DE2934579C2

DE2934579C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgut

Info

Publication number: DE2934579C2
Application number: DE19792934579
Authority: DE
Inventors: Igor Anatolievi&ccaron; Moskva Levin
Original assignee: GOSUDARSTVENNYJ SOJUZNYJ ZAVOD PO MECHANICESKOJ I CHIMICESKOJ OCISTKE KOTLOAGREGATOV KOTLOOCISTKA MOSKVA SU
Current assignee: GOSUDARSTVENNYJ SOJUZNYJ ZAVOD PO MECHANICESKOJ I CHIMICESKOJ OCISTKE KOTLOAGREGATOV KOTLOOCISTKA MOSKVA SU
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1985-01-31
Also published as: DE2934579A1

Description

Die Krfindung gehl aus von einem Verfahren zum Trocknen von Schüttgut nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs I. I-'in derartiges Verfahren ist durch die GB 11 05 903 bekannt. Bei diesem Verfahren hat sich aber die Wirksamkeit als nicht ausreichend erwiesen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu ver bessern, daß die Trocknungszeitea verkürzt, die Trocknungseffektivität erhöht und der Energiebedarf verringert werden. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Vorrichtung von langer Lebensdauer zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Als zur Lösung dieser Aufgaben wesentlich werden ίο die in den Ansprüchen 1 bis 5 angeführten Maßnahmen vorgesehen. Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Die Erfindung gestattet es, den Trocknungsverlauf der Schüttgüter zu beschleunigen und die Effektivität zu steigern. Das erfindungsgemäße Vorgehen führt auch zu einer geringeren Leistungsaufnahme äußerer Energie, und zwar dank einer Energiespeicherung im Entladungs-Elektroenergiespeicher während der Pausen zwischen den mechanischen Impulswirkungen unter anschließender Energieausnutzung für die nächste Impulswirkung.

Die Leistung Ni der mechanischen Impulswirkung wird nach der Formel

■'/

t + T

errechnet, worin

N2 = die Leistung der äußeren Energiequelle,
η = den Wirkungsgrad der Einrichtung,
/ = die Dauereines Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes,
Γ = die Phasenzeit zwischen den Einzelimpulsen des Elektromagnetfeldes

bezeichnet, wobei

10 <— < 10000.

Dann ist beispielsweise die Leistung der Energiequelle bei einer Dauer des Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes von 1 · 10-'s, einer Pausenzeit zwischen den Einzelimpulsen des Elektromagnetfeldes von 1 s und einem Wirkungsgrad der Einrichtung von 90% um einen Faktor von 900 kleiner als die Leistung der mechanischen Impulswirkung.

Die Trocknung des Schüttgutes erfolgt durch das Erzeugen von Schwingungen im Schüttgut und Abführen der freigesetzten Oberflächenfeuchte, wobei die Schwingungen durch eine mechanische Impulswirkung gewährleistet werden, die im Schüttgut selbst gleichzeitig mit der Schwingungserzeugung einzelne Druckwellen entstehen läßt.

Die mechanische Impulswirkung wird durch Einzelimpulse eines Elektromagnetfeldes erzeugt und beschleunigt den Trocknungsverlauf bei erhöhter Effektivität.

Durch die Ausnutzung der Einzelimpulse des Elektromagnetfeldes zum Erhalt der mechanischen Impulswirkung kann die Große dieser Kinwirkung erheblich gesteigert werden. Ks ist auch möglich, die mechanische Impulswirkung durch eine synchrone Einwirkung inin-

h^r> dcstens einer (!nippe von Kin/.climpulscn des llekiromagnctfeldes weiter /u steigern. Die synchrone liinwirkung der Gruppe der mechanischen Einzelimpulse des Elektromagnetfcldcs erlaubt es. den Bereich einer

gleichzeitigen Einwirkung auf das Schüttgut durch die einzelnen Druckwellen zu erweitern, wodurch die Wirksamkeit des Trocknungsverfahrens erhöht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine weitere Beschleunigung der Trocknung und die Verdrängung einer größeren Flüssigkeitsmenge aus dem Schüttgut dadurch erreicht, daß auf dieses eine mechanische Impulswirkung in aufeinander senkrecht stehenden Richtungen ausgeübt wird. Hierbei kann die mechanische Impulswirkung auf das Schüttgut zugleich in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen oder aufeinanderfolgend geschehen.

