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Vorrichtung zur Unterteilung einer Strömung in eine Anzahl kleinerer
Teilströmungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Unterteilung
einer Strömung in eine anzahl von kleineren Teilströmungen.
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Bei vielen industriellen Verfahren und Vorrichtungen ist es erforderlicht
eine Strömung in eine Anzahl von kleinen Strömungen aufzuteilen, die alle gleiche
lineare Geschwindigkeiten und gleiche Strömungsmenge pro Zeiteinheit Uber eine verhältnismässig
grosse Querschnittsfläche aufweisen. Als typisches Beispiel für derartige Verfahren
und Vorrichtungen kann man die sogw Wirbelachichtverfahren und-Vorrichtungen anführen,
bei denen Feststoffe mit Gasen in Berührung gebracht werden. Bei einem typischen
Wirbelschichtverfahren wird ein Teil, für das sich die Bezeichnung "Drosselplatte"
eingeführt hat und das eine Festsfoffschicht in einem Reaktions- oder Behandlungsbehälter
trägt, verwendet. In einem derartigen Behäler ist unterhalb der Drosselplatte ein
Luftkasten vorgesehen, und das zu behandelnde oder einer Reaktion zuzuführende Material
wird oberhalb der Drosselpl te in den Behälter eingeleitet. Das Behandlungsgas wird
dem BuRtkasten zugeleitet und fliesst nach oben durch in der Drosselplatte vorgesehene
Kanäle, um eine mdglichst gleichmässige Verteilung des Verflüssigungs-und Behandlungsgasea
über den gesamten Querschnitt des BehZlters zu erreichen. Es gibt jedoch auch viele
Fälle, in denen aus den verschiedensten Gründen die Verwendung einer Drosselplatte,
deren Dicke tuber ihren gesamten Querschnitt konstant ist, nicht zweckmässig ist.
Beispielsweise muss bei Auftreten von hohen Arbeitstemperaturen die Drosselplatte
gewöhnlich aus keramischem Werkstoff hergestellt werden, In solchen Fällen muss
daher zwecks Erzielung
gleichbleibendef Belastung bei der Aufnahme
des Schichtmaterials in statischem Zustand eine domförmige oder bogenfdrmige Gestaltung
mit praktisch ebener Oberseite verwendet werden. Diese Maßnahme führt zu der Schwierigkeit,
dass die Gaskanäle in Bitte der Drosselplatte wesentlich kurzer sind als die Gaskanale
im radial weiter aussen liegenden Bereich der Platte. Das gleiche trifft auch zu
für eine Drosselplatte mit konstanter Dicke Uber ihren gesamten Querschnitt, wenn
die Gaskanäle unter unterschiedlichen Neigungen zur Achse der Drosselplatte angeordnet
werden.
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In derartigen Fäller @ führen die unterschiedlichen Längen der Gaskanäle
zu einer Ungleichmässigkeit der einzelnen Teilströmungen durch die Gaskanäle, in
dem das aus den Kanälen mit kürzerer Länge (d. he denjenigen in bitte der Platte)
austretende VerflUssigungsgas mit höherer Geschwindigkeit austritt als aus den um
die Micte herumliegenden Kanäleft Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass
die Drosselwirkung der Gaskanäle nicht so sehr von der axialen Länge jedes Gaskanals
an sich, sondemim wesentlichen von der axialen Länge desjenigen Abschnitts des Kanals
abhängt, der den kleinsten Querschnitt aufweist. Auf dieser Erkenntnis aufbauend
ist die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Unterteilung einer Strdmung in eine Anzahl
von Teilströmungen mittels einer Drosselplatte, in der eine Anzahl von Gaskanälen
unterschiedlicher Längen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanäle
sich von gleichen Minimalquerschnitten-zu Maximalquerschnitten erweitern, wodurch
ungeachtet der Längenunterschiede der einzelnen Drossebohrungen praktisch gleiche
Srömungsvolumen bei praktisch gleicher Geschwindigkeit durch jede Drosselöffnung
strömen wenn alle Kanäle dem gleichen Druckunterschied ausgesetzt werden.
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Zur naheren Erläuterung der Erfindung und ihrer Verwirklichung wird
die Erfindung im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist ein Teilschnitt, der eine Drosselplatte gemäss der Erfindung
in einem typischen Wirbelschichtreaktionsbehälter zeigt.
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Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Drosselplatte
gemäss der Erfindung, die in Gewölbeform mit ebener Oberfläche aus einzelnen keramischen
Blöcken zusammengesetzt ist.
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Fige 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III in Figur 2.
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Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 2.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung kann die Drosseplatte 5 als
einheitliches Bauteil betrachtet werden, das sich horizontal über den Querschnitt
eines Reaktionsgefässes erstreckt, das eine aus Stahl bestehende äussere Hülle 6
und eine feuerfeste Auskleidung 7 aufweist. Unterhalb der Drosselplatte 5 befindet
sich ein Luftkasten, aus dem das Verflüssigungsgas nach oben durch die Gaskanäle
8 stkit Die Drosselplatte weist die typische Gewölbeform mit ebener Oberseite auf,
mit Ausnahme der Tatsachey days die Gaskanäle 8 konisch ausgebildet sind, wobei
ihr kleinster Querschnitt an der Oberseite der Platte liegt und der Querschnitt
sich nach unten erveitert, bis er an den unteren Enden der Kanäle seinen Maximalwert
erreicht. Bei der praktischen Verwirklichung der Erfindung sollte die Drosselbohrungsfläche
an der Unterseite der Drosselplatte mindestens 1 1/2 und vorzugsweise zweimal so
gross sein wie die Quersclmittsfläche an der Oberseite der Platte. die-s In den
Figuren 2, 3 und 4 ist/wahrscheinlich deutlichste Verkörperung der Erfindung dargestellt,
wobei die Drosselplatte aus einzelnen, in besonderer Weise geformten Blöcken zusammengesetar
ist. Diese Blöcke konnten aus Metall bestehen, jedoch ist diese Ausbildung besonders
gut anmendbar auf eine Drosselplatte unter Verwendung von Eeramikblöcken oder sonstigen
besonderen Materie. sorten, die gegen sehr hohe Temperaturen widerstandsfähig sind.
