DE2626586A1

DE2626586A1 - Durchlasseinrichtung fuer ein wirbelbett

Info

Publication number: DE2626586A1
Application number: DE19762626586
Authority: DE
Inventors: H Kenneth Staffin; Robert Staffin
Original assignee: Procedyne Corp
Current assignee: Procedyne Corp
Priority date: 1976-04-15
Filing date: 1976-06-14
Publication date: 1977-11-03
Also published as: JPS5695329A; JPS52141482A; US4068389A; JPS5616706B2; DE2626586C2; JPS5822249B2

Description

9. Juni 1976 IG/ge

PA-3I26

Procedyne Corporation, 221 Somerset Street, New Brunswick, New Jersey 08903, U.S.A,

Durohlasseinriohtung für ein Wirbelbett

(Priorität der Anmeldung Nr. 677 h66 vom 15„ April 1976 in den Vereinigten Staaten von Amerika)

Die Erfindung betrifft eine Durchlasseinriohtung für ein Wirbelbett in Form einer, eine Mehrzahl von Öffnungen für das Gas aufweisenden Platte am Boden des Wirbelbettes·

Wirbelbetten sind ansich bekannt· Sie weisen eine große Anzahl von fein verteilten Teilchen (Partikelohen) in einem kammerförmigen Behälter auf« Durch diese Masse wird ein Gas durchgeleitet· Die Teilchen können erhitzt werden· Die Geschwindigkeit des eintretenden Gases kann geregelt werden, so daß bei geeigneter Geschwindigkeit die Teilchen voneinander getrennt und statistisch wahllos verteilt werden, so daß sie sioh im Bett nach Art einer Flüssigkeit verhalten. (US-PS 3 677 kok). Wirbelbetten werden für verschiedene Zwecke benutzt, z,B, zweoks Reinigung von Bauteilen, Verbrennung von Abfall udgl.

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Um die Effektivität des Wirbelbettes zu erhöhen, soll das eingeleitete Gas möglichst gleiohmäßig in die Masse der Teilchen gelangen. Es ist bereits bekannt, hierfür eine Platte zu verwenden, die eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist und am Boden der Kammer angeordnet ist. Diese ist so angeordnet und/oder ausgebildet, daß angestrebt wird, das in die Platte eintretende und von hier weiter in das Bett dringende Gas zu verteilen« Die gleichmäßige Verteilung wird daduroh angestrebt, daß ein hinreichender und etwa gleicher Druckabfall in jeder Öffnung der Platte erreicht wird_e Ferner sollen die Öffnungen etwa gleichmäßig in der Platte verteilt sein. Hierdurch erreicht man etwa annähernd gleiche Durchflussgeschwindigkeiten über die Plattenoberfläche.

Ferner wird an diese Platte die Anforderung gestellt, daß sie keinen oder möglichst kleinen Durchlass für die oberhalb der Platte liegenden Teilchen hat, d.h. entgegen der Flussriohtung des Gases dürfen die Partikelchen aus dem Arbeitsraum des Wirbelbettes nicht unter die Platte gelangen₀

Das Bett arbeitet, in groben Zügen wie folgt: Das Gas bzw. das Fluid (d.h. auch Dämpfe, gesättigte Dämpfe, gasförmige Nebel bzw. unechte Gase) werden in die Hauptkammer des ¥irbelbettes regelmäßig über die ganze horizontale Ausdehnung des Bettes eingeführt, wobei diese Verteilung durch die vorstehende, als Diffusor wirkende Platte (Diffusionsplatte) bewerkstelligt wird. Das Gas steigt durch das Bett aufwärts. Hierdurch wird den Teilchen im Wirbelbett ein Verhalten aufgeprägt, da« etwa der Flüssigkeit entspricht. Das verbrauchte Gas tritt durch einen

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Schorn-stein, einen Abzug odgl» oben an der Kammer wieder heraus«

Es sind bereits einige Diffusorplatten vorgeschlagen worden, nämlich in Form einer mit Bohrungen versehenen Metallplatte, die auch Blasenfänger und perforierte Leitbleche aufweisen. Andere haben die Form von Röhrchen oder Kapillarröhrchen» Es werden auch poröse bzw» porös-keramische Platten verwendet.

