DE1809197A1 - Fuellvorrichtung fuer koernige Stoffe - Google Patents
Fuellvorrichtung fuer koernige StoffeInfo
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Description
jsiii-'· r ;;■;■: !S-JMt ν - ■
Patentanwalt·
DtpL-lng. R. Beetzu.
Dipl.-Ing. Lamprecht 1809137
•'-14.044* 14.0471)
IHAOIl, &?»·, 1 · fc / ·
Füllvorrichtung für körnige Stoff®
Die Erfindung bezieht sieh auf eine neuartige Füllvorrichtung
für körnige Stoffe.
Xn einer Vorrichtung, in der ein gewünschter Massentransport,
eine physikalische Änderung oder eine chemische Reaktion von Stoffen durch Berührung zwischen einem körnigen
Stoff, wie z.B. Aktivkohle, der in einen Behälter gefüllt
ist, und einem durch die aufgehäufte Schicht des körnigen Stoffes durchtretenden Strömungsmittel durchgeführt wird, ist
es erforderlich, die Geschwindigkeitsverteilung des Strömungsmittel
in der Schicht gleichförmig zu machen, und um eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung des StrÖmungsnittels
zu erhalten, muß die Teilchengrößenverteilung des körnigen Stoffes in jedem Teil der Schicht so gleichmäßig wie möglich
gemacht werden.
Andererseits haben jedoch die Teilchen eines körnigen
Stoffes gewöhnlich komplizierte Oberfläohengeatalten und verschiedene Abmessungen. Aus diesem Grunde wird* trenn ein solcher
809882/118$ 8l--{Pos. lü.589) TpE (0)
JiJ
körniger Stoff ohne besondere Vorkehrungen durch eine Rohrleitung od.dgl. in einen Behälter eingefüllt wird, der größere
Teil der Teilchen größerer Abmessungen außerhalb der Stellung verteilt und abgelagert, wo die Teilchen geringerer Abmessungen herabfallen und sich ablagern. Das heißt, daß die Abmessungen der im Behälter abgelagerten Teilchen radial vos offenen
Ende der Rohrleitung, aus. fortlaufend anwachsen und daher eine
gleichmäßige Tel lchengrößenver teilung in der im Behälter gebildeten Schichtung des körnigen Stoffes nicht erreicht werden kann.
Unter diesen Bedingungen der Schichtung eines körnigen
Stoffes strömt ein größerer Teil eines durch die Schicht tretenden Strömungsmlttels durch diejenige Zone der Schicht, wo der
Strömungswiderstand verhältnismäßig klein 1st, d.h. durch den Teil der Schicht, wo die Teilchen größerer Abmessungen liegenο
Dies bedeutet im Effekt eine Verringerung der wirksamen
Reaktionsoberfläche und ist äußerst unerwünscht.
Eine derartige Tendenz tritt noch deutlicher in Erscheinung,
wenn die Abmessungen des Behälters größer werden, und dies führt dazu, daß es äußerst schwierig ist, die Abmessungen der
Vorrichtung zu vergrößern. ϊ
Um mit diesem Problem fertig zu werden, könnte man daran denken, ein Verfahren anzuwenden, nach dem die Stellung des
offenen Endes der Rohrleitung per Hand verändert wird, um die
TeilchengröSenverteilung in der Schicht des körnigen Stoffes
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rf* t * t
1609197
gleichmäßig zu machen« doch auch bei Anwendung dieses Verfahrens
ist es schwierig, eine zufriedenstellend ßleic-hmüßisc Teilchen»
verteilung Ober die ganze Schicht zu erhalten. Außerdem enthalten
körnige, für eine chemische Reaktion verwendete Stoffe meistens Teilchen äußerst kleiner Teilchengröße, und diese
Teilchen werden während der Durchführung des Verfahrens in die
Luft zerstreut, so daß sie httufIg Lungenkranklieiten der Beschäftigten
zur Folge haben. Vorsichtsmaßnahmen gegen solche Krankheitsfälle sind besonders dann erforderlich, wenn der
körnig· Stoff von Natur aus giftig ist« und in dieser Hinsicht erscheint eine Autoaatisierung dieser Arbeitsweise wünschenswert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige
und wirksame Füllvorrichtung für körnige Stoffe zn schaffen»
der die genannten Nachteile nicht anhaften und die automatisch
arbeitet«
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung in jden Behälter zur Aufnahme eines körnigen
StO-/fes einen Verteiler für den körnigen Stoff aufweist,
der In den Behälter derart mit konstanter Geschwindigkeit drehbar angebracht ist, daß er den körnigen S';öff in diesen Behälter
einfüllen kann, daß dieser Verteiler eine radial vom
RotatlonasentruB nach außen abfallende Oberfläche aufweist,
deren Umfangekante ein Profil zeigt, das der Gleichung
r8 « r,2 + ~%=r (rv, ~*Ί 5 genügt, worin η 1 cdei- 2, r der
1 η UL p- J
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1A» ORjQiNAL
Abstand vom Rot&tionszetttriui zur Umfangskante des Verteilers bei
Θ, T1 der Radius einec am Rotationszentrum ausgebildeten Vor- ·
Sprungs des Verteilers, r£ der Höchstwert von r, bestimmt vom {
inneren Durchmesser des Behälters, und β der Rotationswinkel
von r vom RotationsZentrum des Verteilers ist, und daß die
Vorrichtung außerdem Einrichtungen zu« Zufuhren des körnigen
Stoffes zum Rotationszentrun des Verteilers aufweist.
