DE3412000A1

DE3412000A1 - Pneumatische mischvorrichtung fuer schuettgueter

Info

Publication number: DE3412000A1
Application number: DE19843412000
Authority: DE
Inventors: Hans-Günter 5250 Engelskirchen Palm
Original assignee: Dr Madaus & Co 5000 Koeln; Dr Madaus GmbH and Co
Current assignee: Madaus Holding GmbH
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE3412000C2; SE8501515L; IT8520160A0; GB8508437D0; ES295728Y; US4655603A; JPS618125A; FR2561943A1; SE8501515D0; CH667400A5; SE463805B; GB2159435B; CA1256099A; GB2159435A; IT1183529B; FR2561943B1; ES295728U

Description

Dr. Madaus & Co. Ostmerheimer Str. 198

5000 Köln 91 (Merheim)

Pneumatische Mischvorrichtung für Schüttgüter

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Mischvorrichtung für Schüttgüter mit einem zylindrischen Behälter, der in seinem oberen Teil eine Lochplatte aufweist, deren Lochbohrungen konzentrisch mit an der Lochplatte nach unten hängend befestigten, zylindrischen Filtereinheiten angeordnet sind, und der oberhalb der Lochplatte mehrere an Druckgasleitungen angeschlossene Rückspüldüsen aufweist, die koaxial in die öffnungen der Filtereinheiten weisen und über die Rückspülluft in die Filtereinheiten einleitbar ist.

Derartige pneumatische Mischeinrichtungen für Schüttgüter, auch Gasstrahlmischer genannt, dienen dazu, Schüttgüter mittels Gasstrahlen zu homogenisieren und zu mischen.

Eine bekannte pneumatische Mischvorrichtung besteht aus einem zylindrischen Behälter stehender Anordnung mit konischem Auslaufboden, in dessen unterstem Bereich sich ein Kranz von Düsen zum Einblasen eines Mischgases befindet. Im oberen zylindrischen Teil unterhalb des Mischerdeckels befindet sich ein Abluftfilter und ein Anschluß für die Abluft. Das Abluftfilter besteht aus mehreren hängend an einer Lochplatte befestigten Kerzenfiltereinheiten mit Papierfaltenfilter. Die Kerzenfiltereinheiten sind konzentrisch mit den Lochbohrungen der Lochplatte und nach oben offen. An dem Mischerdeckel sind Druckgasleitungen befestigt, von denen Rohrstutzen koaxial in die öffnungen der Kerzenfiltereinheiten abstehen und über die Rückspülluft zur Reinigung der Papierfaltenfilter in die Kerzenfiltereinheiten eingeleitet werden kann. Während des Mischvorgangs wird das Mischgas über die Kerzenfiltereinheiten und den Abluftanschluß abgeblasen. Wegen des intensiven Mischens des Schüttgutes, wobei der gesamte Mischerinhalt schlagartig mit Hilfe impulsartiger Gasstrahlen durchwirbelt wird, tritt häufig eine Beschädigung der Papierfaltenfilter- auf. Bei einer Zerstörung des Filters kann das zu mischende Schüttgut unkontrolliert über den Abluftstutzen in die Atmosphäre entweichen. Ferner setzt sich das Mischgut, insbesondere bei granulatförmigem und staubigem Mischgut^ zwischen die einzelnen Lamellen des gefalteten Papierfilters fest. Dadurch wird die Abreinigung durch Rückspülung, die bei einem bestimmten Druckverlust am Filter eingeleitet wird, derart behindert, daß ein zu starker Druckanstieg beim Rückspülen ebenfalls zu einer Zerstörung des Papierfilters führt. Wird das Filter nicht zerstört, so werden zumindest in immer kürzeren Zeitabständen Rückspülungen durch den entstehenden über-

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druck ausgelöst, da sich die Poren des Papierfilters zunehmend zusetzen. Die pneumatische Mischvorrichtung muß dann häufig stillgelegt und nach Reinigung durch Rückspülung wieder angefahren werden. Das schnelle Zusetzen der Poren des Papierfilters und der dadurch steigende Druckverlust am Filter macht darüber hinaus einen häufigen Filterwechsel notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Mischvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine lange Standzeit des Filtermediums ermöglicht und die mit einem geringen Druckverlust arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Filtereinheiten aus Schlauchfiltern bestehen^, und daß unter jeder Rückspüldüse je eine Filterdüse mit zwei zueinander entgegengesetzten sich erweiternden Düsenabschnitten koaxial zu dem jeweiligen Schlauchfilter an der Lochplatte befestigt ist und in dieses Schlauchfilter hineinragt.

