DE3144863A1

DE3144863A1 - Vorrichtung zum hindurchleiten bzw. konditionieren eines fluessigen mediums

Info

Publication number: DE3144863A1
Application number: DE19813144863
Authority: DE
Inventors: Dick Gerrit Hillegom Klaren
Original assignee: Esmil BV
Current assignee: Esmil BV
Priority date: 1980-11-12
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1982-06-16
Also published as: NL187770B; DE3144863C2; NL8006161A; GB2087534A; NL187770C; JPS57112696A; CA1160818A; GB2087534B; US4403650A

Description

,If. Nov. 198t

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hindurchleiten bzw. Konditionieren (for flow) eines flüssigen Mediums, etwa einen Wärmetauscher mit einer Anzahl paralleler Rohre, deren untere und obere Enden jeweils in eine untere bzw. eine obere Kammer für die Zufuhr bzw. den Austrag des Mediums münden, wobei in der Vorrichtung eine Masse von durch das strömende Medium fluidisierbaren Teilchen vorhanden ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist z.B. in der GB-PS 1 592 beschrieben. Eine solche Vorrichtung kann wirksam für die Durchführung physikalischer und/oder chemischer Prozesse eingesetzt werden, und sie eignet sich insbesondere vorteilhaft als Wärmetauscher. Das die Rohre durchströmende Medium ist hierbei ein Wärmeaustauschmedium, z.B. Wasser, und die Rohre sind von einem anderen Medium umgeben bzw. umspült.

Die bisherige Vorrichtung wird so betrieben, daß die kör-²^ nige oder teilchenförmige Masse in den Rohren sowie in oberer und unterer Kammer fluidisiert wird, ohne insgesamt in Strömungsrichtung des Mediums mitgerissen zu werden. Dabei wird auch ein Betriebszustand angestrebt, bei dem die Teilchenbewegungen in den einzelnen parallelen Rohren im ° wesentlichen identisch sind, so daß die Teilchen nicht aus einem Rohr in ein anderes überführt werden. Dieser "stationäre" Betriebszustand gewährleistet einen erheblich besseren Wärmeübergang und somit eine größere Kapazität bzw. Leistung der Vorrichtung als Wärmetauscher. Die

leichte Scheuerwirkung der Teilchen gegen die Rohr(innen)-wände bietet auch einen Reinigungseffekt, so daß die Gefahr einer Verunreinigung, z.B. durch Kesselstein, wesentlich vermindert wird.

Eine Einschränkung besteht bei der bisherigen Vorrichtung darin, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums nicht so groß sein darf, daß die Teilchen über den Mediumauslaß

-β-ι ausgetragen werden. Als Folge des durch das Vorhandensein der teilchenförmigen Masse erreichten/ verbesserten WärmeÜbertragungsgrads kann mit einer niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit des Mediums unter bestimmten Bedingungen die gewünschte Wärmeübertragung, d.h. der Wärmeaustausch, mit kürzeren Rohren erreicht werden; zur Gewährleistung einer zufriedenstellend großen Strömungsleistung muß jedoch die Zahl der parallelen Rohre groß sein. Dies kann große Durchmesser der die Rohre halternden Rohrboden und aufwendige Bohrarbeiten für die Herstellung dieser Rohrboden bedingen.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Vorrichtung der angegebenen Art, bei welcher ' die Zahl der parallelen Rohre bei gleicher Strömungs- bzw. Durchsatzleistung und gleichem Wärmeaustauschgrad verkleinert ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patent-'20 ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß weist die genannte Vorrichtung eine Fördereinrichtung auf, welche die Teilchen chargenweise von der oberen zur unteren Kammer zu fördern vermag, ohne daß

²^ in dieser Fördereinrichtung eine unmittelbare Verbindung zwischen oberer und unterer Kammer hergestellt wird. Die Fördereinrichtung kann als Schleusensystem bezeichnet werden, d.h. als Förderstrecke mit Ventileinrichtungen zur Erzielung der gewünschten Chargenförderung ohne Herstel-

^ou lung eines "Kurzschlusses" bzw. einer überbrückung für das durch die Rohre aufwärts strömende Medium.