Zweckmäßig weist die Vorrichtung Einrichtungen zum Zuführen einer Mischung eines Strömungsmitteln und eines körni-
gen Stoffes 2UW Rotatlonszentrum des Verteilers auf«
Vorzugsweise schwimmt der Verteiler auf einer Flüssigkeit"
zwecks freier Rotation mit konstanter Geschwindigkeit und trägt Propellerflügel, so daß der Verteiler durch Zusammenwirken der Mischung aus Strömungsmittel und körnigem Stoff
und der Propellerflügel angetrieben wird.
Zweckmäßig ißt der Verteiler auf seiner geneigten Oberfläche mit einer Hehrzahl von Unterteilungsplatten versehen,
j die sich vom Rotationszentrura radial nach außen erstrecken.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher
erläutert; darin zeigen:
Flg. 1 einen senkrechten Querschnitt durch eine Füllvorrichtung für körnige Stoff« gemäß der Erfindung;
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-ι. -Λ ■» ■>
i ' "
ι
Pig. 2 einen waagerechten Schnitt nach Jer Linie II-II in
Fig. Ij
Fig. 3 und 4 sehematische Darstellungen zur Erläuterung der
Ausbildung des in der erflndungsgemRSen Vorrichtung verwendeten Verteilers mittels Polarkoordinaten; und
Fig. 5 eine Per.spektivansicht des Verteilers, wobei ein
XeIl in Schnitt dargestellt ist.
Ein in einen Behälter 1 zu füllender körniger Stoff wird einen Verteiler 3 durch eine Rohrleitung 2 in Form einer Mischung mit einem Strömungsmittel, z.B. Luft oder Wasser zugeführt.
Der Zweck des Mischens des körnigen Stoffes Mit den
Strömungsmittel ist« den Transport des körnigen Stoffes In
verhältnismäßig einfacher Weise vorzunehmen. Daher können, wenn
der körnige Stoff nicht mit einen Strömungsmittel gemischt wird,
andere geeignete Transporteinrichtungen, z.B. Transportbänder usv/. verwendet werden.
Die Mischung des körnigen Stoffes und des Strömungsmittels, die dem Verteiler 3 duroh die Rohrleitung 2 in der beschriebe»
nen Weise zugeführt wird, erreicht das Rotationszentrum des Verteilers 3 von einem offenen Ende 4 der Rohrleitung 2 aus.
Der Verteiler 3 wird von der Rohrleitung 2 über ein Lager 6 rotierbar gehalten, wobei er auf der Oberfläche einer
Flüssigkeit 5 schwimmt.
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■AS ORIGINAL
Stattdessen kann der Verteiler 3 an der Rohrleitung 2 auch
gehalten werden, ohne daß er im schwiiiraenden Zustand auf der
FlUssigkeltsoberfläohe 5 getragen wird, doch steigen dabei
die Kosten der Vorrichtung, da die Rohrleitung 2 und das Lager 6 verhältnisnäßlg stabil aufgebaut sein müssen, un den
Verteiler zu tragen·
. Welter wird duroh das Schwimmen des Verteilers 3 auf
der FlUssigkeltsoberflache 5 folgender Vorteil erreicht* ι
Eine solche Anordnung trägt dazu bei, die Zerstreuung
feiner Teilchen in die Luft sehr gering zu halten, welche
während der Zufuhr des körnigen Stoffes zum Verteiler 3 auf«
tritt» wenn der körnige Stoff als Mischung nrtt Luft oder auf
Transportbändern transportiert wird.
