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Vorrichtung zum pneumatischen Mischen staubförmiger oder körniger
Stoffe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum pneumatischen Mischen staubförmiger
oder körniger Stoffe in einem Silo von im wesentlichen rundem Querschnitt mit einem
Belüftungsboden, der gasdurchlässige und gas dichte Teilflächen aufweist.
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In vielen technischen Gebieten ist es nötig, den Inhalt eines Behälters
oder Silos (im folgenden immer »Silo« genannt) so gut zu durchmischen oder zu »homogenisieren«,
daß verschiedene, in den Silo eingefüllte Stoffe an allen Stellen des Silos dasselbe
Mischungsverhältnis haben. Als Anwendungsbeispiele seien genannt: Das Mischen der
Rohstoffe zur Beschickung von Zementöfen und das Mischen von Pulvern bei der Herstellung
von Kunststoffen. In den Silo werden oft übereinander Schichten aus verschiedenen
Stoffen eingebracht. Durch den Mischprozeß sollen dann die Schichten miteinander
vermischt werden, so daß in allen Teilen des Silos dieselbe Zusammensetzung vorliegt.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird das Gut im Umwälzverfahren
nämlich dadurch gemischt, daß durch ein Steigrohr Gut vom Behälterboden abgezogen
und oben in den Behälter wieder eingefüllt wird. Das ganze Gut muß nach und nach
also durch dieses Steigrohr geführt werden. Dieses Verfahren ist außergewöhnlich
zeitraubend und führt nur zu schlechten Ergebnissen. Das Gut kann nämlich erst dann
gut gemischt sein, wenn es als Ganzes mehrfach durch das Steigrohr hindurchgeführt
worden ist. Ordnet man eine Vielzahl von Steigrohren an, so läßt sich der Mischvorgang
zwar beschleunigen, aber der Installationsaufwand steigt in unerwünschter Weise
an.
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Bei der bekannten Vorrichtung ist der Siloboden zwar in gasdurchlässige
und gasdichte Teilflächen unterteilt, diese dienen aber nicht zum Mischen, sondern
nur dazu, ein einwandfreies Nachrutschen oder auch ein Entleeren des Gutes zu ermöglichen.
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Andererseits ist eine pneumatische Mischvorrichtung bekannt, bei
der der Siloboden in vier Quadranten unterteilt ist, von denen jeweils nur einer
so stark belüftet wird, daß der darüberlagernde Stoff aktiviert wird. Die drei anderen
Quadranten werden zur selben Zeit zwar auch belüftet, aber nur schwach, so daß der
Stoff darüber unaktiviert bleibt. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist eine besondere
Wechselautomatik nötig, die in die Druckluftzufuhr eingeschaltet wird und dafür
sorgt, daß nacheinander alle vier Quadranten stark und gleichzeitig die übrigen
drei schwach belüftet werden. Nach einem anderen Verfahren liegt die Belüftungsstärke
für alle Bodenteile oberhalb der Aktivierungsgrenze, ist aber für die einzelnen
Bodenteile unterschiedlich stark.
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Nach einem weiteren pneumatischen Mischverfahren werden Blasdüsen
und ein pneumatischer Elevator verwendet. Allen bekannten Verfahren haften bisher
dieselben Fehler an: a) Während des Mischprozesses bilden sich in dem Silo eine
oder mehrere tote Zonen, die an der Mischbewegung nicht teilnehmen, sondern bis
zur Entleerung der Charge unberührt bleiben. c) Während des Mischvorganges muß die
Charge durch das eingeführte Druckgas im fließfähigen oder aktivierten Zustand gehalten
werden. Hierbei tritt ein gegenläufiger Vorgang auf, nämlich die Entmischung oder
Sichtung. Hierbei lagern sich die Stoffe entweder ihrer Korngröße nach oder ihrer
chemischen Zusammensetzung nach in einzelnen Schichten ab. Es ist bisher nicht möglich
gewesen, diesen Entmischungsvorgang beim Mischen zu vermeiden oder aber den Mischungsvorgang
zu beenden, bevor das Entmischen auftritt.
