DE2640714C2 - Vorrichtung zum Mischen von Schüttgut - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Schüttgut mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Silo, das eine obere Gutzuführeinrichtung aufweist, mit einem Boden in dem Silo, mit einer mittig auf dem Boden des Silos angeordneten Mischkammer, die einen im wesentlichen kreisförmiger Grundriß und ein im Verhältnis zum Siloraum kleines Volumen aufweist, mit Gutzulauföffnungen in der Wandung der Mischkammer, mit einer Auslauföffnung für das Gut aus der Mischkammer, mit einer bereichsweise unterschiedlichen Lüftung des Silobodens zur pneumatischen Förderung des Gutes zu den Gutzulauföffnungen der Mischkammer hin und mit einer relativ starken Belüftung des Bodens der Mischkammer.

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung beruht die Mischwirkung neben der Homogenisierung verhältnismäßig kleiner Mengen in der Mischkammer auf der Vormischung im Silo. Diese Vormischung wird in erster Linie dadurch bewirkt, daß bei der Belüftung einzelner Bodenbereiche des Silobodens zum Zwecke des Abzuges von Material aus diesen Bereichen in die Mischkammer oberhalb dieser Bereiche eine Gutbewegung von oben nach unten stattfindet, die nicht nur mit einer Verschiebung der oberhalb dieses Bereiches abgelagerten Schichten gegenüber benachbarten Schichten verbunden ist, sondern auch mit einem Ineinanderlaufen des Gutes innerhalb der sich absenkenden Gutsäule und im Bereich ihrer Ränder sowie des sich an der Oberfläche ausbildenden Trichters. Eine derartige Gutbewegung wird in der Fachsprache als Trombenbildung bezeichnet.

Durch die Verlagerung des belüfteten Bodenbereichs des Silos kann man eine Trombe nach und nach durch alle Silobereiche wandern lassen, so daß eine wirksame Mischtrombenbildung erzeugt wird, die sich zum Zwecke eines optimalen Mischeffektes steuern läßt. Nach dieser Vormischung findet bei der bekannten Vorrichtung eine Homogenisierung des in die Mischkammer eingeströmten Schüttgutes durch relativ starke

ίο und gegebenenfalls gesteuerte Bodenbelüftung statt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung bestehen also zwei Mischvorgänge. Dabei hat der Mischvorgang im Hauptsiloraum die Aufgabe, Unterschiede in den Gemengeanteilen des aufgegebenen Schüttgutes zumindest teilweise in dem Maße auszugleichen, wie es die vom Betrieb gegebene Sollwertvorgabe verlangt. In der Mischkammer selbst erfolgt dann eine intensive Homogenisierung, die sich bis in den Meßfehlerbereich erstreckt

Aus dem Aufbau dieser bekannten Vorrichtung und aus dem technologischen Ablauf des Mischverfahrens ist erkennbar, daß es zur Veränderung der stofflichen Zusammensetzung während des Mischprozesses kaum Möglichkeiten gibt.

Die DE-OS21 21 616 stellt das sog. Terrassen Mischkammersilo dar. Die Form des Mischraumes weist nur im unteren Bereich senkrechte Wände auf, während im oberen Bereich geneigte kegelförmige Begrenzungswände vorhanden sind. Die Verengung durch die kegelige obere Kammerform wirkt der Expansion des Wirbelbettes innerhalb der Mischkammer entgegen, so daß ein intensiver Massenaustausch durch umlaufende Fließbewegung des Gutes behindert wird.

Wegen des erhöhten Investitionsaufwandes wird heute die Mittensäule durch Entstaubungsrohre an der Siloaußenwand ersetzt, so daß auch eine Schüttgutzufuhr über die Säule praktisch entfällt.

