DD259686B5 - Vorrichtung zur ermittlung der korngroessenverteilung disperser stoffsysteme - Google Patents

Description

Hiorzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet dor Erlindunu

Die Erfindung betrifft oino Vorrichtung zur Ermittlung dor Korngrößenverteilung dlsporsor Stof fsystemo, für die Anwendung zur Oourtoilung der Effektivität sowio zur Steuerung dor Arbeitsweise tochnischor Einrichtungen, in donon besagte Stoffsysteme in strömenden Gason clisporgiort vorkommon, sowio zur Durchführung von Korngrößonanalyson von als Haufwork vorliegenden körnigen Stoffen im Labor, nach Ihrer Rodisporgicrung in olnor goolgnoton Oisporgiorvorrichtung.

Charakteristik dor bokannton tochnlschon Lösungon

Zur Ermittlung dor Korngrößenverteilung von in strömondon Gason disporgierton disperson Stoffsystemon finden oftmals Vorrichtungen Anwendung, dio nach dom Prinzip der Stromklassiorung arboiton. Diese zeichnen sich, gegenüber andoren Vorrichtungen zur In-situ-Korngrößonanalyse, wie z. B. optischon Partikclzählgoräten, durch ihre Robustheit, einen unkomplizierten Aufbau und durch din oinfacho Auswertung aus.

Gebräuchliche Vorrichtungen zur Ermittlung dor Korngrößenverteilung nach dom Prinzip der Stromklassierung sind Kaskadenimpaktoren und mohrstufigo Fliehkraftabscheider (Murphy, C. H.: Handbook of Particle Sampling and Analysis Methods. 198'): Vorlag Chemie International, Inc., Deorficld ßoach).

Erstero sind für Mossungen in Gasströmen mit hohon Konzontrationon der dispergieren Stoffe kaum geeignet, da sie im allgemeinen nur geringo Stufcnboladungon gostatten, was zu einer starken Verkürzung dor Meßdauer führt und daher die Gewinnung repräsentativer Werto boi schwankoiidon Betriebsbedingungen an der Moßstolle nahezu unmöglich macht. Außerdem gestatten diese Vorrichtungen nur Korngrößenanalysen im foinon bis mittleren Korngrößenboreich. Korngrößonanalyiongeräto, die nach dem Prinzip dor Stromklassierung mittels Zentrifugalkräften rubelten, haben, in Form von zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Fliehkraftabscheiderstufon gleicher odor unterschiedlicher Bauart und/odor -größe, mit nachfolgendem Absolutfilter, weitgehende Verbreitung gefunden. Diese Vorrichtungen zeichnen sich, gegenüber Kaskadenimpaktoren, durch die Möglichkeit höherer Stufenbcladungon aus und ermöglichen somit den Einsatz auch bei höhoron Konzentrationen der dispergiorton Stoffe.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur In-situ-Korngrößonanalyse, bei welcher der dispergierte Feststoffteilchen enthaltende Gasstrom durch zwei hintereinander geschaltete Analysenzyklone gleicher odor unterschiedlicher Baugröße und durch ein anschließendes Absolutfilter geleitet wird (DE-OS 1598009) Hierbei muß jedoch der Typ der Korngrößenverteilungsfunktion des zu

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annlyslorondon dlsporson Stoffeystoms boknnnl soln, was bo! dor Violzahl dor, ζ.D. In lmlustrlollon Produktloneprozoeson, anfallenden dispersen Stolfo sowlo bol dor Vlolfnlt Ihrer Entslohungsbodlngungon, nun (Ionon ritclit ohno woltoros Schlußfolgerungen auf doit Typ dor Korngiößonvortollung gozoyon worduii könnon, jodach nicht vorausgesetzt wordon knnn. Da sich tliü Paramotor jndor bollobl()on zwolparamotrlgon Verteilungsfunktion olndou(l(j mis (lon gomossonon Gosomtnbschoidogradon dor Tronnstufon, im Zusammenhang mit lliron boktinnton Abscholdochanktorlstlkon, bostlmmon lesson, knnn wodor olno Aussago Ober (lon Typ dor Korngrößenverteilung, noch übor dlo aufgetretenen Anolysonfohlor (jomnclit wordon. Untor dioson Umsttindon 1st dlo Wahrscholnllohkolt von Fohlanalyson rnlntlv hoch.

