DE1542059C - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Austragen und Ver dichten von feinteiligem Gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Austragen und Verdichten von feinteiligem Gut, wie Ruß, unter dem Einfluß der Schwerkraft längs einer konischen Wand, die in einer ersten und zweiten Bewegungsphase zyklisch ..entgegengesetzt bewegt wird. .

Es ist bereits bekannt, einen Fülltrichter mit feinteiligem Gut mit hoher Frequenz entgegengesetzt schraubenförmige Bewegungen ausführen zu lassen. Die in dem konischen, sich nach oben erweiternden Behälter enthaltenen Teilchen werden bei der entgegen der Schwerkraft ausgeführten Schraubenbewegung mitgerissen und fliegen nach dem Mikrowurfprinzip bei dem plötzlichen Anhalten und Umkehren der Behälterwand weiter auf einer Wurfparabelbahn, so daß sie sich unter dem Einfluß der Schwerkraft wieder absetzen, wobei während dieses Absetzens die Wand bereits die entgegengesetzte Bewegung ausführt. Dies führt dazu, daß sich die Teilchen in einem sehr lockeren Zustand, insbesondere in Wandnähe, befinden und in Form einer Wirbelströmung in einem derart aufgelockerten Zustand dem Auslaß am Boden des Trichters zugeführt werden.

Auf Grund dieser Bewegungszyklen, die mit Frequenzen zwischen 7 und 33 Hz ablaufen, ist es unmöglich, eine Verdichtung des Materials beim Durchgehen durch den Trichter zu erreichen, außerdem würden infolge der hohen Beschleunigungskräfte die Eigenschaften von Teilchen, wie beispielsweise Ruß, nachteilig beeinflußt, da beispielsweise die Struktur teilweise, zerstört würde (USA.-Patentschrift 3 178 068),

ίο Mit einer anderen bekannten Vorrichtung, die insbesondere zum Sieben und Fördern verwendet wird, wird das Mikrowurfprinzip bei einer waagerechten Fläche durchgeführt. Dabei wird diese Fläche, bei-, spielsweise ein Förderband oder ein Sieb, sehr schnell.

in einer Richtung bewegt, wobei die auf ihm liegenden Teilchen beschleunigt werden. Beim plötzlichen Abbremsen der Vorwärtsbewegung der Fläche fliegen die Teilchen weiter und setzen sich ab, während die Fläche die Bewegung in die Ausgangsstellung ausführt. Unabhängig davon, ob derartige Flächen gleichmäßige oder ungleichmäßige Rüttelbewegungen ausführen, kann ein Verdichten der auf der Fläche befindlichen und in einer Richtung geförderten Teilchen nicht erreicht werden, vielmehr wird eher das Gegenteil, nämlich ein Fördern in äußerst lockerem Zustand, erreicht (deutsche Patentschrift 931 339).

Schließlich ist es noch bekannt, in einem zylindrischen Behälter teilchenförmiges Gut, das oben auf konisch nach unten verlaufende Scheiben aufgegeben wird, zu fördern. Die Scheiben sind auf einer sich drehenden Welle angeordnet und fördern das Gut auf von der Behälterwand zur Welle hin nach unten geneigte Führungsebenen. Dabei wird der Welle mit den Scheiben durch Auslösen eines vorgespannten Federmechanismus eine -plötzliche Beschleunigung erteilt, woran sich das für das Spannen der Federn erforderliche Zeitintervall anschließt. Diese Vorrichtung bezieht sich somit nur auf eine Art Rieselförderer unter dem Einfluß der Schwerkraft zum Zwecke der Trocknung, wobei die einzelnen Flächen nur mit Teilchen beschichtet sind, also eine Teilchensäule, die verdichtet werden kann, überhaupt nicht vorliegt (deutsche Patentschrift 501 830).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem teilchenförmiges Gut, wie Ruß, ohne Brückenbildung und ohne Zusammenbacken kontinuierlich unter gleichförmiger Erhöhung

... der Dichte nach unten, beispielsweise für Packzwecke, gefördert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren der eingangs genannten Art" dadurch gelöst, daß zwischen der Wand und der ruhenden Gutmasse eine Scherwirkung eintritt und daß das Gut zwischen der zweiten und ersten Bewegungsphase einer Ruhephase ausgesetzt wird, die so lange dauert, bis die dem Gut erteilte Bewegung aufhört. "■

Während der ersten Bewegungsphase wird dabei die Wand eines konischen Trichters gegenüber der ruhenden Gutmasse so schnell beschleunigt, daß die Wand von dem Gut wegschert, ohne daß wesentlich mehr als wandnahe Schichten beeinflußt werden. Anschließend an diese erste Bewegungsphase kehrt die Wand in der zweiten Bewegungsphase in ihre Ausgangslage zurück, woran sich dann die Ruhephase anschließt, in welcher das Gut wieder völlig zur Ruhe kommt.

