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Abzugseinrichtung für große Behälter Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Abzug von rieselfähigem Schüttgut aus runden Bunkern oder Apparaten mit größeren
Durchmessern und vertikaler Achse, wobei durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
ein gleichmäßiges Fließen des Schüttgutes im gesamten Füllraum bewirkt und die Ausbildung
von Toträumen, in denen das Schüttgut nicht an der allgemeinen Fließbewegung teilnimmt,
vermieden wird.
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Entnimmt man aus einem vollen Schüttgutbunker einen Teil des Gutes,
so wird dieses im allgemeinen aus einer oder mehreren Entnahmestellen am unteren
Bunkerende abgezogen. Im Bunkerinnern strömt das Schnittgut durch seine Schwerkraft
zu den Entnahmestellen nach. Dabei entstehen Strömungszonen des Schüttgutes im Bunkerinnern,
in denen dieses im wesentlichen von oben nach unten geführt wird. Andererseits gibt
es im Bunkerraum allgemein auch Stellen, an denen das Schüttgut in Ruhe bleibt,
welche also außerhalb der gebildeten Strömungszonen liegen und nachfolgend als "Toträume"
bezeichnet werden sollen.
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Betreibt man einen Bunker im Durchlauf, so ist viel-fach die Ausbildung
von Toträumen, welche ja einen Daueraufenthalt für das darin befindliche Gut bedeuten,
unerwünscht und bei bestimmten Schüttgütern unzulässig.
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Unter "Durchlaufbetrieb" soll dabei eine Betriebsweise verstanden
werden, bei; der ein Bunker stets mindestens teilweise gefüllt -bleibt, be der kontinuierlich
oder von Zeit zu Zeit Schüttgut nachgefüllt und ebenfalls kontinuierlich oder von
Zeit zu Zeit
Schüttgut aus dem Bunker entnommen wird.
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Es gibt eine Anzahl von Schüttgütern, die bei längerem Aufenthalt
in einer Totraumzone eines Bunkers ihre Eigenschaften ndern und dann1 wenn sie bei
weitergenender Entleerung mit abgezogen werden, zu unliebsamen Störungen in weiterführenden
Prozessen führen können. In noch größerem Maße besteht bei Apparaten, in denen eine
gewollte Gutsveränderung abläuft, beispielsweise bei Trocknung des Schüttgutes,
das Bedürfnis nach totraumfreier Apparateausführung.
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Bekannt ist, daß man bei kleinem Durchmesser und schlanker Bauweise
eines Bunkers Toträume vermeide ii kann. Bei Bunkern mit trichterförmigem Boden
ist eine große Bodenneigung weiterhin von Vorteil. Eine ganze Anzahl von Veröffentlichungen,
beispielsweise [1; 2) beschäftigen sich mit der Wirkung der Bodenneigung und von
Verdrängerkörpern zur Erzielung besserer Strömungsverhältnisse in Bunkern. Bei runden
Bunkern haben diese Verdrängerkörper zumeist kegelige Form. Bei der Verbesserung
der Strömungsverhältnisse will man im Bunkerraum Totraumbildung vermeiden und/ oder
ein Verstopfen in der Entnahmezone verhindern. Eine gleichmäßige Schüttgutbewegung
soll fernerhin ein Entmischen ungleichmäßiger Schüttgüter verhindern. Allen diesen
Bunkern mit nur einer Entnahmeöffnung aus dem Schttgutraum, die bei einfachen Bunkern
eine Rohröffnung am Bunkerausgang ist und bei Bunkern mit Verdrängerkörpern eine
Kreisringform hat, ist gemeinsam, daß sich nur bis zu begrenzten Bunkerdurchmessern
Toträume vermeiden lassen.
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Bei Trocknungsapparaten mit Rechteckquerschnitt ist weiterhin [33
eine Möglichkeit der Totraumvermeidung -dadurch zu erreichen, daß mehrere Austragsschlitze
mit geneigten Wänden vorgesehen werden.
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Zur Dosierung aus diesen Schlitzen bedarf es aber einer mechanisch
bewegten Vorrichtung.
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Für runde Bunker bzw. Apparate sind zwei Verfahren bekanntgeworden
t4; , die beide mit der Auflösung des Kreisquerschnittes
in gerade
Streifen arbeiten, wobei geneigte Wände zu geraden, parallel liegenden Entnahmeschlitzen
führen und bei denen einmal mit Profilwalzen, zum anderen mit einem Schieberechen
und deren BeveLrungsgeschwindigkeit die Dosierung gesteuert wird.
