Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung eines Produktes, welches in einem Gehäuse von einem Eintrag zu einem Antrag transportierbar ist, insbesondere Torrefaktor zur Durchführung eines Röstprozesses mit einem schwer fliessbaren Produkt, das Nester bildet und keine Wandhaftung hat.

Stand der Technik

Viele Produkte müssen einem Behandlungsprozess, beispielsweise einem Röstprozess unterzogen werden. In diesem speziellen Fall wird ein Torrefaktor verwendet. Nach dem Stand der Technik wird das zu röstende Produkt durch ein auf Reibung basierendes Verfahren, z.B. mittels einer Schneckenwelle, im Gehäuse des Torrefaktors durch die verschiedenen Röstkammern transportiert. Das ist vor allem bei schwer fliessbaren und brückenbildenden Produkten, die

BESTATIGUNGSKOPIE Nester bilden und keine Wandhaftung haben, problematisch. Bei dem o.g. Verfahren besteht das Problem, dass durch Nestbildung ein gezielter Transport des Produkts verhindert wird. Des Weiteren führt die zwangsläufig bei diesem Verfahren auftretende Kompaktierung und Reibung zu einer nicht zu unterschätzenden Staub- und Abriebbildung. Zusätzlich besteht immer die Gefahr, dass zwischen Gehäuse und Schneckenwelle Klemmstellen für das Produkt entstehen.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der o. g. Art zum kontrollierten Transport eines Produktes zur kontinuierlichen Durchführung von Behandlungsprozessen zu schaffen.

Lösung der Aufgabe Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass Kammern durch scheibenförmige Elemente gebildet sind, die auf einer Welle angeordnet sind.

Ein Torrefaktor als Beispiel für eine erfindungsgemässe Behandlungsvorrichtung ist in eine Rost- und Transport- und in eine Austragszone unterteilt. Die Rost- und Transportzone ist in mehrere Röstkammern unterteilt. Hier wird eine Biomasse einer Pyrolyse unterzogen, d.h. im wesentlichen ohne Sauerstoff.

Grundsätzlich besteht der Torrefaktor aus einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse, es sind aber auch alle anderen Gehäuseformen vom Erfindungsgedanken eingeschlossen, in das eine Welle eingebracht ist, die angetrieben wird. Vom Erfindungsgedanken sollen alle möglichen Ausgestaltungen der Welle, z.B als Hohlwelle oder mit beliebigem Profil, umfasst sein.

Auf der Welle sind scheibenförmige Platten oder Ringe angeordnet, die die Röstkammern bilden. Vorzugsweise sind die Scheiben mit der Welle verschweisst, vom Erfindungsgedanken sind aber auch alle andern lös- und unlösbaren Befestigungsarten umfasst. Zwischen Scheibe und Gehäuse bildet sich ein Spalt, da die Scheiben in einem kleineren Durchmesser als das Gehäuse ausgeführt sind. Auch die Scheiben können hohl sein und mit einem Heizmedium erwärmt werden.

In der Röstkammer wird das Produkt für ca. 60% einer Wellenumdrehung gehalten. Nach dem Überrschreiten eines bestimmten Punktes kann das Produkt in einem Raum, der ca. 40% einer Wellenumdrehung ausmacht, frei fallen. Im freien Fall trifft das Produkt auf Transportelemente, die an den Scheiben angeordnete sind und in die Röstkammer hineinragen. Die Transportelemente sind so angeordnet und in Transportrichtung geneigt, dass das Produkt beim Auftreffen auf ein Transportelement durch den Spalt zwischen Scheibe und Gehäuse in die nächste Kammer geworfen wird. Vorzugsweise werden drei Transportelemente auf einer Scheibe angeschweisst, es ist aber auch jede andere Anzahl und Befestigungsart denkbar.

