專利名稱：螺旋輸送機中的松散物料的熱處理裝置和松散物料的干燥方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用來熱處理松散物料裝置的結(jié)構(gòu)。此外，涉及松散物料的一種有利的干燥方法。
人們已經(jīng)提出了用螺旋輸送機輸送的各種技術(shù)方案來解決熱處理的問題。同樣提出了在連續(xù)輸送物料的情況下輸入熱輻射來進(jìn)行熱處理的各種裝置。為此所用的輸送裝置按帶式輸送機、鏈?zhǔn)捷斔蜋C或振動輸送機的原理工作(見德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN15201)。
本發(fā)明的目的在于，提出一種在機械工程上連續(xù)運行的過程中這樣實現(xiàn)松散物料具有深部效果的熱處理，使松散物料規(guī)定的和快速的加熱在盡可能精確的保溫范圍內(nèi)達(dá)到盡可能短的處理時間。同時熱處理可用來干燥和/或旨在改變材料的其他物理或化學(xué)性能。
根據(jù)本發(fā)明，提出的這個目的是這樣實現(xiàn)的，松散物料的輸送利用螺旋輸送機的輸送原理，并在輸送過程中通過熱輻射的熱能輸入在螺旋輸送機或管狀螺旋輸送機中實現(xiàn)被輸送物料的加熱。
由此而可顯示螺旋輸送的尤指以下特定應(yīng)用的優(yōu)點-在一般情況中，由推進(jìn)引起的輸送可在被輸送物料與有效推進(jìn)的螺旋側(cè)面接觸的范圍內(nèi)實現(xiàn)物料的旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)效果在管式螺旋輸送機時特別明顯，因為在這里附加地產(chǎn)生槽壁運動。通過這種旋轉(zhuǎn)有助于被輸送物料用熱輻射均勻輻射，從而有助于均勻加熱。
-通過適合的螺旋輸送機的區(qū)域狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計還可在機械工程上把實際的加熱處理的前面或后面的處理工序合為一個單元。所以在全部加熱方法中例如都力求達(dá)到加熱區(qū)段的盡可能精確的均勻加料。在用振動輸送的原理中，例如可通過前聯(lián)一個葉輪閘門來實現(xiàn)(見GB-A-1313203)。除了專業(yè)上要實現(xiàn)的一個計量區(qū)外，在下面的說明中還將敘述為這個目的用的有利的其他各個螺旋輸送區(qū)。
通過熱輻射加熱的特定應(yīng)用范圍的優(yōu)點尤其是-在松散物料中的熱傳遞較快。
-熱輻射的深部效果，亦即松散物料至少部分在其內(nèi)部被加熱。
熱輻射的這一優(yōu)點例如在塑料工程中被廣泛應(yīng)用，因為原則上導(dǎo)熱不良的塑料由此克服熱對流的阻礙而可迅速加熱。
通過螺旋輸送的原理與熱輻射的熱傳遞按本發(fā)明的結(jié)合可有利地解決加熱技術(shù)中提出的許多問題。
本發(fā)明示出了各種不同實施方案的原理示意圖，從這些圖中可得知本發(fā)明的其他有利細(xì)節(jié)，而且功能上示出的各種解決方案和本發(fā)明的各個解決方案可進(jìn)行有利的組合來達(dá)到高的總效率。


圖1a至1e表示紅外線輻射器相對于螺旋輸送機的各種布置方案的橫截面。螺旋輸送機在圖中例如作成實心螺旋輸送機。別的螺旋輸送機例如帶式螺旋輸送機、漿葉螺旋輸送機等也可使用，因它們部分地帶來這樣的優(yōu)點，即到達(dá)被輸送物料的紅外線輻射較少被遮擋。
圖1a表示槽式輸送機。平面形的紅外線輻射器5彎曲成一定角度設(shè)置在槽式螺旋輸送機3的上部和通常可取下的蓋4之間。螺旋式輸送槽的壁和螺旋輸送機本身都最好涂敷紅外線反射層或用紅外線反射材料例如鋁制成，以便提高松散物料內(nèi)在物料中的有效紅外線輻射百分率。
在圖1b中，棒形元件6作為紅外線輻射器設(shè)置在圖1a相同的位置上。在此圖中還示出了棒形紅外線輻射6例如亦可設(shè)置在螺旋輸送機2的螺旋軸的內(nèi)部，只要該軸是空心的并設(shè)置有紅外線輻射排出孔，從而將紅外線輻射作用到被輸入的物料上。
在圖1c中，紅外線輻射器6可設(shè)置在一個反射器7的焦點上，以便輻射理想聚集到被輸送的物料上和螺旋軸離直接輻射的范圍盡可能地遠(yuǎn)。
在圖1d中，螺旋輸送機外殼作成一個管狀外殼9。在該外殼上的窗孔例如用透紅外線的石英玻璃制成，窗孔后面裝紅外線輻射器8。該窗孔在用雙壁結(jié)構(gòu)時可通流也是透紅外線的冷卻介質(zhì)(例如空氣)，以防止窗孔過度加熱。該窗孔既可設(shè)置在被輸送物料的料位上方，又可設(shè)置在料位下方。
