DE2510830B2 - Vorrichtung zum aufteilen eines fluidstromes auf mehrere leitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum A.ufteilen eines Fluidstromes auf mehrere Leitungen, best'.-hend aus einem zu einer Längsachse drehsymmetrischen Raum, der von einem einzigen Einlaß gespeist wird.

Man kann in einen Flüssigkeits- oder Gasstrom pulverige Produkte, im allgemeinen «Pulver« genannt, in Suspension einbringen. Man weiß auch durch Anwendung unterschiedlicher bekannter Mittel eine homogene Suspension zu erhalten, d. h. eine Suspesion der Art, bei der jedes elementare Volumen des Fluids die gleiche Menge Pulver suspendiert erhält. Die Mehrzahl der industriellen Anwendungen von Gasen, in denen ein Pulver suspendiert ist, macht die Verwendung von homogenen Suspensionen nötig.

Aber im Fall einer gasförmigen, fluidisierten Strömung wird die Homogenität durch eine Zentrifugaleffekt zerstört, wenn der Gasstrom nicht in gerader Linie strömt; dies wegen des großen Dichteunterechiedes zwischen den festen Teilchen und dem tragenden Gas.

Wenn nun ein Hauptstrom, der in gerader Richtung herangeführt wird, in mehrere sekundäre Flüsse unterteilt werden soll, ist es sehr schwierig, eine Minderung der Homogenität zu vermeiden und eine gute gleichmäßige Verteilung des Pulvers in den unterschiedlichen sekundären Flüssen zu erzielen. Man stellt im allgemeinen in diesen Flüssen große Unterschiede in der Konzentration des Pulvers fest.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von einem einzigen Fluidsirom, der z. B. ein Pulver in Suspension enthalten kann, und einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung eine möglichst homogene Verteilung zwischen den unterschiedlichen sekundären Gasflüssen zu erzielen, die aus dem Hauptstrom kommen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dieser Raum in der Flußrichtung vom Einlaß zum Auslaß längs seiner Achse gesehen aus folgenden Elementen besteht: einer sphärischen Kalotte, die mit einer normalerweise durch einen Stopfen geschlossenen öffnung versehen ist und seitlich sowie schräg die einzige Zuflußöffnung aufnimmt, deren Achse die Längsachse der Verteilervorrichtung nicht trifft und so das Entstehen einer schraubenlinienförmigen Strömungsbewegung im Inneren der Vorrichtung bewirkt; einem kegelstumpfmantelförmigen Teil mit in Flußrichtung abnehmendem Querschnitt: einem sphärischen Abschlußteil, das mit symmetrisch zur Längsachse angeordneten Öffnungen für die zu speisenden Leitungen versehen ist und dessen konkave S-ite dem Innenraum zugeordnet ist.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung kann die Innenfläche der Vorrichtung mit einem abriebfesten Überzug versehen sein.

Weiter kann der Verschlußstopfen der sphärischen Kalotte, die an der Einlaufseite sitzt, mit zumindest einem Abnutzungs-Prüfzapfen versehen sein, der in der Längsachse oder in deren Nähe sitzt.

Nach noch einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann der halbe Spitzenwinkel des seitlichen Kegelstumpfmantelteils mit seiner Längsachse zwischen 4 und 12 Grad liegen. Diese Winkelwene sind besonders geeignet, um eine ausreichende Beschleunigung der schraubenlinienförmigen Strömung im Innern des Vorrichtungsraumes zu erzeugen, um Wirbel und tote Zonen zu verringern und zu unterdrücken und so einerseits das Niederschlagen von Pulver zu vermeiden und andererseits eine gleichmäßige Verteilung des Durchsatzes und der Konzentrationen in den unterschiedlichen Austrittsöffnnngen des geschlossenen Raumes zu gewährleisten.

Nach noch einer anderen bevorzugten Weiterbildung kann das Kegelstumpfmantelteii an seiner Innenfläche mit Schaufeln versehen sein, die je eine verwundene Ablenkfläche bilden und die Schraubenlinienbewegung der Strömung verstärken, wobei die Gesamtheit dieser Schaufeln drehsymmetrisch zu der Längsachse des Vorrichtungsinnenraumes ist.

Wie man leicht versteht, ist einer der Hauptvorteile der Erfindung darin zu sehen, daß man in einem einzigen Raum das Einführen des Hauptstromes, sein Versetzen in eine schraubenlinienförmige Bewegung, anschließend eine Beschleunigung erzielen kann, welche die Wirkung hat, jedes Verlangsamen und jedes gegebenenfalls mögliche Absetzen von in der Strömung suspendiertem Pulver zu vermeiden und schließlich die Verteilung des

Stromes auf mehrere Ausgangsleitungen nach einem Gesetz zu erzielen, das ein Gesetz der gleichmäßigen Verteilung sein kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie nur einen kleinen Raum einnimmt.