Diese einfache Ausgestaltung der Transportelemente hat sich bei normalem grobkörnigen Produkt als wirkungsvoll erwiesen, zumal, wenn diese Produkte zusammenhaften bzw. Nester bilden. In diesem Fall wird das Produkt über den

Scheitelpunkt der Welle angehoben und fällt in eine Fallzone, in der die

Transportelemente bzw. eine Auffangfläche der Transportelemente in

Förderrichtung angestellt ist, sodass auf diese Weise das Produkt von einem Eintrag zu einem Austrag gefördert wird. Viele Produkte sind allerdings sehr feinkörnig oder es bildet sich ein erheblicher Abrieb eines grobkörnigen

Produktes in dem Gehäuse der Vorrichtung, wobei dies im Wesentlichen im

Füllbereich geschieht. Versuchen die Transportelemente diesen Abrieb bzw. diese feinkörnigen Produkte anzuheben und über den Scheitelpunkt der Welle zu transportieren, so gelingt dies in vielen Fällen nicht, sodass das Produkt bereits im Füllbereich von dem Transportelement fällt und auf eine

Auffangfläche des nachfolgenden Transportelementes auftrifft. Diese -A-

Auffangfläche ist aber in dieser Bogenlage in die entgegengesetzte Richtung zur Förderrichtung angestellt, sodass dadurch das Produkt entgegen der Förderrichtung transportiert wird. Dies ist äusserst unerwünscht. Um dem entgegen zu wirken, sind spezielle Transportelemente entwickelt worden. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um ein Reibförderelement, welches entgegengesetzt der Auffangfläche (Fallförderelement) angestellt ist. Die entsprechenden Elemente können auf dem Umfang der Scheibe verteilt angeordnet sein, bevorzugt werden sie aber keilförmig zueinander angeordnet, wobei die Spitze des Keils in Förderrichtung zeigt. Dies hat den Vorteil, dass das Fallförderelement in der Fallzone das Reibförderelement, welches in der Fallzone in „falscher" Richtung angestellt wäre, abdeckt. Das gleiche gilt für das Reibförderelement gegenüber dem Fallförderelement im Füllbereich.

Vorteilhafterweise sind die Transportelemente lösbar mit der Scheibe verbunden, so dass je nach Produkteigenschaft die optimale Einstellung vorgenommen werden kann. Denkbar ist auch, dass die Transportelemente zwar fest mit der Scheibe verbunden sind, je nach Produkt aber unterschiedliche Neigungswinkel und Einstellungen möglich sind.

Aus der letzten Röstkammer wird das Produkt, wie oben beschrieben in die Austragszone geworfen. In der Austragszone sind auf der Scheibe Austragselemente in Form eines Zellenrades angeordnet. Hier erfolgt der Transport nur noch in radialer und nicht mehr in axialer Richtung entlang der Welle.

Grundsätzlich müssen die Freiräume innerhalb des Torrefaktors so gross ausgelegt sein, dass Produktteile mit Maximalgrösse keine zusammenhängenden Nester bilden können. Dadurch bleibt ein freies Fallen und damit der gezielte Transport des Produkts jederzeit möglich. Alle Element, die die Produktbewegung, Umwälzung und den Transport ermöglichen, sind so ausgebildet, dass möglichst wenig Kompaktierung und Reibung entsteht. So wird die Staub- und Abriebbildung auf ein Minimum beschränkt, ein wichtiges Kriterium für die Abgasfiltrierung. Im ganzen Produktraum muss ein Klemmen und Pressen des Produkts zwischen statischen und dynamischen Teilen und damit ein Zerkleinem desselben ausgeschlossen werden. Durch die geregelte axiale und radiale Füllgradverteilung entsteht der gewünschte optimale Gasraum, der so berechnet ist, dass die Gasströme nicht unnötige Mengen Staub mitschleppen. Damit wird die Feststoffabscheidung minimiert.

Figurenbeschreibung

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Torrefaktors;

Figur 2 einen schematischen Schnitt A-A entsprecht Figur 1 ;

Figur 3 eine Abwicklung einer Welle gemäss Figur 1 ;

Figur 4 einen schematischen Schnitt B-B entsprechend Figur 1 ;

Figur 5 eine Abwicklung einer Welle eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Torrefaktores;

Figur 6 einen Teilausschnitt aus einer Abwicklung der Welle gemäss Figur 5 in Seitenansicht.