Das Arbeitsprinzip dieser Fördereinrichtung liegt darin begründet, daß der stationäre Betriebszustand durch einen quasi-stationären Betriebszustand ersetzt ist. Dies bedeutet, daß eine gewisse Mitnahme von Teilchen durch das die Rohre durchströmende Medium von der unteren Kam-

mer zur oberen Kammer zulässig ist, wenn auch mit erheblich geringerer Durchsatzgeschwindigkeit als der des Mediums. Die sich dabei in der oberen Kammer ansammelnde Teilchenmasse wird über die Fördereinrichtung periodisch in Chargen zur unteren Kammer zurückgefördert, ohne daß dabei ein Kurzschluß bzw. eine Überbrückung für das flüssige Medium (Strömungsmittel) zwischen oberer und unterer Kammer auftritt. Diese Arbeitsweise ermöglicht wesentlich größere Strömuhgs- oder Durchsatzgeschwindigkeiten des strömenden Mediums, was wiederum bedeutet, daß bei gleicher StrÖmungsleistung eine entsprechende Verkleinerung der Zahl der Rohre möglich ist. Wichtig ist hierbei, daß kein Kurzschluß des Mediumstroms über die Fördereinrichtung auftreten darf, da ein solcher einen äußerst nachteiligen Einfluß auf die Wärmeübertragung hätte.

Die erfindungsgemäß ermöglichte hohe Strömungsgeschwindigkeit des Mediums reicht normalerweise aus, um in der oberen Kammer einen sanft fluidisierten Zustand bzw. Wirbelschichtzustand mit deutlich abgegrenzter Oberseite der Wirbelschicht zu erzeugen. Bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten des Mediums kann es sich dagegen als schwierig erweisen, ein Mitreißen von Teilchen beim Austritt des Mediums zu verhindern. In diesem Fall läßt sich dennoch eine zufriedenstellende Arbeitsweise erzielen, wenn ein Teilchenabscheider, z.B. ein Zyklonabscheider, im Austrag zwischen oberer Kammer und Fördereinrichtung vorgesehen ist, wobei letztere über den Abscheider mit dem Austrag bzw. Auslaß von der oberen

^Q Kammer verbunden ist.

Wesentlich für die Arbeitsweise der Fördereinrichtung ist, daß ausreichend große Teilchenmengen ohne Kurzschluß bzw. überbrückung 'im Mediumstrom von der oberen zur unteren Kammer gefördert werden können. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Zellenschleusensystems erreicht werden. Derartige Systeme sind an sich

* bekannte Vorrichtungen, die beispielsweise vom Drehzellentyp sein können. Bei einer solchen Vorrichtung wird eine Zelle periodisch mit den aus der oberen Kammer in sie hineinfallenden Teilchen gefüllt, worauf die Zelle zu einer Stelle befördert wird, in welcher sie in unmittelbarer Verbindung mit der unteren Kammer steht, so daß die Teilchen in die untere Kammer hineinfallen können.

Für die Erfindungszwecke wird jedoch in vielen Fällen eine Fördereinrichtung bevorzugt, die mindestens einen ventilgesteuerten Durchgang mit zwei eine Schleusenkammer bildenden Ventilen oder Klappen aufweist, wobei das erste Ventil bzw. die erste Klappe geöffnet werden kann, um Teilchengut aus der oberen Kammer in die Schleusenkammer eintreten zu lassen, während das zweite Ventil bzw. die zweite Klappe geöffnet werden kann, um die Teilchen aus der Schleusenkammer in die untere Kammer austreten zu lassen. In zweckmäßiger Ausgestaltung besitzen diese Ventile konische Ventilelemente, die sich jeweils

gegeneinander verjüngen. Durch periodisches und abwechselndes öffnen und Schließen dieser Ventile können die Teilchen bei geöffnetem ersten Ventil in die Schleusenkammer eintreten, worauf die Teilchen in die untere Kammer über-. führt werden können, wenn das erste Ventil geschlossen und das zweite Ventil geöffnet wird. Wenn eine Fördereinrichtung großer Kapazität bzw. Förderleistung gewünscht wird, kann vorzugsweise mehr als eine Schleusenkammer vorgesehen sein.