Bei der durch die DE-PS IO 34 464 bekanntgewordenen Mischeinrichtung ist nur eine Beschickung von oben möglich. Es fehlt hier jede Möglichkeit der Schüttgutaufgabe seitlich unten, so daß bei gewünschter Übernahme dieser Einrichtung innerhalb eines Silos von unten keine Beschickungsmöglichkeit besteht. Auch die vielen mechanischen Verschleißteile, wie z. B. Pendelschurre und Steuerschieber an den Austragsstutzen sind unzweckmäßig bzw. nur für Sonderfälle gerechtfertigt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht nun darin,

eine Vorrichtung zum Mischen von Schüttgut aus dem Hauptsiloraum narh Art des bekannten Silos mit Mischkammer zu schaffen, in der es möglich wird, eine oder mehrere zusätzliche Komponenten während des Mischprozesses zuzufügen und einwandfrei zu vermischen. Diese in der Regel mengenmäßig geringen zusätzlichen Partien sollen mit dem aus dem Hauptsiloraum zugegebenen Schüttgut vollständig vermischt werden.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung in der Weise gelöst, daß man in einem Silo die Mischkammer so gestaltet, daß die Innenwand der Mischkammer über ihre gesamte Höhe lotrecht ist, daß das Verhältnis von Höhe des Mischkammer-Innenraumes zu dessen Durchmesser 1 bis 2 beträgt und daß in den oberen Bereich der Mischkammer eine oder mehrere Leitungen zur Förderung von Schüttgut von außerhalb des Silos in die Mischkammer münden.

Während die Mischkammer grundsätzlich in ihrer Anordnung, d. h. in der Silomitte, erhalten bleibt, wird durch ihre Gestaltung mit lotrechten Wänden der

Innenraum der Kammer vergrößert. Durch die Vergrößerung des Kammervolumens ergibt sich auch die Möglichkeit für eine längere Verweilzeit des Schüttgutes in der Kammer und somit bei schwierigen Zusatz-Komponenten die Gewähr zur Erzielung einer hohen Mischgüte. Durch die starke Bodenbelüftung kann sich das ausbildende Wirbelbett über die Gesamtfläche des Mischkammerbodens gleichmäßig nach oben ausdehnen. Die gegenüber der bekannten Mischkammer mit nur im unteren Bereich senkrechten Wänden und nach oben hin spitz-konisch verlaufender Form konstruktiv einfachere Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bringt außerdem den Vorteil einer kostengünstigeren Errichtung mit sich.
Diese Ausführung ist vorzugsweise für Großraumsilos gedacht

Der bisherige Stand der Technik zeigt kegelförmige Mischkammern, die so dimensioniert sind, daß etwa 2% des Hauptsilovolumens von der Kammer aufgenommen werden kann. Bei unveränderter Grundfläche der zentralen Mischkammer ergibt sich allein durch die zylindrische Form der Kammerwände bei gleicher Höhe eine Verdoppelung des Kammerfassur-jsverniögens, d. h. etwa 4% des Hauptsilovolumens kann von der Kammer aufgenommen werden. Allein durch diese Maßnahme wird eine größere Verweilzeit des Mischgutes in der Kammer und damit eine verbesserte Mischung erreicht.

Die zylindrische Kammerform bewirkt einen wirkungsvolleren Wirbelbettumlauf. Bei der außermittigen Aktivbeiüftung des Kammerbodens wird die Wirbelbettströmung senkrecht ohne Ablenkung nach oben geführt. Im Gegensatz dazu wird in kegelförmigen Mischkammern gemäß dem Stand der Technik eine entsprechende Ablenkung zur Kammermitte hin zwangsläufig herbeigeführt. Da die außermittige Lage des aufwärts gerichteten Wirbelbettstromes erhalten bleibt, kann bei der zylindrischen Kammerform dieser Gutstrom nach Erreichen der Wirbelbettoberfläche auf die schwach, d. h. inaktiv belüftete Gutzone überfließen, um dann in die abwärts gerichtete Strömungsphase überführt zu werden. Diese Grundbedingung ermöglicht einen verbesserten vertikalen Gutumlauf in der Kammer, was gleichbedeutend mit einem wirkungsvolleren Massenaustausch ist. Ein weiterer vorteilhafter Effekt ergibt sich im Vergleich zwischen der kegeligen und der zylindrischen Kammer dadurch, daß für die Direkteinspeisung einer weiteren Materialkomponente infolge geringerer Ausdehnung des Gutes innerhalb der zylindrischen Kammer ein größerer Kopfraum zur Verfügung steht.

