Gravimetrische Ausgleichseinrichtung für Schüttglter
Die Erfindung bezieht sich auf eine gravimetrische Ausgleichseinrichtung für Schüttgüter.
Derartige Einrichtungen werden für Schüttgüter gebraucht zum Ausgleich des Durchflusses bestimmter Materialien, welche von einer Mehrzahl von Zuflussrohren in einen gemeinsamen Behälter münden.
Beim Mischen von Schüttgütern ist es in gewissen Fällen wichtig, dass ein Zufluss aus einer Mehrzahl von Zufuhrleitungen vorgenommen werden kann, wobei ein bestimmtes, gewünschtes Mischungsverhältnis mit einer guten Genauigkeit beibehalten werden soll. Ein typisches Beispiel zum Mischen ist im U. S. Patent Nr. 3 106 385 erwähnt. Hier wird das Mischen von Schüttgütern, insbesondere Pulver oder Körnern in gravimetrischem Fluss über einzelne Rohrleitungen durchgeführt, deren Einlass an verschiedenen Stellen eines Sammelbehälters liegt.
Der Abfluss aus diesen Rohren wird hernach wieder zusammengeführt, so dass die Schüttgüter zu einer gemeinsamen Masse vereinigt werden, welche entweder in einem Kreislaufprozess zur Erreichung einer innigeren Mischung erneut vermischt, oder direkt abgeführt wird wenn der Vermischungsgrad dem vorgesehenen Zweck genügt.
Mit der Erfindung soll das umständliche und zeitraubende Einregulieren des Durchflusses von Schüttgütern vereinfacht werden, namentlich im Zusammenhang mit einem System, wie es im U. S. Patent Nr. 3 106 385 beschrieben ist.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen im wesentlichen vertikalen konischen Sammler mit kreisförmiger Querschnittsform, eine Mehrzahl von gleich grossen Material-Zufuhrrohren, welche im Oberteil des Sammlers endigen, wobei diese Rohre bezüglich der Horizontalebene mindestens über eine Länge - vom Sammler stromaufwärts gemessen-, die etwa dem dreifachen Zufuhr-Rohrdurchmesser entspricht, gleiche Neigung haben, bzw.
zueinander parallel verlaufen, die Ausflussenden der Rohre vom Zentrum des Trichters radial distanziert und gleichmässig verteilt angeordnet sind, während im Sammler-Unterteil eine konzentrisch angeordnete, gemeinsame Auslassöffnung vorhanden ist und im Sammler-Innern ein konzentrisch angeordnetes Durchfluss-Drosselorgan vorgesehen ist, welches zwischen den Auslassöffnungen der Zufuhrrohre und der Auslassöffnung angeordnet ist, wobei zwischen der Sammierwandung und dem Drosselorgan ein gleichmässig verteilter Spalt gebildet ist, dessen maximale Breite weniger als 50 o/o des minimalen Radius des Sammlers in demjenigen Bereich beträgt, in welchem das Drosselorgan angeordnet ist, und die gesamte Spalt-Fläche grösser ist als die Fläche der gemeinsamen Auslassöffnung, aber kleiner als die Gesamt-Innenfläche der Zuflussrohre,
und das Drosselorgan in einem Bereich angeordnet ist, welcher in Längsrichtung von den Ausflussenden der Zufuhrrohre mindestens um den dreifachen Rohrdurchmesser vertikal distanziert und von der gemeinsamen Ablassöffnung mindestens um eine vertikale Länge entfernt ist, die etwa der dreifachen Spaltbreite entspricht.
Eine derartige Einrichtung hat den Vorteil, dass die Ventile, welche bisher benötigt wurden, wegfallen, wenn die Anlage einmal eingestellt ist und zudem die Flusscharakteristik der Mischungskomponenten in weiten Grenzen variieren können. Ferner ist die Einrichtung kompakt und kann leicht in bestehende Installationen wie auch in Neu anlagen eingebaut werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer bevorzugten Einrichtung, wobei zur besseren Darstellung lediglich ein einziges Zufuhrleitungs-Paar dargestellt ist,
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäss Fig. 1,
Fig. 3 ist eine Ansicht mit teilweisem Schnitt durch eine Ausführungsvariante,
Fig. 4 ist eine Ansicht mit teilweisem Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist je eine bevorzugte Ausführungsvariante dargestellt, die zum Einbauen in eine Anlage vorgesehen ist, in welcher Schüttgüter, also feste Körper in loser Schüttung in gravimetrischem Fluss durch neun Zufuhrrohre 10 zugeführt werden. Alle neun Zufuhrrohre 10 haben gleichen Durchmesser, beispielsweise 71 mm, die das Material von verschiedenen Orten und allenfalls verschiedenen Höhen heranführen, wie dies als Beispiel im U. S. Patent Nr. 3 106 385 dargestellt ist. Das zu naischende Material kann beispielsweise unregelmässig geformte Polyäthylen Kuben mit etwa 3 mm Seitenlänge enthalten. Dieses Material hat einen kritischen Abrntschwinkel von etwa 380.
