DE1940267A1 - Zentrifugaldiffusor - Google Patents

Description

Zentrifugaldiffusor

Die Erfindung betrifft das Abscheiden geförderter Feststoffe aus dem fördernden Gas bei einer pneumatischen Transportanlage für teilchenförmige Feststoffe»

In den letzten Jahren hat die pneumatische Forderung zunehmend Anwendung in der Industrie gefunden, die mit der Handhabung von Materialien befaßt ist«, Die Eignung für einen hohen Grad an Automatisierung, die Anpassung an Verfahrensmaßnahmen, wie Erhitzen, Trocknen und Kühlen, die Fluidisier- bzw* Wirbelschichtverfahren zur Herabsetzung des Luft- und Leistungsbedarfs sowie die rasche Zunahme der Liste von Materialien, die mit Erfolg durch Luft gefördert werden₉ haben alle zu einer Steigerung der Bedeutung von pneumatischen Transportanlagen beigetragen. Leider

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war bisher die kommerzielle Anwendung pneumatischer Förderverfahren bei bestimmten Arten von teilchenförmigen* Gut nicht zweck» massig» Wenn pneumatisch gefördertes teilchenförmiges Gut seinen beabsichtigten Bestimmungsort erreicht, muß das fördernde Gas von dem geförderten Gut so getrennt werden, daß sich das Gut niederschlägt und ein Mitführen bzwo Hitreissen desselben im abströmenden Gas vermieden wird» Herkömmliche Zyklone, Aufschlag« abscheider und Diffusoren mit freiem vertikalen Fall gehören zu den häufiger verwendeten Abscheidern·

Wenn das geförderte teilchenförmige Gut derart ist, daß es unter bestimmten Temperatur-, Druck- und anderen Bedingungen, die in der pneumatischen Anlage bestehen, verfilzt, haben die bisher verwendeten Abscheider den Nachteil, daß sich die Feststoffe auf den Teilen und in deren Kanälen aufbauen» Dies hat zur Folge, daß der Sammelwirkungsgrad herabgesetzt wird und häufige Abschaltungen zum Reinigen notwendig werden» Zu dem teilchenförmigen Gut, bei dem Probleme aufgetreten sind, gehören Elastomerkrümel, Kunststoffpellets und -Würfel, Seife und Korn» Ähnliche Materialien sind Kalk, Koks, Gasruß, Zinkoxyd und Seifenstein bzw_o Talkum· Für das Abscheiden solchen teilchenförmigen Gutes aus einem fördernden Gas in einer pneumatischen Anlage b>steht in der Praxis «in Bedarf»

Gegenstand der Erfindung ^t ein Zentrifugaldiffusor zum Abscbei« den von gefördertem teilchenförmigen Gut aus einem Fördergas, welcher Diffusor umfaßt (tt% eine Zentrifugalströmungszone mit Seitenwänden, die einen in wesentlichen geraden Zylinder von kreisförmigem Querschnitt bilden, wobei der obere Teil des Zylinders mit einer oberen Wand endet, to daß ein Luftdurchtritt aus dem Zylinder durch diesen oberen Teil bei normale» Betrieb im wesentlichen ausgeschaltet ist« der unter« Teil des Zylinders offen ist, um «in« im wesentlichen unbehindert« Verbindung mit einer Samelzone für die Feststoffe iu ermöglichen| (b) «in« Lei-

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tung, welche die Seitenwand des Zylinders in seinem oberen Teil schneidet, um eine im wesentlichen unbehinderte öffnung im Zylinder zu bilden, durch welche die Feststoffe pneumatisch gefördert werden; wobei Cc) die Längsachse der erwähnten Leitung zu einer radialen Ebene des Zylinders im wesentlichen senkrecht istο Der erfindungsgemässe Diffusor ermöglicht ein hochwirksames Abscheiden von teilchenförmigen! Gut, welches das Bestreben hat, sich zu verfilzen., ohne die Gefahr einer Verstopfung * die nor» malerweise bei der Handhabung von solchem Gut besteht«,