Die Dauer des die mechanische Impulswirkung auf das Schüttgut gewährleistenden Einzelimpulse des Elektromagnetfeldes liegt zwischen 10~⁵ und 10-²s, was verschiedene Betriebsarten einer wirksamen Schüttguttrocknung zuläßt. Die Amplitude der mechanischen Impulswirkung hängt von der Impulsdauer des Elektromagnetfeldes ab und nimmt mit deren Abnahme zu. Bei einer Dauer des Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes von über 10~²s fällt die Effektivität der Trocknung des Schüttgutes sprunghaft ab, weil die Amplitude der mechanischen Impulswirkung eine unzureichende Beschleunigung bewirkt, um im Schüttgut eine ausreichende Rüttlung und Verdichtung sowie eine Flüssigkeitsverdrängung herbeizuführen.

Bei einer Dauer des Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes unterhalb von IQ-⁵S treten mit seiner Erzeugung zusammenhängende technische Schwierigkeiten auf. Darüber hinaus wird die Amplitude der hierbei entstehenden mechanischen Impulswirkung einen Wert überschreiten, bei dem in der Trockeneinrichtung Spannungen auftreten, die gleich der Schwingungsfestigkeit oder zyklischen Bruchgrenze ihres Werkstoffes sind.

Das Verhältnis der Pausenzeit zwischen den Einzelimpulsen des Elektromagnetfeldes, während derer die Energie von einer äußeren Quelle gespeichert wird, zur Dauer der elektromagnetischen Einzelimpulse ist im Bereich zwischen 10 und 10 000 optimal zur Verringerung der Leistungsaufnahme äußerer Energie. Eine Vergrößerung dieses Verhältnisses über 10 000 führt zu einer zweckmäßigen Verlängerung der Trockenzeit. Eine Verringerung dieses Verhältnisses unter 10 führt zu einer Erhöhung der Aufnahmeleistung, weil sich der Elektroenergiespeicher auf einen Nennwert in einer zu kurzen Zeit aufladen muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Gesamtansicht der Vorrichtung zur Durchführung des Trocknungsverfahrens mit einer Ansteuerschaltung des Schwing-Mechanismus;

F i g. 2 einen elektrischen Schaltkreis zum synchronen Einschalten von zu kohärenten Quellen für eine mechanische Impulswirkung zusammengefaßten Schwing-Mechanismen;

F i g. 3 eine Variante der Anordnung der elektromagnetischen Wirbelstrominduktoren bezüglich der Trocknungskammer.

Die Einrichtung zur Durchführung des Trocknungsverfahrens für Schüttgut enthält eine Trocknungskammer 1 mit einem Schüttgut 2, in deren unmittelbarer Nähe ein an eine Stromquelle 4 angeschlossener Schwing-Mechanismus 3 angeordnet ist. Ein System zum Abführen der freigesetzten Feuchtigkeit weist /.. B. in einer Wand 6 der Trocknungskammer I ausgeführte und an eine Druckluftquelle 7 angeschlossene Düsen 5 sowie einen in der gegenüberliegenden Wand 9 der Trocknungskammer 1 angeordneten Stutzen 8 auf.

Der Schwing-Mechanismus 3 zur Schwingungsanfachung umfaßt nur vier elektromagnetische Wirbelstrominduktoren 10, die an die Stromquelle 4 über durch einen Programmkommutator 11 gesteuerte Schalter 12 und einen Enüadungs-Elektroenergiespeicher 13 angeschlossen sind. Die Schalter sind Thyristoren 12. deren Steuerelektroden mit dem Programmkommutator 11 verbunden sind. Zwischen der Bodenwand 15 der

ίο Trocknungskammer 1 und den Wirbelstrominduktoren 10 sind Platten 14 aus einem gut leitenden Werkstoff z. B. aus Kupfer oder Aluminium in unmittelbarer Wandnähe angeordnet Falls die Wände 6, 9, 15 der Trocknungskammer 1 aus einem Werkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehen, können die Elemente 14 wegfallen. Die Wirbelstrominduktoren 10 weisen einige in einem Mantel aus Dielektrikum untergebrachte Drahtwindungen auf.