圖1e表示梳齒形的雙螺旋10作為輸送元件。紅外線輻射器6在這里設(shè)置在槽式螺旋輸送機的封板下方。
圖1f表示加熱線圈11作為被輸送物料加熱用的補充元件。該加熱線圈例如可用電或用蒸汽、油、水或別的傳熱介質(zhì)加熱。加熱線圈11可遮蓋螺旋輸送機外殼1的一部分，也可遮蓋管狀外殼9，如圖1d所示。加熱線圈11的熱能例如也可部分利用其他可能的各道工序的冷卻區(qū)的廢熱。與空間相鄰的其他設(shè)備的熱連接同樣也是合適的。
根據(jù)本發(fā)明，基于螺旋輸送機輸送的一個加熱區(qū)段在入口端與同一螺旋輸送機的一個所謂喂入?yún)^(qū)和計量區(qū)連接。物料從一個簡單的儲料容器(例如圓形料倉)通過首先作為實心螺旋輸送機的輸送機漏斗輸入。喂入?yún)^(qū)根據(jù)運行容積是這樣設(shè)計的，即精確容納螺旋輸送機在繼續(xù)運行中在所謂的加熱區(qū)所希望的裝滿系數(shù)的物料量。在緊接喂入?yún)^(qū)的計量區(qū)內(nèi)，運行容積擴大到加熱區(qū)開始所要求的裝滿系數(shù)。圖2所示的本發(fā)明的這個實施方案例如為一臺螺旋輸送機。管式螺旋輸送機也可使用，此時軸向進(jìn)行給料。要處理的已經(jīng)破碎的物料被裝入給料站20。任選的破碎可直接在給料站20之后和喂入?yún)^(qū)之前在一臺帶后聯(lián)緩沖空間的一個破碎機中進(jìn)行。從該處物料到達(dá)設(shè)置在傳動軸22上的螺旋輸送機的喂入?yún)^(qū)中。該傳動軸22在本例中驅(qū)動帶有相同轉(zhuǎn)數(shù)的三個不同功能區(qū)的螺旋輸送機。通過各區(qū)不同的螺旋結(jié)構(gòu)和螺距23、24、25而可使物料所在的各區(qū)達(dá)到不同的輸送速度，從而完成不同的任務(wù)。物料從喂入?yún)^(qū)23到達(dá)計量區(qū)24，在該計量區(qū)中，通過螺旋輸送機有關(guān)螺距和幾何尺寸的適當(dāng)結(jié)構(gòu)和傳動軸22的轉(zhuǎn)數(shù)保證物料只按上述嚴(yán)格限制的量進(jìn)入加熱區(qū)25，而且裝滿系數(shù)φ設(shè)定成使下面要述及的安裝用的梁27在任何情況下都保持沒有物料。這樣，在φ≈0.02到0.15時就可達(dá)到很高的安全度。在這里螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)用帶式螺旋輸送機選用的加熱區(qū)25中，為了物料盡可能經(jīng)受紅外線輻射作用而不被螺旋輸送機部件擋住，并為了由于輸送元件較小的面積使輻射熱加到輸送元件上盡可能保持很小，所以設(shè)置了紅外線輻射器28的安裝梁27。如圖所示，該梁27只有一端支承在固定支座33上，但根據(jù)長度和結(jié)構(gòu)的不同，兩端也可象這里那樣例如有一個在軸22上一起旋轉(zhuǎn)的支座32，或者也可有多個支座。梁27的高度超過物料或高于螺旋輸送機套筒26的相應(yīng)最低點并可調(diào)節(jié)。以便從紅外線輻射器28發(fā)出的射線的紅外射線的強度與相應(yīng)物料一致。這種根據(jù)要處理的物料的調(diào)節(jié)可在裝置投入運行時一次進(jìn)行，或通過例如設(shè)置在螺旋輸送機套筒26外面的一個無接觸測試溫度傳感器34連續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和通過一個窗孔不斷進(jìn)行測試，或者該傳感器例如也可設(shè)置在梁27上來測試物料的溫度。用測試信號例如可這樣控制梁的高度或另一個用來調(diào)節(jié)物料中有效紅外線輻射強度的調(diào)節(jié)參數(shù)(例如輻射器溫度、接通的輻射器的數(shù)目等等)，使加熱符號預(yù)先給定的值。在梁上敷設(shè)的電源線例如通過一個固定的或柔性的導(dǎo)板從梁引到機架。
要處理的物料通過加熱區(qū)25輸送，并進(jìn)行連續(xù)處理，作為部分處理過的物料29和幾乎完全處理的物料30示意在圖中。物料通過一個出料溜槽31例如可轉(zhuǎn)運到下一道工序。帶式螺旋輸送機35的一種變型可用空心材料制成的帶，一種熱傳遞介質(zhì)通過這種帶例如可通過循環(huán)，以便螺旋輸送機本身穩(wěn)定加熱和作為附加的效果使待處理的物料一起加熱或在必要時一起冷卻。這個相同的可能性適用于計量區(qū)24和喂入?yún)^(qū)23中的螺旋元件。