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Erfindungsgemäß werden die erwähnten Nachteile dadurch beseitigt,
daß der Boden in mehrere Sektoren unterteilt ist, deren jeder aus einem gasdichten
und gasdurchlässigen Sektor zusammengesetzt ist, wobei die gasdurchlässigen Sektoren
in Umfangsrichtung gegen die Waagerechte unter einem Winkel geneigt sind, der kleiner
ist als der Böschungswinkel der zu mischenden Stoffe, und die gas dichten Sektoren
in Umfangsrichtung gegensinnig unter einem Winkel gegen die Waagerechte geneigt
sind, der größer ist als der Böschungswinkel.
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Bei dieser Vorrichtung wird die Drehbewegung der gesamten Füllung
dadurch erreicht, daß die
Stoffe an der steilen gasdichten Fläche
abwärts gleiten und damit einen Schub in Umfangsrichtung auf die Stoffe ausüben,
die über den gasdurchlässigen Flächen im fließfähigen oder aktivierten Zustand gehalten
werden. Diese wandern auf der gas durch lässigen Fläche nach oben, bis sie über
deren obere radiale Kante längs der nächsten steilen Fläche wieder nach unten rutschen.
Das Aufwärtswandern längs der gasdurchlässigen Fläche ist möglich, da der Neigungswinkel
dieser Fläche kleiner ist als der Böschungswinkel der zu mischenden Stoffe.
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Der Siloboden hat bei dieser Vorrichtung die Form einiger im Kreis
angeordneter, nach oben weisender, asymmetrischer Keile. Dies hat zur Folge, daß
die Höhen der Materialsäulen über verschiedenen Fußpunkten verschieden groß sind.
Damit schwankt die Größe der Reibung des Stoffes am Siloboden je nach der Höhenlage.
Hierdurch wird der Mischvorgang wesentlich unterstützt und beschleunigt.
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Da sich nach der Erfindung also die Charge als Ganzes dreht, wird
zuverlässig die Bildung toter Zonen verhindert. Außerdem wird, wie Versuche gezeigt
haben, das Entmischen nach Korngröße und oder chemischer Zusammensetzung zuverlässig
vermieden, und zwar unabhängig davon, wie lange der Mischvorgang andauert. Die Erfindung
bietet den Vorteil, daß zur Durchführung des Verfahrens keine Wechselautomatik,
keine Drosseln, keine Druckunterschieds-Regelorgane und keine Umwälzrohre erforderlich
sind.
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Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel der gasdurchlässigen Flächen
zwischen etwa 10 und etwa 200, insbesondere etwa 150, während der Neigungswinkel
der gasundurchlässigen Flächen, vorzugsweise etwa 55 bis etwa 700, insbesondere
etwa 600, beträgt.
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Vorzugsweise ist der Siloboden außerdem gegen eine in seiner Mitte
liegende Entleerungsöffnung unter einem Winkel geneigt, der kleiner ist als der
Böschungswinkel der zu mischenden Stoffe.
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Damit der Silo leicht entleert werden kann, ist vorzugsweise zwischen
den unteren Kanten benachbarter geneigter Flächen je eine streifenartige Fläche
angeordnet, die gasdurchlässig ist, mit der Druckgaszufuhr in Verbindung steht,
in Umfangsrichtung im wesentlichen waagerecht verläuft und radial gegen die Entleerungsöffnung
abfällt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung
und den Ansprüchen.
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Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den Siloboden nach einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 zeigt den Siloboden im Schnitt nach Linie
II-II in Fig. 1.