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Alle diese apparate, bei denen durch die Auflösung des Querschnittes
in Streifen ein totraumfreies Strömen des Schüttgutes auch bei großen Apparatequerschnitten
erzielt werden kann, benötigen eine mechaniscll bewegte Dosier- bzw. Aus tragevorrichtung.
Zudem ist bei der Auflösung des runden Querschnittes in parallele Streifen, zumindest
im Bercich oberhalb der äußersten Abzugsschlitze, kein gleichmäßiges Nachströmen
des Schüttgutes aus dem Bunkerraum zu erreichen.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung war, eine Abzugseinrichtung zu
finden, die für runde Behälter als der bevorzugten Querschnittsform eir.setzber
ist, die fur beliebig große Durchmesser des Behälters ein totraumfreies und gleichmäßiges
Strömen des Schüttgutes im gesamten Behälterraum bewirkt, bei der man ohne den Einsatz
mechalisch bewegter Teile auskommt und mit der man 5Chiittgut in beliebigen Intervallen
und mit beliebig großen Mengenströmen bis zu der maximalen Auslegungsgröae abziehen
kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Abzugseinrichtung wird ein über den Querschnitt
gleichmäßiger, totraumfreier Strömungszustand des Schüttgutes im Schüttgutraum dadurch
erzielt, daß am unteren Ende des Schüttgutraumes zwei oder mehr konzentrische Ringspalte
angeordnet werden, daß das durch die einzelnen Ringspalte gestaut durchströmende
Schüttgut in je einem zugehörigen Leittrichter zur Bunkerachse hin zusammengeführt
wird und daß die gestaut in den Leittrichtern weiterströmenden Schüttgutanteile
durch eine nachfolgende Dosiereinrichtung in ihrer Gröne zueinander eingestellt
werden.
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Die erfindungsgemäße Abzugseinrichtung ist in den Figuren 1 bis 5
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Bunker. Die Abstützen gen
für die Einbauten sind nicht mitgezeichnet. Fig. 2 zeigt den Querschnitt des in
Fig. 1 dargestellten Bunkers mit Draufsicht auf die Einbauten der Abzugseinrichtung.
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Fig. 3 und Fig. 4 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele für die
Dosierrohre der Abzugseinrichtung.
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Fig. 5 zeigt eine Variante der Abzugseinrichtung, bei der das Schüttgut
aus den einzelnen Ringspalten getrennt abgezogen werden kann.
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An Hand der Figuren 1 und 2 wird die Arbeitsweise der Abzugseinrichtung
wie folgt erläutert: Das Schüttgut wird durch den Einfüllstutzen (1) dem Schüttgutraum
(2) zugeführt. Dieser wird unten durch die drei umlaufenden Ringspalte (8,9,10)
begrenzt, welche als Entnahmeöffnungen des Schüttgutraumes (2) anzusehen sind. Die
Ringspalte (8,9,10) werden durch den oberen Teil des trichterförmigen Bunkerbodens
und durch die drei Verdrängerkörper (3,4,5) gebildet. Nach Durchströmen des Schüttgutraumes
(2) wird das Schüttgut durch die beiden umlaufenden Kanten (6,7) in drei Teilströme
geteilt, die durch die drei Ringspalte (8,9,10) auf die Leittrichter (11,12,13)
gelangen. Die Leittrichter führen das Schüttgut zu den Dosierrohren (14,16,18),
durch deren Dimensionierung die Festlegung der Größen der einzelnen Teilströme zueinander
erfolgt. Dosierrohr (14) taucht konzentrisch ein Stück in Dosierrohr (16) ein. Unterhalb
der Einmündung von Dosierrohr (14) strömt das in Dosierrohr (16) befindliche Schüttgut
gleichmäßig über dessen Querschnitt abwärts. Der Schüttgutanteil, den Dosierrohr
(14) liefert und der über den Leittrichter (11) aus dem inneren Ringspalt (8) abgezogen
wird, verhält sich zu dem Anteil Schüttgut aus vam mittleren Ringspalt (9), der
titer den Leittrichter (12) oben in den Kreisringquerschnitt (15) des Dosierrohres
(16) eintritt, wie die Querschnittsfläche des Dosierrohres (14) zu dem Kreisringquerschnitt
(15). Durch Dosierrohr (15) unterhalb der Einmündung von Dosierrohr (14) strömen
nun die Entnahmemengen aus den Ringspalten (8) und (9) zusammen abwärts.