Praktischer werden die Teilchen des körnigen Stoffes
duroh die Rohrleitung 2 auf den Verteiler geführt, von wo sie
auf einer abfallenden Oberfläche 7 des Verteilers, die sich vom Rotationszentrum des Verteilers radial nach außen erstreckt,
herunterrollen, und von der Umfangskante des Verteilers aus
durch die Schwerkraft in den Behälter 1 fallen. Dabei streben
einige der feinen Teilchen dazu, in die Luft zu fliegen, doch \
bei der oben beschriebenen Anordnung werden diese feinen Teiloben duroh dl» Flüssigkeit bei der Berührung mit der Flüssig·*
keiteooerfläohe 5 erfaßt. Daher ist diese Anordnung sehr V
wirkungsvoll für den Sohutz des menschlichen Körpers, wenn der ;
körnige Stoff giftiger Natur 1st. 1 |,
909882/11 S· ■*■>
. ■ .■■. - 7 - ■ ■ : ■ ... '
Die die Umfangekante des Verteilers 5 verlassenden TeIlohen de· körnigen Stoffes treten unverzüglich von der Flüssig«
keltaoberflKohe 5 in die Flüssigkeit ein und fallen in dieser
durch die Schwerkraft weiter herab, so daß sich eine ausgezeichnete Tellohengrößenvertellung im Vergleich dazu erzielen
läßt, wenn die Teilchen in der Luft unter der Schwerkraft herabfallen, und zusätzlich läßt sich so ein Zerbrechen der
Teilchen vermeiden, falls die Teilchen bruohanfällig sind.
Eine solche Tendenz ist besondere bemerkenswert, wenn eine Flüssigkeit (die aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise
Wasser iet) ULa Strömungsmittel verwendet wird.
Durch Verwendung einer Flüssigkeit wird die Bewegung der Teilchen auf der geneigten Oberfläche 7 sehr ruhig und gleichmäßig, und diese Tendenz wird durch eine Mehrzahl von Unterteilungaplatten 8 weiter gefördert, die auf der geneigten
Oberfläche 7 angebracht sind.
Zur Bildung einer Schichtung 9 von körnigen stoff gleichmäßiger Tellchengröfienver teilung im Behälter 1 rotiert man
vorzugsweise den Verteiler 3 mit einer bestimmten Geschwindigkeit, solange der körnige Stoff zugeführt wird.
Dazu 1st der Verteiler 5 vorzugsweise mit geeigneten
Rotlereinrlohtungen zusätzlich zum Lager 6 versehen, mittels
dessen der Verteiler drehbar an der Rohrleitung 2 angebracht ist. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Propellereinrichtung,
die zu vorstehend genanntem Zweck vorgesehen 1st, wobei eine
909882/115«
Mehrzahl von Flügeln 11 «it einem geeigneten gegenseitigen Abstand vorgesehen ist. . » ,-,.. <
r
Die Anordnung ist derart, daß der körnige Stoff und das i
Strömungeultiel als gegenseitige Mischung vom offenen Ende 4
der Rohrleitung 2 der geneigten Oberfläche 7 des Verteilers 3 durch die Lücken zwischen den einzelnen Flügeln 11 zugeführt ,
werdet!'," und 'daher kann der Verteiler· 3 durch die-Energie des
Strönungselttele leicht rotleren. Die Rotationskraft für den
Verteiler 3 kann im wesentlichen konstant gemacht werden, Indem
man die Mischung mit konstanter Geschwindigkeit zuführt.
der Verteiler 3 fähig 1st, den körnigen Stoff so '
abzuwerfen, daß sich eine gleiohnäßige Teilehengrößenverte.ilung ergibt, nuß sich der Verteiler, wie vorstehend beschrieben,
alt einer konstanten Geschwindigkeit drehen, doch außerdem nuß
die Uafangskante des Verteilers ein besonderes Profil aufweisen.
Das heißt, daß es von Profil der Uafangskant® des Verteilers 3 abhängt, ob sich eine gleiehraäßlge oder flache Oberfläche des körnigen Stoffes in der Schichtung im Behälter 1
ergibt oder nicht.