Im Fall einer Fördereinrichtung begrenzter Förderleistung

für eine Vorrichtung mit vergleichsweise kleinen Abmessungen läßt sich eine wirksame Konstruktion dann erzielen, wenn zwischen den Röhren eine oder mehrere Schleusenkammern verlaufen. Das Teilchen-Rückfördersystem bildet dann 35

als solches einen Teil der Rohranordnung. Bei größeren Anlagen und im Fall von Anlagen, bei denen das Rückfördersystem besser zugänglich sein soll, verläuft die Schleusen-

kammer bzw. verlaufen die Schleusenkammern vorzugsweise

außerhalb der Rohre oder an einer von diesen entfernten • Stelle. Die Schleusenkammern können in diesem Fall vollständig außerhalb des Wärmetauschers angeordnet sein.

Diese Anordnung ist auch dann besonders vorteilhaft, wenn die Leistung einer vorhandenen Vorrichtung dieser Art durch Hinzufügung der Fördereinrichtung(en) vergrößert werden soll.

Für eine wirksame Arbeitsweise kann es sich auch als .. wesentlich erweisen, zweckmäßige Punkte an oberer und unterer Kammer für den Anschluß der Fördereinrichtung zu wählen. Dabei kann zusammen mit den Rohren ein Oberführungs- bzw. Förderdurchgang durch einen Rohrboden hindurch in die obere Kammer einmünden, doch wird eine bessere Verfahrenssteuerung dann erzielt, wenn die Fördereinrichtung am oberen Ende mit einer Stelle oberhalb der Höhe, an welcher die Rohre münden, und in der unteren Kammer mit einer Stelle verbunden ist, die an oder nahe

*® der unteren Ebene der in Betrieb in der unteren Kammer fluidisierten Teilchenmasse liegt. Wenn diese Anschlußpunkte tatsächlich an den Grenzflächenebenen der fluidisierten Masse bzw. der Wirbelschicht sowohl in unterer Kammer als auch in oberer Kammer liegen, wird in der gesamten Vorrichtung ein praktisch quasi-stationärer Betriebszustand der fluidisierten Masse erzielt.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar, wenn die Vorrichtung in der unteren Kammer mit einer waage-

rechten Verteilerplatte versehen ist. Die Anordnung einer solchen Verteilerplatte in der unteren Kammer, über wel-r eher die Teilchenmasse zurückgehalten wird, ist vorher bereits beschrieben worden. Diese Verteilerplatte dient

nicht nur als Unterstützung bzw. Begrenzung für die Teil-35

chenmasse, vielmehr begünstigt sie auch die gleichmäßige Verteilung des zu den verschiedenen Rohren strömenden Mediums. Erfindungsgemäß kann die Verteilerplatte mit öff-

-ΙΟΙ mangen oder Bohrungen versehen sein, die größer sind als die Abmessungen der Teilchen, und die Fördereinrichtung kann unterhalb der Verteilerplatte mit der unteren Kammer verbunden sein. Die Teilchenmasse wird dabei zu ei-' ner Stelle unterhalb der Verteilerplatte zurückgefördert, wobei die Aufwärtsbewegung der Teilchenmasse zu den Rohren und durch diese hindurch sodann durch die Verteilerplatte gleichmäßig aufgeteilt wird, über der Verteilerplatte kann.eine höchst gleichmäßige Wirbelschicht erreicht werden, so daß demzufolge eine gleichmäßige Verteilung des strömenden Mediums bzw. Strömungsmittels und der Teilchen auf alle Rohre erzielt wird. Da sich hier- · bei die Scheuerwirkung der Teilchen auch auf die Bohrungen in der Verteilerplatte erstreckt, kann eine Verun-

■^ reinigung, z.B. eine biologische Verschmutzung, wirksam verhindert werden.