Der Entladungs-Elektroenergiespeicher 13 enthält einen Kondensator 16 und eine Aufladungs-Schaltung 17 mit z. B. einem Aufwärtstransformator 18, dessen Primärwicklung an die Stromquelle 4 angeschlossen ist, und dessen Sekundärwicklung mit einem Gleichrichter 19 verbunden ist Der Programmkommutator 11 enthält in Reihe einen Impulsgenerator 20, ein Ringschieberegister 21 upd einen Impulsverstärker 22.

Bei der abgewandelten Schaltung nach F i g. 2 sind je zwei nebeneinander liegende elektromagnetische Wirbelstrominduktoren 10 in Reihe geschaltet und bilden je eine an den Energiespeicher 11 über den Thyristor 12 angeschlossene kohärente Quelle 23 zur mechanischen Impulseinwirkung auf das. Schüttgut. Die Anzahl der kohärenten Quellen 23 und der in sie eingehenden elektromagnetischen Wirbelstrominduktoren 10 können in verschiedenen Varianten der Einrichtung verschieden sein.

Bei der Einrichtung nach F i g. 3 sind elektromagnetische Wirbelstrominduktoren 10 an den senkrechten Seitenwänden 6 und 9 und am Boden 15 der Trocknungskammer 1 angeordnet und durch Tragstützen 24 befestigt. Zur Befestigung des jeweiligen Wirbelstrominduktors 10 an der Tragstütze 24 dienen Stromzuführungen 25. Zur Vermeidung von Verlusten eines beim Durchgang eines Stromimpulses um den Wirbelstrominduktor 10 herum aufgebauten Elektromagnetfeldes ist es zweckmäßig, die Tragstützen 24 aus Dielektrikum auszuführen.

Die Trockeneinrichtung für ein Schüttgut arbeitet wie folgt. Bei der Spannungszuführung von der Stromquelle 4 (Fig. 1) zum Entladungs-Elektroenergiespeicher 13 wird der Kondensator 16 über den Aufwärtstransformator 18 und den Gleichrichter 19 aufgeladen. Bei der Signalgabe vom Programmkommutator 11 an die Steuerelektrode eines der Thyristoren 12 schaltet der letztere durch, und der Kondensator 16 entlädt sich auf den mit dem betreffenden Thyristor 12 gekoppelten elektromagnetischen Wirbelstrominduktor 10. Der Entladestromimpuls erzeugt um den elektromagnetischen Wirbelstrominduktor 10 einen elektromagnetischen Feldimpuls, der in dem Element 14 aus einem Werkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit einen sekundären Impulsstrom induziert. Bei einer Wechselwirkung des iii. Wirbelstrominduktor 10 fließenden Entladestromimpulses mit dem im Element 14 induzierten Impulsstrom

b5 findet eine heftige Abstoßbewegung des Elements 14 samt der Wand der Trocknungskammer 2 vom Wirbelstrominduktor 10 statt. Die dabei entstandene mechanische Impulswirkung auf die Wand der Trocknungskam-

mer 1 ruft in dieser eine elastische Verformung hervor. Hierbei darf die Impulsamplitude der Verformung keineswegs einen Wert überschreiten, bei dem die mechanischen Spannungen in der Trocknungskammer 1 die Material-Ermüdungsgrenze erreichen. Von den Stellen der Verformung der Wand der Trocknungskammer 1 breiten sich einzelne Druckwellen in die Tiefe des Schüttgutes 2 aus, die eine Verlagerung von Teilchen des Schüttgutes bewirken. Die periodische Einwirkung der einzelnen Druckwellen auf das Schüttgut 2 bewirkt seine Verdichtung und eine Verdrängung der Feuchtigkeit an die Oberfläche des Schüttgutes 2. Diese angesammelte Flüssigkeit kann aus der Trocknungskammer 1 über den Stutzen 8, beispielsweise durch Abblasen mittels eines über die Düsen 5 zugeführten Druckluftstrahls abgeleitet werden. Eine solche Flüssigkeitsabführung kann mehrmals in einem Trocknungsvorgang für ein Schüttgut 2 in dem Maße, wie sich die Feuchtigkeit auf der Oberfläche ansammelt, oder einmal am Ende der Trocknung vorgenommen werden.