Dieser vergrößerte Kopfraum ist außerdem sehr vorteilhaft für die Staubabscheidung aus dem Mischgut und die Trennung der Förderluft vom eingeführten Komponentenmaterial bei der Beschickung mit einem pneumatischen Förderer beispielsweise.

Das genannte Dimensionsverhältnis Höhe des Mischkammer-Innenraumes zu dessen Durchmesser von 1 bis 2 ist zu der vorgenannten Formgebung der Kammer eine sinnvolle Ergänzung, zumal sich unter diesen Bedingungen der Wirbelbettumlauf für Silos bzw. Behälter dieser Bauart aktivieren läßt. Aus diesen vorerwähnten Dimensionsbereichen ergeben sich schließlich effektive Füllhöhen für belüftete staubförmige Güter von etwa 0,8 ■ Kammerdurchmesser bis 1,6 ■ Kammerdurchmesscr.

Aus den praxisgegebenen physikalischen Verhaltensweisen dieser bclülc'cn Staube ergibt sich im wesentlichen die vorerwähnte Dimensionsetngrenzung, da hierbei ein Bereich mit wirkungsvollem vertikalen Wirbelbettumlauf innerhalb eines Gefäßes erzielt werden kann. Es wird mit dieser Dimensionsbegrenzung aber auch das unterschiedliche Lufthaltevermögen und damit Expansionsverhalten unterschiedlicher Stäube berücksichtigt

Für die direkte Einspeisung einer Materialkomponente in die Mischkammer sind die vorerwähnten Merkmale und Dimensionsverhältnisse von besonderer Bedeutung, um so mehr, als es sich um einen kontinuierlichen Abzugsbetrieb handelt. Es ist darüber hinaus zu berücksichtigen, daß in dieser letzten Stufe der Mischanlage in relativ kurzer Zeit ein hoher Mischeffekt erzielt werden soll, wobei also die Vormischphasen von der Hauptsilobeschickung und auch der Durchlauf im Hauptsilo entfallen.

Mit Hilfe der im oberen Bereich des Mischkammerinnenraums einmündenden Förderleitung(en) gelingt es erfindungsgemäß, diese Mischvorrichtung so zu betreiben, daß eine oder mehrere Zusatz-Komponenten entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich in den zweiten Mischvorgang, d. h. die intensiv«. Homogenisierung, eingebracht werden können.

Die Förderleitung kann beispielsweise ein Förderrohr sein, in welchem eine pneumatische Flugförderung oder gegebenenfalls auch eine Pfropfenförderung stattfindet. Die Förderleitung kann jedoch auch ein Rohr sein, in dem z. B. mittels einer Transportschnecke gefördert wird.

Unter der Förderleitung kann schließlich auch eine pneumatische Förderrinne verstanden werden.

Mit Hilfe derartiger Förderleitungen können somit Zusatzstoffe direkt, d. h. ohne den Hauptsiloraum passieren zu müssen, in den Raum eingeführt werden, in dem die Fertigmischung des Schüttgutes stattfindet.

Befindet sich die Mündung der Förderleiturig(en) im Mischkammerinnenraum insbesondere oberhalb der Auslauföffnung der Mischkammer, so wird erreicht, daß der Komponentenstrom, der unter Druck aus der Förderleitung austritt, vorrangig auf die der Einlaufmündung der Förderleitung und der Auslauföffnung der Mischkammer gegenüberliegenden Mischkammerseite gefördert wird, so daß eine Kurzschlußströmung zum Mischkammerauslauf hin und somit ein direktes Abfließen unvermischten Materials verbinden wird.