Unter kritischem Abrutschwinkel wird derjenige Winkel verstanden, bei welchem das Material sich nicht mehr an der Wandung ansetzt, sondern unter seinem Eigengewicht abrutscht. Um einen kontinuierlichen gravimetrischen Fluss durch die Zuflussleitung 10 sicherzustellen, werden diese in einem Winkel von 60 zur Horizontalen gemessen eingeführt. Diese Neigung wird - von der Eintrittsstelle in den Sammler stromaufwärts gemessen - über eine Länge von mindestens dem 3fachen des Rohrdurchmessers beibehalten, im vorliegenden Fall über mindestens 300 mm. Unter dieser Voraussetzung ist der Abfluss der Schüttgüter im wesentlichen unabhängig von der Wandreibung und ferner stören sich auch die gegenseitigen Ströme nicht. Die Enden der Zufuhrrohre 10 sind radial vom Zentrum des Sammlers 11 entfernt und in kranzweiser Anordnung gleichmässig verteilt angeordnet.
Die Zufuhrrohre sind dabei um gleiche Winkel voneinander entfernt. Als Beispiel sei ein Mittelkreis von 152 mm Radius angenommen, auf welchem die Achsen der Zufuhrrohre 10 in gleichmässigen Abständen liegen. Die Neigung der Zufuhrrohre 10 bezüglich der Längsachse des Sammlers hat stets die gleiche Orientierung, d. h. alle gegen die Achse gerichtet oder alle von der Achse entfernt mit im wesentlichen gleichen Neigungswinkeln. Die Anordnung von entsprechenden Punkten der Zufuhrrohre 10 ist symmetrisch bezüglich der Längsachse des Sammlers 11, wobei die Zufuhrrohre 10 sowohl durch die Seitenwände eintreten könnten als auch durch den Deckel, wobei die letztere Ausführungsart bevorzugt ist.
Die Einrichtung gemäss den Fig. 1 und 2 ist mit einem Trichter 11 a versehen, der beispielsweise 457 mm Aussendurchmesser und 102 mm Höhe hat. Dieser Trichter steht mit einem Flansch 15 in Verbindung, mit welchem er an einer Scheibe 16 festgemacht ist. In dieser Scheibe endigen die Zufuhrrohre 10. Der sich nach unten verjüngende Trichter 1 1b ist beispielsweise 330 mm lang und mündet in ein einziges Auslassrohr 18 ein. Zum Zweck der Selbstreinigung ist es erwünscht, dass die Wände des Trichters 1 1b stärker geneigt sind, als dem kritischen Abrutschwinkel des Schüttgutes entspricht. Der zur Horizontalen gemessene Winkel beträgt hier etwa 600. Das Auslassrohr 18 hat eine lichte Weite von etwa 76 mm.
Im Innern des Trichters befindet sich eine Drosseleinrichtung 20, mit welcher der Durchfluss gedrosselt wird. Diese Drosseleinrichtung gestattet ein völliges Verschliessen des Durchflussspaltes, falls dies notwendig ist, beispielsweise für Reparaturzwecke oder bei Sinderun- gen im Zuleitungssystem. Da verschiedene Materialien sehr unterschiedliche Flusscharakteristiken haben, ist es wünschbar, die Drosseleinrichtung verstellbar zu machen, was durch deren Vertikalbewegung erfolgt, wodurch sich der optimale Spalt für ein jeweils durchfliessendes Material einstellen lässt.
Die Drosseleinrichtung 20 ist als Konus oder Kegel ausgebildet, der sich nach oben verjüngt und an der Basis einen Durchmesser von beispielsweise 254 mm hat. Der Zentriwinkel dieses Konus beträgt 900 und wird vorzugsweise aus einem Metallblech gebogen. Dieser Konus wird im Innern des Trichters 11 konzentrisch befestigt, wobei der Abstand in der obersten Endlage gemessen von der Peripherie der Drosseleinrichtung zu den Auslassenden der Zufuhrrohre mindestens das 3fache des Durchmessers der Zufuhrrohre 10 beträgt, und wobei in der untersten Endlage des Konus diese mindestens das 3fache des maximalen radialen Spaltes zwischen der Peripherie der Drosseleinrichtung 20 und der Wandung des Trichters oberhalb des Auslassrohres 18 beträgt.