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Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Bezugsziffer
6 wieder zur Bezeichnung des Metallmantels des Reaktionsgefässes mit der feuerfesten
Auskleidung 7 verwendet ; auch die Drosselplatte 5 und die Gaskanäle 8 sind in gleicher
Weise beziffert wie in Fig.1.
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Jedoch besteht gemkss den Figuren 2, 3 und / 4 die Drosselplatte aus
einzelnen
Blöche. Obgleich diese einzelnen Blöcke unterschiedlich konisch geformte Schlitze
oder Öffnungen entlang ihren jeweils aneinander anliegenden Seitenflächen und auch
konische Anale durch die Block hindurch aufweisen können, ist es im Hinblick auf
eine wirtschaftliche Fertigung zweckmEssig, dass jeder Block, vie dargestellt, in
einer seiner radial verlaufenden Seitenflachen einen konisch verlaufenden Schlitz
aufweist. In den Figuren 2, 3 und 4 ist ein Mittelteil aus vier quadrantenförmigen
Blöcken 9 dargestellt, deren jeder in einer seirer radial verlaufenden Seitenflächen
einen konischen Schlitz 10 aufweist. Wie die Figuren 3 und 4 am deutlichsten erkennen
lassen, verläuft um diesen Mittelteil herum eine. Anzahl von @ingen, die jeweils
aus sektorenförmigen Blöcken 11, 11a, 11b, 11c, 11d und 11e zusammengesetzt sind.
Die äussere Reihe aus den Blöcken 11 weist einen Umfangs-Verankerungsring auf, der
in einen Abdeckring 12 eingesetzt werden kann und normalerweise nicht mit Schlitzen
versehen ist. Es ist jedoch jeder Block der einzelnen Reihen zwischen dem am Aussenumfang
liegenden Verankerungsring und dem Mittelkern an einer seiner radial verlaufenaen
Seitenflächen mit konischen Schlitzen 10 versehen, de den Schlitzen der sektorförmigen
Blöcke 9 des Mittelkerns entszJrechen.
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Das mit ebener Oberseite versehte Gewölbe wird in der üblichen Art
und Weise nacheinander zusammengesetzt. Die einzelnen Segmentblöcke jedes Ringes
sind untereinander gleich ; die Blöcke verschiedener Ringe unterscheiden-sich allerdings
voneinander. Auch die sektorenförmigen Blocke 9 des mittleren Kerns sind untereinander
gleich.
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Ein Vergleich der Fig. 3, auf die Oberseite der fertig zusammengesetzten
Drosslplatte gesehen, mit Fig. 4, auf die Unterseite der Drosselplatte gesehen,
zeigt klar die konische Ausbildung der durch die konischen Schlitze gebildeten Kanäle,
wobei die offene Fläche A an der Oberseite der Platte beträchtlich kleiner ist als
die mit A1 bezeichnete Fläche an der Unterseite.
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Ein Vergloich der Fig. 3 mit Fig. 4 zeigt auch die Tatsache, dass
die Bldcke selber konisch auagebildet sind, in dem sie an ihrer Oberseite sowohl
in ihrer Umfangserstreckung wie auch in ihrer Radialabmessung grdsser sind als an
ihrer Unterseite.
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Dies ist natürlich ein Weeensmerkmal von Blöcken, die zum Aufbau von
Gewölbeformen verwendet werden. Diese Einzelheit ist zu berücksichtigen, wenn die
Worte"Segment oder segmentförmig" ausgelegt werden, wenn diese Wörter zur Beschreibung
der Formen der Blöche 11, 11b, 11c, 11d und 11e verwendet werden. Diese Blöcke sind
tatsächlich segmentförmig. es ist aber die an der Unterseite freiliegende Fläche
kleiner als die an der Oberseite freiliegende flache.
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Unter@@konische" Drosselkanäle sind Drosselkanäle (beliebiger Form
in zur Stromungsriohtung in den Kanälen senkrechten Benen) zu verstehen, deren Querschnittsflächen
senkrecht zur Strömungerichtung sich im Verlauf der Länge der Drossel-Nffnung fortschreitend
tandem. So kann also ein konischer Kanal in seiner einfachaten Porm kegelstumpfartig
sein. Bei komplizierteren formez kann ein soloher Kanal keilförmig mit parallelen)
Seitenflächen Min (im groben gesehen wie in der vorliegenden Anmeldung dargestellt).
Bei einer nooh mehr abweichenden Form kann ein lama am Einlass eine bestimmte Querschnittsform
(d.h. ein grosses Quadrat) und am Auslass eine andere Querschnittsform und-grösse
(d. h. einen @eineren Kreis) haben, wobei die Querschnittsänderung durch einen fortschreitenden
Übergang der Querschnittsform - und grösse an den beiden Kanalenden in einander
erzielt wird.