Gekannt sind Anordnungen von drol und mohr In Rollio goschnltoton Fllohkraftabscholclorstufon glolchor odor untorschlodlkhor üaufltt und untorschloc'lichor üougrößo mit nochfolgondom Absolutfiltor. Aufgrund dor hohon Abscholdulolstung von Fllohkraftobscholdorn In BaugrÖIJon, vvlo olo (ür Anolysonzwocko Anwondung tlndon, llofom dloso Vorrichtungen zwar brauchbare Ergebnisse für dlsporso Stoffsystomo Im folnon bis mlttloron Korngrößonborolch, gostatton jodoch nur unzurolchondo Informationen übor :lon Vorlauf dar Korngrößenverteilung Im Qrobkornborolch.

Zur Beseitigung diosos Nachtolls kommen mltuntor Vorabscholdor für grobdlsporso Ptirlikolfraktlonon zum Einsatz, wolcho noch dom Prinzip dor Trügholts scholdung nrboiton (SU 523334), Dioso Tronnstufon woison jodoch orfahrungsgomüß Im Grobkornborolch olno rolotiv gorlngo Tronnschdrfo iiuf, wodurch dor Anolysonfohlor orhöht wird. Weiterhin zoicjt sich, daß beim Eliuutz dorartlgor Tronnstufonkomblnationon für dio Korngrößonanalyso von gröboron Stoffsystemon bereits in (lon orston Tronnstufon dio woitaus gröGton Mnssonantoilo dos zu untorsuchondon Stoffsystoms abgoschledon wordon, währond sich In (lon lotzton Fllohkraftabscholdorstufon nur noch rolatlv goringo Massen dor. abgoschlodonon Gutos nachwolson lassen. In cllosom TaIIo bringon dlo lotzton Tronnstufon dor Moßnnordnung koino wosontlichon Informationen über dio Korngrößenverteilung mohr, sotulorn vorfälschon sogar das Analysonorgebnis durch relativ starko Wondanstitzo int Foinkornborolch. SIo orfordorn dahor oinon ungorochtfortlgt hohon Aufwand bol dor Auswortung clorAnolyson.

ZIoI dor Erfindung

Ziel dor Erfindung Ist es, dio Durchführung von Komgrößonanal\ 3on von in strömondon Gasen onthaltonon dispersen Stoffsystomon für oino Violzahl unterschiedlichster Stoffsystomo, mit hohor Gonauigkolt und vorgloichswoiso goringom Arbeitsaufwand, zu ormöglichon.

Darlegung dos Wosons dor Erfindung

Dor Erfindung liogt die Aufgabe zugrundo, olno Vorrichtung zur Ermittlung der Korngrößenverteilung von in strömenden Gason onthaltonon dispersen Stoffsystomon zu schaffon, dio durch geoignoto konstruktive Gostaltung und durch dio Realisierung unterschiedlicher Meßanordnungen dor nach vorschiodonon Prinzipion dor Stromklassiorung arbeitenden Tronnstufon einer Grundanordnung, Ergebnisse mit hohor Genauigkeit in oinom breiten Korngrößonborcich liofort.

Die Aufgabe wird erfindungsgomaß dadurch gelöst, daß in einer aus mindestens vior hintereinander geschaltoten Trennstufen und einem anschließenden Absolutfiltor bostehendon Meßanordnung als crsto Trennstufo ein neuartiger Stromkiassierer, der durch seine konstruktive Gostaltung oino kombinierte Umlenk· und Zontrifugalabscheidung bewirkt, eingesetzt ist. Diese erfindungsgemäßo erste Stufo der Grundmoßanordnung der Vorrichtung bostoht aus oinem zylindrischen Mantel mit einem sich nach unten anschließenden konlschon Toil, welches in einen Staubsammelbehälter mündet, und mit oinom unmittelbar unterhalb eines kreisringförmigen Dockeis, der den Mantelraum nach obon abschließt, tangential angebrachten Austrittskanal, sowie aus einem koaxial angeordneten, den Deckel durchstoßenden und In den Mantolraum hineinragenden Rohr, wolciies am oberen Ende geschlossen und mit oinom tangential angebrachten Eintrittskanal versehen ist.

Durch die beschriebene Bauform wird in diosor Stufe oino Umlonkabschoidung mit Staubtronnung im Grobkornborolch realisiert, wobei das zusätzliche Auftreten von Zentrifugalkräften gogonUbor horkömmlichon, im Grobkornbereich trennenden Umlenkabscheidern, vorteilhafterweiso einen steileren Verlauf der Fraktionsabschcidegradkurvo bewirkt.

Als zweite Trennstufe schließt sich ein an sich bekannter Zentrifugalabscheider ohne Strömungsumkehr und als weitere Trennstufen an sich bekannte Zentrifugalabscheider mit Strömungsumkohr, in abnehmenden Baugrößen, an.