Eine Kurzschlußströmung läßt sich ebenfalls vermeiden, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Auslauföffnung der Mischkammer oberhalb des Belüftungsbodens der Kammer, jedoch unterhalb der in die Mischkammer mündenden Förderleitung(en) angeordnet ist. Die Verweilzeit für die Einmischung von Zusatz-Komponenten innerhalb der Mischkammer wird durch diese Maßnahmen verlängert, da das Gut daran gehindert wird, den kürzesten Weg direkt zum Auslauf zu wählen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an der Mündung der Förderleitung(en) eine Pendelklappe angeordnet. Diese Pendelklappe schließt durch ihr Eigengewicht di^p in den Mischkammerinnenraum ragende Förderleitungsmündung ab, sofern kein Gut in der Leitung gefördert wird. Dadurch wird verhindert, daß eine Rückströmung von staubhahigor Luft in Gegenrichtung erfolgt, die zu Anbackungen innerhalb der Leitung und Verstopfung führen könnte. Während der Förderung w>d die Pendelklappe durch den Förderdruck offengehalten. Pendelklappen lassen sich sowohl bei der pneumatischen Rohrförderung als auch

der Förderung mittels Transportschnecke verwenden.

Uas durch die konstruktive Gestaltung der Mischkammer vergrößerte Kammervolumen — wobei insbesondere die Situation im Oberraum gegenüber der bekannten Ausführung zu beachten ist - erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn als Zusatz-Komponenten extrem feine Stäube zugeführt werden sollen. So stellt z. B, in der Zementindustrie die Rückförderung von Ofenfilterstaub zur Wiederverwendung ein besonderes Problem dar. Dieser Staub weist große Feinheit und relativ hohe Temperatur auf. Der Staub läßt sich wegen der hohen Temperatur nicht ohne weiteres dem Rohmehl zufügen, sondern muß in der Regel zunächst getrennt in temperaturbelastbaren Behältern gelagert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet sich zur Aufnahme derartiger Stäube an. weil einmal der Abscheideeffekt bei der Einführung in den Oberraum der Mischkammer infolge des vergrößerten Volumens günstig ist und zum anderen der heiße Ofenfilterstaub in kürzester Zeit intensiv mit Rohmehi niedriger Temperatur vermischt wird. Es kommt ferner hinzu, daß durch die Einführung in diesen Bereich keine aufwendige Leitungsführung mit Förderhöhenüberbrückung erforderlich ist. Auch ist der Einsatz besonderer Zwisehenförderaggregate nicht notwendig. Die hohe Tcmperaturbelastung wird demnach von den sonst einzusetzenden Förderaggregaten ferngehalten. Bei der erfindungszemäßen Vorrichtung ist es bei der Verwendung für Zusatz-Komponenten mit hoher Guttemperatur lediglich erforderlich, den Belüftungsboden der Mischkammer mit bekannten Mitteln auf die auftretenden Temperaturbelastungen abzustimmen.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung, die einen Vertikalschnitt eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels des Silos und der Mischkammer zeigt, erläutert.

Die Darstellung der Wände und Decke sowie der Sohle des Silos 1 erfolgte schematisch durch dicke Striche. Auf der Decke des Silos befinden sich bekannte Zuführungseinrichtungen für die .Schüttgutbeschickung des Hauptsiloraumes und ein Filter (z. B. wie in der DE-PS 15 07 888 gezeigt) die hier nicht dargestellt wurden, da sie nicht direkt in Verbindung mit der Erfindung stehen.

Der Boden 2 des Silos verläuft schwach geneigt zur Mitte hin. wo sich die Mischkammer 3 befindet, die im Ausführungsbeispiel ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von etwa 2 : 1 aufweist. Die Wände 4 der Mischkammer sind lotrecht, und die Decke ist zum Innenraum hin horizontal ausgeführt. Das Dach 5 der Mischkammer hat kegelförmige Gestalt.

Auf dem Siloboden 2 des Silos sind Belüftungselemente 6 (z. B. pneumatische Förderrinnen) angedeutet. Belüftungselemente 7 befinden sich auch auf dem Boden innerhalb der Mischkammer 3. Die Druckluftleitungen mit Armaturen für die Belüftung sind hier nicht dargestellt.