Diese Ausführungen sind aber verbesserungsbedürftig« Bei vielen ist der Durchtrittswiderstand für das Gas nicht regelbar bzw« verliert seine ursprünglichen Eigenschaften nach einer gewissen Betriebsdauer« Andere sind aufwendig in der Montage und/oder in der Herstellung»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und Durchlässe für die Diffusorplatte vorzuschlagen, die nicht nur eine siohere, praktisch betriebsunabhängige Durchlassöffnungen sicherstellen, insbesondere derart, daß eine Feinregelung der Durchlassöffnungen für das Gas möglich ist, andererseits jedoch sicher vermieden wird, daß die Teilchen aus dem Wirbelbett durch den Diffusor nach unten in den Bereich der Gaszuführung gelangen, wodurch auch dem Erfordernis, daß die Gas-durchtrittequerschnitte den gleichen Querschnitt beibehalten sollen, Rechnung getragen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,

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daß jede Durchlassöffnung als Gewindeöffnung ausgebildet ist« Hirbei ist ein bolzenförmiges, ebenfalls mit Gewinde versehenes Bauteil jeweils in diese Gewindelöoher eingesetzt bzw. eingeschraubt. Ferner ist ein Gewindekamm des Mutter- oder Beolzengewindes abgeflacht bzw. konusförmig ausgebildet. Somit erhält die Gasdurchtrittsöffnung jeweils eine wendeiförmige Bahn von einer zur anderen Plattenseite des Diffusors.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest eine so ausgebildeter Durchlassöffnungen vorhanden sein bzw., insbesondere bei größeren Wirbelbetten, ist eine Mehrzahl so ausgebildeter Durchtrittsöffnungen über die Oberfläche der Diffusorplatte verteilt.

Vorzugsweise hat die Gewindebohrung Übermaß, derart, daß in dem in die Platte eingeschnittenen Muttergewinde die Abflachung des Gewindekammes größer ist, verglichen mit dem flachen Gewindekamm der V-Gewinde nach Amerikanischem Standard. Das Komplementärgewinde des Bolzens bzw« der Schraube entspricht Standardgewinden.

Es ist ersichtlich, daß hierbei zwischen den Flanken des Bolzens und dem geschnittenen Loch in der Diffusorplatte die Wendelbahn gebildet wird, die auch durch den flachen Gewindekamm im Muttergewinde begrenzt wird.

In vorteilhafter Weise wird das über die Vorkammer zum Wirbelbett herangeführte Gas in Drehung versetzt bzw. erhält einen Drall und wird somit gleichmäßiger im Wirbelbett verteilt. Ferner ist ersichtlich, daß ein Rückfluss der Partikelchen vom Wirbelbett in die Vorkammer bereits durch die Wendelform

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der Gasdurchlassöffnung sehr erschwert wird. Dies wird durch zusätzliche Maßnahmen wie nachfolgend angegeben, verstärkt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man die Gasdurchtrittsgeschwindigkeit von Anfang an dadurch besser beeinflussen kann, daß amn unterschiedliche Mutter- und/oder Bolzengewinde bei der jeweiligen Anlage vorsieht, ferner durch Vorwahl der Gewindesteigung, d.h. Anzahl der Gewindegänge pro Längeneinheit, und diese Maßnahmen kann man in Abhängigkeit von der Plattendicke des Diffusors, noch-variieren bzw, aufeinander anpassen.

Eine Vereinfachung der Erfindung sieht den Ersatz des Bolzens durch eine Kopfschraube vor, sowie dadurch, daß man eine einzeln ansich bekannte Unterlagscheibe unter dem Kopf anbringt. Die Scheibe ist mit flügel- bzw, sternförmigen Armen oder Bereichen versehen, die in einer Mehrzahl vorhanden sind_o Diese dienen nach Art von Leitkanälen für das Gas und verbessern die Ausflussbedingungen, aber auch eine gleichmäßigere Verteilung über 360⁰ um den Schraubenkopf,

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert,Es zeigen:

Fig, 1 ist eine schematische Darstellung des Wirbelbettes·

Fig, 2 eine detaillierte Ansicht^ einer Durchlasseinrichtung, sowie der zugehörigen Diffusorplatte, in Seitenansicht,

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Fig, 3 eine der Fig, 2 ähnliche Ansicht, jedoch für eine Kopfschraube,

Fig. k ein Schnitt nach Linie k-k der Fig, 3· Fig. 5 eine der Fig. 2 bzw. 3 ähnliche Ansicht,

jedoch für eine andere Ausführungsform der Durchlasseinrichtung, wobei zwei unterschiede liehe Maßnahmen an einer udgl. Einrichtung dargestellt sind,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäß Fig. 5.