Zur Verbindung dor ersten Tronnstufo mit der Moßloitung und der Trennstufon untereinander kommon vorteilhaft Rechteckkanäle zur Anwendung.

Dadurch wird im Vergleich zu Gaskanälon mit gleichgroßer, runder Querschnittsfläche, eine Vergleichmäßigung der Zu- und Abströmverhältnisse für die einzelnen Volumenelemento dos strömenden Gases untereinander erreicht.

Die Übergänge von den kreisförmigen Querschnitten der Abströmkanäle der, in Strömungsrichtung gezählt, zweiten bis vorletzten Trennstufe der Grundmeßanordnung auf die Rechteckkanäle sind zweckmäßigerweise als tangentiale, rechtwinklige

Ansätze der Rechteckkanäle an dio Abströmkanäle mit Kreisquerschnitt ausgeführt. Dadurch wird der sich in den Abströmkanälen bildende, die Strömung in der jeweils nachfolgenden Trennstufe negativ beeinflussende Restdrall der jeweils vorgeschalteten Trennstufe weitestgohend aufgelöst.

Bedingt durch die unterschiedlichen Abscheidemechanismon weison die Trennstufen bei untereinander annähernd gleichen Baugrößen Trenncharakteristiken auf, die sich ausreichend voneinander unterscheiden, um die Korngrößenverteilung in einem sehr breiten Größenspektrum, einschließlich im Grobkornberoich, zu erfassen.

Die Genauigkeit von Korngrößenanalysen mittels mehrstufiger Klassiereinrichtungen ist erfahrungsgemäß dann besonders hoch, wenn untereinander annähernd gleiche Massen des zu analysierenden Stoffsystems in mindestens drei Trennstufen abgeschieden werden. Ist diese Bedingung erfüllt, so bringt auch eine weitere Erhöhung der Trennstufenzahl keine wesentliche Verbesserung mehr. Diese günstige Massenaufteilung läßt sich in der beschriebenen Vorrichtung dadurch erreichen, daß zunächst bei einem Vorversuch unter gleichzeitigem Einsatz aller mindestens vier Trennstufen der Grundmeßanordnung, die massemäßige Aufteilung des zu analysierenden Stoffsystems auf die einzelnen Trennstufen festgestellt wird.

Ausgohond von don Ergebnissen dos Vorvoreiiclios könnon die Troimstufon dor Qrundvoflanto, untor Woglaeeung oinor odor moluoror Tronnstufon, so mitoinandor kombiniert worden, daß olno Meßanordnung mit mindestens drol hlntorolnaiulor ongoordnoton Tronnstufon und oinotu nocligeschaltoton Absolutflltor entsteht, dio für das zu onalyalorondo Stoffsystom olno günstlgo Massenauftoilung gowährlolstot,

Dio Roallslorung untorschiodliclior Tronnstufonkomblnotlonon wird durch lösbare Flanschverbindungen In clon Rochtockkanitlon, dio als Zuleitung zur orston orllndungsgomüßon Tronnstufo sowlo als Vorblndungsloltung zwlschon (lon Tronnstufon dlonon, sowio durch lösbaro Flanschverbindungen In (lon Tauchrohron dor Fliehkraftabscheider mit Strömungsumkoiir ermöglicht.

Ausfillmmflsbolsplol

b'inAusführungsboispiol dor Grundmeßanordnung dos orfindungsgomäßonKorngrößonanalysongorätos Ist in Fig. 1 dargostollt.

Dio Meßanordnung bostoht aus vlor hlntoroinondor goschaltoton Tronnstufon (1,2,3,4) mit anschlioßondom Absolutfiltor (6).

Das ein disporsos Stoffsystom onthaltondo Gas wird mittols oinos Goblttsos (G) aus dor Moßloltung Ubor olno Sonde abgosougt und durch dio Meßanordnung gofördort.

DIo orsto Tronnstufo (1) stollt oinon komblniorton Umlonk'/Zontrifugalabscholdor dar. Das oin disporsos Stoffsystom ontholtondo Gas erhält am tangontial angoordnoton Eintritt (7) in das Zontralrohr (8) olno Drollkompononto, dio dor im Zentralrohr (8) nach unton gorichtoton Hauptströmung üborlogort Ist. Am Austritt (9) dos Zontrolrohros (8) in (lon Montolroum (10), wolchor durch oinon 2yllndrischon Mantol (22) und durch oinon sich nach unton anschlioßondon konischon Mantol (23) sowlo durch don Oockol (2't) bogrenzt wird, kommt os zu oinor Strömungsumlonkung und somit zur Abschoidung gröboror Partikoin In don Stoubbehällor

In dor Folgo golangt das Gas mit dom darin unthaltonon dispersen Stoffsystom übor don Kanal (13) In dio zwoito Tronnstufo (2).