Figur 1 zeigt einen Torrefaktor 1. Dessen Gehäuse 2 ist zylinderförmig ausgebildet. In diesem befindet sich eine Welle 3. Diese wird über einen Antrieb 4, um eine Mittelachse 5 gedreht. Am Gehäuse 2 befindet sich ein Eintrag 6 und ein Austrag 7. Der Eintrag 6 ist aus einem nach oben weisenden Zylinder, der über eine Öffnung am Beginn des Gehäuses 2, auf der Seite des Antriebs 4, in das Gehäuse 2 eingesetzt ist, gebildet. Der Austrag 7 befindet sich auf der anderen Seite des Gehäuses 2. Dieser besteht aus einem nach unten weisenden, zylindrischen Bauteil, das über eine Öffnung in das Gehäuse 2 eingesetzt ist.

Das Gehäuse 2 ist in eine Rost- und Transportzone 8 und eine Austragszone 9 unterteilt. Die Rost- und Transportzone 8 beginnt am Eintrag 6 und erstreckt sich über einen Grossteil der Länge des Gehäuses 2 und die Welle 3. An das Ende der Rost- und Transportzone 8 schliesst direkt die Austragszone 9 an, darunter befindet sich der Austrag 7.

Auf der Welle 3 sind Scheiben 10 angeordnet. Diese sind in einem Durchmesser, grösser als der der Welle 3 und kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 2 ausgeführt. Dadurch ergibt sich zwischen Scheibe 10 und Gehäuse 2 ein Spalt 11. Die Scheiben 10 unterteilen die Röst- und Transportzone 8 in mehrere Röstkammern 12.1 , 12.2, 12.3, usw.. Eine erfindungsgemässe Röstkammer 12.1 ist einem schematischen Schnitt A-A durch das Gehäuse 2 und die Welle 3 in der Rost- und Transportzone 8 in Figur 2 gezeigt. Die Röstkammer 12.1 ist scheibenförmig.

Auf der Scheibe 10 in der Röstkammer 12.1 sind Transportelemente 15.1 , 15.2 und 15.3 angeordnet. Die Transportelemente 15.1 , 15.2, 15.3 ragen in die Röstkammer 12.1. An jedem Transportelement 15 befinden sich eine Auffangfläche 16. Diese Auffangflächen 16.1 , 16.2 und 16.3 an den Transportelementen 15.1 , 15.2 und 15.3 sind in Transportrichtung, entsprechend Figur 2 aus der Bildebene heraus geneigt.

Die Funktionsweise der vorliegende Erfindung ist folgende:

Bei Prozessbeginn wird die Welle 3 über den Antrieb 4 um die Mittelachse 5 in Drehrichtung entsprechend dem Pfeil 13 (siehe Figur 2) gedreht. Über den Eintrag 6 wird ein Produkt 14, das vorzugsweise fliessbar und Brücken bzw. Nester bildend ist und keine Wandhaftung hat, eingebracht.

Das Produkt 14 gelangt in die erste Röstkammer 12.1 der Rost- und Transportzone 8 entsprechend Figur 2. In der Röstkammer 12.1 ergibt sich eine Füllbereich 17, eine Fallzone 18 und ein Transportbereich 19. Etwa die ersten 90 ° davon können auch als Reibzone 17.1 bezeichnet werden, da hier infolge des Zusammenwirkens von statischem Gehäuse 2 und dynamischer Welle 3, Scheiben 10 und Transportelementen 15 ein Pulver-Abrieb stattfindet. Der Winkel des Füllbereichs 17 beträgt ca. 210°. Für ca. 60% einer Drehung der Welle 3 wird das Produkt 14 in diesem Bereich gehalten. Erst nach dem Überschreiten eines Hochpunktes 20 fällt das Produkt 14 in der Fallzone 18. Im freien Fall trifft das Produkt 14 auf die Auffangfläche 16.1 des Transportelements 15.1. Durch das entsprechende Anstellen der Auffangfläche wird das Produkt 14 kontrolliert durch den Spalt 11 in die nächste Röstkammer 12.2 geworfen. Der Übergang in die nächste Röstkammer 12.1 findet im Transportbereich 19 statt. Das bedeutet, dass die eigentliche Förderung des Produktes beim Fallen stattfindet.

Grundsätzlich muss darauf geachtet werden, dass zwischen statischen und dynamischen Teilen ein Einklemmen und Pressen und damit verbundenes Zerkleinern des Produkts verhindert wird. Durch die geregelte axiale und radiale Füllgradverteilung entsteht der gewünschte optimale Gasraum, der so berechnet ist, dass die Gasströme nicht unnötige Mengen Staub mitschleppen. Damit wird die Faserstoffabscheidung minimiert.