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In der Zeichnung ist die Silowand t nur schematisch angedeutet. Ihr
oberer Teil ist in Fig. 2 weggebrochen. Der Siloboden weist in seiner Mitte eine
Entleerungsöffnung2 auf. Zwischen dieser öffnung und der Silowandung sind vier keilartige
Gebilde angeordnet, von denen jedes eine unter etwa 150 in Umfangsrichtung geneigte
Fläche 3 und eine unter etwa 600 in Umfangsrichtung geneigte Fläche 4 besitzt. Zwischen
den unteren Kanten je einer Fläche 3 und 4 ist ein schmaler Streifen 5 angeordnet,
der in Umfangsrichtung waagerecht verläuft. Die Flächen 3 und 5 fallen gegen die
Mittelöffnung 2 unter einem
Winkel von etwa 50 ab. In die Zeichnung sind die Neigungen
eingetragen. Die Pfeilspitze weist jeweils abwärts.
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Die Flächen 3 und 5 sind aus porösen Platten zusammengesetzt. Diese
können z. B. aus keramischem Material, aus Sintermetall oder aus porösem Kunststoff
bestehen. Allen gasdurchlässigen Platten wird von unten her durch Rohre 6 Gas unter
Druck zugeführt. Hierzu wird im allgemeinen Luft verwendet werden können, falls
nicht irgendwelche chemischen Reaktionen verhindert oder gefördert werden sollen
oder besondere Gase zu einer schnellen Trocknung Verwendung finden sollen. Alle
gasdurchlässigen Flächen werden gleichmäßig mit Druckgas versorgt.
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In dem beschriebenen Silo wird während des Mischprozesses außer der
turbulenten Mischbewegung eine ständige horizontale Drehbewegung erzielt, an der
die ganze Charge vom Boden an bis zu ihrer oberen Grenzfiäche teilnimmt. Während
der Rotation wird eine innige Mischung erzielt. Auch bei längeren Mischzeiten tritt
keine Entmischung nach Korngröße oder nach der Art der Bestandteile auf. Im Gegensatz
zu bekannten Vorrichtungen weist die bescbnebene einen Siloboden auf, bei dem nur
ein Teil der Flächen gasdurchlässig ist, ein anderer Teil, nämlich die stark geneigten
Flächen 4, gasundurchlässig ist.
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Da die gasundurchlässigen Flächen bei dieser Anordnung etwa 30°/o
der gesamten Bodenfläche ausmachen, wird hierdurch eine erhebliche Ersparnis an
Druckluft und damit eine Ersparnis an zuzuführender Energie erzielt.
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Die Neigung der Flächen 3 und 5 gegen die Mittelöffnung 2 hat keine
Bedeutung für den Mischvorgang, sondern ist zur Entleerung des Silos nötig.
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Je nach der Art der zu mischenden Stoffe, können die Winkel der geneigten
Flächen auch andere Werte erhalten. Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier
keilartige Gebilde im Boden vorgesehen. Es kann jedoch auch eine andere Anzahl keilartiger
Gebilde verwendet werden. Die Flächen 3 können als Ganzes porös sein oder einzelne
poröse Streifen 8 aufweisen.
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PATENTANSPRUCHB: 1. Vorrichtung zum pneumatischen Mischen staubförmiger
oder körniger Stoffe in einem Silo von im wesentlichen rundem Querschnitt mit einem
Belüftungsboden, der gasdurchlässige und gasdichte Teilfiächen aufweist, dadurch
gekenazeichnet, daß der Boden in mehrere Sektoren unterteilt ist, deren jeder aus
einem gas dichten und gasdurchlässigen Sektor zusammengesetzt ist, wobei die gasdurchlässigen
Sektoren (3) in Umfangsnchtung gegen die Waagerechte unter einem Winkel geneigt
sind, der kleiner ist als der Böschungswinkel der zu mischenden Stoffe, und die
gasdichten Sektoren (4) in Umfangsrichtung gegensinnig unter einem Winkel gegen
die Waagerechte geneigt sind, der größer ist als der Böschungswinkel.