Venn nan einen beliebigen Punkt auf der Unfangskante des
Verteilers 3 durch Polarkoordinaten (r,6) kennzeichnet, wie
Fig. 3 zeigt, und außerdem die Dicke der Kornsubstanzsehicht,
die im Behälter 1 bei jeder Umdrehung des Verteilers 3 gebildet
wird, nit C1, den Abstand des Rotationszentruma des Verteilers
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• - 9 -
von einen Funkt auf der Unfangskante des Verteilers in eine»
Rotationswinkel θ + d %» der etwas größer als θ 1st» alt r + dr
und das Volumen des körnigen Stoffes» welches durch die Rohrleitung 2 in jeder Sekunde zugeführt wird» alt q bezeichnet»
so wird das Volumen des körnigen Stoffes, das dem Verteiler in
der Zone dd, die durch r und r + dr definiert wird» je Sekunde
zuzuführen ist, durch ^-— <j© bestimmt. Wenn man daher an-
nimmt, dafi der Verteiler 3 mit einer Winkelgeschwindigkeit &>
rotiert, wird das Volumen des körnigen Stoffes, das in der
Zone dö bei einer vollständigen Umdrehung des Verteilers zuzu-
führen 1st, durch die Formel d©. .· wiedergegeben.
Andererseits ist die Flüche, über welche der körnige Stoff von der genannten Zone d9 des Verteilers während jeder Umdrehung
des Verteilers» d.h. die Fläche des ringförmigen Teils zwischen zwei Kreisen mit den Radien r und r + dr zu verteilen 1st,
2Ötr · dr. Daher wird die Dicke C, der erzeugten körnigen
Stoffschicht durch die Formel
· dr
ausgedrückt. Also ist
25Γ
de/rttdr m C1-
(1)
worin q das Volumen des körnigen Stoffes, welches aus der
Rohrleitung 2 in jeder Sekunde austritt,
(O die Winkelgeschwindigkeit des Verteilers 5 und
903332/1
r der Abstand des Rot afc! one sent rues von der Unifangekante des
Verteilers ist.
Die Integration der Gleichung (l) fährt zu:
θ « 1 C,tor2 ♦ co ——
SSC 2 l 2
worin ο« die Integrationskonstante Ist.
' Nun wird der Radius eines Vorspmmges, der am Rotationszentrum des Verteilers 3 ausgebildet ist, um die Rotlereinriohtung
zu schaffen und darin das Ende der Rohrleitung 2
aufzunehmen» mit r^ und der Maximalwert von r, wie er sich
durch den Inneren Durchmesser des Behälters 1 ergibt» mit rg
bezeichnet, und Gleichung (2) kann für die Grenzbedingungen von r»r. bei θ » 0 und r » r2 bei B »% mit der Gleichung
worin 0*6 ^P^tiot und für die Orensbedlmgungen von r = r j bei
0 * 0 und r * r« bei 6 » 2 Jfc alt der ölelchung
worin 0 » β · 2 3Γ 1st» wiedergegeben werden.
Die Gleichungen (3) und (4) sind beide solche» die das
Profil der Unfangakante des Verteilers 3 definieren, mit dessen
•rraöglioht wird, den körnigen stoff In den BehXlter in gleich-
909832/111«
«geiger Dioke einzufüllen, wenn der Verteiler alt gleichaäBiger Geschwindigkeit rotiert. Beispiele des Verteilers 3, dessen
Uafangskanten Profile haben, die die Gleichungen (3) und (4)
erfüllen, sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Kg· > zeigt ein Uarißprofil der Umfangskante des Verteilers« 6mm sieh aus zwei halbherzförmigen Kurven zusaaaensetzt,
die hineichtlioh der Sentralaohse eyaeetrisoh zueinander sind,
wobei dl« erste der halbhersfttraigen Kurven alt de« fiadlus r
gesogen wird, indes der Radius r duroh den Bereioh des Winkels
0 ■ β * Ji gedreht wird, und die andere halbherzfOraige Kurvenlinie dazu syaoetrieoh unter Drehung des Radius r duroh den
anderen Bereioh des Winkels jT- % k 2 3u gesogen wird.
Jeder Verteiler alt eine« der beiden Profile in den Fig· 3 und % 1st geeignet, den körnigen Stoff nit gleicheiCei«
ger TeilohengrÖBenverteilung elneufUllen.