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung- mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben und zwar zeigen:

Figo 1 eine Schrägansicht einer Aüsführungsform des erfindungsgemSssen Zentrifugaldiffusors;

Figo 2 eine Ansicht eines zweiten Zentrifugaldiffusors im Aufriß und im Schnitt;

Figo 3 einen dem in Figo 1 dargestellten ähnlichen Zentrif ugaldif f usor, der über einer eingeschlossenen Sammelzone für gefördertes teilchenförmiges Gut angeordnet ist, wobei die dargestellte besondere Sammelzone einen Kühlungsförderer und ein Gehäuse hierfür aufweist.

Figo 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen des erfindungsgemässen Zentrifugaldiffusorsο Der Diffusor besitzt eine Zentrifugalströmungszone 10, welche durch Seitenwände 11 begrenzt ist, die einen im wesentlichen geraden Zylinder von kreisförmigem Querschnitt bilden, und durch eine obere Wand 12. Im oberen Teil des Zylinders wird eine im wesentlichen unbehinderte Öffnung Id durch die Überschneidung zwischen einer Leitung IU und dem durch

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die Seitenwände 11 begrenzten Zylinder gebildet. Die innere Wand des Sussersten Teile IS der Leitung bildet einen Winkel mit einer zur Innenwand des Zylinders tangentialen Linie, welcher Winkel im Bereich von etwa 0° bis etwa 20° liegt, vorzugsweise von etwa 0° bis etwa 10°, und am meisten bevorzugt etwa 0° beträgt· Im letzteren Fall wird, wenn die Überschneidung der er» wähnten Innenwände tangential ist, die gewünschte Zentrifugalströmung im Zylinder am leichtesten erzielt. Wenn die Oberschneidung einen Winkel bildet, der grosser als etwa 20° ist, ha* ben viele Arten teilchenförmigen Gutes das Bestreben, die Zylinderwand gegenüberliegend der Eintrittsstelle zu beaufschlagen und an dieser zu haften oder sich in dem toten Raum zu verfilzen, der längs der Zylinderwand unmittelbar nachfolgend der Eintrittsstelle entsteht« Der Betrieb im Bereich von etwa 0° bis 10° ist für die meisten Arten des geförderten Gutes zufriedenstellende Die Öffnung 13 in Figo 2 entspricht der Situation, bei welcher die Oberschneidung nicht genau tangential ist» Bei der in Figo gezeigten öffnung ist der Eintritt tangential und erstreckt sich die öffnung zur Mittellinie des DiffusorZylinders» Wenn eine Umschaltung auf eine sekundäre Leitung vorgenommen werden soll, kann eine Veränderung im Überschneidungswinkel folgen. Vorzugsweise wird jedoch der Zylinder zur Aufnahme der sekundären Leitung mit dem gleichen, z„Bo tangentialen, Überschneidungswinkel gedreht und der Zylinder kann für eine solche Drehung durch einen Flansch 16 und eine Verschraubung 17 eingerichtet werden_o Der Flansch 16 wird vorzugsweise in der in Figo 1 dargestellten Weise so angeordnet, daß sich der Zylinder etwas in die Sammelzone erstreckt und Verbindungen am Diffusorauslaß vermieden sind» Negative überschneidungswinkel sind zu vermeiden, da hierbei eine Abweichung von einer geradlinigen Strömung in der Leitung erf order lieh wird und sich gefördertes Gut an der Innenwand der Leitung rasch aufbauen kann,,