Wenn der konischen Wand schraubenlinienförmige

3 ■ ' 4 ·

Bewegungen erteilt werden, wobei die eine Vertikal- ausgerichtet. Die Aufhängung des Trichters durch

komponente nach unten in Richtung der Schwerkraft die Verbindungen 301 läßt überlagerte Rotations-

verläuft, erfolgt ein völliges Freischeren von der und vertikale Translationsbewegungen zu.

Gutmasse, die nachfällt und bei der zweiten, ent- Die Bewegung des Trichters 2 erfolgt durch einen

gegengesetzt gerichteten Bewegungsphase an der 5 Zylinder 401, der mit seinem einen Ende über ein

Wand anliegt. Kugelgelenk 402 an einem Bügel 106 sitzt, der sich

Zweckmäßigerweise ist die Dauer der ersten Be- von dem Rahmenteil 101 nach unten erstreckt. In

wegungsphase kürzer als die der zweiten. dem Zylinder 401 sitzt ein hin- und herbewegbarer

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Kolben 403, der über Anschlußstücke 404 und 405 rens umfaßt einen in einem Rahmen angeordneten io zweiseitig druckfluidbeaufschlagbar ist. Vom Kolben konischen Behälter, der an seinem unteren Ende 403 geht eine Kolbenstange 406 durch einen Zylineinen Auslaß hat, und Einrichtungen, mit denen eine derkopf 407 und endet in einem Kugelgelenk 408, Vertikalbewegung zu seiner Achse und/oder eine das an einem Bügel 205 des Trichters 2 befestigt wer-Rotationsbewegung um seine Achse erteilt werden den kann. In der Druckfluidleitung 409 zum Ankann (USA.-Patentschrift 2 940 587). Diese Vorrich- 15 Schluß 404 sitzt ein Durchsatzregelventil 410, das tung zeichnet sich durch eine Kugelgelenkverbindung beispielsweise als Magnetventil ausgebildet sein kann, zwischen Behälter und Rahmen sowie durch eine Ein ähnliches Ventil 412 sitzt in der Druckfluidzweiseitig wirkende Kolben-Zylinder-Anordnung aus, leitung 411 zum Anschlußstück 405. Für eine zyklideren Zylinder am Rahmen und deren Kolben an sehe Arbeitsweise der Ventile sorgt eine Regeleineinem behälterfesten Teil über Kugelgelenke an- 20 richtung 413, die Einstelleinrichtungen 414 und 415 gelenkt sind. zum Schließen und Öffnen der Ventile 410 bzw. 412

■Im allgemeinen dauert die Ruhephase wenigstens umfaßt. Die Zufuhr des Druckfluids, beispielsweise

so lange wie die Bewegungsphasen. Druckluft, erfolgt durch die Leitungen 416 bzw. 419,

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung bei- in denen von Hand betätigbare Druckeinstelleinrich-

spielsweise näher erläutert. 25 tungen 418 bzw. 417 sitzen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Während der Ruhephase nehmen die Verbindun-

Vorrichtung; gen 301 die in F i g. 5 a gezeigte Lage ein, wobei die

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Kolbenstange 406 aus dem Zylinder 401 ausgefahren

Fig. 1; ist.

F i g. 3 zeigt in einer Einzelheit die Schnittansicht 30 Während der ersten Bewegungsphase des Trichters

längs der Linie 3-3 von Fig'.-2; ' wird die Kolbenstange 406 in den Zylinder 401 in

F i g. 4 zeigt in einer Einzelheit die Schnittansicht Richtung des Gelenkes 402 gezogen, wodurch der

längs der-Linie 4-4 von Fig. 3; ■ Trichter 2 eine Bewegung im Uhrzeigersinn erhält,

Fig. 5 a zeigt schematisch den Trichter in der was aus Fig. 3 ersichtlich ist. Gleichzeitig wird der

Ruhelage, '.',·' 35 Behälter dabei infolge der Schrägstellung des Zylin-

Fig. 5 b bei der ersten Bewegungsphase. ders 401 abwärts bewegt. In der darauffolgenden