Aus Fig. 1 geht in schematischer Form hervor, daß in dem Wirbelbettreaktor bzw, dem Wirbelbett eine Masse 10 von Teilchen vorhanden ist, bestehend z.B, aus Sand, Sie befinden sich in einer Kammer 11 geeigneter Konstruktion,, Die Teilchen werden durch eine bodenseitige Platte lh abgestützt, die mit einer Mehrzahl von Durchlässen 15 versehen ist, derart, daß das Gas durch die Platte in Form von abgelenkten oder geleiteten Gasströmen in die Kammer 11 gelangt. Hierbei wird verhindert, daß die Teilchen abwärts in die Vorkammer 17 gelangen können«. Aus der Vorkammer 17, über die Öffnungen 15 hindurch strömt das Gas_? die Luft, Sauerstoff, Stickstoff oder ein anderes Gas nach, oben, durchsetzt also im nach oben gerichteten Fluss die Masse der Partikelchen und gelangt über einen Abzug odgl, 21 oben aur Atmosphäre, zu einem Filter, einem Kessel odgl_o Pfeile 22 deuten den Gasfluss an. Denn die Ausbildung des oberen Bereiches bzw, der Kammer 11 kann in Form eines Re&tors (US-PS 3 677

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erfolgen. Vor der Zuführung zur Kammer 11 kann das Gas erhitzt werden. Die ¥irbelbettkammer kann elektrisch oder durch andere Energie erhitzt werden, so daß die Teilchen auf eine vorbestimrate Arbeitetemperatux» gebracht bzw. auf dieser Temperatur gehalten werden.

Gemäß Fig_o 2 und folgende ist eine Diffusorplatte 14 aus z.B. Stahl odgl. von hinreichender Dicke als Bodenplatte zur Abstützung der Masse 10 vorhanden, und sie soll nicht deformieren. Sie weist eine oder mehrere Löcher 31 auf, in die ein Gewinde durch Verwendung eines überdimensionierten Gewindebohrers eingeschnitten ist. Insbesondere kann das Gewinde ein V-Gewinde nach dem Amerikanischen Standard sein. Die Zeichnung zeigt die Gaindewurzel bzw. Gewindeboden 32, den Gewindekamm 33 und die Flanken 32, die einen Winkel von 60° bilden. Es ist erkennbar, daß die Nachteile einer scharfen Gewindewurzel und/oder eines scharfen Gewindekammes durch eine leicht konische Form vermieden werden, abweichend zum Standardgewinde. Wsrgen Einzelheiten kann insofern auf Seiten 209, 210 des Buches Thomas E. Frenoh, McGraw-Hill Book Company, Xnc., New York, sechste Ausgabe, verwiesen werden. Es wird deshalb z.B. bevorzugt, daß V-Gewinde nach dem Amerikanischen Standard zunächst deshalb verwendet, weil man Werkzeuge dieser Form bereits zur Verfügung hat. Die Erfindung ist aber auf diese Vorkenntnis dem Grunde nach nicht eingeschränkt und es können andere abweichende Gewinde bzw. Gewindebohrer verwendet werden, je nach Einzelfall diejenigen gemäß Seite 210 des obigen Buches,

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Der Gaindekamm 33 des Muttergewindes ist breiter, verglichen mit dem Standardgewinde, und kann in vorteilhafter Weise durch Verwendung eines Gewindebohrers hergestellt werden« In das so geschnittene Gewindeloch 31 wird ein zugehöriger Gewindebolzen 35 eingeschraubt, welcher dem V-Gewinde nach Amerikanischem Standard entspricht. Wenn deshalb der Bolzen in das Gewindeloch eingeschraubt ist, wird ein breiter, flacher Gewindekamm 33 gebildet bzw. ist vorhanden, der zusammen mit den Nachbarflanken des Bolzengewindes eine ■trendelförmige Durchlass öffnung 36 bildet. Somit gelangt das Gas von der Vorkammer 17 auf einer wendeiförmigen Bahn durch die Öffnung 36 zum Auslass und somit zur Masse der Teilchen 10.