Noch ein Vorteil der Erfindung ist, daß sie eine leichte Prüfung der Abnutzung der inneren Auskleidung des betreffenden Raumes erlaubt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf Wunsch in einem, zwei oder mehreren durch Flansche zusammengefaßten Teilen hergestellt werden, sie soll aber auf jeden Fall einen einzigen und gleichen geschlossenen Raum bilden.

Ein Ausföhrungsbeispiel gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, der außerdem drei von den fünf bestehenden Abzweigen sichtbar macht.

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 1.

Fig. 3 einen Querschnitt längs der linie C-C in F i g. 1.

Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel geht es darum, einen einzigen Hauptstrom. der aus reinem Sauerstoff mit in ihm suspendiertem Kalkpulver besteht und einen Gehalt von 2 kg Kalkpulver je Normalkubikmeter Sauerstoff enthält und unter einem Druck von 10 bar am Einlaß des Verteilers einströmt, gleichmäßig auf fünf Abzweige /.u verteilen.

Aus der Fig. 1 erkennt man. daß der Hauptstrom. der durch die Zulauföffnung 1 kommt, in schräger Richtung und seitlich sowie in ex/.entrischer Weise (vgl die Fig. 2) in den geschlossenen, den Verteiler bildenden Raum 2 eintritt, der eine Drehsymmetrie um die geometrische Längsachse 3 aufweist.

Die Wände dieses R;iurnos 2 sind mil einem abriebfesten Materialüberzug 4 versehen und weisen — gesehen mit der Strömungsrichtung im Sinne dieses Stromes — folgende Elemente auf:

a) die sphärische Kalotte 5, die den zuflußseitigen Boden des Verteilers bildet und eine Öffnung aufweist, die normalerweise durch den Verschlußstopfen 6 verschlossen .st: dieser Stopfen hat in seiner Achse einen Abnutzungsprüfzapfen 7. der lösbar und austauschbar ist,

b) ein kegelstumpfmantelförmiges Teil 8 mit abnehmendem Querschnitt, dessen Wände mit der Längsachse 3 einen halben Spitzenwinkel von 7" aufweisen und

c) ein sphärisches Abschlußteil 9, das in der Fig. 1 wenig sichbar ist, besser aber in der F i g. 3, und das die fünf Auslässe 10 enthält, von denen nur drei in der F i g. 1 dargestellt sind. Ihre Verteilung ergibt sich aus der Fig. 3. Diese Auslässe können ggf. einen konvergent-divergenten Abschnitt aufweisen oder lediglich ganz einfach einen divergenten Abschnitt, was — wie aus der Mechanik der Fluide bekannt — eine Zunahme der zusätzlichen Geschwindigkeiten in jedem der sieben aus dem Verteiler austretenden Flüsse ergibt. Diese Bedingung ist aber nicht unbedingt notwendig.

In der Fig. 2, einem Querschnitt durch die Vorrich

tung nach der gebrochenen Schnittlinie B-B', sieht man, daß die Achse 11 der Zuflußöffnung 1 nicht durch die Längsachse 3 des geschlossenen Raumes geht, die in der F\g. 2 durch einen einfachen Punkt dargestellt ist, der ihre Spur in der Zeichenebene bildet.

So bringt die Zuflußöffnung 1, die seitlich schräg und exzentrisch in den geschlossenen Raum 2 mündet, infolge der Reaktion an den Wänden des geschlossenen Raumes eine schraubenlinienförmige Bewegung der Strömung zustande.

Die Strömungsfäden mit dieser schraubenlinienförmigen Bewegung erhöhen ihre Geschwindigkeit im Inneren des geschlossenen Raumes 2 wegen des abnehmenden Querschnitts des kegelstumpfmantelförmigen Teiles 8 des Raumes 2.