Daher laaaen sich die Gleichungen (3) und (4) auch zu folgender Gleichung koagulieren:
worin α I oder 2 ist.
Man wird der körnige Stoff nicht unmittelbar unter den ,
Vorsprung eingefüllt, der an Rotationszentrua des Verteilers 3
angebrceht ist, doeh IKfit sich dieses Problem leicht lösen,
indem nan entweder den Radius r^ des Vorsprunges so klein wie
909882/111·
möglich macht oder eine geeignete Öffnung ara Boden des Vorsprunges
zum Durchtritt des körnigen Stoffes vorsieht. *
In der Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer 12 Flüssig·*
keitsabgabeöffnungen, durch Vielehe die Flüssigkeit aus dem Behälter
abgeführt wird, um die Flüssigkeitsoberfläche 5, auf der der Verteiler >
schwimmt, auf einem beistimmten Niveau zu halten, während der körnige Stoff in den Behälter eingefüllt
wird; die Bezugsziffer IJ bezeichnet eine /ualaßöffnung, durch
welche die Flüssigkeit im Behälter abgelassen wird, nachdem der
Behälter unter den beschriebenen Bedingungen mit dem körnigen Stoff gefüllt wurde; die Bezugsziffer lh bezeichnet ein Gitter.
Wie vorstehend beschrieben wurde, hat die Vorrichtung
gemäß der Erfindung, in der ein körniger Stoff im Behälter mittels des neuartigen Verteilers geschichtet wird, dessen Umfangskante
ein besonderes Profil aufweist und der mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit rotiert, den praktischen
Vorteil, daß eine Schichtung des körnigen Stoffes erhältlich ist, die als Ganzes hinsichtlich der Teilchengrößenverteilung
im wesentlichen gleichmäßig 1st.
Außerdem kann man ein noch besseres Füllungsergebnis erzielen, wenn das Füllverfahren mit einer im Behälter enthaltenen Flüssigkeit durchgeführt wird. Außerdem ist zu bemerken,
daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders dann von großes praktischen Wert ist, wenn der betroffene körnige Stoff
für den menschlichen Körper giftig ist oder wenn das FUllverfahren
automatisch durchgeführt werfle^.^^.
Claims (4)
1. Füllvorrichtung für körnige Stoffe, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Verteiler (2) für die
körnigen Stoffe in einem Behälter (l) zwecks Rotation mit
konstanter Geschwindigkeit angeordnet ist, wobei der Verteiler
eine geneigte Oberfläche (7) aufweist, die sich radial von seinem Rotationszentrum nach außen erstreckt und ein derartiges
Umfangskantenprofil aufweist, das im wesentlichen die
Gleichung r · r.2 + -~ (ro 2 - r.2) erfüllt, in der η 1 oder
nJt d. k
2, r der Abstand des Rotationszentrums von der Umfangskante
des Verteilers bei θ, ν^ der Radius eines am Rotationszentrum
des Verteilers angebrachten Vorsprunges (11), r2 der Maximalwert von r, bestimmt vom inneren Durchmesser des Behälters,
und ö der Rotationswinkel von r von RotationsZentrum des Verteilers
aus 1st, und daß ein Organ (z.B. 2) zur Zufuhr des körnigen Stoffes zum Rotationszentrum des Verteilers vorgesehen
ist.
2. Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Rohrleitung (2) zum Zuführen einer Mischung aus einen
Strömungsmittel und einem körnigen Stoff zum Rotationszentrura
des Verteilers (3) vorgesehen ist·
3. Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verteiler (3) auf einer Flüssigkeit (5) zwecks freier
Rotation mit konstanter Geschwindigkeit schwimmt und Propellerflügel (11) trägt, wobei der Verteiler durch das Zusammenwirken
909882/1.1ββ
der Mischung aus Strömungsmittel und körnigem Stoff und der
PropellerflUgel rotierbar ist.
4. PUllvorrichtimg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (3) auf der geneigten Oberfläche (7) mit
einer Mehrzahl von Unterteilungsplatten (8) versehen ist, die sich radial von seinem Rotatlonszentrum aus erstrecken,
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE1809197A1 true DE1809197A1 (de) | 1970-01-08 |
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ID=13524526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JPS5145345B1 (de) |
| DE (1) | DE1809197A1 (de) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |