 16 die kürzere
Ankerschaufel 15 überragt
und ebenso das längere
Schaufelpaddel 39 das kürzere
Schaufelpaddel 40 überragt.
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5 zeigt
noch einmal als Prinzipskizze den unteren Teil des Glockentrockners 1 gemäß den 1 bis 4.
An den unteren Bereich der Maßlinie 32 (siehe 1)
des gegenüber
dem Stand der Technik gekürzten
Konusmantels 38 schließt
sich erfindungsmäßig ein
Kugel(abschnitts)boden 34 an, der aus einer 160°-Kugelschale besteht.
Die Achse 35 des Glockentrockners 1 bzw. dessen
Rührer
ist leicht aus der Vertikalen um ca. 10° geneigt. Die untere Auslassöffnung 18 ist
durch die Verkippung der Achse 35 etwas weiter in Richtung
Vertikalen verschoben, um eine reststoffarme Entleerung des Glockentrockners 1 zu
ermöglichen.
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Die 6 bis 9 offenbaren
verschiedene vorteilhafte Alternativen des Glockentrockners nach
den 1 bis 5.
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So
zeigt 6 ebenfalls einen Kugel(abschnitts)boden 49,
der jedoch sich nicht über
die 160° der
Kugelschale nach 5 erstreckt, sondern lediglich über ca.
55°, und
schließt
sich daher wesentlich unsteter unter Bildung einer Ringkante 53 an
den unteren Teil des gegenüber
dem Stand der Technik gekürzten
Konusmantels 38 an. Der Rührer nach 2–4 kann
daher nicht so tief in den Innenraum des Bodens 49 eindringen,
wie in den Innenraum des Bodens 34 gemäß 5.
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In 6 ist
quasi die Kombination der Böden 34 und 50 nach
den 5 und 6 dargestellt, der sich aus
dem Konusmantel 38 harmonisch übergangslos heraus erstreckt,
und in der Tiefe zwischen den beiden Böden 34 und 49 liegt.
Einen solchen Boden 50 nennt man Korbbogen-Boden oder Klöpper-Boden,
je nach Verhältnisse
der Radien zum Anschlussdurchmesser zwischen Konusmantel 38 und Boden 50.
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In
allen drei 5, 6 und 7 sind
daher „gewölbte" Böden an den
Konusmantel 38 im unteren Bereich angebracht.
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In 8 ist
der Boden als stumpfwinkliger Kegelboden 51 ausgebildet,
der sich wieder unter Bildung einer Ringkante 53 an den
unteren Teil des gegenüber
dem Stand der Technik gekürzten
Konusmantels 38 anschließt. Natürlich kann der untere Kegelwinkel 54 in
weiten Bereichen streuen und liegt insbesondere bei 150°, kann aber
irgendwo zwischen 90° und
180° liegen.
In einer nicht dargestellten Alternative könnte der Kegelwinkel 54 sogar
ein spitzer Winkel sein und in einem Bereich liegen, zwischen 90° und einem
Winkel, der etwas größer ist, als
der Winkel des Konusmantels 38.
-
Schließlich zeigt
noch 9 eine sehr einfache und daher kostengünstige Alternative
des Bodens in Form eines Flachbodens 52 als kreisrunde, ebene
Platte, die sich wieder unter Bildung einer Ringkante 53 an
den unteren Teil des gegenüber dem
Stand der Technik gekürzten
Konusmantels 38 anschließt.
-
Insgesamt
ergeben sich durch die erfindungsgemäßen Merkmale eine wesentliche
Platzeinsparung bei einem Mischtrockner, der nun gleichzeitig auch
als Reaktor einsetzbar ist bei überragendem Mischwirkungsgrad,
geringeren Herstellungskosten, kleinerer Bauhöhe und bei stabilerem Behälterkörper.
-
- 1
- Glockentrockner
- 2
- Oberboden
- 3
- Einlaufstutzen
(Feststoff)
- 4
- Mannloch
- 5
- Heizstutzen
(Oberboden)
- 6
- Heizstutzen
(Oberboden)
- 7
- Heizstutzen
(Mantel)
- 8
- Heizstutzen
(Mantel)
- 9
- Rührwerksantrieb
- 10
- Lager-
und Dichtlaterne
- 11
- Rührwelle
- 12
- Isoliermantel
- 13
- Mischorgan
- 14
- Bodenmischer
- 15
- Ankerschaufel
(kurz)
- 16
- Ankerschaufel
(lang)
- 17
- Spurlager
- 18
- Dez.
Auslauföffnung
- 19
- Schleppgas-Eintrag
- 20
- Auslaufventil
- 21
- Ventilantrieb
- 22
- Begrenzungslinie
- 23
- Flanschdichtung
- 24
- Kegelmantelwinkel
- 25
- Mischschnecke
- 26
- Konusmantelhöhe
- 27
- Glockenmantelhöhe
- 28
- Behälterdurchmesser
- 29
- Drittelhöhe
- 30
- Konusschneckenmischer
- 31
- Maßlinie
- 32
- Maßlinie
- 33
- Kugelbodenhöhe
- 34
- Kugelboden
- 35
- Mischachse
- 36
- Vertikale
- 37
- Neigungswinkel
- 38
- Konusmantel
- 39
- Schaufelpaddel
- 40
- Schaufelpaddel
- 41
- Verbindungssteg
- 42
- Pfeilrichtung
- 43
- Pfeilrichtung
- 44
- Überstand
- 45
- Aufnahmebüchse
- 46
- Pfeilrichtung
- 47
- Position
- 48
- Produktraum
- 49
- Korbbogenboden
oder auch Klöpperboden
- 50
- Tellerboden
- 51
- Stumpfwinkeliger
Kegelboden
- 52
- Flachboden
- 53
- Ringkante