Die Anordnung der Röstkammern 12.1 , 12.2, 12.3, und 12.27 geht aus der Wellenabwicklung 21 in Figur 3 hervor. Der oben beschriebene Ablauf wiederholt sich entsprechend für alle in der Wellenabwicklung 21 gezeigten Röstkammern der Rost- und Transportzone 8, das Produkt 14 aus der letzten Röstkammer 12.27 in die Austragszone 9 geworfen wird.

Figur 4 zeigt einen Schnitt B-B durch das Gehäuse 2 und die Welle 3 in der Austragszone 9. In der Austragszone 9 sind Austragselemente 22 so auf der Scheibe 10.27 angeordnet, dass die Austragszone 9 entsprechend einem Zellenrad ausgebildet ist. Dadurch findet der Transport nicht mehr entlang der Welle 3, sondern nur noch in Drehrichtung 13 bis zu einer Austragsöffnung 23 statt. Durch die Austragsöffnung fällt das Produkt aus der Austragszone 9 und dem Gehäuse 2 des Torrefaktors 1. Wie schon in den Röstkammern, muss auch bei der Anordnung der Austragselemente 22 darauf geachtet werden, dass keine Verklemmstellen im Zusammenhang mit einer Austragsöffnung 23 entstehen können. Das Produkt 14 wird dadurch nicht gepresst, sondern locker und ohne zusätzlichen ungewünschten Abrieb, der zu Staubentwicklung führt, über den Austrag ausgetragen.

In Figur 4 ist im übrigen zu erkennen, dass sich der Austrag bzw. das Austragsgehäuse eigentlich auf der falschen Seite befindet. Der Austrag 7 ist dort positioniert, wo das Produkt ansteigt. Das bedeutet, dass das Produkt mittels der Austragselemente 22 geschoben und angehoben wird, so dass keinerlei Scheren oder Klemmen stattfindet, was bei einem Röstprodukt unerwünscht. Zu diesem Zweck erstreckt sich das Gehäuse des Austrage 7 auch bis über den Scheitel des Gehäuses 2, so dass sich eine sehr grosse Austragsöffnung ergibt, in der ebenfalls keinerlei Klemmen oder Scheren des Produktes stattfinden kann.

In Figur 5 und 6 wird eine weitere Abwicklung einer Welle eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Torrefraktors gezeigt. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass das erste Ausführungsbeispiel sehr gut bei relativ groben und schweren Produkt arbeitet, insbesondere wenn das Produkt Nester bildet. Das Produkt wird in diesem Fall gesichert über den Hochpunkt 20 gehoben und in die Fallzone 18 transportiert von wo es in Transportrichtung weiter geleitet wird. Schwierigkeit ergeben sich aber bei Produkten mit einer relativ feinen Körnung und insbesondere natürlich auch bei einem Abrieb der ansonsten ordnungsgemäss transportierten Produkte. Diese werden von den Transportelementen nicht über den Hochpunkt 20 gehoben, sondern fallen im Füllbereich 17 immer wieder zurück und dort vor allem auf nachfolgende Transportelemente 15. Da diese aber nun entgegengesetzt zu der Fallzone 18 bzw. zum Transportbereich 19 angestellt sind, erfolgt ein Transport dieser feinen Körnung entgegen der gewünschten Transportrichtung. Das heisst, die Welle 3 fördert diesen Abrieb rückwärts. Um dies zu verhindern sind die Transportelement gemäss Figur 5 und 6 keilförmig ausgebildet. Das heisst, jedes Transportelement 24 ist aufgeteilt in ein Element 25 für Fallförderung und ein Element 26 für Reibförderung, beispielsweise für Pulver - Abrieb. Damit wird gewährleistet, dass sowohl das

Hauptprodukt als auch beispielsweise der Abrieb davon in Förderrichtung 27 transportiert wird. Die Drehrichtung ist mit 28 gekennzeichnet. Aus den Figuren ist erkennbar, dass die Reibförderelemente 25 „positiv" zur Transportrichtung und Drehrichtung gestellt sind, während die Fallförderelemente 25 „negativ" zur Transportrichtung und Drehrichtung gestellt sind.

Bezugszeichenliste