Die Fig. 3 zeigt auf dem sphärischen Abschlußteil 9 die fünf Abflüsse; einer zentral, die vier anderen schräg relativ zur Längsachse 3, aber normal relativ zum Abschlußteil 9, die eine Drehsymmcirie um die Längsachse 3 aufweist. Diese F i g. 3 ist eine Wiedergabe des metallischen Teiles des Abschlußteils. Dieser metallische Teil, wie der ganze Raum 2, ist an der Innenseite mit einem abriebfesten Material 4 ausgekleidet. Unter Berücksichtigung der Dicke dieser innere!. Auskleidung sind die fünf Ausflußöffnungen für die fünf abzweigenden Leitungen einander auf der inneren Fläche des Abschlußteils des geschlossenen Raumes sehr nahe, und die zwischen ihnen vorhandenen toten Zonen haben sehr geringe Ausdehnung, was in der F i g. 3 nicht eindeutig sichtbar ist. »

Die F ι g. 3 zeigt einen zentralen Abfluß 10a. vier seitliche schräggestellte Abflüsse 106, 10c, luc/, 10c, deren Achsen sämtlich senkrecht zur Oberfläche des Abschlußteils 9 liegen.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat jeder Abfluß in der abriebfesten Auskleidung und in dem metallischen Teil einen ersten Abschnitt 12 von einem bestimmten Durchmesser, auf den in dem metallischen Teil allein ein /weiter Abschnitt 13 mit größerem Durchmesser folgt, der dem Durchmesser jeder Abflußleitung angepaßt ist.

Das Abschlußteil 9 wendet seine konkave Seite dem Inneren des abgeschlossenen Raumes 2 zu. Die schraubenlinienförmige Bewegung der Strömung im Inneren des Raumes 2 verteilt diesen Fluß auf die fünf Ausflüsse in sehr gleichmäßiger Weise, sowohl was den gesamten Durchsatz, als auch die Konzentration des Pulvers ^;m Traggas betrifft.

Die gleichmäßige Verteilung der Strömung auf die fünf Abflüsse wird noch verbessert durch eine genau gesteuerte schraubenlinienförmige Strömung, wenn man im Inneren des kegelstumpfförmigen Teils 8 des geschlossenen Raumes 2 Schaufeln oder Leitbleche 14 anordnet, die jeweils aus einer verwundenen Fläche bestehen und eine Leitfläche bilden. Die Gesamtheit dieser Schaufeln oder Leitflächen hat eine Drehsymmetrie um die Längsachse des Raumes 2. Die Schaufeln 4 sind aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich.

Fs ist möglich, wenn man eine Ungleichmäßigkeit der Durchsätze bei unterschiedlichen Ausflußöffnungen oder Leitungen erhalten will, entweder die Austrittsquerschnitte oder die Winkel der Achse der Austrittsöffnungen gegenüber der Enabschlußfläche des Verteilerraumes zu ändern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum «ufteilen eines Fluidstromes ■uf mehrere Leitungen, bestehend aus einem zu einer Längsachse drehsymmetrischen Raum, der von einem einzigen Einlaß gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Raum (2) in der Flußrichtung vom Einlaß zum Auslaß längs seiner Achse (3) gesehen aus folgenden Elementen besteht: einer sphärischen Kalotte (5), die mit einer normalerweise durch einen Stopfen (6) geschlossenen öffnung versehen ist und seitlich sowie schräg die einzige Zuflußöffnung (1) aufnimmt, deren Achse (11) die Längsachse (3) der Verteilervorrichtung nicht trifft und so das Entstehen einer schraubeniinienförmigen Strömungsbewegung im Inneren der Vorrichtung bewirkt; einem kegelstumpfmantelförmigen Teil (8) mit in Flußrichtung abnehmendem Querschnitt; einem sphärischen Abschlußieil (9). das mit symmetrisch zur Längsachse angeordneten öffnungen (10) für die zu speisenden Leitungen versehen ist und dessen konkave Seite dem Innenraum zugeordnet hl.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Vorrichmng.mit einer abriebfesten Auskleidung (4) versehen ist.

3. Vorrichtung nach dem einen oder anderen der Ansprüche 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (β) der sphärischen Kalotte (5), die an der Einlaufseite sitzt, mit zumindest einem Abnutzungsprüfzapfen (7) versehen ist, der in der Längsachse (3) oder in deren Nähe sitzt.

4. Vorrichtung nach dem einen oder anderen der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Spitzenwinkel des seitlichen Kegeistumpfmantclteil (8) mit seiner Längsachse (3) zwischen 4 und 12 Grad liegt.

5. Vorrichtung nach einem oder dem anderen der ,Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelstumpfmantelteii (8) an seiner Innenseite mit Schaufeln (14) verschen ist, die je eine verwundene Ablenkfläche bilden und die Schraubenlhienbewegung der Strömung verstärken, wobei die Gesamtheit dieser Schaufeln drehsymmetrisch zu der Längsachse (3) des Vorrichtungsinnenraumes (2) ist.