DE2811900A1 - Ringspaltduese - Google Patents

Ringspaltduese

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DE2811900A1
DE2811900A1 DE19782811900 DE2811900A DE2811900A1 DE 2811900 A1 DE2811900 A1 DE 2811900A1 DE 19782811900 DE19782811900 DE 19782811900 DE 2811900 A DE2811900 A DE 2811900A DE 2811900 A1 DE2811900 A1 DE 2811900A1
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DE
Germany
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channel
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connecting part
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DE19782811900
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English (en)
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Dietrich Dipl Ing Cebulla
Jakob Oertle
Franz Sedlacek
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Sulzer Escher Wyss GmbH
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Escher Wyss GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/44Fluidisation grids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C19/00Apparatus specially adapted for applying particulate materials to surfaces
    • B05C19/02Apparatus specially adapted for applying particulate materials to surfaces using fluidised-bed techniques

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Description

  • Ringspaltdüse
  • Die Erfindung betrifft eine Ringspaltdüse zum Verteilen eines strömenden Mediums über einem Boden, welche einen durch den Boden führenden axialen Kanal aufweist, welcher mit einer Kappe unter Freilassung eines Ringspalts zwischen der Kappe und dem Boden überdeckt ist, wobei die Kappe mittels eines durch den Kanal hindurch und koaxial zu ihm geführten, in einer in Stromrichtung des Mediums am Anfang des Kanals angebrachten Halterung befestigten Verbindungsteiles gehalten ist, wodurch ein Strömungsraum gebildet ist, in welchem der im Kanalbereich axial verlaufende Strom des Mediums in einem Umlenkraum umgelenkt wird und in radialer Richtung durch den Ringspalt heraus strömt.
  • Ringspaltdüsen dieser Art werden mit Vorteil am Boden eines Fliessbettapparats eingesetzt und dienen zum Verteilen des für das Fluidisieren des Bettes zu benutzenden, strömenden Mediums. Die Ringspaltdüsen sind an der Fläche des Bodens mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet und sollen auch das Medium dermassen verteilen und leiten, dass entlang dem Boden ein Kissen aus dem Medium entsteht, so dass ein Kontakt der im Fliessbett zu behandelnden Produktpartikeln mit dem erhitzten Boden verhindert wird. Dieses Kissen verhindert so eine Beschädigung des Produkts oder sein Anbrennen, Anbacken am Boden.
  • Jedoch, genügen die bisher bekannten Ringspaltdüsen nicht immer diesen genannten Anforderungen. Besonders in den Fällen, wenn das Medium Feststoffpartikeln enthält, kommt es vor, dass sich die Partikeln beim Durchgang im Strömungsraum der Düse ansetzen und so Agglomerationen an den Wandungen bilden, welche den Strom des Mediums behindern oder schliesslich die Düse völlig verstopfen. Die gewünschte Anströmung'des Bodens und die Fluidisierung des Bettes wird mit der Zeit verändert und unzulänilich, und der ganze Fliessbettapparat muss ausser Betrieb gesetzt werden, um die gewünschte Funktion der Düsen wieder herzustellen. In Fällen aggressiver oder abrasiver Partikeln werden die den Strom des Mediums leitenden Profile der Düsen auch verändert, gegebenenfalls so beschädigt, dass der Apparat wegen Reparaturen an den Düsen abgestellt werden muss. In manchen bekannten Fällen musste sogar der ganze Boden des Apparats ersetzt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ringspaltdüse zu schaffen, bei welcher die bei den bisherigen Düsen bekannten und oben angeführten Schwierigkeiten im wesentlichen entfallen. Es soll eine längere betriebliche Standzeit der Düsen und damit auch des ganzen Apparats, in dem sie eingesetzt werden, erzielt werden. Eine gegebenenfalls notwendige Instandsetzung der Düse soll vereinfacht werden. Eine Verstopfung der Düse, so wie eine Beschädigung durch aggressive oder/und abrasive Partikeln, soll weitgehend verhindert werden.