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Durch den Kreisringquerschnitt (17) des Dosierrahres (18) wird die
Entnahmemenge aus dem äußeren Ringspalt (10) hinzugefügt.
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Wiederum bestimmen die Querschnittsflächen die zugeordneten Entnahmemengen.
Der Querschnitt von Dosierrohr (16) verhält sich zu dem Kreisringquerschnitt (17)
wie die Entnahmemengen der Ringspalte (8) und (9) zu der Entnahmemenge des Ringspaltes
(10).
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Will man ein gleichmäßig schnelles Absinken des Schüttgutes über
den gesamten Bunkerquerschnitt erzielen, so lautet die Vorschrift für die Größenauslegung
der Dosierrohre (14,16,18) wie folgt: Die Durchmesser der Dosierrohre (i4), (16)
und (18) zueinander müssen sich verhalten wie der Durchmesser der umlaufenden Kante
(6). zu dem Durchmesser der umlaufenden Kante (7) zu dem lichten Bunkerdurchmesser.
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j Im Schüttgutraum (2), durch die Ringspalte (8,9,10), über-die Leittrichter
(11,12,13) und durch die Dosierrohre (14,16,18) strömt das Schüttgut überall gestaut
abwärts. Unter gestauter Strömung" oder "gestaut strömendem Schüttgut" soll-verstanden
werden, daß immer so viel Schüttgut durch eigene Schwerkraft nachrutscht, wie von
weiter unten abgezogen wird, z.B. am Ausgang des Bunkers. Die einzelnen Schüttgutteilchen
bleiben bei der gestauten Strömung aufeinander liegen, ihr Gewicht stützt sich aufeinander
und gegebenenfalls auf Wandflächen ab. Im Gegensatz zum gestauten Strömen des Schüttgutes
steht das freie Fließen". Bei diesem unterliegen die Schüttgutteilchen im wesentlichen
den Gesetzen des freien Falles, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Wandreibung
bei geneigten Führungsflächen.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Bunker ist anschließend an Dosierrohr
(18) ein konisches Rohrstück (19) angesetzt. Hierdurch wird bewirkt, daß oberhalb
des Konus (19) überall gestaute Schüttgut strömung, wie sie zur Funktion der Dosierrohre
(14,16,10) erforderlich ist, vorliegt, selbst wenn aus dem Austrittsstutzen (20)
das Schüttgut frei aus fließt.
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In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsart der Dosierrohre gezeigt.
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Das obere Dosierrohr (21) hat durchgehend die gleiche Nennweite.
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Das mittlere Dosierrohr (22) ist durch ein konisches Zwischenstück
nach unten zu auf einen kleineren Durchmesser gebracht.
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Das untere Dosierrohr (23) ist ebenfalls durch ein konisches Zwischenstück
auf einen reduzierten Ausgangsdurchmesser gebracht.
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Durch das Reduzieren der Durchmesser einzelner Dosierrohre im Verlauf
ihrer Länge kann man, vor allem bei Dosiereinrichtungen mit noch mehr als drei Ringspalten,
ein zu starkes Anwachsen der Dosierrohrdurchmesser vermeiden.
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Fig. 4 zeigt eine andere Anordnungsweise der Dosierrohre. Die Dosierrohre
ragen nicht mehr ineinander, sondern enden im nächst unteren Leittrichter. Dosierrohr
(24) endet innerhalb von Leittrichter (27), Dosierrohr (25) endet inncrhalb von
Leittrichter (28) und Dosierrohr (26) bildet den Bunkerausgang. Da über die Querschnitte
der Leittrichter (27) und (28) in Höhe der Ausgänge der Dosierrohre (24) und (25)
keine gleichmäßige Ströinungsgeschwin digkeit des Schüttgutes herrscht2 ist die
Fördermengenzuordnung der durch die einzelnen Dosierrohre strömenden Schüttgutanteile
nicht so genau festzulegen wie bei den Ausführungen nach Figuren 1 und 3. Dafür
entfallen die Kreisringquerschnitte an den oberen Enden der Dosierrohre und deren
Verstopfungsgefahr wird geringer.