Damit die Ziele der Erfindung erreicht werden.können, ist ββ

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wichtig, daß dfe Längsachse a-a der Leitung zu einer radialen Ebene des Zylinders im wesentlichen senkrecht ist» Eine radiale Ebene ist jede Ebene, in welcher die Längsachse b-b des Zylinders liegt· Eine übernössige Abweichung von einem solchen senkrechten Verhältnis fuhrt entweder zu einer Aufwärtsumlenkung des geförderten Gutes, so daß dieses die obere Wand 12 beaufschlagt und an dieser haften bleibt, oder eine Abwärtsumlenkung, wodurch die Fliehkraftwirkung herabgesetzt wird und ein Obermäeeiger toter Raum im oberen Teil des Zylinders entsteht. Die Bezeichnung "im wesentlichen senkrecht" umfaßt geringfügige Abweichungen von der genau senkrechten Richtung, welche nicht die vorerwähnten unerwünschten Wirkungen verursachen₀

Die obere Wand 12 des Zylinders ist vorzugsweise senkrecht zur Achse b-b und die Einlaßöffnung ist dieser oberen Wand mit einem solchen Abstand benachbart _$ daß der· tote Raum oberhalb der öffnung so klein wie möglich ist ο Wens* ein gewisser toter Raum oberhalb der Öffnung zulässig ist, kann die obere Wand die Form einer Kuppel oder eine andere unregelmäseige Form haben. Die obere Wand 12 kann abnehmbar vorgesehen werden, wenn eine Reinigung nach einem längeren Zeitraum erforderlich ist, mit einer transparenten Beobachtungsöffnung versehen werden oder in irgendeiner anderen dem Fachmann zweckmässig erscheinenden Weise abgeändert werden. Bei einem herkömmlichen Zyklon ist die obere Wand offen, um einen Auslaß für das Fördergas zu 8chaffen, während der untere Teil des Zyklons gegen einen Gasdurchtritt durch eine Luftschleuse abgedichtet ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist, es andererseits wichtig, daß der Austritt des Fördergases durch die obere Wand des Diffusors im wesentlichen auegeschaltet wird, um das Mitführen von geförderten Teilchen zu vermeiden. Daher wird das Ausmaß, bis zu welches der Fördergasaustritt durch die obere Wand geduldet werden kann, in jedem Falle durch das Kriterium bestimmt, daß keine Mitführung geförderter Teilchen erfolgt.

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Die Leitung selbst kann eine zylindrische Oestaltung über ihre volle Länge haben» so dag aim eine eiförmige öffnung bildet, wie in Flg. 2 gezeigt. Gegebenenfalls kann die Leitung so ausgebildet sein, daS sieh eine quadratische oder rechteckige Öffnung ergibt, wie dies bei dem in Flg. 1 dargestellten Diffusor der Fall ist. Weitere Abänderungen ergeben sieh ohne w©£~ teres für den Fachmann auf dem Gebiet der Förderung von teilchenförmigen! Out.

Um eine größtmögliche Fliehkraftwirkung zu erziehen, jedoch das Haftenbleiben des geförderten Gutes an den Seitenwänden der Zentrifugalströmungszone zu vermelden, sollen die Seiten« wände einen im wesentlichen geraden Zylinder von kreisförmigem Querschnitt begrenzen. Sine geringe Abweichung von einem genau geraden Zylinder von kreisförmigem Querschnitt 1st in dem Aus« maß zulässig, bei welchem die vorerwähnten Ziele nicht mehr erreicht werden.

Die Vorteile der Erfindung werden in Verbindung mit Fig. 2 besser verständlich, welche die Verwendung des Zentrifugaldiffu~ sore 18 in Verbindung mit einer Sammelzone zeigt, welche einen KUhlungsförderer 19 und ein Gehäuse 20 für diesen aufweist. Das pneumatisch geförderte tellohenförmige Gut tritt in den Diffusor durch die Leitung 14 und die Öffnung 13 ein und wird einer Zentrifugalströmung unterzogen, wie in Fig. 2 dargestellt« Die Fliehkraftwirkung bremst die Geschwindigkeit des Fördergases, wodurch ein Mitführen von Teilohen durch den Gasauslaß 21 oder den FördererauslaS 22 verhindert wird. XHe Gestaltung des Diffusor· 18 in Form eines im wesentlichen geraden Zylinders von kreisförmigem Querschnitt und die la wesentlichen tangentiale Überschneidung der Leitung und des Biffusorzylinders verhindern ein Haftenbleiben der Teilchen an dessen Wänden, so das die Teilohen in den eingeschlossenen Samroelbereioh und auf den Förderer 19 fällen. Die durch die Überscheidung des

