DE1607772B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von pulverförmigen bis körnigen Feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln, z. B. Mischen oder Homogenisieren von in einem Behälter befindlichen pulverförmigen bis körnigen Feststoffen mittels vom Boden des Behälters aufwärts strömender, die Oberfläche der Schüttung durchstoßender Druckgasfreistrahlen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen der angegebenen Gattung ist die Geschwindigkeitsabnahme von Druckgasfreistrahlen sehr groß, weil am Umfang der Strahlen eine starke Mischturbulenz auftritt. Diese Mischturbulenz verursacht in dem den Strahl

ίο umgebenden Medium eine zusätzliche Beschleunigung dieses Mediums und damit einen Druckabfall, der im Freistrahl als Geschwindigkeitsabnahme in Erscheinung tritt. Diese Geschwindigkeitsabnahme ist naturgemäß um so größer, je größer die Dichte des den Freistrahl umgebenden Mediums ist.

Beim Behandeln pulverförmiger Stoffe mittels Druckstrahlen ist die Geschwindigkeitsabnahme sehr groß, da das Dichtverhältnis im Bereich von 1 : 100 oder 1 : 1000 liegen kann, je nach dem Überdruck des Behandlungsgases.

Die Geschwindigkeitsabnahme des Druckstrahles in der Schüttung ist somit — abgesehen von den Stoffkonstanten der pulverförmigen Stoffe — in erster Näherung eine Funktion der Schüttgutbeschleunigung im Umfangsbereich des freien Gasstrahles.

Auf Grund dieser Zusammenhänge ist die Reichweite solcher Gasstrahlen relativ kurz. Man hat daher zur Erhöhung der Reichweite den Druck erhöht und Laval-Düsen eingesetzt, um zu erreichen, daß die Strahlen durch die Schüttung durchstoßen, nachdem man erkannt hatte, daß nur dann die Mischung schnell und homogen gemischt ist.

Man hat auch versucht, die Behandlungskammer bei größeren Mengen im Durchmesser zu vergrößern, um eine kleinere Schütthöhe zu bekommen. Damit wurde aber mit dem Quadrat des Durchmessers die erforderliche Gasmenge größer, was zu einer wesentlichen Erhöhung des spezifischen Gasverbrauches führte.

Durch die OE-PS 2 34 648 ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem rings um einen kräftigen zentralen Gasstrom ein zusätzliches gasförmiges Medium mit einer Geschwindigkeit eingeblasen wird, die wesentlich geringer ist als die Geschwindigkeit des zentralen Gasstromes, so daß die Schüttung rings um den zentralen Gasstrom in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand versetzt wird. Bei diesem Verfahren ist zwar das Dichteverhältnis infolge der Auflockerung, die durch den zusätzlichen Gasstrom erzielt wird, günstiger, jedoch wird aus dem gleichen Grunde bei gleicher Füllmenge die Höhe des Teilchenbettes vergrößert, so daß bezüglich der Geschwindigkeitskonstanz des zentralen Strahles keine wesentliche Verbesserung zu erwarten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Gattung so zu verbessern, daß mit einem gegenüber bekannten Verfahren verminderten Druck über der gesamten Schichthöhe nahezu gleichmäßig starke aufwärts gerichtete Druckgasfreistrahlen erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckgasfreistrahlen in verschiedenen Hohen der Schüttung durch zusätzliche Gaszufuhr verstärkt werden.

Auf diese Weise ergibt sich ein leicht zu beherrschender Strahl, dessen Geschwindigkeit den Erfordernissen des Schüttgutes beliebig angepaßt werden kann.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde

eine Vorrichtung zu schaffen, die für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besonders geeig

net ist.