具有一個封閉的螺旋輸送機套筒26的圖2在例如通過給料站20進(jìn)行處理時也能有利抽吸出帶有加熱空氣的可能產(chǎn)生的排出物(例如灰塵、氣味等)，并將其保留在后聯(lián)的過濾器中，但也可例如在螺旋輸送機入口區(qū)36抽吸并輸入一個排送和過濾單元37中。其中空氣經(jīng)過濾后可排放到大氣39，或通過一個空氣循環(huán)管道重新用于加熱區(qū)25的物料加熱，從而有利于節(jié)省能源。其中，最好將抽吸帶走的熱用來預(yù)熱在給料站20中以及喂入?yún)^(qū)23和計量區(qū)24中的物料。同樣，可象排出物抽吸站36、37那樣，專業(yè)人員可在過程空間中進(jìn)行簡單地加負(fù)壓或過壓。
在一定使用場合中，相應(yīng)的裝置根據(jù)本發(fā)明可在出口端選擇在相同輸送元件相同平面上連接一個附加的冷卻區(qū)。
在干燥塑料粒的例子中，本發(fā)明顯示的如下優(yōu)點尤為明顯。在處理別的松散物料如飼料等時也具有類似的優(yōu)點。
干燥塑料粒的任務(wù)是在塑化之前進(jìn)行處理。常用的干燥不外乎借助于對流熱例如循環(huán)空氣法進(jìn)行。其中所需的過程時間由下列效應(yīng)確定-顆粒從外向內(nèi)加熱。為了最大限度地排出濕氣，整個顆粒必須熱透。塑料的小的導(dǎo)熱率對整個顆粒熱透所需的時間起確定性作用。
-顆粒的外層加熱導(dǎo)致這個部位濕氣的快速排出。從而在分子的超結(jié)構(gòu)尺寸內(nèi)首先提供自由空間。這些自由空間通過彈性的聚合分子特別是熱產(chǎn)生的張弛重新閉合。從而阻止在顆粒核的較冷的核中尚存在的濕氣的擴散。所以特別對從顆粒內(nèi)部的濕氣排出的過程速度產(chǎn)生負(fù)面影響。
塑料粒通過熱輻射干燥由于有深部效果而克服了上述兩個決定速度的效應(yīng)，即實現(xiàn)了干燥所需的特別短的過程時間。原則上，可用紅外線輻射加到塑料松散物料上的全部類型的輸送都可實現(xiàn)有利的快速干燥。所以也可使用振動輸送機或帶式輸送機。通過本發(fā)明與螺旋輸送機輸送的結(jié)合，保證了松散物料的均勻熱輻射。除了連續(xù)的處理過程外，作為螺旋輸送機輸送的附加效果是實現(xiàn)了與入口端和出口端的計量的其他工序結(jié)合的可能性以及易于實現(xiàn)用來收集排出物和必要時便于加負(fù)壓或正壓的過程空間的封閉。
權(quán)利要求
1．用一臺輸送松散物料的螺旋輸送機的松散物料的熱處理裝置，該螺旋輸送機在一個加熱區(qū)段(25)這樣配置熱輻射源例如紅外線或高頻輻射器，使熱輻射主要直接作用到螺旋輸送機有效輸送范圍內(nèi)的被輸送物料上。
2．按權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，熱輻射源設(shè)置在螺旋輸送元件的回轉(zhuǎn)直徑以外。
3．按權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，熱輻射源設(shè)置在作成使輻射能穿透的螺旋軸內(nèi)。
4．按權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，熱輻射源在用螺旋輸送機輸送時按帶式螺旋輸送機的原理設(shè)置，或在用管式螺旋輸送機時設(shè)置在回轉(zhuǎn)直徑的中心范圍內(nèi)。
5．按權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，熱輻射器安裝在一根梁(27)上，此梁的高度可調(diào)節(jié)。
6．按權(quán)利要求1至5任一項的裝置，其特征在于，螺旋輸送機具有一個置于加熱區(qū)(25)前的喂入?yún)^(qū)(23)和/或一個計量區(qū)(24)。
7．按權(quán)利要求1至5任一項的裝置，在使用一個封閉的螺旋輸送機套筒的情況下，其特征在于，從處理空間抽出的排放物和/或在處理空間上加一個與周圍有區(qū)別的大氣壓力。
8．松散物料的干燥方法，其特征在于，熱傳遞到松散物料中主要通過紅外線輻射進(jìn)行，并抽走排出的氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及松散物料的特定的熱處理裝置。根據(jù)本發(fā)明,這種裝置作成帶有供給熱能的熱輻射源的螺旋輸送機。此外,本發(fā)明涉及松散塑料的一種干燥方法。
文檔編號B01J8/10GK1220003SQ97194927
公開日1999年6月16日 申請日期1997年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月2日
發(fā)明者厄本·斯特里克, M·西伯特, K·斯特里克 申請人:厄本·斯特里克