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20 und des Diffusorzylinders gebildete ist im wesentlichen unbehindert ,um ein VErfilzen des förderten Gutes und damit eine Verstopfung des Diffusere zu ^hindern«. Der Diffusor wis»d vorzugsweise s© angeordnet, daß

Seitenwände zum Sjpavitationsvektor parallel sind, wodurch fe^hindern einer Ve^filsusag an den Seitenwänden erleichtert wiirsL B@r Förderer ist perforiert, um einen Aufwärtsdurehtritt von Kühlluft zu ermöglichen, welche durch öffnungen 23 Zutritt erhalte Die besondere Art des verwendeten mechanischen Förderers ist für die Erfindung ssieht so wichtig» Beispielsweise kann ein perforiertes? RGtt.elföa?d®p©2» assstell© des dargestellten Förderers in Form ©isiae eisdl©g@sa lasiaes verwendet werden» Da das teilchenförmige Gut in Kiehtussag zum Föx>dererau8trag 22 gefördert wird, wird es durch die durch den Förderer hindurehtretende Luft gekühlte

Der Diffusor kann aus einer Stahlschweiß- oder StahllegieriiSigskonstruktion, aus Gußeisen,' aus korrosionsbeständigem Stahl oder aus anderen Werkstoffen hergestellt sein, die herkömmlich zur Herstellung von Zyklonen verwandet werden und kann, wenn gewünscht, mit Glas oder einem anderen keramischen Material ausgekleidet 8einο Der Diffusor und die Sammelzone können entsprechend den Normen der chemotechnischen Praxis bemessen seinα Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Diffusorzylinderdurchmessers zu dessen Höhe etwa 1, während die Einlaßletung etwa 1/5 bis 1/3 des ZyIinderdurchmessers mißt. Die Zylinderhöhe soll ausreichend sein, um eine angemessene Fliehkraftwirkung zu erhalten, jedoch nicht so hoch, daß ein Haftenbleiben langsam fallender Teilchen an β einen Wänden begünstigt wird«. Der Durchmesser der Einlaßleitung wird so bemessen, daß die Fördergeschwindigkeit entsprechend den herkömmlichen Methoden aufrechterhalten wirdο Normalerweise beträgt die Fordergeschwindigkeit über etwa 900 m (über etwa 3000 Fuß) in der Minute. Luftgeschwindigkeiten von etwa 1800 m bis etwa 3000 m (von etwa J5000 bis etwa 10000 Fuß) in der Minute

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werden in der Leitung normalerweise verwendet. Der Zentrifugaldiffusor kann in Verbindung mit verschiedenen Arbeitsvorgängen einschließlich Kühlung» Heizung, Trocknen, Abschrecken, Behälterspeicherung od₀ dgl», was dem Fachmann als zweckmässig erscheint, verwendet werdenο

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindungnit einem besonderen Betriebsablauf beschrieben, wobei die Teile und Prozentsätze, sofern nicht anders angegeben, im Gewicht zu verstehen sind.