Die Mischkammer weist in den lotrechten Wänden 4 Zulaiiföffnungen 8 auf. Der Auslauf 9 der Mischkammer mündet in einen seitlichen Auslauftunnel 10. Dieser Auslauftunnel, der ebenfalls mit Belüftungselementen versehen ist. führt geneigt zur Siloauslauföffnung 11. an die sich eine l.uftförderrinne anschließt, die mit einer Absperreinrichtung versehen ist. Die Entlüftung von

ίο Mischkammer und Auslauftunnel findei über die Entlüftungsleitung 12 statt, die dicht unter der Silodecke seitlich offen ist. Die Gcsamtentlüfüing des Silos wird von einem nicht dargestellten Filter besorgt.

Von außerhalb des Silos mündet in den Oberraiim der

ι-, Mischkammer 3 eine Leitung 13, die mit einer Pendelklappe 14 und einer Absperreinrichtung 15 versehen ist. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Rohr für die pneumatische Förderung von Zusatzkomponcnten. Über den L.eitungsstutzen 16 besteht die iviögiiehkeit zur inspektion bzw. Reinigung der Leitung 13.

Die Mischvorrichtung wird in bekannter Weise derart betrieben, daß zunächst der Hauptsiloraum ganz oder wenigstens zu einem erheblichen Maße mit den zu mischenden Hauptkomponenten des Schüttguts gefüllt wird. Schon während der Befüllung kann eine wechselnde Belüftung des Beliiftungsbodens 6 durchgeführt werden, damit die Vormischung beginnen kann. Diese Vormischung kann auch durch Belüftung in gewissen Zeitabständen vorgenommen werden.

Bei ausreichender Füllung des Hauptsiloraumes beginnt die Homogenisierung in uer Mischkammer 3, die durch relativ starke Belüftung erfolgt. Als Belüftungsrhythmus kann das bekannte Quadranten-Belüf-

J5 tungssystem angewendet werden.

Während der Homogenisierung innerhalb der Mischkammer 3 können Zusatzkomponenten an Schüttgut über die Leitung 13 in den Oberraum der Mischkammer eingeführt werden. Die Zufuhr kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Pendelklappe 14 schließt selbsttätig, wenn kein Gut durch die Leitung 13 strömt. Zusätzlich kann die Absperreinrichtung 15 geschlossen werden.

Im Ausführungsbeispiel ist lediglich eine Förderleitung 13 dargestellt. Selbstverständlich können auch mehrere Leitungen in den Mischkammer-Innenraum einmünden, so daß gleichzeitig unterschiedliche Zusalzkomponenten in den Bereich der Intensivvermischung eingeführt werden können.

Die Förderleitung 13 mündet oberhalb des Mischkammerauslaufs 9. so daß die unter Druck in die Mischkammer geförderte Zuatz-Schüttgutkomponente in Richtung der gegenüberliegenden Mischkammerwand strömt und nicht im Kurzschlußstrom unvermischt in den Mischkammerauslauf gelangt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen von Schüttgut mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Silo, das eine obere Gutzuführeinrichtung aufweist, mit einem Boden in dem SiIc, mit einer mittig auf dem Boden des Silos angeordneten Mischkammer, die einen im wesentlichen kreisförmigen Grundriß und ein im Verhältnis zum Siloraum kleines Volumen aufweist, mit Gutzulauföffnungen in der Wandung der Mischkammer, mit einer Auslauföffnung für das Gut aus der Mischkammer, mit einer bereichsweise unterschiedlichen Lüftung des Silobodens zur pneumatischen Förderung des Gutes zu den Gutzulauföffnungen der Mischkammer hin und mit einer relativ starken Belüftung des Bodens der Mischkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (4) der Mischkammer (3) über ihre gesamte Höhe lotrecht ist, daß das Verhältnis von Höhe des Mischkammer-Innenraumes zu dessen Durchmess«/ 1 bis 2 beträgt und daß in den oberen Bereich der Mischkammer eine oder mehrere Leitungen (13) zur Förderung von Schüttgut von außerhalb des Silos (1) in die Mischkammer münden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auslauföffnung (9) der Mischkammer oberhalb des Belüftungsbodens (7) der Mischkammer, jedoch unterhalb der in die Mischkammer mündenden Förderleitung(en) (13) befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichr, ;t, daß an der Mündung der Förderleitung^) (13) eine Pendelklappe (14) angeordnet ist.