Schließlich kann mit dieser Anordnung die Regelmäßigkeit des Teilchenstroms verbessert werden, weil der Druckunter^w schied über die Fördereinrichtung durch die zusätzliche Wirkung der Verteilerplatte vergrößert wird. Mit diesem größeren Druckabfall kann eine genauere Steuerung der Arbeitsweise der Fördereinrichtung gewährleistet werden. Um dabei die Teilchen an einem Eintritt in die Zufuhröffnung für das flüssige Medium zu hindern, empfiehlt es sich, die Zufuhreinrichtung im Boden der unteren Kammer anzuordnen und mit dem Inneren dieser Kammer über ein Labyrinth zu verbinden. Wenn das Labyrinth symmetrisch ausgelegt ist, kann bereits hierdurch das strömende Me-

dium in der unteren Kammer gleichmäßig verteilt werden.

Wenn die überführungs- bzw. Fördereinrichtung mit zwei an den Enden einer Schleusenkammer angeordneten Ventilen

ausgelegt ist, können diese Ventile (auch) unabhängig 35

voneinander betätigt werden. Die Betätigungseinrichtungen für die beiden Ventile können wahlweise so miteinander gekoppelt sein, daß die Ventile gleichzeitig bewegbar

sind. Eine besonders einfache Konstruktion wird jedoch dann erzielt, wenn die Ventile mittels einer die Schleusenkammer durchsetzenden Ventilstange mechanisch miteinander verbunden werden. In diesem Fall kann auf einen äußeren Antrieb verzichtet werden. Bei zweckmäßiger Dimensionierung und Anordnung werden die beiden gekoppelten Ventile durch den Strömungsmitteldruck aufwärts verlagert, so daß das obere Ventil offen bleibt und sich die Teilchen allmählich in der Schleusenkammer sammeln.

Wenn das Gesamtgewicht der Ventile, der Ventilstange und der in der Schleusenkammer befindlichen Teilchen den auf das untere Ventil einwirkenden Aufwärtsdruck übersteigt, öffnet sich das untere Ventil unter Schließung des oberen Ventils. In diesem Zustand ist die Schleusenkammer für einen Flüssigkeitsstrom verschlossen, während die in der Schleusenkammer angesammelten Teilchen in die untere Kammer herabfallen können. Anschließend wird der Anfangszustand wieder hergestellt, und der Arbeitszyklus wiederholt sich.

Da die sich in der Schleusenkammer sammelnden Teilchen von der oberen Kammer stammen, ist ihre Temperatur höher als diejenige der unmittelbaren Umgebung der Schleusenkammer, wenn die Vorrichtung als Wärmetauscher benutzt wird. Wenn die Fördereinrichtung von den Rohren entfernt bzw. getrennt angeordnet ist, kann dies zu einem unnötigen Wärmeverlust und zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrads der Vorrichtung führen. Diese Schwierigkeiten lassen sich dadurch vermeiden, daß die bzw. jede Schleusen-

^Q kammer gegenüber ihrer Umgebung isoliert wird. Eine solche Isolierung läßt sich dadurch erreichen, daß die Schleusenkammer selbst aus einem Isoliermaterial hergestellt oder aber mit einer Auskleidung versehen oder

doppelwandig ausgelegt wird.
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Die sich in der Schleusenkammer sammelnde Teilchenmasse wird nicht fluidisiert und kann daher bei der Abwärtsverlagerung zu einem Hängenbleiben neigen; ein solcher Zustand kann jedoch sehr einfach dadurch vermieden werden, daß die bzw. jede Schleusenkammer sich in Abwärtsrichtung etwas erweiternd ausgebildet wird.