Ein Zentrifugaldiffusor wie der in Figo 2 dargestellte wird verwendet mit der Ausnahme, daß (a) die oberste Begrenzung der öffnung 13 etwa mit der Innenfläche der oberen Wand 12 zusammenfällt, wo sie die Seitenwand schneidet und (b) die Überschneidung der Leitung und der Seitenwand tangential ist» Der Diffusorzylinder aus korrosionsbeständigem Stahl ist etwa 71 cm (etwa 28 *) im Durchmesser bei einer Höhe von etwa 71 cm (etwa 28 ·*)«, Die tangentiale Einlaßleitung hat einen Durchmesser von 20 cm (8 ")o Der Diffusor ist durch Schrauben an einer Haube befestigt, die einen Kühlungeförderer von der in Fig. 3 dargestellten Art umschließt. Ein Luftauslaß mit einem Durchmesser von 121 cm («» Fuß) ist an der Haube unterstromseitig des Diffueore angebrachte Von der, Mittellinie des Diffuaors zur Mittel* linie des Luftauslasses beträgt die Entfernung 1,67 m (15 Fuß, 4 ^w)o Der vertikale Abstand von der Stelle, an welcher der Diffusorzylinder die Haube schneidet, zur Fördereroberfläche beträgt etwa 1,98 m (6 Fuß, 6 ")<, pie Haube hat eine Breite von etwa 1 η 16 (etwa 3 Fuß, 10 ") jund eine Länge von etwa 7,77 m (etwa 25 Fuß, 6 **).

ElastomerkrOeel werden pneumatisch in den Zentrifugaldiffusor mit einer Luftgeschwindigkeit in der Einlaßleitung von etwa

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2000 m (etwa 6600 Fuß) in der Minute gefordert» Das Volumen der in die Haube durch den Kühlungsförderer eintretenden Luft be- . trägt im allgemeinen etwa das 6 - 10-fache des Volumens der pneumatischen Förderluft« Das in die Anlage geförderte Elastomere ist ein Terpolymeres von Äthylen, Propylen und 1,4-Hexadien hergestellt nach dem in dem USA-Patent 2.933.480 angegebenen Verfahren«, Seine Zusammensetzung ist etwa wie folgt: 42 % Propylen, 4,35 % 1,4-Hexadien, Rest Äthylenο Die Schüttdichte des geförderten Elastomeren liegt im Bereich von etwa 0,32 bis etwa 0,72 g/ccm (etwa 20 - etwa 45 lbs/ft ) und ergibt die folgende Siebanalyset 70 % treten durch ein Halbsollsieb (Maschenweite 12,7 mm) hindurch, 30 % durch ein Viertelzollsieb (Maschenweite 6,35 mm), während 4 % pulvriges Material durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,397 mn (12 mesh nach der Tyler-Siebtabelle) hindurchtreten. Die Polymerkrümel treten in den Zentrifugaldiffusor bei etwa 120⁰C ein und verlassen den Kühlungsförderer mit etwa SO⁰C, Hoi>malerweise wird Umgebungsluft sowohl zum Kühlen als auch zur Förderung verwendet» Der Druckabfall über den Diffusor liegt normalerweise im Bereich von etwa 5 bis 12,7 cm (etwa 2 = 5 ^w) Wassersäule in erster Linie abhängig von der Einlaßluftgeschwindigkeitο Im Betrieb werden von etwa 453 ~ 2721 kg (etwa 1000 - 6000 lbs) je Stunde Elastomerkrümel durch die beschriebene Anlage gekühlte Gewöhnlich wird der Kühlungsförderer ununterbrochen während 6 oder mehr Wochen betrieben, bevor eine Reinigung des Diffusors vor« genommen wird. Der ReinigungsVorgang erfordert etwa 30 Minuten, so daß die Totzeit auf ein. Mindestmaß herabgesetzt ist»

Vor dem Einbau des vorangehend beschriebenen Zentrifugaldiffu-•ors wurde ein herkömmlicher langer Diffusor in Form eines umgekehrten Kegels verwendet» Der lange Diffusor hatte ine Höhe von 8,53 m (28 Fuß) (oder das 11-fache der Höh« das vorangehend beispielsweise beschriebenen Zentrifugaldiffusors). Beim

