DE4239771C1 - Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut, wie Erde, Sand und dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung kann dazu eingesetzt werden, Erde in Gartenbaubetrieben usw. zu sterilisieren, um Mikro­ organismen, wie Schadpilze, und Unkrautkeime zu beseitigen. Ebenso kann die Vorrichtung dazu verwendet werden, den Sand von Sandkästen in Kindergärten, öffentlichen Kinderspiel­ plätzen usw. zu desinfizieren. Das direkte Beflammen des auf einer flächigen Aufnahmeeinrichtung ausgebreiteten Schüttgutes führt zu einer sehr intensiven Erhitzung, die eine gründliche Sterilisation bewirkt und einen hohen Durchsatz des Schüttgutes ermöglicht.

Nach dem Stand der Technik (ältere Patentanmeldung DE 41 43 260 A1) ist bei einer Vorrichtung dieser Gattung eine geneigte Stufenplatte als Aufnahmeeinrichtung vorgesehen, über der ein gasgespeister Flächenbrenner angeordnet ist. Die Stufenplatte wird in Schwingung ver­ setzt, so daß das Schüttgut über die Platte rutscht und die beflammte Zone durchquert. Das Schüttgut wird über einen Einfülltrichter auf die Aufnahmeeinrichtung aufgegeben und am unteren Ende der Aufnahmeeinrichtung nach dem Beflammen aufgefangen und weggefördert.

Diese Vorrichtung hat sich zur Sterilisation von Erde, Sand, Kies und dgl. hervorragend bewährt. Nachteilig ist jedoch der hohe Energieverbrauch bei dem Beflammen des Schüttgutes auf der Aufnahmeeinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vor­ richtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut der eingangs genannten Gattung den Energieverbrauch zu reduzie­ ren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vor­ richtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die beim Beflammen des Schüttgutes erzeugte Heißluft auszunutzen, um das der Aufnahmeeinrichtung zugeführte Schüttgut vorzuwär­ men. Hierzu wird die beim Beflammen erzeugte Heißluft durch einen Schacht geleitet, in welchem Siebetagen angeordnet sind. Das Schüttgut wird durch den Schacht über diese Siebetagen der Aufnahmeeinrichtung zugeführt. Das Schüttgut rieselt dabei über die Siebetagen nach unten und wird von der Heißluft durchströmt. Die Siebetagen lockern das Schüttgut, so daß ein intensiver großflächiger Kontakt zwischen der Heißluft und dem Schüttgut entsteht, der den Wärmeaustausch begünstigt.

Da die Heißluft das Schüttgut entgegen der Zuführrichtung durchströmt, erwärmt sich das Schüttgut beim Herunterrie­ seln über die Siebetagen kontinuierlich und gelangt bereits mit einer hohen Temperatur auf die Aufnahmeeinrichtung. Aufgrund dieser Vorwärmung des Schüttgutes wird nur eine geringere Heizenergie beim Beflammen benötigt, so daß die Brennereinrichtung mit niedrigerer Energie gefahren werden kann und/oder das Schüttgut die Beflammungszone schneller durchqueren kann. Die Vorrichtung kann daher bei gleichem Durchsatz mit geringerem Energieverbrauch oder bei gleichem Energieverbrauch mit größerem Durchsatz betrieben werden.

Die Heißluft kann durch den Schacht zwangsgeführt werden, wozu ein Lüfter in dem Schacht, vorzugsweise an dessen Austrittsende, angeordnet wird. Eine solche Zwangsführung bietet den Vorteil einer großen Variationsfreiheit in der Ausgestaltung und Anordnung des Schachtes.

In einer vorteilhaft einfachen Ausführung ist der Schacht vertikal angeordnet, so daß die Heißluft thermisch in dem Schacht auf steigt und ein Lüfter nicht erforderlich ist. Zweckmäßigerweise ist der Schacht dabei direkt über der beflammten Aufnahmeeinrichtung angeordnet, so daß die Heißluft direkt von der Beflammungszone in den Schacht aufsteigen kann.

Die vertikale Anordnung des Schachtes hat weiter den Vor­ teil, daß das Schüttgut unter seinem Eigengewicht über die Siebetagen nach unten fallen kann. Vorteilhaft sind die Siebetagen dabei als Schwing- oder Schüttelsiebböden ausge­ bildet, um das Durchfallen des Schüttgutes zu erleichtern.