Diese Vorrichtung besteht aus einem senkrecht angeordneten Behälter, dessen Oberteil einen verschließbaren Guteinlauf sowie einen oder mehrere im Deckel angebrachte Gasabführstutzen und dessen Bodenteil einen verschließbaren Gutauslauf und mehreren im Boden angebrachte nach oben gerichtete Druckgasdüsen aufweist. Gemäß der Erfindung sind dabei die Druckgasdüsen aus koaxial zueinander angebrachten Ringdüsen oder aus kranzförmigen Anordnungen von Freistrahldüsen gebildet, deren Düsenöffnungen in verschiedenen, mit zunehmendem Radialabstand von der Achse des Düseneinsatzes stufenförmig abnehmenden Höhen innerhalb des Schüttgutes liegen, wobei jede Düse oder Düsengruppe eine getrennte Druckgaszuführung aufweist.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß beispielsweise zum Mischen von pulverförmigen Gütern an Stelle der früher erforderlichen Kompressoren nunmehr Drehkolbengebläse mit einem Druck von etwa maximal 1 atü eingesetzt werden können, während bei bekannten Mischern dieser Gattung Kompressoren mit einem Überdruck bis zu 25 atü und darüber Verwendung finden. Das gleiche Drehkolbengebläse kann auch für das pneumatische Füllen und/oder Entleeren des Mischers eingesetzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 angegeben.

In der Zeichnung ist das Verfahren und ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.

F i g. 1 zeigt schematisch das Kernteil eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 zeigt den Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform;

Fig.3 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Hälfte des Auslaufes der dargestellten Vorrichtung;

Fig.4 zeigt einen Querschnitt nach Linie l-l in F i g. 3;

F i g. 5 zeigt einen Schnitt durch das Kernteil in der Umgebung der in Fi g. 1 mit c bezeichneten Düsenöffnung.

In der Schüttung a nach F i g. 1 sind in verschiedenen Höhen hl, hl, Λ3 Düsenöffnungen b, c, d vorgesehen, die über die Anschlüsse x, y, ζ und Regulierventile u, v, w mit dem ferngesteuerten Membranventil ο verbunden sind. Entsprechend den Höhen hl, Λ2, Λ3 werden im Beharrungszustand der Strömung an den Regulierelementen u, v, w die den Höhen entsprechenden Drükke eingestellt. Anden Düsenöffnungen b, c, c/eritstehen somit

1. ringförmige Zusatzgasströme, die eine Beschleunigung der Hauptströmung verursachen,

2. ein Druckaufbau, der in etwa der Schütthöhe jeder Düse im Zustand der Beharrung der Strömung entspricht.

Bei diesem Verfahren kann zur seitlichen Begrenzung der Strahlerweiterung, insbesondere bei sehr grobkörnigem Gut, z.B. bei Granulaten, ein zylinderförmiger Einsatz (in der Zeichnung strichlicrt angedeutet) Verwendung finden. Dieser zylindrische Einsatz hat auch eine Bedeutung bei Vorrichtungen, bei denen in der Schüttung mehrere Düseneinsätze nebeneinander angeordnet sind.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem vorzugsweise senkrecht angeordneten Behälter 1 mit einem verschließbaren Guteinlauf 2 zum Befüllen des Behälters 1, einem bodenseitigen verschließbaren Gutauslauf 3 und mit im Deckel des Behälters angebrachten Gasabführstutzen 4 mit vorgeschalteten Filterelementen 5. In der Achse des Behälters 1 ist als Kernteil der Düseneinsatz 6 mit den Düsenöffnungen 7, 8, 9 und den Anschlüssen 10, 11,12,13 für die Druckluft vorgesehen.

Am unteren Ende des Düseneinsatzes 6 dient eine kegelförmige Erweiterung zum Abschließen des Gutauslaufes 3. Das Betätigungsorgan 25 zum Öffnen und Schließen des Gutauslaufes befindet sich in der Mitte des Deckels des Behälters.

Als Druckerzeuger dient beispielsweise ein Drehkolbengebläse 16, das über das Sicherheitsventil 17 den Kessel 18 aufladet, der über die Leitung 19 und das ferngesteuerte Ventil 20 mit der Vorrichtung verbunden ist. Der Kessel dient in erster Linie dazu, mit der vorhandenen Druckreserve durch Beschleunigung der Strömung den Mischvorgang bis zur Beharrung einzuleiten. Während des eigentlichen Mischvorganges ist eine wesentlich geringere Luftmenge und damit ein geringerer Druck erforderlich.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform des Gutauslaufes dargestellt. Dieser besteht aus einem mittig durchbohrten Anschlußstück 26, mit einem Ringraum 27 und einem tangentialen Druckgasanschluß 21. Die Düsenöffnung 28 ist mit einem elastischen Element 29 abgedeckt und öffnet sich nur bei Druckaufbau, womit die Ringdüse 28 freigegeben wird. Durch das elastische Element wird verhindert, daß Schüttgut in den Ringraum 27 gelangt.