  • Diese Aufgabe ist an der Ringspaltdüse der anfangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass von dem Verbindungsteil bis zu einer Austrittskant eines völlig freien Ringspalts eine rotationssymmetrische, mindestens einen Abschnitt eines rotationssymmetrischen, ringartigen Strömungsraumes zum Führen des Mediums begrenzende Wand gezogen ist, und dass alle den Strömungsraum begrenzenden Wände so gezogen sind, dass der Querschnitt der durchströmten Fläche des ringartigen Strömungsraumes in Richtung des Stromes des Mediums zu der Austrittskante des Ringspalts hin mindestens im Umlenkraum des Strömungsraumes beginnend kontinuierlich abnimmt. In der erfindungsgemässen Ringspaltdüse verzweigt sich der Strom des Mediums vor dem völlig freien, rotationssymmetrischen Umlenkraum und strömt unter kontinuierlicher Beschleunigung durch den strömungsgerecht ausgebildeten Strömungsraum als eine Strömung ohne tote Stellen, in welchen sich die mitfliegenden Partikeln ansetzen könnten. Diese Form der Räume verhindert auch weitgehend eine Erosion der Wandungen der Düse im Falle abrasiver oder aggrexsaxe; Jrtikqla. Die Düse arbeitet störungsfrei und weist eine lange Standzeit auf.
  • Im folgend'en wird der Erfindungsgegenstand anhand einiger in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erklärt.
  • In der Zeichnung zeigen: Figuren 1 bis 5 jeweils schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Ringspaltdüse im axialen Längsschnitt.
  • Die dargestellte Ringspaltdüse ist am Boden 1 eines. Fliessbettrockners angeordnet zum Verteilen eines Mediums, z.B heisser luft, weiches Stoffpartikeln, z.B.
  • feine Natriumchloridkristalle mit sich trägt, in ein Fliessbett 2. Der Fliessbettapparat ist z.B. eine zweite Stufe einer Trocknungsanlage und ist mittels heisser Abluft aus einer ersten Stufe der Aage gespeist Das Mediumströmt aus ein-'em Verteilkasten 3, unter dem Boden 1, durch einen zum Boden 1 senkrecht durchlaufenden Kanal 4 in das; Fliessbett2. Ueber dem Kanal 4 ist mit einem Abstand vom Boden 1 eine Kappe 5 befestigt, wobei zwischen: dem Boden1 undder Kappe 5; ein Ringspalt 7 freigelassen ist, durch welchen; das strömende Medium zur Achse 4 radial auswärts verteilt wfti Der im Kanalbereich 4 axial fliessende Strom wird in einem Umlenkraum 9 in Richtung radial auswärts umgelenkt.
  • Die Kappe 5 ist über dem Kanal 4 ausschliesslich mittels einesVerbindungsteiles 8 gehalten, welches zu der Kappe 5 koaxialangeordnet ist und zu Ihr befestigtist und durch den Kanal 4 koaxial zu ihm verläuft.
  • Von dem Verbindungsteil 8; biszu einer Austrittskante 6 des völlig: freien Ringspalts 71 ist eine rotationssymmetrische Wand 10 gezogen Sie begrenzt ihrerseits mindestens einen Abschnitt eines; rotationss;ymmetrischenStrömungsraumes, welcher den Kanal 4, den Umienkraum 9; und den Ringspalt7 umfängt Alle den Strömungsraum begrenzenden Wände das sind die den Kanal 4, den Umlenkraum 9 und den Ringspalt 7 begrenzenden Wände, sind so gezogen,, dass der Querschnitt der durchströmtenFläche des- ringartigen Strömungsraumes in Richtung des Stromes des Mediums zu der Austrittskante 6 des Ringspalts 7 mindestens im Umlenkraum 9 beginnend ständig abnimmt Mit zunehmendem Abstand der mittleren Linie des Strömungsraumes von seiner Achse nimmt also die lichte Weite des Strömungsraumes so ab, dass der besagte Querschnitt des Strömungsraumes kontinuierlich kleiner wird, so dass der Strom des Mediums ständig beschleunigt wird.