Um den Wärmegehalt der Heißluft möglichst vollständig auf das Schüttgut zu übertragen, wird die Heißluft vorzugsweise im Querstrom waagrecht zwischen den Siebetagen hindurchge­ führt. Die Heißluft steigt dadurch langsamer und über einen längeren Weg in dem Schacht hoch, so daß sich eine größere Kontaktdauer zwischen Heißluft und Schüttgut ergibt.

Um zu verhindern, daß das Schüttgut in den Siebetagen den Durchtrittsquerschnitt für die nach oben abziehende Heiß­ luft versperrt, weisen die Siebböden der Siebetagen für das Schüttgut undurchlässige Flächenbereiche auf, die bei unmittelbar übereinanderliegenden Siebböden jeweils gegen­ einander versetzt angeordnet sind. Da durch diese unzuläs­ sigen Flächenbereiche kein Schüttgut durchtritt, bleiben unter diesen Flächenbereichen jeweils Hohlräume frei, in welche kein Schüttgut gelangt. Durch diese Hohlräume ist ein ausreichender Durchtritt der Heißluft gewährleistet.

Um die Wärme der aufsteigenden Heißluft optimal auszunut­ zen, ist der Schacht an seinem Außenmantel wärmeisoliert, so daß keine Wärmeverluste an der Mantelfläche des Schach­ tes entstehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie A-B in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie C-D in Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie E-D in Fig. 3.

Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut, wie Erde, Sand und dgl. weist ein Gestell 10 aus stabilen Eisenträgern auf. Auf dem Gestell 10 sind mittels Schwing­ lagern 12 eine als Aufnahmeeinrichtung dienende geneigte Stufenplatte 14 und ein über dieser Stufenplatte 14 verti­ kal nach oben führender Schacht 16 schwingfähig gelagert. An der Unterseite der Stufenplatte 14 ist ein Schwingungs­ erzeuger 18 angebracht, ebenso ist seitlich an dem Schacht 16 ein Schwingungserzeuger 20 angebracht. Die Schwingungs­ erzeuger 18 und 20 sind beispielsweise elektromagnetische Vibratoren oder Unwuchtmotoren. Durch die Schwingungserzeu­ ger 18 und 20 können die Stufenplatte 14 und der Schacht 16 in schwingende bzw. schüttelnde Bewegung versetzt werden.

Der vertikale Schacht 16 weist einen rechteckigen Quer­ schnitt auf, der im wesentlichen der horizontalen Projek­ tionsfläche der Stufenplatte 14 entspricht. An der oberen horizontalen Kante der Stufenplatte 14 sitzt der Schacht 16 unmittelbar auf der Stufenplatte 14 auf. An den anderen Kanten der Stufenplatte 14 wird der Spalt zwischen Stufen­ platte 14 und Schacht 16 durch eine sich an das untere Ende des Schachtes 16 anschließende Haube 22 abgeschlossen. Nur an der unteren horizontalen Kante der Stufenplatte 14 bleibt zwischen dieser und der Haube 22 ein Austrittsspalt 24 für das Schüttgut offen.

An der der unteren horizontalen Kante der Stufenplatte 14 entsprechenden Seite ist in die Haube 22 ein Gas-Gebläse­ brenner 26 eingesetzt. Der Gasgebläsebrenner 26 weist in einem Flächenraster angeordnete Brennerdüsen 28 auf, wobei das Raster der Brennerdüsen 28 sich in mehreren parallelen Reihen über die gesamte Breite der Stufenplatte 14 er­ streckt. Eine Zündeinrichtung 30 dient zum Zünden der Brennerflammen.

Der Außenmantel des Schachtes 16, die Haube 22 und die Unterseite der Stufenplatte 14 sind von einem Mantel 32 aus einem wärmeisolierenden hitzebeständigen Material umschlos­ sen.