Die obere Endlage A der Drosseleinrichtung 20 beträgt 228 mm, gemessen von der Unterseite der Scheibe 16, während die untere Endlage B 165 mm oberhalb der Öffnung des Auslassrohres 18 endigt und die Verstellbarkeit zwischen dem Trichter 11 und der Drosseleinrichtung 20 etwa 27 mm beträgt. Die Drosseleinrichtung kann jedoch in Axialrichtung über eine wesentlich grössere Distanz bewegt werden, nämlich über etwa 127 mm, gemessen von der unteren Endlage, in welcher der Konus auf der Trichterwandung aufliegt bis zu einer Stelle, welche etwa 76 mm oberhalb der oberen Endlage A liegt, was vorteilhaft ist für die nachfolgend beschriebenen Zwecke. Zur Einstellung von Hand ist die Drosseleinrichtung 20 durch eine Stange 21 gehalten, welche entlang ihrer vertikalen Ausdehnung festklemmbar ist.
Die Stange 21 wird von einem Kragen 22 gehalten und ist mit Hilfe einer Arretierschraube 23 verschiebbar bzw. relativ zur Scheibe 16 feststellbar. Die Stange 21 ist in einem Winkel von 900 abgebogen und dient als Handgriff 21 a, welcher zwischen zwei benachbarten Zuluhriohren hindurchragt. Die Spaltbreite kann je nach der Lage der Drosseleinrichtung 20 verändert werden, wobei die grösste Spaltbreite in der oberen Endlage A erreicht wird. Es ist auch möglich, der unteren Kante der Drosseleinrichtung eine unregelmässige Form zu geben, wie dies nachfolgend in Fig. 3 dargestellt und beschrieben ist. Die einzige Bedingung ist, dass die Öffnungsfläche regelmässig geformt ist, in dem Sinne, dass Ausschnitte oder dgl. sich in regelmässiger Folge über den ganzen Umfang der Drosseleinrichtung erstrekken.
Die Schüttgüter fliessen dann relativ sanft durch die Einrichtung, unabhängig von der Form des Spaltes, vorausgesetzt, dass der Spalt eine solche minimale Grösse hat, dass die Brückenbildung verhindert wird. Es wurde festgestellt, dass die Grenze für die Brückenbildung für Polyäthylen-Kuben von 3,2 mm Seitenlänge bei etwa 13 mm liegt. Es ist eine maximale Spaltbreite von weniger als 50 O/o des minimalen Radius des Trichters 11 im Bereich, in welchem die Drosseleinrichtung liegt, vorgesehen, d. h. in einer Höhe, bei welcher das untere Ende des Kegels 20 der Trichterwand 1 1b gegenüberliegt, und die Totalspaltfläche, in der radialen Ebene des Sammlers, zusammengenommen grösser als die Fläche des Auslassrohres 18 ist, jedoch weniger als die gesamte Fläche der lichten Zufuhrrohre 10 beträgt.
Das folgende Verhältnis ist typisch: z der Rohre 10 = 63; Spalt = 23 bis 43, Öffnung 18 = 7.
Der Betrieb der Einrichtung erfolgt im wesentlichen in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird vom Ausflussende der Zufuhrrohre 10 ein im wesentlichen gleicher Fluss dem oberen Teil des Trichters 11 zugeführt, wodurch ein Gleichgewichtszustand in der Passage über der vertikalen Distanz, welche dreimal den Rohrdurchmesser 10 übersteigt, angestrebt wird, wobei angenommen wird, dass eine Durchflussrate unabhängig von den individuellen Aufgabestellen bei den verschiedenen Rohren 10 vorhanden ist. Kurz nach dem Start wird der Bereich oberhalb der Drosseleinrichtung 20 mit Schüttgut angefüllt, worauf der Betrieb aufgenommen werden kann. Auch nach dem Aufhören eines Durchflusses von Schüttgütern durch die Einrichtung ist der obere Bereich lla des Trichters bei den Ausflussenden der Zufuhrrohre 10 frei von Schüttgut.
Im wesentlichen tritt somit im oberen Bereich des Trichters, also oberhalb der Drosseleinrichtung 20 eine Ansammlung des Schüttgutes bei im wesentlichen gleicher Zufuhrrate der verschiedenen Zufuhrrohre 10 ein.
In der zweiten Stufe erfolgt eine Drosselung des Durchflusses durch die Drosseleinrichtung 20. Diese Drosselung erfolgt im wesentlichen im Spalt zwischen der Drosseleinrichtung und der Trichterinnenwand, durch welchen Spalt das Schüttgut in freiem Fall abfliesst und gegen das Auslassrohr 18 strömt. Der Sammler ist dabei unterhalb der Drosseleinrichtung 20 stets mit Schüttgut gefüllt, ausgenommen im Bereich direkt unterhalb des Kegels.