Dioso wird durch oinon Zontrifugalabschoidor ohno Strömungsumkehr gobiidot. Das Gos mit don darin onthaitonon Toilchon dos dispersen Stoffsystoms strömt tangontial in don Abscheidoraum, in wolchom sich olno Wirbelströmung ausbildet, oln und vorlaßt dio Tronnstufo durch das zentral angoordnoto Abströmrohr (25). Dio Stufon (3) und (4) sind Kloinzyklono mit unterschiedlichen Abmessungen, und zwar mit in Strömungsrichtung abnohmondon Baugrößon.

Die Zuleitung zur Meßanordnung (12) sowio dio Vorblndungsloitungon (13,14,15) zwischon don Tronnstufon (1,2,3, Ί) sind als Rochtockkonälo ausgeführt. Dio Vorbindungskanälo (14,15) zwischon dor zweiten und dor dritten sowio zwischon dor dritton und dor vierten Tronnstufo schlloßon sich tangential an das Abstrt ,nrohr (25) der zweiten Tronnstufo bzw. an das Tauchrohr (26) dor dritton Tronnstufo an.

Die Abströmung aus der gesamten Meßanordnung erfolgt durch das Tauchrohr (27) der vierten Tronnstufo.

Zur Realisierung unterschiedlicher Tronnstufenkombinationon könnon oinzelno Tronnstufon mit Hilfo der Rochteckflanscho (16,17,18,19) bzw. doi Rohrflansche (20, 21) aus dor Moßanordnung ontfornt worden.

Claims (4)

1. -I- 259 606 Pntontonaprücho:

   1. Vorrichtuno zur Ermittlung clor Korngrößenverteilung dlsporsor Stoffsystomo mlttols olnor Moßolnrichtung, in clor mohroro unterschiedliche Tronnutufon, cliu ou( dor Grundlago clor Stromklasslorung οι botton, sowie oln anschlloßondor Absolutflltor hlntorolnnndor goschaltot sind und clio Grundmoßanordnung als orsto Tronnstufo olnon Stromklassloror (1), als zwolto Tionnstufo olnon Zentrifugalabscheider ohno Strömungsumkohr (2) und als woltoro Tronnstufon mlndostone zwül Zontrlfugalabscholdor mit Strömungsumkohr (3,4), In abnehmenden ßaugrößon, bolnhaltot, gokonnzolchnot dndurch, dnß clor Stromklassloror dor orston Tronnstufo dor Grundmoßanordnung ous olnom zylindrischen Mantel (22) mit olnom sich noch unton anschließenden konlschon Toll (23), wolchos In olnon Stoubsammolboh iltor (11) mündot, und mit oinom unmittelbar unterhalb olnos kroisringförmigon Dockols (24), dordon Mantolraum (10) nach obon abschließt, tangontial angobrachton Austrittskanal (13), sowio aus oinom koaxial angoordnoton, clon Dockol (24) durchstoßondon und In clon Mantolraum hlnolnragondon Rohr (8), wolchos am oboron Endo goschlosson und mit oinom tongontial angobrachton Eintrittskanal (7) vorsohon ist, aufgebaut ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gokonnzolchnot dadurch, daß clio Vorbindungsloitungon von dor Moßloitung zur orston Tronnstufo (12) und dip Vorbindungsloitungon zwischen clon Tronnstufon (13, 14,1(5) als Rochtockkanälo ausgoführt sind.
3. 3. Vorrichtung nach clon Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, i\afh die Üborgänge von den Krolsquorschnitten dor Abströmkanal dor, In Strömungsrichtung gezählt, zweiten bis vorletzten Tronnstufo der Grundmoßanordnung auf clio Rochtockkanälo als tangential©, rechtwinkelige Ansätze der Rochteckkanälo (14,1Ö) an die Abströmkanäle mit Kroisquerschnitt (25,26) ausgeführt sind.
4. 4. Vorrichtung nach clon Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Rochteckkanal (12) zwischen clor Moßloitung und clor orston Tronnstufo (1) dor Grundmoßanordnung sowie die Rochtockkanälo (13,14,15) zwisuhon clon oinzolnon Tronnstufon (1,2,3,4) der Grundmoßanordnung mit jo einem lösbaronRochtockflanschdß, 17,18,19) ausgerüstet sind und daß sich in den Tauchrohron (26,27) der Fliehkraftabscheider mit Strömungsumkehr (3,4) je ein lösbarer Rohrflansch (20,21) bofindot.