In dem Schacht 16, der sich an seinem oberen Ende zu einem Einfülltrichter 34 erweitert, sind mehrere waagrechte, beabstandet übereinander angeordnete Siebetagen 36 angeord­ net. Jede Siebetage 36 weist einen Siebboden 38 mit einer auf das jeweilige Schüttgut abgestimmten Maschenweite oder Lochgröße auf. Wie Fig. 5 zeigt, bestehen die Siebböden 38 jeweils aus einander abwechselnden für das Schüttgut durch­ lässigen Flächenbereichen 40 und für das Schüttgut undurch­ lässigen Flächenbereichen 42. Die durchlässigen Bereiche 40 und die undurchlässigen Bereiche 42 sind als parallele Streifen gleicher Breite ausgebildet, die durchgehend über die gesamte Breite der Siebböden 38 verlaufen. Bei den Siebböden 38, die in der vertikalen Aufeinanderfolge der Siebetagen 36 jeweils unmittelbar aufeinanderfolgen, sind die durchlässigen Bereiche 40 und die undurchlässigen Bereiche 42 so gegeneinander versetzt, daß sich die durch­ lässigen Bereiche 40 eines Siebbodens 38 jeweils über den undurchlässigen Bereichen 42 des unmittelbar darunterlie­ genden Siebbodens 38 befinden und umgekehrt.

An den beiden einander gegenüberliegenden vertikalen Innen­ wänden des Schachtes 16, die den beiden horizontalen Kanten der Stufenplatte 14 entsprechen, sind in dem Mantel 32 jeweils Luftführungen 44 ausgebildet. Die Luftführungen 44 haben die Form von halben Kreiszylindern, die sich horizon­ tal über die gesamte Breite des Schachtes 16 erstrecken. Die vertikale Breite der Luftführungen 44 ist so gewählt, daß sie jeweils den zweifachen vertikalen Abstand der Siebetagen 36 übergreifen. Die Luftführungen 44 in den beiden einander gegenüberliegenden Wänden des Schachtes 16 sind dabei in vertikaler Richtung jeweils um einen vertika­ len Abstand der Siebetagen 36 gegeneinander versetzt, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Durch die Siebetagen 36 und die Luftführungen 44 ergibt sich somit ein den Schacht 16 mäanderförmig durchziehender Luftweg.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Das zu behandelnde Schüttgut, z. B. lockere Erde oder Sand, wird, beispielsweise mittels eines Förderbandes, oben in den Einfülltrichter 34 eingefüllt. Ein in dem Einfülltrich­ ter 34 angeordnetes nach oben konisch zulaufendes Gitter­ sieb 46 verteilt das Schüttgut gleichmäßig über den Quer­ schnitt des Schachtes 16 und hält störende größere Bestand­ teile zurück. Das Schüttgut rieselt in dem Schacht 16 von Siebetage 36 zu Siebetage 36 nach unten, wobei der Schwin­ gungserzeuger 20 die Siebböden 38 in schüttelnde Bewegung versetzt, um das Herabrieseln des Schüttgutes zu begünsti­ gen. Die Anordnung der streifenförmigen durchlässigen Bereiche 40 und undurchlässigen Bereiche 42 bewirkt dabei, daß das durch die durchlässigen Bereiche 40 eines Siebbo­ dens 38 fallende Schüttgut auf einen undurchlässigen Be­ reich 42 des darunterliegenden Siebbodens 38 fällt und sich dort ansammelt. Es bilden sich daher jeweils auf den un­ durchlässigen Bereichen 42 der Siebböden 38 in Querrichtung (in Fig. 3 parallel zur Zeichenebene) durchgehende Anhäu­ fungen des Schüttgutes, die dann durch die Schüttelbewegung langsam in die beiderseits anschließenden durchlässigen Bereiche 40 rutschen und zur nächsten Siebetage 36 fallen. Das durch die unterste Siebetage 36 fallende Schüttgut gelangt auf die geneigte Stufenplatte 14 und rutscht auf dieser herab, was wiederum durch den Schwingungserzeuger 18 begünstigt wird. Beim Herabrutschen auf der Stufenplatte 14 gelangt das Schüttgut unter das Flächenraster der Brenner­ düsen 28 des Gasgebläsebrenners 26 und wird flächig direkt beflammt und auf die zur Sterilisation erforderliche Tempe­ ratur erhitzt. Anschließend rutscht das Schüttgut durch den Austrittsspalt 24 und kann aufgefangen und wegtransportiert werden.