Es erfolgt somit ein ausgleichender Durchfluss des Schüttgutes im peripheralen Spalt zwischen der Drosseleinrichtung und dem Trichter, wobei der Abfluss in ständigem Fluss durch das Auslassrohr 18 erfolgt. Zum Ausgleich des Durchflusses ist es notwendig, dass die ausfliessenden Materialströme gleichmässig auf das Drosselorgan auftreffen. Durch eine kreisförmige Ausbildung des Trichters im Horizontalschnitt kann eine gute Durchflussregelung erreicht werden, wobei eine grosse Zahl von Drosselformen verwendbar sind, inkl. konische und zylindrisch geformte Körper, welche infolge ihres selbstreinigenden Effektes bevorzugt sind.
Ferner sind Ausschnitte in Form von sphärischen oder Überschneidungen von mehreren Formen denkbar.
Das Auslassrohr 18 mündet beispielsweise in ein pneumatisches Transportsystem (nicht dargestellt), welches mit einem Trägergas (oder Vakuum) arbeitet zur Transportierung der Mischung in einen Kreislauf, wenn dies gewünscht ist, oder zu weiteren Verarbeitungsstellen, wenn die Mischung für diesen weiteren Verarbeitungsprozess ausreichend ist. Es ist wesentlich, dass das Auslassrohr 18 eine Grösse hat, welche das Transportsystem nicht behindert. Ferner können Steuerorgane zur Überwachung des Flusses vorhanden sein.
Es kommt vor, dass in den Schüttgütern oberhalb der Drosseleinrichtung abnormale Gebilde oder Klumpen entstehen, beispielsweise bei Polymeren oder dgl., und diese den Durchfluss durch den Spalt hemmen.
Diese können durch eine momentane Anhebung der Drosseleinrichtung bis zur oberen Endlage abgelassen werden. Eine derartige Operation wird vorzugsweise während eines Ablasses für Reparatur- oder Revisionszwecke durchgeführt, da die Ausgleichsfunktion der Drosseleinrichtung bei einem solchen Anheben aufgehoben ist.
Bei Versuchen in der Anordnung der Zufuhrrohre wurde festgestellt, dass der Einführungsort für diese Rohre von wesentlicher Bedeutung für den Betrieb ist.
Schon eine nur leicht exzentrische Anordnung der Scheibe 16 und der Zufuhrrohre 10 bewirkt eine fühlbare Verschlechterung des Flusses durch die Rohre 10, namentlich derjenigen Rohre, welche näher bei der Trichterwand endigen als diejenigen, die sich weiter weg von ihr befinden.
Dies bewirkt, dass die Anordnung der Zufuhrrohre von der radialen Distanz von der Sammlerachse abhängig ist. Dies wurde darin bestätigt, dass ein maximaler Durchfluss des Schüttgutes durch die Rohre 10 erreicht wurde, wenn sich die Zentren der Zufuhrrohre 10 in vertikaler Richtung erstreckten.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher fünf vertikal angeordnete Zufuhrrohre 30 vorhanden sind, wobei in der Zeichnung jedoch nur zwei derselben eingezeichnet sind. Jedes dieser Rohre hat einen Innendurchmesser von 50,8 mm, die je um 72" zueinander versetzt liegen und ihre Mittellinien auf einem Kreis mit einem Radius von 127 mm liegen, dessen Achse mit der Achse des Sammlers übereinstimmt.
Der Trichter 31, in welchem die Zufuhrrohre 30 einmünden, hat einen oberen innern Durchmesser von 330 mm und ist um 600 gegen die Unterseite geneigt, welche einen Durchmesser von 50,8 mm aufweist und in ein Auslassrohr 32 ausmündet. Das Dämpfungsorgan 33 hat die Form eines Kegels, dessen Spitze nach oben zeigt. Der Kegel besteht aus einem nicht gelochten Metallblech mit einem Winkel von 60 , wobei das obere Kegelende 34 mit einer Gewindestange 35 verbunden ist. Die Anordnung dieses Kegels 33 ist koaxial zum Trichter 31. Die Gewindestange 35 ist mit einer Befestigungsmutter 36 am Deckel 37 festgemacht. Diese Einrichtung erlaubt eine Höhenverstellung der Dämp fungseinrichtigung relativ zum Trichter.