  • Der rotationssymmetrischer Umlenkraum und der in allen Richtungen völlig freier Ringspalt bieten also dem strömenden Medium keinerlei Behinderungen an. Aus diesem Grund ist auch eine Halterung 12, welche zum Befestigen der zweiten Seite des Verbindungsteiles 8 vorgesehen ist, jeweils, in Strömungsrichtung des Mediums durch die Düse gesehen, vor dem Umlenkraum 9 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist die Halterung 12 unterhalb des Kanals 4 und des Bodens 1, an dem Boden im Raume des Verteilkastens 3 angeordnet und weist einen U-förmigen, flachen Steq 13 auf, welcher zum Boden, symmetrisch zum Kanal 4 angeschweist ist. Koaxial zur Achse des Kanals 4 ist am Steg 13 eine Nabe 14 vorgesehen, in welcher das Verbindungsteil 8 an seinem unteren Ende befestigt ist Um den gegenseitigen Abstand der mindestens den Umlenkraum 9 und den Ringspalt 7 begrenzenden Wände, ändern zu können, ist die Befestigung des Verbindungsteiles 8 zur Kappe 5 bzw zur Halterung 12 folgendermassen ausgeführt: Wie in Zeichnung gezeigt, weist das Verbindungsteil 8 in Fig. 1 an der Seite seiner Befestigung zur Kappe 5 ein Gewinde 15 auf, welches zum Eingreifen in ein entsprechendes, in der Kappe 5 vorgesehenes Gewinde 16 ausgeführt ist. So ist die Kappe mit dem Verbindungsteil verschraubt und eine genaue, gewünschte Position der Kappe über dem Boden, und damit eine gewünschte Spaltbreite des Ringspaltes 7 einstellbar. Die eingestellte Position der Kappe ist dann mittels eines Zwischenringes 17 sichergestellt. Aehnlicherweise ist es möglich an der Seite einer verschraubbaren Befestigung des Verbindungsteiles 8 zu der Halterung IZ einen Zwischenring 18 einzusetzen.
  • Es wäre auch möglich das Verbindungsteil als eine Schraube mit Gewinden an beiden Enden auszuführen, wobei eine gewünschte axiale Distanz zwischen der Nabe 14 und der Kappe 5, mit welchen das Verbindungsteil 8 verschraubt wäre, mittels einer Distanzhülse festgelegt wäre. Eine andere mögliche Ausführung zeigt das Beispiel in Fig. 2: Hier ist das Verbindungsteil 8 eine durch die Kappe 5 geführte Schraube, welche zum Halten der Kappe einen Kopf 29 hat und an dem anderen Ende in die Nabe 14 der Halterung eingeschraubt ist. Die Distanz zwischen der Nabe und der Kappe ist mittels eines Zwischenringes 17 festgelegt.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist der ganze Kanal 4 im Boden 1 mittels einer Hülse 19 gebildet, welche in einer passenden Bohrung 23 befestigt ist, welche im Boden 1 dafür vorgesehen ist. Die den Kanal 4 bildende Hülse 19 führt bis in den unten liegenden Verteilkasten 3 hin und ist zum Boden von unten angeschweist. Als Halterung für das Verbindungsteil 8 sind im Kanal 4 zwei Flügel 20 angeordnet Sie verlaufen entlang der axialen Ebene der Düse, symmetrisch zu ihr angeordnet und tragen eine Nabe 14, in welcher das Verbindungsteil 8 eingeschraubt ist. Die Innenwandung 21 des Kanals-4 und die Flügel 20 sind strömungsgerecht ausgeführt und tragen zum Bilden einer sich beschleunigenden Strömung des Mediums im Kanal 4, im Umlenkraum 9 und im Ringspalt 7 bei. Die Anzahl der die Nabe 14 haltenden Flügel ist nicht auf zwei begrenzt.
  • Strömungstechnisch kann auch eine andere Anzahl, z.B. drei Flügel vertretbar, oder gegebenenfalls wünschbar sein.
  • Ein wichtiges Merkmal des Beispiels gemäss Fig. 2 ist es auch, dass die ganze einzelne Vorrichtung, die Ringspaltdüse, welche die den Kanal bildende Hülse 19, die Halterung mit der Nabe 14, das Verbindungsteil 8 und die Kappe 5 aufweist, serienmässig herstellbar ist und im Falle einer Beschädigung oder einer Störung, teilweise oder als Ganzes einfach ausgewechselt werden kann. Die serienmässig hergestellten Teile sind einander auswechselbar.
  • Dies ist auch der Fall der Ringdüse gemäss Fig. 3, bei welcher eine Hülse 22 nur einen Teil eines längeren, in den Verteilkasten 3 hinragenden Kanals 4 bildet und in eine entsprechende, im Boden 1 vorgesehene Bohrung 23 einschraubbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch eine das Verbindungsteil 8 haltende Nabe 24 stromunstechnisch vorteilhaft gebildet, wie es aus der Fig. 3 ersichtlich ist.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 ist daran gedacht, dass die mit dem Medium mitgetragenen Partikeln abrasiv wirken können, was zu unvermeidlichen erosiven Beschädigungen insbesondere der den Umlenkraum 9 und den Ringspalt 7 bildenden Wandungen führte. Die Aussenwandung ist mittels einer Hülse 25 gebildet, welche einen Teil des Kanals an seiner Mündung bildet und in einer entsprechenden Bohrung 26 im Boden 1 befestigt ist. Wegen Gefähr erosiver Beschädigung ist diese Hülse 25 aus einem erosion-festen Material hergestellt. Diese Hülse 25 kann im Falle einer eingetretenen Beschädigung, z.B. wenn erodiert, einfach ersetzt werden.
  • Aus gleichem Grund ist auch die den Umlenkraum 9 und den Ringspalt 7 begrenzende Wand 10 der Kappe 5 mindestens teilweise, und zwar dort wo eine erosive Beschädigung vorkommen kann, aus einem erosion-festen Material ausgeführt.
  • Die Kappe 5 ist geteilt und weist einen dem Boden 1 zugewandten rotationssymmetrischen Teil 27 auf, welcher mindestens teilweise den Umlenkraum 9 und den Ringspalt 7 begrenzt und aus einem erosionfesten Material hergestellt ist. Der obere Teil 28 dieser Kappe 5 ist mit dem Verbindungsteil 8 zusammen verschraubbar ausgeführt und befestigt so den leicht auswechselbaren Teil 27. Da der obere Teil 28 der Kappe 5 in meisten Anwendungsfällen keinen besonderen thermischen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, kann er, wie auch in dieser Fig. 4 gezeichnet, aus einem z.B. nichtmetallischen Material hergestellt sein. Eine herstellungstechnisch besonders vorteilhafte Ringdüse in Fig. 5 gezeigt. Die vom Verbindungsteil 8 zur Austrittskante 6 des Ringspalts reichende Wand 10 ist mittels eines schalenförmigen Teiles 30 gebildet, dessen Aussenwand die Form der Wand 10 aufweist. Das Teil 30 ist vorteilhafterweise ein Pressling aus Blech und weist eine Wand 31 auf, welche für das Verbindungsteil 8 mit einer zentralen Oeffnung 31 versehen ist. Wenn es gewünscht ist, können, wie es auch in Fig. 5 ausgeführt ist, zwei gleiche Teile, einer ist mit 30 und der zweite mit 301 bezeichnet, zueinander zugewand zu einer nach oben gewölbten Kappe 5 zusammengesetzt werden. Im Boden 1 ist die Düse mit einem in dem Boden eingesetzten Bodenstück 33 gebildet, zu welchem eine Halterung 12 (14) für das Verbindungsteil 8 befestigt ist.

Claims (9)

  1. Patentansprüche föl.Ringspaltdüse zum Verteilen eines strömenden Mediums über einem Boden, welche einen durch den Boden führenden axialen Kanal aufweist, welcher mit einer Kappe unter Freipassung eines Ringspalts zwischen der Kappe und dem Boden überdeckt ist, wobei die Kappe mittels eines durch den Kanal hindurch und koaxial zu ihm geführten, in einer in Stromrichtung des Mediums am Anfang des Kanals angebrachten Halterung befestigten Verbindungsteiles gehalten ist, wodurch ein Strömungsraum gebildet ist, in welchem der im Kanalbereich axial verlaufende Strom des Mediums in einem Umlenkraum umgelenkt wird und in radialer Richtung durch den Ringspalt herausströmt d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass von dem Verbindungsteil (8) bis zu einer Austrittskante (6) eines völlig freien Ringspalts (7) eine rotationssymmetrische, mindestens einen Abschnitt eines rotationssymmetrischen, ringartigen Strömungsraumes zum Führen des Mediums begrenzende Wand (10) gezogen ist, und dass alle den Strömungsraum begrenzenden Wände so gezogen sind, dass der Querschnitt der durchströmten Fläche des ringartigen Strömungsraumes in Richtung des Stromes des Mediums zu der Austrittskante (6) des Ringspalts (7) hin mindestens im Umlenkraum (9) des Strömungsraumes beginnend kontinuierlich abnimmt.
  2. 2. Ringspaltdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, dass die Halterung (12) für das Verbindungsteil (8) in Stromrichtung vor dem Kanal (4) angeordnet ist.
  3. 3. Ringspaltdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g ez e i c h n e t, dass der Kanal (4) teilweise, mindestens in Stromrichtung an seinem Ende mittels einer Hülse (19, 22, 25) gebildet ist, welche in einer Bohrung im Boden (1) befestigt ist.
  4. 4. Ringspaltdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass der Kanal (4) mittels einer Hülse (19, 22) gebildet ist und in dem Boden befestigt ist, und dass die Halterung (14, 20) für das Verbindungsteil (8) innerhalb dieser den Kanal bildenden Hülse (19, 20), jedenfalls vor dem Umlenkraum (9) des Strömungsraumes angeordnet ist.
  5. 5. Ringspaltdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass die vom Verbindungsteil (8) zum Austrittskante (6) des Ringspalts (7) reichende Wand (10) die dem Kanal (4) zugewandte Wand der Kappe (5) ist und dass die Befestigung des Verbindungsteiles (8) zu der Kappe (5), bzw. zu der Halterung (14) zum Einstellen eines gewünschten Abstandes der Kappe (5) gegenüber dem Kanal (4);bzw. dem Boden (1) ausgeführt ist.
  6. 6. Ringspaltdüse nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass das Verbindungsteil (8) an der Seite seiner Befestigung zur Kappe (5) ein Gewinde (15) aufweist, welches zum Eingreifen in ein entsprechendes, in der Kappe (5) vorgesehenes Gewinde (16) ausgeführt ist.
  7. 7. Ringspaltdüse nach Anspruch 5 bzw. 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kappe (5) geteilt ausgeführt ist und einen dem Boden (1) zugewandten, rotationssymmetrischen Teil (27) aufweist, dessen dem Kanal (4) zugewandte Wand die den Strömungsraum begrenzende Wand (10) ist, und dass dieser Teil (27) als austauschbarer Teil der Kappe (5) ausgeführt ist.
  8. z 8. Ringspaltdüse nach Anspruch, d a d u r c h gle -k e n n z e i c h n e t, dass die vom Verbindungsteil (8) zur Austrittskante (6) des Ringspalts (7) reichende Wand (10) mittels eines schalenförmigen Teiles (30) gebildet ist, dessen Aussenwand die Form der besagten Wand (10) aufweist.
  9. 9. Ringspaltdüse nach Anspruch 8, d a d u r c.b g e -k e n n z e i c h n e t, dass die den Kanal (4) überdeckende Kappe mit zwei gleichen, zueinander sich aufschliessend angeordneten schalenförmigen Teilen (30 und 301) gebildet ist.
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