Ersichtlicherweise ist eine erhebliche Wahlfreiheit für den Werkstoff der Schleusenkammer sowie ihre Innenfläche gegeben, solange dieser Werkstoff unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen chemisch und/oder physikalisch beständig ist. In Abhängigkeit von der Art des Mediums bzw. Strömungsmittels und der Teilchen ist es normalerweise möglich, für die Innenflächen der Schleusenkammer einen Werkstoff zu finden, der einem Anhaften von verschmutzenden Stoffen größtmöglichen Widerstand bietet.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine mit einer inneren Schleusenkammer versehene Vorrichtung ■gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, . '

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit äußeren- Schleusenkammern,
·

Fig. 3 einen lotrechten Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit einem Zyklonenscheider und

Fig. 4 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer Ausführungsform, die gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 1 geringfügig abgewandelt ist.

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Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind sämtlich Wärmetauscher, und in den Figuren sind einander entsprechende Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das durch Rohrböden 2 und 3 verschlossen ist, ■ an denen ein Bodenkasten 4 bzw. ein Oberkasten 5 angebracht sind. Ein Zufuhr- bzw. Speiserohr 6 mündet in einen unteren Kasten 8 ein, der eine untere Verlängerung des Bodenkastens

4 bildet. An den Oberkasten 5 ist ein Austragrohr 7 angeschlossen. Der untere Kasten 8 ist vom Bodenkasten 4 durch eine Verteilerplatte 9 getrennt, die ihrerseits mit Bohrungen versehen ist, welche einen Durchtritt der im Unterkasten 4 enthaltenen Teilchenmasse verhindert.

ünterkasten 4 und Oberkasten 5 sind durch ein Bündel paralleler, lotrechter Rohre 10 und einen Schleusendurchgang 11 miteinander verbunden, die in den Rohrboden 2 und 3 festgelegt sind und mit ihren oberen und unteren Enden im Oberkasten bzw. ünterkasten münden. Im Betrieb strömt ein flüssiges Medium oder Strömungsmittel, z.B. Wasser, als erstes Wärmeaustauschmedium durch das Speiserohr 6, den unteren Kasten 8, die Verteilerplatte 9, den Bodenkasten 4, die Rohre 10, den Oberkasten 5 und das Austragrohr 7. Ein zweites Wärmeaustauschmedium tritt über ein Speiserohr 15 in das Gehäuse ein, um zwischen den Rohren 10 hindurchzuströmen

und das Gehäuse über einen Auslaß 16 zu verlassen. 30

Während das erste Medium den Bodenkasten 4 durchströmt, wird die in diesem enthaltene Teilchenmasse aufgewirbelt bzw. fluidisiert und durch die Rohre 10 in den Oberkasten

5 mitgenommen, um eine zumindest die Rohre 10 ausfüllende Wirbelschicht zu bilden. Diese Wirbelschicht verbessert in an sich bekannter Weise wesentlich die Wärmeaustauschleistung.

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Zwei konische Ventilglieder 12 und 13, die durch eine Ventilstange 14 unmittelbar miteinander verbunden sind, sind nahe der jeweiligen Enden des Schleusendurchgangs 11 so" angeordnet, daß ihre Kegelspitzen gegeneinander gerichtet sind. Diese Ventilglieder vermögen sich an die betreffenden Enden des Schleusendurchgangs 11 anzulegen, so daß sie obere und untere Ventile bzw. Klappen bilden. Der Abstand zwischen den Ventilgliedern ist geringfügig größer als die Länge des Schleusendurchgangs 11, so daß dieser nicht an beiden Enden gleichzeitig geschlossen sein kann.

Die Anordnung aus den Vehtilgliedern 12, 13 und der Ventilstange 14 wird im Betrieb durch den im ersten Medium zwischen dem Bodenkasten 4 und dem Oberkasten 5 herrschenden Druckunterschied nach oben gedrückt, so daß das untere Ventil 12 den Schleusendurchgang 11 verschließt, während dessen oberes Ende offen ist. Dabei fällt ein Teil des Teilchenguts am offenen Ventilglied 13 vorbei in den' Schleusendurchgang 11 hinein, so daß sich dieser zu füllen beginnt. Wenn das Gesamtgewicht der Ventilanordnung und der im Schleusendurchgang befindlichen Teilchen die . durch den Druckunterschied zwischen Boden- und Oberkasten auf die Ventilanordnung einwirkende externe Kraft

²^ übersteigt, verlagert sich die Ventilanordnung abwärts, • so daß das obere Ende des Schleusendurchgangs geschlossen wird. Hierbei fallen die Teilchen aus dem Schleusendurchgang 11 in den Bodenkasten 4 hinein, worauf der anfängliche Zustand wieder hergestellt wird. Dieser Ar-. beitszyklus wiederholt sich anschließend selbsttätig.

Als Ergebnis dies'er periodischen, chargenweisen überführung oder Förderung von Teilchen vom Oberkasten zum Unterkasten kann das erste Medium die Rohre mit solcher Strömungs- bzw. Durchsatzgeschwindigkeit*durchströmen , daß die Teilchen in den Rohren IO vom Bodenkasten zum Oberkasten mitgerissen werden. Hieraus ergeben sich die eingangs ge-

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schilderten Vorteile. Ersichtlicherweise wird durch die einfache Fördereinrichtung, die durch den Schleusendurchgang 11 und die Ventilanordnung 12,13,14 gebildet wird, die Entstehung eines Kurzschlusses bzw. einer überbrückung für das erste Medium an den Rohren 10 vorbei verhindert.

Im folgenden sind verschiedene mögliche Änderungen oder Abwandlungen der Konstruktion gemäß Fig. 1 erläutert, die nicht im einzelnen dargestellt zu werden brauchen. Beispielsweise können die Ventile des Schleusendurchgangs gemeinsam oder unabhängig von außen her angesteuert werden, falls dies aus besonderen Gründen erforderlich ist. Außerdem kann sich der Schleusendurchgang 11 in Abwärtsrichtung geringfügig erweitern, so daß die Teilchenmasse schneller aus ihm auszutreten vermag. Die Werkstoffwahl für diesen Schleusendurchgang 11 kann an die Erfordernisse bezüglich verbesserter thermischer Isolierung des Schleusendurchgangs oder bezüglich der Vermeidung einer Ablagerung von Verunreinigungen angepaßt werden. Wie eingangs erwähnt, kann dies durch zweckmäßige Werkstoffwahl für den Schleusendurchgang 11 selbst oder durch Wahl eines geeigneten Auskleidematerials für das Innere des Schleusendurchgangs geschehen. Die Wärmeisolierung kann auch dadurch verbessert werden, daß der Schleusendurchgang doppelwandig ausgelegt wird.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, welche derjenigen gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied ähnelt, daß der Schleusenbzw» Förderdurchgang für das Teilchengut nicht zwischen den Rohren 10, sondern außerhalb der Wand des Zylinders 1 verläuft. Gemäß Fig. 2 sind zwei Fördereinrichtungen mit Schleusenkammern 17 bzw. 18 vorgesehen. Die Schleusenkammern 17 und 18 sind durch Ventilanordnungen 12,13, ähnlich derjenigen nach Fig. 1, festgelegt und mit Ober-

"^ bzw. Bodenkästen durch Leitungsabschnitte 19 und 20 verbunden, die diagonal verlaufen und an den Punkten 21 bzw. 22 am Oberkasten 4 bzw. Unterkasten 5 angeschlossen sind.

Die Lage der Anschlußpunkte 21 und 22 ist so gewählt, daß sie in Höhe von Ober- bzw. Unterseite der im Betrieb gebildeten Teilchen-Fließbetten im Bodenkasten bzw. Oberkasten 4 liegt. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Festlegung dieser (Wirbelschicht-)Ebenen erreicht, wobei die Fördereinrichtungen auch beim periodischen Öffnen und Schließen der Schleusenkammern den ungestörten Betrieb der Vorrichtung kaum beeinträchtigen. Anstelle der beiden dargestellten Schleusendurchgänge kann auch ein einziger Schleusendurchgang oder eine ganze Reihe von Schleusendurchgängen um die Vorrichtung herum vorgesehen sein. Die Überführungs- bzw. Fördereinrichtung gemäß Fig. 2 ist an bestehenden Anlagen zur Vergrößerung ihrer Wärmeaustauschleistung nachrüstbar. 15

Ersichtlicherweise kann die Schleusenkammerkonstruktion mit den Ventilen der dargestellten Art auch durch ein lotrecht arbeitendes Zellenkammer-Schleusensystem an sich bekannter Bauart ersetzt werden. Ein solches Schleu-

sensystem müßte allerdings von außen her angetrieben werden .

Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform, die eine

Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 2 darstellt 25

und die besonders dann vorteilhaft ist, wenn sich die Teilchen-Durchsatzmenge durch die Vorrichtung so stark vergrößert,·daß die Gefahr dafür besteht, daß Teilchen durch den Mediumstrom aus der Vorrichtung herausgeför-

dert werden. Zu diesem Zweck ist der Anschlußpunkt 21 30

der Fördereinrichtung mit dem Auslaß 7 des Oberkastens

kombiniert. Im Auslaß bzw. Austragrohr 7 ist ein über eine Rohrleitung 23 mit dem Oberkasten 5 verbundener Zyklonenscheider 24 angeordnet. In der Offensteilung des _oc oberen Ventils 13 fallen die Teilchen aus dem Zyklonen-

scheider 24 in die Schleusenkammer 17 hinein. Das flüssige Medium wird über eine Rohrleitung 25 aus dem Zyklonenscheider 24 abgeführt.

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-17-

Pig. 4 veranschaulicht eine andere Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1. In diesem Fall ist das Speiserohr 6 am Boden des unteren Kastens 8 angeordnet, wobei die Bohrungen in der Verteilerplatte 9 eine solche Größe besitzen, daß sie von den Teilchen passiert werden können. Der Schleusendurchgang 11 erstreckt sich bis unter die Verteilerplatte, so daß die Teilchen unter die Verteilerplatte zurückgefördert werden, über dem (oberen) Ende des Speiserohrs 6 ist eine Kappe 26 angeordnet, die zusammen mit dem freien Ende (Mündung) des Speiserohrs 6 ein Labyrinth für die einströmende Flüssigkeit bildet. Hierdurch wird das Teilchengut an einem Eintritt in das Speiserohr 6 gehindert. Auf diese Weise wird eine weite bzw. großflächige Verteilung des flüssigen Mediums und der Teilchenmasse im Kasten 8 erreicht, so daß an den Bohrungen der Verteilerplatte 9 eine vergleichsweise gleichmäßige Strömung des Mediums sichergestellt ist. Auf diese Weise wird ein hoher Wirkungsgrad erzielt, weil die Strömung in den Rohren 10 gleichmäßiger ist.

Die Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 können auch so abgewandelt werden, daß die Rückführleitungen 20 unter. der Verteilerplatte 9 einmünden.

Claims

Henkel, Kern, Fsier & Ham®! Patentanwälte

Esmil BV Möhlstraße37

D-8000 München

Amsterdam, Niederlande

_ Tel.: 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

4679/ES 39

11. Nov. 1981

Vorrichtung zum Hindurchleiten bzw. Konditionieren eines flüssigen Mediums

Patentansprüche

Vorrichtung zum Hindurchleiten bzw. Konditionieren eines flüssigen Mediums mit einer Anzahl lotrechter Rohre (10), deren untere und obere Enden in eine untere Kammer (4) bzw. eine obere Kammer (5) münden, welche an einen Speiseeinlaß (6) bzw. einen Austrag-Auslaß (7) für das flüssige Medium angeschlossen sind, wobei das flüssige Medium im Betrieb die Rohre (10) in Aufwärtsrichtung durchströmt und wobei in der Vorrichtung eine Masse von durch das flüssige Medium fluidisierbaren Teilchen vorhanden ist, die im fluidisierten Zustand zumindest die Rohre (10) einnehmen, gekennzeichnet durch eine Rückführ- bzw. Fördereinrichtung (11, 12, 13; 12, 13, 17), welche die Teilchen chargenweise von der oberen Kammer (5) zur unteren Kammer (4) zu fördern vermag, ohne dabei in der Fördereinrichtung eine unmittelbare Verbindung zwischen oberer und unterer Kammer (5, 4) herzustellen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung einen Abscheider (24) zum Trennen der zurückzufördernden Teilchen vom flüssigen Medium aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet/ daß die Fördereinrichtung mit der oberen Kammer (5) in einer Ebene bzw. Höhe über den oberen Enden der Rohre (10) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung mit der unteren Kammer (4) an oder nahe der tiefsten Ebene, welche die fluidisierten Teilchen in der unteren Kammer im Betrieb einnehmen, verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kammer (4) an einer Stelle mit Abstand unterhalb der unteren Enden der . Rohre (10) und über dem Speiseeinlaß für das flüssige Medium eine waagerechte Strömungs-Verteilerplatte (9) aufweist, die mit Bohrungen für den Durchtritt des flüssigen Mediums und der Teilchen versehen ist, und daß die Fördereinrichtung in einer Ebene über der Verteilerplatte mit der unteren Kammer verbunden ist (Fig. 4).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speiseeinlaß (6) im Boden der unteren Kammer

Q angeordnet ist und über einen Labyrinthdurchgang (26) in die untere Kammer einmündet.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung

*

mindestens einen Ventildurchgang mit zwei eine Schleusenkammer (11; 17) festlegenden Ventilen oder Klappen (12, 13) aufweist, daß das erste Ventil (13) zu öffnen

vermag, um die Teilchen aus der oberen Kammer in die Schleusenkammer einzulassen, und daß das zweite Ventil (12) zu öffnen vermag, um die ^Teilchen aus der Schleusenkammer in die untere Kammer eintreten zu lassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung mehrere Ventildurchgänge aufweist (Fig. 2).

10

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch

{ · gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Ventildurchgang des

} ersten Ventils (13) über dem zweiten Ventil (12) angeordnet ist und daß beide Ventile konische Ventilglieder 15 aufweisen, wobei sich das konische Ventilglied des

ersten Ventils in Abwärtsrichtung und dasjenige des zweiten Ventils in Aufwärtsrichtung verjüngt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Ventilglieder der beiden Ventile

zur gemeinsamen Bewegung durch eine die Schleusenkammer durchsetzende Ventilstange (14) mechanisch miteinander gekoppelt sind.

ι-] _# Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Ventildurchgang sich zwischen den Rohren (10) von der oberen Kammer zur unteren Kammer erstreckt (Fig. 1 und 4).

on

° 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Ventildurchgang sich an einer von den Rohren (10) entfernten Stelle von oberer zu unterer Kammer erstreckt (Fig. 2 und 3).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Ventildurchgang gegenüber der Umgebung thermisch isoliert ist.

-A-

¹ 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der bzw. jeder Ventildurchgang von der oberen Kammer zur unteren Kammer hin erweitert.

5 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Ventildurchgang eine Innenfläche aus einem ein Anhaften verhindernden Werkstoff aufweist.