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Betrieb unter den vorangehend beschriebenen Bedingungen er» forderte der lange Diffusor eine Reinigung im Abstand von 2 Wo* chen und der Reinigungsvorgang beanspruchte gewöhnlich 8 « 12 Stunden» Aus den vorangehend dargelegten Erfahrungen mit dem erfindungsgemässen Zentrifugaldiffusor gehen dessen Vorteile klar hervorο

Durch die Erfindung wurde daher eine hochwirksame Verdichtung _SS⁵ schaffen, durch welche ein Verfilzen von pneumatisch gefedertes! Teilchen vermieden werden kann, wenn, um ein Mitfuhren in einer Sammelzone zu verhindern, die Geschwindigkeit des Fördergasea gebrochen wird» Trotz des absoluten Sammelwirkungsgrades des Diffusors, ist dieser einfach und billig herstellbar und läßt er sich bei den seltenen Gelegenheiten, bei denen eine Reinigung für erforderlich erachtet wird, leicht auseinandernehmen»

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsforraen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens sehr verschiedene Abänderungen erfahren»

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Claims (1)

1. 3,19«

   P atemtansprflche ;

   Zentrifugaidiffusor zur Verwendung für einen pneumatischen Transport von teilchenförmigen! Gut, welches das Bestraben hat, sich zu verfilzen, dadurch gekennzeichnet₉ daß dieser

   (a) eine Zentrifugalströtemgsssone CIo) mit S@it©nwäradea (11) aufweist, welche einen £m wesentlichen geraden Zylinder von kreisförmigem Querschnitt bilden, der obere Teil des Zylinders mit einer oberen Wand (12) endet, so daß ein Austritt des Fördergases aus dem Zylinder durch den erwähnten oberen Teil während des normalen Betriebs im wesentlichen ausgeschaltet ist, wahrend der unter© Teil des Zylinders offen ist, so daß eine im wesentlichen unbehinderte Verbindung mit einer Sammelzone für die erwähnten Feststoffe möglich ist|

   (b) eine Leitung (11) die Seitenwand CIl) des Zylinders im oberen Teil desselben schneidet, um eine im weontlichen unbehinderte Öffnung (13) im Zylinder zu bilden, durch welche die Feststoffe pneumatisch gefördert werden;.

   Ce) die Innenwand des äussersten Teils der Leitung (1Ό einen Winkel mit einer Linie bildet, die zur Innenwand des Zylinders tangential ist und durch den Schnittpunkt mit der Innenwand verläuft, welcher Winkel zwischen etwa 0° bis etwa 20° betragt und
   (d) die Längsachse (a-a) der Leitung (1Ό im wesentlichen

   senkrecht zu einer radialen Ebene des Zylinders ist, so daß im Betrieb die Strömung verringert wird, was das Abscheiden der geförderten Feststoffe von dem Fördergas ohne

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   Verfilsung und ohne nachfolgendes Mitführen in die Sannelzone eraof licht.

   2. Zentrifugaldiffusor nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, da* dl« erwlhnte obere Wand C12) mur Ltngaacthse (b-b) des Zylinders i» we«entliehen senkrecht ist.

   t. Zentrifugaldiffusor nach Anspruch 2« dadurch gekennzeichnet, daft die erwähnte Öffnung C13) der oberen WAnd (12) benachbart Irt·

   Zentrifugaldiffusor nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daft der erwähnte Winkel etwa 0° beträgt, so dl* die erwihnte Überschneidung i» wesentlichen tangential ist.

   8. Zentrifugaldiffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft der erwähnte untere Teilt d*s Zylinders mit eines Flansch lit) Mr Befestigung an eine? Sassielzone /Cr das teilehenförsdge Gut versehen ist.

   Zentrifugaldiffusor nach den Ansprüchen 1, 2, 3, % und 5 in kombination »it einer eingeschlossenen 9as»aelzone für das teilchenfOraige Gut* dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Zylinders eine is wesentlichen unbehinderte Verbindung mit der Sasetelsone hat»