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt einen zweiten Bewegungsphase wird die Kolbenstange 406 Rahmen 1, einen Trichter 2 sowie eine Halterung für wieder ausgefahren, wodurch der Trichter 2 im den Trichter und den Bewegungsmechanismus. Der Gegehuhrzeigersinn und aufwärts bewegt wird. Die Rahmen 1 besteht aus einem insgesamt dreieckigen .40 Bewegungskomponenten sind in Fig. 3 durch X Rahmenteil 101, der auf drei senkrechten Säulen 102 und Y gekennzeichnet, wobei ihr Betrag durch die steht, die durch Querstreben 103 verstärkt sind. entsprechende Befestigung des Zylinders 401 und den Weiterhin sind, wie aus F i g. 2 sichtbar wird, Streben Kolbenhub festlegbar ist. Durch entsprechende Ein- 104 um den Trichter 2 symmetrisch zu dessen Achse ·* stellung der Druckregler 418 bzw. 417 können unterin Form von Winkeleisen an den Rahmenteilen 101 45 schiedliche Bewegungszeiten erreicht und unterbefestigt, schiedliche Beschleunigungen erteilt werden. Außer^:

Der Trichter 2 hat einen kegelstumpfförmigen dem kann durch entsprechende Regulierung der EinMantel 201, der sich nach unten zu einem Gutauslaß lluß der Schwerkraft infolge der Masse von Trichter

202 verjüngt. Der Auslaß ist mit einem Verschluß und Gut auf die Abwärtsbewegung im gewünschten

203 versehen, der an einem Drehgelenk 204 für hori- 50 Maße ausgeglichen werden. Die Steuerung der Bezontales Verschwenken befestigt ist. wegungsfolgen erfolgt durch entsprechende Aktivie-

Die Aufhängung des Trichters 2 erfolgt über Ver- rung der Ventile 4.10 und 412, die mit Entlüftungen bindungen 301, die an den Winkeleisen 104 sitzen. versehen sind. Die Aktivierung erfolgt über die Reg-Diese Verbindungen 301 erstrecken sich zwischen ler 414 und 415, an denen die Länge jeder Bedem jeweiligen Winkeleisen 104 und einem an dem 55 wegungsphase, die Umkehrphase zwischen der ersten Mantel 201 des Trichters 2 sitzenden Befestigungs- und zweiten Bewegungsphase und die Ruhephase bügel 205, was aus Fig. 3 und 4 zu sehen ist. Jede zwischen der zweiten und ersten Bewegungsphase Verbindung 301 besteht im wesentlichen aus einem eingestellt werden können. Bei dieser Einstellung, Stab 302 mit einem Kugelgelenk 303 an einem Ende einschließlich der zu erteilenden Beschleunigungen, zur Verbindung mit dem Winkeleisen 104 und einem ^6o werden jeweils die Eigenschaften des im Trichter entKugelgelenk 304 am anderen Ende zur Verbindung haltenden Gutes berücksichtigt, mit einem Trichterbügel 205. Während der ersten Bewegungsphase wird der

Zur Stabilisierung des Trichters 2 während seiner Trichter schraubenförmig nach unten bewegt, wobei

Bewegungen sind an den Rahmenteilen 101 befestigte seine Beschleunigung größer ist als die Erdbeschleu-Platten 305 vorgesehen, die über Bügel 306 Walzen 65 nigung, so daß das Gut in dem Trichter dem Trichter-

307 halten, die mit einem Außenwulst 206 des Trich- mantel nachfällt. Das Gut bleibt dabei ein insgesamt

ters 2 im Eingriff stehen. Die Walzen 307 sind dabei ruhender Körper, während die Trichterwand vor

entsprechend der Bewegungsrichtung des Trichters diesem Körper durch ihre Beschleunigung freischert

was schematisch in F i g. 5 b gezeigt ist. Am Ende oder nach dem Ende des Abwärtshubs des Trichters, gegebenenfalls auch während des Abwärtshubes, kommt das Gut M mit dem Mantel 201 des Trichters 2 in Eingriff. Die dabei auftretende Stoßwirkung trägt zu der Erhöhung der Dichte des Gutes M bei. Die Endlage der ersten Bewegungsphase ist in F i g. 3 gezeigt. ■ : ·:. .;■■..·

Anschließend .an die erste _: Bewegungsphase schließt sich im allgemeinen unmittelbar die Gegen- - bewegung an. Eine derartige sofortige Umkehr ist dann zweckmäßig, wenn das Gut auf Grund seiner Trägheit und des Drucks der Drehbewegung, der anfänglich während der ersten Bewegungsphase, während der sich die Masse noch in Kontakt mit dem Mantel 201 befand, ausgeübt .wurde, noch einer Drehbewegung unterworfen ist. Dadurch wird eine verstärkte Scherwirkung zwischen dem Mantel 201 und dem Gut erreicht, so daß kein Anhaften von Gut an dem Mantel erfolgt.