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In Fig. 5 ist eine Ausführung dargestellt, bei der das Schüttgut aus
den einzelnen Leittrichtern einzeln oder auch in beliebigen Verhältnissen zueinander
entnommen werden kann. Das Schüttgut steht in den drei Ablaßrohren (29,30,31) zur
Entnahme an. Mit Hilfe der vertikal verschiebbaren Hülsen (32,33,34) kann man durch
Anheben derselben das aus den einzelnen Ringspalten zugeströmte Schüttgut ablassen.
Hebt man die Hülsen (32,33,34) einzeln an, so entnimmt man dem Bunker einzelne Teilströme
aus den jeweilszugeordneten Ringspalten bzw. Leittrichtern. Durch gleichzeitiges
Anheben mehrerer Hülsen und Einstellung bestimmter Hubhöhen kann man eine Zuordnung
mehrerer gleichzeitig laufender Entnahmeströme erreichen.
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Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Prinzip gibt es natürlich
auch andere Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Abzugseinrichtung. Im gezeigten
Beispiel betrug die Anzahl der Ringspalte drei. Die optimale Anzahl an Ringspalten
für einen vorgegebenen Bunker richtet sich in erster Linie nach dessen Durchmesser
und hangt weiterhin von den Fließeigenschaften des vorgesehenen Schüttgutes und
der Güteanforderung an den Bunker ab. Die Anzahl der vorzusehenden Ringspalte ist
um so größer, je größer der Bunkerdurchmessers je schlechter die Fließeigenschaften
des Schüttgutes und je höher die Qualitatsanforderungen bezüglich gleichmäßiger
und totraumfreier Strömung an den Bunker sind.
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In Fig. 1 ist ein Bunker dargestellt, bei dem die-Neigung der Leittrichter
kleiner als die der Verdrängungskörper ist. Dadurch kann bei guten Bunl:ereigenschaften
an Bauhöhe gespart werden. Zur Erzielung einer totraumfreien Strömung sollen die
Seítentände der Verdrän6erkörper und des Bunker bodens oberhalb des äußeren Ringspaltes
eine möglichst große Neigung haben. Bevorzugt wird eine Neigung dieser Flächen zwischen
1,5: 1 und 3: 1. Dagegen braucht die Neigung der Leittrichter nur etwas größer als
die der freien Böschung des vorgesehenen Schüttgutes zu sein. Für gut fließende
Schtjttgüter genügt eine Neigung der Leittrichter von 1: 1. Natürlich kann man auch
die Neigung von Verdrängerkörpern und Leittrichtern gleich groß machen. Dann wird
die Konstruktion der Abzugseinrichtung einfacher, die Bauhöhe des Apparates allerdings
größer.
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Für die nach Fig. 1 besçhriebene Abzugseinrichtung wurde angenom men,
daß das Schüttgut im Bunkerraum gleichmäßig schnell über den gesamten suerschnitt
hin abwärts strömen soll. Das würde der normalen Aufgabenstellung nach gleichmäßiger
und möglichst kurzer Verweilzeit des Schüttgutes entsprecnen. Man kann die Maße
der Dosicrrore oder die Bestätigung mechanisch betriebener Austragehilfen auch so
wählen, daß die Absinkgeschwindigkeit des Schüttgutes über den einzelnen Ringspalten
unterschiedlich groß ist.
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Dadurch kann man z.B. einen Mischeffekt für das durch den Bunker geführte
Schüttgut erreichen.
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Am Beispiel eines Bunkers wurde die erfindungsgemäße Abzugseiqrichtung
für Schüttgut erläutert. Ihre Anwendbarkeit beschränkt sich jedoch nicht auf Bunker.
Die Abzugseinrichtung kann für jede Art von Apparaten eingesetzt werden, die einen
zylindrischen Bauteil größeren Durchmessers mit vertikaler Achse aufweisen, durch
den rieselfähiges Schüttgut mit konstanter Strömungsgeschwindig keit über den Querschnitt
gestaut strömen soll und/oder wo im Apparate- und Abzugsbereich jede Ausbildung
von Toträumen für das Schüttgut vermieden werden muß Angeführte Literatur: 1. Chem.
Engng. Progr., Nov. 1966, S. 79/83 2. Bergbauwiss. 13(1966) Nr.9, 5.371/77 3. Schweizer
Patentschrift Nr. 240 019 4. Chem. Engng., Seht*11, 1967, 5.116 5. USA-Patentschrift
Nr. 3,241,248