Der Basisdurchmesser des Kegels 33 beträgt etwa 152 mm und der Mantel ist an fünf Stellen mit Ausschnitten 40 versehen, welche eine keilförmige Form haben und deren Breite und Höhe je etwa 50,8 mm beträgt. Die unterste Endlage des Kegels ist durch die Linie a (Fig. 3) dargestellt, bei welcher das untere Kegelende in Kontakt mit der Innenfläche des Trichters 31 ist. Die Distanz zur oberen Öffnung des Abfuhrrohres 32 beträgt 94 mm. Die oberste Endlage des Kegels ist durch die Linie b gekennzeichnet und liegt 160 mm unterhalb der Aussenenden der Rohre 30, wodurch ein vertikaler Verstellbereich zur Regulierung des gewünschten Durchflusses von etwa 50,8 mm entsteht. Im Auslassrohr 32 befindet sich ein Schieber 42 oder eine Klappe zur Grobregulierung des Durchflusses.
Versuche mit der Einrichtung gemäss Fig. 3 haben gezeigt, dass ein guter Ausgleich erreichbar ist. Der Spalt ist infolge der Ausschnitte 40 unregelmässig, wenn der Kegel über die unterste Endlage angehoben wird.
Es ist jedoch notwendig, dass daneben der Spalt ringsherum eine gleichmässige Breite hat, um einen unregelmässigen Abfluss zu verhindern. Wenn einer der Ausschnitte 40 verstopft ist, entsteht sofort ein Verlust in der Ausgleichungswirkung.
Die Einrichtung gemäss Fig. 3 ist besonders dann vorteilhaft, wenn relativ grobkörnige Schüttgüter mit unregelmässiger Korngrösse zum Einsatz kommen, und zwar allein oder in Mischung mit feinen Partikeln.
Polymerblättchen mit einer durchschnittlichen Grösse von 12,7 X 12,7 X 3,2 mm konnten mit dieser Einrichtung gut durchgeschleust werden. Eine andere Situation, welche durch den mit Ausschnitten versehenen Dämpfungskegel erfolgreich gemeistert werden kann, besteht bei einer Neigung des Schüttgutes zu Klumpenbildung mehr oder weniger vorübergehender Natur. Diese können durch die Ausschnitte 40 hindurchgelangen, ohne eine Verstopfung zu bewirken und ohne den normalen Fluss wesentlich zu stören.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, in welcher sich ein regulierbares Dämpfungsorgan und eine statische Dämpfung lediglich für den Flussausgleich befindet
Bei einer Ausführungsform sind vier vertikale Zufuhrrohre 46 vorhanden, die zueinander je einen gleich grossen Winkel und eine lichte Weite von 70 mm haben.
Die Mittellinie derselben befindet sich auf einem Kreis mit einem Radius von 92 mm, dessen Zentrum auf der Längsachse des Sammlers liegt. Diese Zufuhrrohre münden in einen gemeinsamen Sammler 47, der einen zylindrischen Teil 47a mit 254 mm Durchmesser und 305 mm Länge aufweist. Im Innern desselben liegt eine Drosseleinrichtung 48 in Form eines aufrechtstehenden Kegels aus ungelochtem Metallblech, dessen Zentriwinkel etwa 900 und dessen Basis 216 mm beträgt. Der Kegel ist durch eine Schraube 49 gehalten und lässt sich mit Hilfe derselben und einer Mutter 50 in der Höhe einstellen. Der in seiner Grösse nicht verstellbare Spalt zwischen der Basis des Kegels und der Wand des Zylinderteiles ist 19 mm breit. An den zylindrischen Teil schliesst sich ein trichterförmiger Teil 47b an, dessen Wände zur Vertikalen um 45" geneigt sind.
Dieser Trichter mündet in ein Auslassrohr 52 ein mit einem Innendurchmesser von 50,8 mm. Das Rohr 52 liegt koaxial zum Sammler und ist mit einem Ventil 53, beispielsweise einem Schieber oder einer Klappe versehen für den Unterbruch des Durchflusses. Bei dieser Ausführungsform ist das untere Ende des Kegels 48 in Vertikalrichtung um 210 mm entfernt von den Auslassenden der Rohre 46 und um 197 mm entfernt vom oberen Ende des Auslassrohres 52.
Ein Glasmodell der Ausführungsform gemäss Fig. 4 zeigt die Bildung von symmetrischen Grenzschichtströmen, wie dies in unterbrochenen Linien in Fig. 4 angedeutet ist, nachdem die Einrichtung während einer genügend langen Zeit im Betrieb ist und sich das Ventil 53 in der vollständig offenen Lage befindet, wobei sich ein Gleichgewichtszustand einstellt und man visuell bestätigt fand, dass der Flussausgleich erreicht wurde. Dies wurde ausserdem dadurch bestätigt, dass die Durchflussmenge pro Zeiteinheit des Schüttgutes durch alle vier Rohre gleichzeitig aufhörte, wenn kein neues Schüttgut nachgeliefert wurde.
Gravimetric compensation device for bulk material
The invention relates to a gravimetric compensation device for bulk goods.
Such devices are used for bulk goods to compensate for the flow of certain materials which open from a plurality of inlet pipes into a common container.
When mixing bulk materials, it is important in certain cases that an inflow can be made from a plurality of supply lines, with a specific, desired mixing ratio being maintained with good accuracy. A typical example of mixing is mentioned in U.S. Patent No. 3,106,385. Here the mixing of bulk materials, in particular powder or grains, is carried out in a gravimetric flow via individual pipelines, the inlet of which is at different points of a collecting container.
The outflow from these pipes is then brought together again, so that the bulk goods are combined into a common mass, which is either remixed in a cycle process to achieve a more intimate mixture, or is discharged directly if the degree of mixing is sufficient for the intended purpose.
The invention is intended to simplify the cumbersome and time-consuming regulation of the flow of bulk goods, namely in connection with a system as described in U.S. Patent No. 3,106,385.
The invention is characterized by a substantially vertical conical collector with a circular cross-sectional shape, a plurality of equal-sized material feed pipes which end in the upper part of the collector, these pipes with respect to the horizontal plane at least over a length - measured upstream from the collector - which is approximately corresponds to three times the feed pipe diameter, have the same inclination, or
run parallel to each other, the outflow ends of the tubes are radially distanced from the center of the funnel and are evenly distributed, while a concentrically arranged, common outlet opening is present in the collector lower part and a concentrically arranged flow throttle element is provided in the collector interior, which is provided between the Outlet openings of the supply pipes and the outlet opening is arranged, a uniformly distributed gap is formed between the collecting wall and the throttle element, the maximum width of which is less than 50 o / o of the minimum radius of the collector in the area in which the throttle element is arranged, and the total gap area is larger than the area of the common outlet opening, but smaller than the total inner area of the inlet pipes,
and the throttle element is arranged in a region which is vertically spaced in the longitudinal direction from the outflow ends of the supply pipes at least by three times the pipe diameter and is at least a vertical length away from the common outlet opening which corresponds to approximately three times the gap width.
A device of this type has the advantage that the valves that were previously required are omitted once the system has been set and, moreover, the flow characteristics of the mixture components can vary within wide limits. Furthermore, the device is compact and can be easily installed in existing installations as well as in new systems.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing.
Fig. 1 shows a side view of a preferred device, wherein only a single supply line pair is shown for better illustration,
Fig. 2 is a plan view of the device according to Fig. 1,
Fig. 3 is a view in partial section through an embodiment,
Fig. 4 is a view in partial section through another embodiment.
According to FIGS. 1 and 2, a preferred embodiment variant is shown which is intended for installation in a system in which bulk goods, that is to say solid bodies in bulk, are fed in gravimetric flow through nine feed pipes 10. All nine feed pipes 10 have the same diameter, for example 71 mm, which bring the material from different locations and possibly different heights, as shown as an example in U.S. Patent No. 3,106,385. The material to be nished can contain, for example, irregularly shaped polyethylene cubes with a side length of about 3 mm. This material has a critical deflection angle of about 380.
The critical slip angle is understood to mean that angle at which the material no longer attaches itself to the wall, but slips off under its own weight. In order to ensure a continuous gravimetric flow through the inflow line 10, these are introduced measured at an angle of 60 to the horizontal. This inclination - measured from the point of entry into the collector upstream - is maintained over a length of at least 3 times the pipe diameter, in the present case over at least 300 mm. Under this condition, the outflow of the bulk goods is essentially independent of the wall friction and furthermore the mutual flows do not interfere with one another. The ends of the supply pipes 10 are radially removed from the center of the collector 11 and are evenly distributed in a ring.
The feed pipes are at the same angle from one another. As an example, a center circle with a radius of 152 mm is assumed, on which the axes of the supply pipes 10 lie at regular intervals. The inclination of the supply pipes 10 with respect to the longitudinal axis of the collector always has the same orientation, i.e. H. all directed against the axis or all away from the axis at substantially equal angles of inclination. The arrangement of corresponding points of the supply pipes 10 is symmetrical with respect to the longitudinal axis of the collector 11, which supply pipes 10 could enter both through the side walls and through the cover, the latter embodiment being preferred.
The device according to FIGS. 1 and 2 is provided with a funnel 11a which, for example, has an outer diameter of 457 mm and a height of 102 mm. This funnel is connected to a flange 15 with which it is fastened to a disk 16. The feed pipes 10 end in this disk. The downwardly tapering funnel 11 b is, for example, 330 mm long and opens into a single outlet pipe 18. For the purpose of self-cleaning, it is desirable that the walls of the funnel 11b are more inclined than corresponds to the critical slip angle of the bulk material. The angle measured to the horizontal is about 600 here. The outlet pipe 18 has a clear width of about 76 mm.
In the interior of the funnel there is a throttle device 20 with which the flow is throttled. This throttle device allows the flow gap to be completely closed if this is necessary, for example for repair purposes or when there is a reduction in the supply line system. Since different materials have very different flow characteristics, it is desirable to make the throttle device adjustable, which is done by its vertical movement, whereby the optimal gap can be set for each material flowing through.
The throttle device 20 is designed as a cone or cone which tapers upwards and has a diameter of, for example, 254 mm at the base. The central angle of this cone is 900 and is preferably bent from sheet metal. This cone is fastened concentrically inside the funnel 11, the distance in the uppermost end position measured from the periphery of the throttle device to the outlet ends of the feed pipes being at least 3 times the diameter of the feed pipes 10, and in the lowermost end position of the cone this at least 3 times the maximum radial gap between the periphery of the throttle device 20 and the wall of the funnel above the outlet pipe 18.
The upper end position A of the throttle device 20 is 228 mm, measured from the underside of the disc 16, while the lower end position B ends 165 mm above the opening of the outlet pipe 18 and the adjustability between the funnel 11 and the throttle device 20 is approximately 27 mm. However, the throttle device can be moved in the axial direction over a much greater distance, namely over about 127 mm, measured from the lower end position in which the cone rests on the funnel wall to a point which is about 76 mm above the upper end position A, which is advantageous for the purposes described below. For manual adjustment, the throttle device 20 is held by a rod 21 which can be clamped along its vertical extension.
The rod 21 is held by a collar 22 and can be displaced or locked relative to the disk 16 with the aid of a locking screw 23. The rod 21 is bent at an angle of 900 and serves as a handle 21 a, which protrudes between two adjacent feed ears. The gap width can be changed depending on the position of the throttle device 20, the largest gap width being reached in the upper end position A. It is also possible to give the lower edge of the throttle device an irregular shape, as shown and described below in FIG. 3. The only condition is that the opening area is regularly shaped, in the sense that cutouts or the like extend in a regular sequence over the entire circumference of the throttle device.
The bulk goods then flow relatively smoothly through the device, regardless of the shape of the gap, provided that the gap is of such a minimal size that bridging is prevented. It was found that the limit for bridging for polyethylene cubes 3.2 mm on a side is approximately 13 mm. A maximum gap width of less than 50% of the minimum radius of the funnel 11 is provided in the area in which the throttle device is located, i.e. H. at a height at which the lower end of the cone 20 is opposite the funnel wall 11b, and the total gap area, in the radial plane of the collector, together is greater than the area of the outlet pipe 18, but less than the total area of the clear supply pipes 10 .
The following ratio is typical: z of tubes 10 = 63; Gap = 23 to 43, opening 18 = 7.
The facility is essentially operated in two stages. In the first stage, a substantially equal flow is fed from the outflow end of the supply pipes 10 to the upper part of the funnel 11, whereby a state of equilibrium in the passage over the vertical distance which exceeds three times the pipe diameter 10 is sought, it being assumed that one Flow rate is independent of the individual feed points in the various tubes 10 is present. Shortly after the start, the area above the throttle device 20 is filled with bulk material, whereupon operation can be started. Even after the flow of bulk goods through the device has ceased, the upper region 11a of the funnel at the outflow ends of the supply pipes 10 is free of bulk goods.
Essentially, in the upper region of the funnel, that is to say above the throttle device 20, an accumulation of the bulk material occurs at an essentially identical feed rate of the various feed pipes 10.
In the second stage, the flow through the throttle device 20 is throttled. This throttling occurs essentially in the gap between the throttle device and the inner wall of the funnel, through which gap the bulk material flows off in free fall and flows against the outlet pipe 18. The collector is always filled with bulk material below the throttle device 20, except in the area directly below the cone.
There is thus a compensating flow of the bulk material in the peripheral gap between the throttle device and the funnel, the outflow taking place in a constant flow through the outlet pipe 18. In order to balance the flow, it is necessary that the outflowing material flows evenly hit the throttle device. A circular design of the funnel in horizontal section can achieve good flow control, whereby a large number of throttle shapes can be used, including conical and cylindrical bodies, which are preferred due to their self-cleaning effect.
Furthermore, cutouts in the form of spherical shapes or intersections of several shapes are conceivable.
The outlet pipe 18 opens, for example, into a pneumatic transport system (not shown) which works with a carrier gas (or vacuum) to transport the mixture into a circuit, if desired, or to further processing points, if the mixture is sufficient for this further processing process . It is essential that the outlet pipe 18 is of a size that does not interfere with the transport system. In addition, there may be control organs for monitoring the flow.
It happens that abnormal structures or lumps arise in the bulk goods above the throttle device, for example in the case of polymers or the like, and these obstruct the flow through the gap.
These can be released to the upper end position by momentarily raising the throttle device. Such an operation is preferably carried out during a drain for repair or revision purposes, since the compensating function of the throttle device is suspended during such a lifting.
When trying to locate the supply pipes, it was found that the point of entry for these pipes is essential for operation.
Even a slightly eccentric arrangement of the disc 16 and the feed pipes 10 causes a noticeable deterioration in the flow through the pipes 10, namely those pipes which end closer to the funnel wall than those which are further away from it.
This has the effect that the arrangement of the supply pipes is dependent on the radial distance from the collector axis. This was confirmed in the fact that a maximum flow of the bulk material through the pipes 10 was achieved when the centers of the supply pipes 10 extended in the vertical direction.
In Fig. 3 an embodiment variant is shown in which five vertically arranged feed pipes 30 are present, but only two of these are shown in the drawing. Each of these tubes has an inside diameter of 50.8 mm, which are offset by 72 "from one another and their center lines lie on a circle with a radius of 127 mm, the axis of which coincides with the axis of the collector.
The funnel 31, into which the supply pipes 30 open, has an upper inner diameter of 330 mm and is inclined by 600 against the underside, which has a diameter of 50.8 mm and opens into an outlet pipe 32. The damping element 33 has the shape of a cone, the tip of which points upwards. The cone consists of a non-perforated sheet metal with an angle of 60, the upper end of the cone 34 being connected to a threaded rod 35. The arrangement of this cone 33 is coaxial with the funnel 31. The threaded rod 35 is fastened to the cover 37 with a fastening nut 36. This device allows a height adjustment of the damping device relative to the funnel.
The base diameter of the cone 33 is approximately 152 mm and the jacket is provided at five points with cutouts 40 which have a wedge-shaped shape and whose width and height are each approximately 50.8 mm. The lowermost end position of the cone is shown by the line a (FIG. 3), at which the lower end of the cone is in contact with the inner surface of the funnel 31. The distance to the upper opening of the discharge pipe 32 is 94 mm. The uppermost end position of the cone is marked by the line b and is 160 mm below the outer ends of the tubes 30, creating a vertical adjustment range of about 50.8 mm for regulating the desired flow. In the outlet pipe 32 there is a slide 42 or a flap for the rough regulation of the flow.
Tests with the device according to FIG. 3 have shown that a good balance can be achieved. The gap is irregular as a result of the cutouts 40 when the cone is raised above the lowermost end position.
However, it is necessary that the gap next to it has a uniform width all around in order to prevent irregular drainage. If one of the cutouts 40 is clogged, there is an immediate loss in the leveling effect.
The device according to FIG. 3 is particularly advantageous when relatively coarse-grained bulk goods with an irregular grain size are used, either alone or in a mixture with fine particles.
Polymer flakes with an average size of 12.7 X 12.7 X 3.2 mm could be passed through with this device. Another situation, which can be successfully mastered by the damping cone provided with cutouts, is when the bulk material tends to form clumps of a more or less temporary nature. These can pass through the cutouts 40 without causing a blockage and without significantly disrupting normal flow.
In Fig. 4, a further embodiment is shown in which there is an adjustable damping element and a static damping only for flow compensation
In one embodiment, there are four vertical supply pipes 46 which each have an equal angle to one another and a clear width of 70 mm.
The center line of the same is located on a circle with a radius of 92 mm, the center of which lies on the longitudinal axis of the collector. These supply pipes open into a common collector 47 which has a cylindrical part 47a with a diameter of 254 mm and a length of 305 mm. Inside the same there is a throttle device 48 in the form of an upright cone made of unperforated sheet metal, the central angle of which is approximately 900 and the base of which is 216 mm. The cone is held by a screw 49 and can be adjusted in height with the aid of the same and a nut 50. The gap between the base of the cone and the wall of the cylinder part, which cannot be adjusted in size, is 19 mm wide. A funnel-shaped part 47b adjoins the cylindrical part, the walls of which are inclined by 45 "to the vertical.
This funnel opens into an outlet pipe 52 with an inner diameter of 50.8 mm. The pipe 52 lies coaxially to the collector and is provided with a valve 53, for example a slide or a flap, to interrupt the flow. In this embodiment, the lower end of the cone 48 is vertically 210 mm from the outlet ends of the tubes 46 and 197 mm from the upper end of the outlet tube 52.
A glass model of the embodiment according to FIG. 4 shows the formation of symmetrical boundary layer currents, as indicated in broken lines in FIG. 4, after the device has been in operation for a sufficiently long time and the valve 53 is in the fully open position, whereby a state of equilibrium is established and it was found visually that the flow balance was achieved. This was also confirmed by the fact that the flow rate per unit of time of the bulk material through all four pipes stopped simultaneously when no new bulk material was delivered.