Trotz der konusförmigen Abschrägung des Gewindes wie des Gewindes 33t ^³* ^es nach wie vor möglich, einen dichten Sitz zwischen Diffusorplatte 14 und dem Bolzen 35 zu erhalten, so daß ein solcher Sitz auch bei Auftreten von Schwingungen erhalten bleibt. Um nun die Länge der Wendelbahn 36 zu verringern oder zu *ergrößern braucht man einfach den Bolzen im Uhrzeigersinn bzw. gegen Uhrzeigersinn zu drehen,, Vorzugsweise wird hierfür eine Vertiefung k1 im Bolzen vorgesehen, z.B. in Form eines flachen Schlitzes«

Eine geänderte Ausführungsform geht aus Figuren 3 und h hervor. Hier wird «ine Wendelbahn 36, wie ansich vorstehend angegeben, gebildet. Der Bolzen ist hier aber der Schaft 35 a einer Masohinensohraube, der einen Kopf 37 sowie einen Schlitz

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odgl, 41 a für einen geeigneten Schraubenzieher aufweist. Zwischen der unteren Stirnfläche 43 des Kopfes 37 sowie der Oberfläche 45 der Platte 16 wird eine innenliegende als Sperre dienende Unterlegscheibe 46 angeordnet. Diese sind einzeln ansich aber in anderem Zusammenhang bekannt» Man kann eine Unterlegscheibe nach dem obenangegeben Buch French, Seite 225 Fig_o 521 (e) verwenden. Es wird eine Scheibe 46 verwendet, deren Lappen 51 _f vgl. Fig. 4, elastisch sind und sich verformen können, wenn die Schraube herein-oder herausgedreht wird, mit der vorteilhaften Folge, daß der Abstand zwischen den Flächen 43 und 45 größer oder kleiner gemacht wird. Somit steht eine Durchflussfläche für den Ausfluss des Gases zur Verfügung, nachdem dieses die Wendelbahn 36a durchsetzt hat. Ferner ist vorteilhaft, daß die Luft odgl., die an der Scheibe 36 vorbeiströmt, mehr oder weniger horizontal ausflieset. Hierdurch wird eine Art Sperre für die Wirbelbettteilchen gebildet und diese werden gehindert, in die Öffnungen der Schraube der Platte und der Unterlegscheibe einzudringen. Mit anderen Worten, die Teilchen vermögen nicht durch die Schwerkraft gezwungen werden, in umgekehrter Richtung in die Wendelbahn 36a zu gelangen. Anderenfalls hätte dies den Nachteil, daß die Teilchen sich hier zusammenklumpen, den Durchschnittsquerschnitt verhindern udgl., Nachteile, die bekannten Durchflussöffnungen auftreten.

Die Abwandlung der Erfindung gemäß Figuren 5»6 sieht einen Mindestflussweg in der Einrichtung vor und zwar in Form eines Längskanals bzw. Achsparallel - kanals, die bekannt die Form

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eines flachen Abschnittes 55 oder die Form einer Ausnehmung haben.Nur zwecks rascherer Übersicht sind beide Ausführungsformen in einer und dergleichen Zeichnung gemeinsam dargestellt. Im Betrieb wird man entweder die eine oder die andere Ausführungsform als DurchfIusskanal verwenden, um einen minimalen Fluss

er
sicnSusteilen· Es ist erkennbar, daß der Druckabfall an der Diffusorplatte ΛΚ bei vorbestimmter Gasdurchflussgeschwindigkeit einen kritischen Wert darstellt, daß man erfindungsgemäß aber die Möglichkeit hat, diesen Justr-ierung mittels der Kanäle 55 bzw, 5^ zu ändern bzw, einzustellen, wobei eine Feineinstellung sich durch Drehen des Bolzens bzw, der Schraube mehr oder xveniger in das Muttergewinde herein, bewerkstelligt wird. Hier ist natürlich zu beachten, daß die Schraube nicht zu weit herauszudrehen ist, so daß sie heraus fallen könnte, andererseits noch tief genug, damit sie durch Erschütterungen udgl„ nicht selbst herausfällt, ¥enn nun der axiale Kanal 55 bzw, 56 vorgesehen wird, kann man erzwingen, daß der größte Teil des Gases hier entlang fliesst (ein Anteil aber durch die ¥endelbahn 36b), so daß das Gewinde mehr geachont wird und seine Befcriebsfestigkeit sich erhöht.

Eine Abwandlung der Erfindung sieht vor, daß statt Verwendung eines flachen oder vertiefungsähnliohen Kanals am Anfang des Gewindes ein solcher Kanal sich auüh im Muttergewinde bzw. im Gewindelach der Diffusorplatte 1^ befinden kann« Mit anderen Worten, das Muttergewinde kann mit einem flachen Abschnitt₉ ähnlich dem Kanal 55 oder mit ©iner Vertiefung, ähnlich der Vertiefung 36 versehen sein, um diesen Durchlasskanal zu

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bilden.