Die durch die Flammen der Brennerdüsen 28 erzeugte Heißluft steigt über der beflammten Zone nach oben und gelangt in den lichten Zwischenraum zwischen der untersten und der zweiten Siebetage 36. Zwischen diesen beiden Siebetagen strömt die Heißluft in Fig. 3 nach links, gelangt über die Luftführung 44 der linken Schachtwand in den Raum zwischen der zweiten und dritten Siebetage 36, strömt in diesem Raum nach rechts, gelangt über die Luftführung 44 in der rechten Schachtwand in den Raum zwischen der dritten und vierten Siebetage 36 usw. Auf diese Weise strömt die Heißluft mäanderförmig in dem Schacht 16 nach oben, bis sie zwischen den beiden obersten Siebetagen 36 austritt und über einen Abzug 48 ins Freie gelangt. Da der Strömungsquerschnitt zwischen den jeweiligen Siebetagen 36 wesentlich größer ist als der Durchtrittsquerschnitt durch die Siebböden 38, strömt die Heißluft im wesentlichen diesen mäanderförmigen Weg und nur ein geringer Bruchteil der Heißluft tritt durch die Siebböden 38 hindurch. Die Heißluft durchströmt somit das von oben nach unten durch die Siebetagen 36 fallende Schüttgut im Querstrom. Insbesondere strömt die Heißluft dabei in Richtung der durchgehenden Streifen der durchläs­ sigen und undurchlässigen Bereiche 40 bzw. 42, so daß die Heißluft an dem sich auf den jeweiligen undurchlässigen Bereichen 42 ansammelnden Schüttgut entlangströmt. Das Durchströmen des Schüttgutes im Querstrom und das Ansammeln des Schüttgutes auf den undurchlässigen Bereichen 42 der Siebböden 38 führt zu einer langen Kontaktdauer zwischen der Heißluft und dem Schüttgut, so daß ein sehr intensiver Wärmeaustausch von der Heißluft auf das Schüttgut erfolgt. Die Heißluft gibt dabei auf ihrem Weg in dem Schacht 16 nach oben zunehmend ihre Wärme ab, während sich das Schütt­ gut auf seinem Weg in dem Schacht 16 von oben nach unten zunehmend erwärmt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Schüttgut, wie Erde, Sand und dgl., mit einer flächigen Aufnahme­ einrichtung, auf welche das Schüttgut aufgegeben wird, und mit einer über der Aufnahmeeinrichtung angeordneten Brennereinrichtung, durch welche das Schüttgut auf der Aufnahmeeinrichtung direkt beflammt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut der Aufnahmeeinrich­ tung (14) über einen Schacht (16) mit einer oder mehre­ ren Siebetagen (36) zugeführt wird und daß die durch die Brennereinheit (26, 28) erzeugte Heißluft zumindest größtenteils durch den Schacht (16) abgeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (16) im wesentlichen senkrecht angeord­ net ist und die Heißluft thermisch in dem Schacht (16) aufsteigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (16) über der Aufnahmeeinrichtung (14) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebetagen (36) im wesentlichen waagrechte, beabstandet übereinander angeordnete Siebböden (38) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluft im wesentlichen im Querstrom waagrecht zwischen den Siebetagen (36) hindurchgeführt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Schachtes (16) Luftführungen (44) angeordnet sind, die jeweils die Räume zwischen zwei aufeinanderfolgenden Siebetagen (36) miteinander verbinden, wobei die Luft­ führungen (44) der einander gegenüberliegenden Wände des Schachtes (16) jeweils um eine Siebetage (36) vertikal gegeneinander versetzt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebböden (38) für das Schütt­ gut undurchlässige Flächenbereiche (42) aufweisen und daß die undurchlässigen Flächenbereiche (42) vertikal aufeinanderfolgender Siebböden (38) jeweils gegeneinan­ der versetzt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die undurchlässigen Flächenbereiche (42) in Querstromrichtung der Heißluft verlaufende, über die Breite der Siebböden (38) durchgehende Streifen sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (32) des Schach­ tes (16) wärmeisoliert ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebetagen (36) als Schwing- oder Schüttelsiebe ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebetagen (36) fest in den Schacht (16) einge­ setzte Siebböden (38) aufweisen und der Schacht (16) insgesamt in schwingende bzw. schüttelnde Bewegung versetzbar ist.