Zur Vergrößerung der mechanischen Impulseinwirkung auf die Trocknungskammer 1 werden mehrere elektromagnetische Wirbelstrominduktoren 10 ausgenutzt. Der Programmkommutator 11 steuert die Einschaltung der Wirbelstrominduktoren 10 in einer vorgegebenen Schaltfolge. Der Impulsgenerator 20 erzeugt eine stetige Folge von Spannungsimpulsen, die an das Ringschieberegister 21 gelangen und im weiteren durch den Verstärker 22 verstärkt werden.

Vor Beginn der Arbeit ist in die erste Stelle des Ringschieberegisters 21 eine logische Eins eingeschrieben. In alle übrigen Stellen sind logische Nullen eingeschrieben, wobei bei Eintreffen eines ersten Spannungsimpulses vom Impulsgenerator 20 der mit der ersten Stelle des Schieberegisters 21 gekoppelte Thyristor 12 durchschaltet, und die logische Eins geht in die zweite Stelle über, d.h. bei Eintreffen eines zweiten Impulses vom Impulsgenerator 20 öffnet der mit der zweiten Stelle des Schieberegisters 21 verbundene Thyristor 12, und die logische Eins geht an die nächste Stelle über. Bei Eintreffen eines nächsten Impulses vom Impulsgenerator 20 öffnet also der Thyristor 12, der mit derjenigen Stelle des Schieberegisters 21 verbunden ist, in der die logische Eins steht.

Die Durchschaltung des Thyristors 12 führt zur Entladung des Kondensators 16 auf den mit diesem Thyristor 12 verbundenen Wirbelstrominduktor 10 und zur Erzeugung eines mechanischen Impulses auf das Schüttgut 2 im Bereich dieses Induktors.

Die Einrichtung arbeitet somit im Imnulsbetrieb. Bei der Durchschaltung des Thyristors 12 induziert ein Entladestromimpuls vom Kondensator 16 um den elektromagnetischen Wirbelstrominduktor 10 herum einen Einzelimpuls des Elektromagnetfeldes, dessen Dauer sich in Grenzen von 10~⁵ bis 10~²s bewegt Danach folgt eine Pause, in der im Kondensator 16 die Energie von der Stromquelle 4 gespeichert wird, die dann zur Erzeugung des nächsten Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes verbraucht wird. Hierbei ist die Pausenzeit um das 10- bis 10 00Ofache größer als die Dauer des Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes. Diese Betriebsart gestattet es, eine mechanische Impulsleistung zu erhalten, die die von der Stromquelle 4 aufgenommende Leistung um ein Mehrfaches übersteigt

Zur gleichzeitigen synchronen Einschaltung mehrerer Wirbelstrominduktoren 10 gemäß der Schaltung nach F i g. 2 werden mehrere Induktoren zu den durch je einen Thyristor 12 gesteuerten kohärenten Impulserzeugern 23 vereinigt. Die synchrone Einschaltung mehrerer Wirbelstrominduktoren 10 erzeugt in der Kammerwand eine Interferenz von elastischen Verformungen, durch welche sich der Bereich der gleichzeitigen Einwirkung auf das Schüttgut 2 durch die einzelnen Druckwellen erweitert, und sich die Wirksamkeit der Trocknung erhöht.

Die Arbeit der Einrichtung ist in diesem Fall analog der oben beschriebenen, wobei jedoch bei Durchschaltung des Thyristors 12 der Kondensator 16 sich gleichzeitig auf mehrere, z. B. zwei, Wirbelstrominduktoren 10 entlädt, welche zu einem kohärenten impulserzeuger 23 zusammengefaßt sind.

Zur Erhöhung der Effektivität der Trocknung ist es zweckmäßig, die elektromagnetischen Wirbelstrominduktoren 10 (Fig.3) an den senkrecht zueinander stehenden Wänden 6 und 15 sowie 9 und 15 der Trocknungskammer 1 anzuordnen. Die Arbeitsfolge der elektromagnetischen Wirbelstrominduktoren 10 kann verschieden sein. So sind eine gleichzeitige Arbeit der an den sämtlichen Wänden 6,9,15 der Trocknungskammer 1 angeordneten elektromagnetischen Wirbelstromindukloren 10 oder deren sequentielle Arbeit möglich. Es ist auch eine Variante möglich, bei der zuerst gleichzeitig die an den Wänden 6 und 9 der Trocknungskammer 1 und dann die an der Wand 15 angeordneten elektromagnetischen Wirbelstrominduktoren 10 arbeiten. Es sind auch andere Varianten möglich.