Da sich bei · der zweiten Bewegungsphase der Kolben 403- von dem Drehgelenk 402 wegbewegt, führt der Trichter 2 eine nach oben gerichtete Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn aus, die überlagert eine Schraubenlinie bildet. Dabei muß die Druckbeaufschlagung des Kolbens so bemessen sein, daß

■ das zu hebende Gewicht der Anordnung berücksichtigt ist. Da das Gut in dem Trichter 2 der Hubbewegung einen Trägheitswiderstand entgegensetzt, kann die Aufwärtsbewegung langsamer erfolgen als die Abwärtsbewegung. Dadurch wird auch die Zeit des Aufwärtshubes größer als die des Abwärtshubes bei der ersten Bewegungsphase, wodurch das Gut einer längeren Reibungswechselwirkung mit dem Mantel 201 als bei der .ersten Bewegungsphase ausgesetzt ist. Dadurch wird gleichzeitig auch der dem Gut erteilte Drall gegenüber der ersten Bewegungsphase erhöht. ν

Am Ende der zweiten Bewegungsphase hat der Trichter die in Fig. 3 gestrichelt gezeigte Stellung. Nun schließt sich die Ruhephase an, die so lange dauert, daß jede durch die Drehbewegung des Trich-. ters 2 herbeigeführte Drehbewegung des Gutes M aufhört. In der Praxis genügen Verweilzeiten in der

ίο Größenordnung der Summe beider Bewegungs-

Wenn man die vorstehend beschriebenen Bewegungsphasen zyklisch ablaufen läßt, fließt ein glatter, ununterbrochener Strom feinteiligen Materials zum Auslaß 202, wobei kein Material an dem Mantel 201 hängenbleibt, das Material keine Brücken bildet oder zusammenbäckt und die Dichte zunimmt. Diese Vorteile ergeben sich auch bei Einfüllen von Ruß in'den Trichter mit einer Teilchengröße von 3 bis 5 μ. ' Dabei wird ein Trichter mit einem Einlaßdurch-' messer von 60 cm, einem Auslaßdurchmesser - von 7 cm und einer axialen Höhe von 1,8 m verwendet, dessen erste Bewegungsphase 0,75 see, dessen zweite Bewegungsphase 1,25 see und dessen Ruhephase 3 see beträgt. Die Drehaüslenkung Y beträgt dabei etwa 7 cm, die vertikale Verschiebung X etwa 2,5 cm Der Kolbenhubvveg liegt bei 7,6 cm. Ein Aufwirbeln des Rußes wurde dabei nicht festgestellt, vielmehr zeigte es sich, daß der Ruß ohne Beeinträchtigung seiner Eigenschaften noch verdichtet wurde.

Obwohl das erläuterte Ausführungsbeispiel eine überlagerte Rotations- und vertikale Translationsbewegung beschreibt, wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch ohne Verwendung der vertikalen Translationsbewegung gelöst.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Austragen und Verdichten von feinteiligem Gut unter dem Einfluß der Schwerkraft längs einer konischen Wand, die in einer ersten und zweiten Bewegungsphase zyklisch entgegengesetzt bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Bewegungsphase die Wand relativ zur ruhenden Gutmasse so bewegt wird, daß zwischen der Wand und der ruhenden Gutmasse eine Scherwirkung eintritt, und daß das Gut zwischen der zweiten und ersten Bewegungsphase einer Ruhephase ausgesetzt wird, die so lange dauert, bis die dem Gut erteilte Bewegung aufhört.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konischen Wand schraubenlinienförmige Bewegungen erteilt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der ersten Bewegungsphase kurzer ist als die der zweiten.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem in einem Rahmen angeordneten konischen Behälter, der an seinem unteren Ende einen Auslaß hat, und mit Einrichtungen, mit denen eine Vertikalbewegung zu parallel seiner Achse und/oder eine Rotationsbewegung um seine Achse erteilbar ist, gekennzeichnet durch eine Kugelgelenkverbindung (301 bis 304) zwischen dem Trichter (2) und dem Rahmen (101 bis 104) sowie eine zweiseitig druckfiuidbeaufschlagbare (409, 411) Kolben-Zylinder-Anordnung (403, 401), deren Zylinder (403) am Rahmen (106, 101) und deren Kolben (403) an einem behälterfesten Teil (205) über Kugelgelenke (402, 408) angelenkt ist. ■