Fig.4 zeigt den Druckgasanschluß am Anschlußstück 26 im Schnitt I-I. Der tangentiale Anschluß 21 des Druckgases hat die Aufgabe, einen gleichmäßigen Druck in dem Ringraum zu schaffen und den Ringraum bei Verunreinigung auszublasen.

Wie in F i g. 5 beispielhaft veranschaulicht, sind auch die ringförmigen Düsenöffnungen mit Abdeckelementen versehen, jedes Abdeckelement besteht aus einem elastischen Rohrstück 30, das über das jeweils größere Rohr gezogen ist, mit diesem durch ein Befestigungselement 31 verbunden ist und die Austrittsöffnung schließt.

Wirkungsweise: Die Vorrichtung wird bis zu etwa ²Ii des Behälters 1 pneumatisch gefüllt, wobei das Drehkolbengebläse Verwendung finden kann. Während des Füllvorganges ist der Guteinlauf 2 geöffnet. Nach Beendigung des Füllvorganges wird der Mischvorgang eingeleitet. Durch den Druckkessel erfolgt ein maximaler Gasstromstoß, der die ruhenden Schüttgüter über die Düsen beschleunigt und einen Förderstrom nach oben verursacht, nach der Beschleunigung allein durch, den vom Drehkolbengebläse erzeugten stetigen Luftstrom aufrechterhalten wird. Nach etwa 1 bis 2 Minuten Mischzeit kann das Drehkolbengebläse abgestellt werden und über den Hubzylinder der Gutauslauf 3 geöffnet werden. Gegebenenfalls kann der Abtransport des gemischten Gutes vom Mischer abermals mit dem gleichen Drehkolbengebläse in bekannter Weise erfolgen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln, z. B. Mischen oder Homogenisieren von in einem Behälter befindlichen pulverförmigen bis körnigen Feststoffen mittels vom Boden des Behälters aufwärts strömender, die Oberfläche der Schüttung durchstoßender Druckgasfreistrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasfreistrahlen in verschiedenen Hohen der Schüttung durch zusätzliche Gaszufuhr verstärkt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem senkrecht angeordneten Behälter, dessen Oberteil einen verschließbaren Guteinlauf sowie einen oder mehrere im Deckel angebrachte Gasabführstutzen und dessen Bodenteil einen verschließbaren Gutauslauf und im Boden angebrachte nach oben gerichtete Druckgasdüsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasdüsen (7, 8, 9) aus koaxial zueinander angebrachten Ringdüsen oder aus kranzförmigen Anordnungen von Freistrahldüsen gebildet sind, deren Düsenöffnungen in verschiedenen, mit zunehmendem Radialabstand von der Achse des Düseneinsatzes stufenförmig abnehmenden Höhen innerhalb des Schüttgutes liegen, wobei jede Düse oder Düsengruppe eine getrennte Druckgaszuführung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausbildung der Düseneinsätze als ineinandergesteckte Rohre verschiedenen Durchmessers und verschiedener Länge das Druckgas an einer oder an mehreren Stellen am Umfang der Düseneinsätze (6) oder eines Anschlußstückes (26) tangential eingeführt wird.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinsätze (6) und das zylindrische Anschlußstück (26) einen Rotationshohlraum aufweisen, dessen innere Mantelbegrenzung durch einen kreisförmigen Ringspalt gebildet wird, der durch ein elastisches Mittel abgedichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgaszuführung über einen Druckkessel erfolgt, daß das öffnungs- und Schließ-Element zwischen der Vorrichtung und dem Kessel vorgesehen ist und beim Beginn des Mischvorganges so gesteuert werden kann, daß über eine einstellbare Zeit ein größerer Öffnungsquerschnitt wirksam ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen mittels eines elastischen Elements geschlossen sind und sich während des Behandlungsvorganges öffnen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinsätzc aus verschieden langen Rohrbündeln bestehen, deren Rohrenden auf einer Seite die Düsenöffnungen bilden und auf der anderen Seite gruppenweise mit der Druckseitc verbunden sind.