Vorstehend ist allerdings der Hinweis auf V-Gewinde nach
Amerikanischem Standard nicht nur literarisch zu verstehen. Erfindungsgemäß können andere Gewinde verwendet werden, mit der Maßgabe, daß ein scharfer Gewindekamm und/oder Gewindewurzel vermieden wird₀ Die für die Wendelbahn erforderliche Abschrägung bzw. konische Ausbildung des Bauteils 32 wird
dementsprechend, axial gemessen, größer, verglichen mit dem obigen Standard, welches hierfür ein Achtel der Teilung vorsieht«

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Claims

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9. Juni 1976 PA-3126

Prooedyne Corporation
Patentansprüche

1, Durchlasseinriohtung für ein Wirbelbett in Form einer, eine Mehrzahl von Öffnungen für das Gas aufweisenden, als Diffusor dienenden Platte am Boden des Wirbelbettes, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder eine Mehrzahl von Durchlass-Öffnungen in dieser Platte als wendeiförmiger, relativ schmaler Durchlasskanal zwischen einem Muttergewinde sowie einem Bolzengainde ausgebildet ist und daß ferner die Gewindekämme (33) mindestens teilweise flaoh bzw· der Gewindequersohnitt in Form eines stumpfen Kegels, ausgebildet ist, wobei ein Bolzen (35) in das Muttergewinde mindestens teilweise eingeschraubt ist.

2· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bolzengewinde auf einer Kopfschraube (37» 35a1 36a) vorhanden ist*

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß der Bolzen (35) bzw« die Schraube (35a, 37) mindestens ein Kupplungselement -for e>Vi Jri/i n/^zeug aufweist«

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h_m Einrichtung nach. Anspruch 3, dadurch, gekennzeichnet, daß das Kupplungselement eine spalt— bzw· J-ochförmige Ausnehmung (4i) im oberen Bereich des Bolzens (35) bzw. der Schraube (35a» 37) für einen Schraubenzieher ist·

5· Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Muttergewinde ein, einzeln ansich bekanntes amerikanisches Standardgewinde ist, das einen abgestumpften Gewindekamm und einen abgestumpften Gewindeboden (Gewindewurzel) aufweist, während das Bolzengewinde, verglichen mit diesem abgeflachten Standardgewinde, eine relativ größere Gewindebreite bzw· größeren Flankendurchmesser, hat·

6, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem wendeiförmigen Durchlasskanal mindestens ein zusätzlicher, aber mit diesem Kanal in Verbindung stehender axialer oder aohsparalleler Durohlasskanal vorhenden ist.

7· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zusätzliche axiale Durohlaβskanal im Gewinde des Bolzens (35, 35a») vorzugsweise in Form einer am Umfang angeordneten Abflachung (55) oder einer Vertiefung (56) etwa rechteckigen Querschnitts.

8« Einrichtung nach einem der vorstehenden. Ansprüche, mit einer Kopfschraube, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen unterer Stirnseite (^3) des Schraubenkopfes (37) und der obe-

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ren Fläche (45) der Diffusorplatte (14) eine als Sperre dienende Unterlegscheibe (46) vorhanden, sowie mit einer mittleren Öffnung für den Durchgang des Schaftes (35a) versehen ist, wobei eine Mehrzahl von Lappen (51) der Scheibe sternförmig radial am Umfang um das Durchtrittsloch herum verteilt sind, sodaß eine Mehrzahl von radialen Abflusskanälen gebildet sind, die mit der wendeiförmigen Durchlassleitung (36, 36a) in Verbindung stehen₀

9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen aus elestischem bzw« deformierbarem Werkstoff bestehen«

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe der sternförmigen Kanäle (5I) horizontal angeordnet sind»

11* Einrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdurchlasskana1 zwischen unterer und oberer Seite einer Diffusorplatte (14) eine gewundene bzw. gekrümmte Form aufweist und daß Stellbauteile vorhanden sind, die einen vorbestimmten Mengenfluss, vorbestimmten Druckabfall längs der Durchlassleitung und eine vorbestimmte Temperatur für das durchströmende Gas aufrechterhalten«

12« Einrichtung nach Anspruch 1 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mutter- und dem Bolzengewinde ein nur loser Eingriff bzw_o nur sehr geringe Gewindereibung vorhanden ist«

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13· Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem zusätzlichen Drehbauteil fest oder lösbar gekuppelt ist, durch welches die Länge des Bolzens im Gewindeloch der Diffusorplatte (t5) axial verstellbar isto

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