All diese Varianten sind in bezug auf die Effektivität und die von der äußeren Quelle 4 aufgenommene Leistung ungefähr gleichwertig.

Im folgenden wird ein praktisches Beispiel näher erläutert:

Zur Ermittlung des Trocknungseffektes und der Parameter des Trocknungsverlaufes wurde Rohmaterial, bestehend aus einer bekannten Sandmenge und einer bekannten Wassermenge, hergestellt.

Der Sand wurde durch Schwingungen in diesem und durch Abführen der Oberflächenfeuchte getrocknet. wobei die Schwingungen durch eine mechanische Impulswirkung ermöglicht werden, die gleichzeitig mit der Schwingungserzeugung einzelne Druckwellen im Sand entstehen ließen. Die mechanische Impulswirkung wurde durch Einzelimpulse eines Elektromagnetfeldes geschaffen.

In die Trocknungskammer wurden 10 kg trockener Sand und 2 kg Wasser gebracht. Auf den Boden und zwei gegenüberliegende Seitenwände der Trocknungskammer wurde synchron mit 60 Impulsen eines Elektromagnetfeldes mit einer Energie von ungefähr 20 J eingewirkt Die Dauer eines jeden Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes betrug 10~³ s und die Pausenzeit zwischen den Einzelimpulsen des Elektromagnetfeldes 13 s. Die Dauer der Trocknung für den Sand lag bei 13 min, und zwar bei einer Leistung der Energiequelle von 0,2 kW. Die ausgeschiedene Flüssigkeit wurde nach Abschluß des Trocknungsverfahrens entfernt Nach der Trocknung betrug das Gewicht des Sandes 10,85 kg, d. h. der Sand hat 573% der enthaltenen Feuchtigkeit verloren. Das Verfahren erlaubt also eine sehr schnelle Trocknung bei wesentlich erhöhter Effektivität und nur geringem Enegieverbrauch.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen von Schüttgut durch Schwingungen im Schüttgut und Abführen der freiwerdenden, sich an der Schüttgutoberfläche ansammelnden Feuchtigkeit, wobei auf das Schüttgut eine die Schwingung auslösende und die Entstehung von einzelnen Druckwellen im Schüttgut hervorrufende mechanische Impulswirkung ausgeübt wird, die durch Einzelimpulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Einzelimpulse sowie die Pausen zwischen den Einzelimpulsen gesteuert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Impulswirkung durch mindestens eine Gruppe von synchronen elektromagnetischen Einzelimpulsen erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Impulswirkungen in senkrecht aufeinander stehenden Richtungen ausgerichtet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Einzelimpulses des Elektromagnetfeldes in Grenzen von 10~⁵ bis 10~² s und daß die Pausenzeit zwischen den Einzelimpulsen des Elektromagnetfeldes in Grenzen von 10~⁴ bis 10² liegen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die eine Trocknungskammer mit einem an eine Stromquelle angeschlossenen Schwingmechanismus und mit einem System zum Abführen der Flüssigkeit von der Oberfläche des Schüttgutes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingmechanismus (3) elektromagnetische Wirbelstromind'iktoren (10), welche über Energiespeicher (13), Schalter (12) und die Schalter (12) ansteuernde Programmkommutatoren (11) an die Stromquelle (4) angeschlossen sind, sowie direkt neben den Wirbelstrominduktoren (10) angeordnete Elemente (14) von hoher Leitfähigkeit aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Wirbelstrominduktoren (10) in Reihe geschaltet und einen über einen Schalter (12) an den Entladungs-Elektroenergiespeicher (13) angeschlossenen kohärenten Impulserzeuger (23) bilden (F i g. 2).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element (14) als zwischen einem Wirbelstrominduktor (10) und einer Wand (6, 9, 15) der Trocknungskammer (1) liegende Platte ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrominduktoren (10) an senkrecht zueinander stehenden Wänden (6, 15 sowie 9, 15) der Trocknungskammer (1) angeordnet sind.