Die Kombination der Rückspüldüse, die Spülgas mit hohem Druck in die Filterdüse ggf. pulsierend einleitet, mit der Filterdüse, die das ausströmende Spülgas in dem sich verengenden Düsenabschnitt zunehmend beschleunigt und dann an der sich erweiternden Düsenöffnung die Geschwindigkeit des Spülgases in Druck zur Reinigung der Filterschläuche im Gegenstrom umsetzt, ermöglicht eine besser gebündelte Luftführung beim Rückspülen und damit letztlich eine bessere Druckverteilung im Schlauchfilter. Dadurch wird die Befestigung des Schlauchfilters an seinem oberen Ende entlastet und eine Beschädigung des Filtermediums durch eine ungleichmäßige Druck-

verteilung, insbesondere bei der Wechselbelastung durch einen gepulsten Rückspülgasstrom vermieden. Die verbesserte Druckverteilung im Schlauchfilter gewährleistet eine gleichmäßige und intensive Abreinigung des Filtermediums. Dadurch, daß die Filtereinheiten aus Schlauchfiltern mit im wesentlichen glatter zylindrischer Oberfläche bestehen, findet überwiegend eine Oberflächenfilterung statt, so daß sich das Filtermedium im Gegenstrom besonders leicht abreinigen läßt. Durch die verbesserte Reinigung der Schlauchfilter und die Vermeidung mechanischer Beschädigung wird eine erhebliche Standzeiterhöhung des Filtermediums erzielt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Rückspüldüsen zwei zueinander entgegengesetzte sich erweiternde Düsenabschnitte aufweisen und mit axialem Abstand von den Filterdüsen angeordnet sind. Auf diese Weise wird bereits das aus den Rückspüldüsen ausströmende Spülgas gebündelt, so daß die Rückspüldüse einen Abstand von der Öffnung der Filterdüsen haben kann, der dazu dienen kann, die Filterdüse mit einem zylindrischen Oberteil zu versehen, an dem die Schlauchfilter auf einfache Weise befestigt werden können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Filterdüsen Venturidüsen sind, deren sich allmählich erweiternder Düsenabschnitt in Richtung auf die Rückspüldüsen weist. Der sich allmählich erweiternde Düsenabschnitt wird von dem Spülgas im Gegenstrom durchströmt, so daß das Spülgas zunehmend beschleunigt wird. Der kurze Einlaufabschnitt der Venturidüse, der in Strömungsrichtung des Spülgases eine plötzliche Erweiterung des Strömungsquerschnitt

bewirkt, führt zu einer starken Verwirbelung des Spülgases bei gleichzeitig starker Geschwindigkeitsabnahme und hohem Druckanstieg. Dies führt zu einer besonders intensiven Reinigung des Filtermediums im Gegenstrom durch das Rückspülgas. Während des Filterbetriebs durchströmt das Mischgas die Venturidüsen in umgekehrter Richtung. Dabei weisen die Venturidüsen den Vorteil auf, einen geringen Druckverlust zu verursachen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß an der Lochplatte ein äußeres Stützgestell für die Schlauchfilter befestigt ist, das von der Lochplatte herabhängt und die unteren Enden der Schlauchfilter umgreift. Das zu mischende Schüttgut wird unter einem hohen Wirbeldruck von 8 bis 13 bar in mehreren pulsierenden Stoßen des Mischgases verwirbelt. Dabei sind die von der Lochplatte herabhängenden Schlauchfilter wegen ihrer großen Oberfläche, an der die Wirbelströmung angreift, in hohem Maße mechanisch beansprucht. Das äußere Stützgestell für die Schlauchfilter ermöglicht, in vorteilhafter Weise sicherzustellen, daß die Schlauchfilter sowohl bei der Reinigung mit einem pulsierenden Spülgasstrom als auch beim Mischen mit einem pulsierenden und rotierenden Mischgasstrom im wesentlichen in ihrer vertikal hängenden Lage verbleiben, so daß mechanische Beschädigungen, insbesondere des Filtermediums, vermieden werden und die Standzeit des Schlauchfilters erheblich erhöht wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Stützgestell an seinem unteren, die Schlauchfilterenden umfassende Ende aus mehreren in einer Ebene angeordneten Ringen besteht, die fest miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß einerseits jedes einzelne

Schlauchfilter für sich mit Abstand von den benachbarten Schlauchfiltern gehalten wird und daß das Stützgestell selbst wegen der miteinander fest verbundenen Ringe eine höhere Festigkeit erhält. Insbesondere heben sich Kräfte der Wirbelströmung auf das Stützgestell, die auf entgegengesetzte radiale Bereiche der Schlauchfiltereinheit einwirken, gegenseitig auf. Die in den Halterungen ruhiggestellten Schlauchfilter können nur noch eine geringe Schwenkbewegung ausführen, wodurch die Möglichkeit einer mechanischen Beschädigung des Schlauchfilters stark reduziert wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Filtermedium aus einem Polyestergewebe oder einem Baumwollpolyamidgewebe auf. Diese Filtermedien ermöglichen eine hohe Standzeit und einen geringen Druckverlust am Filter.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine pneumatische Mischvorrichtung mit in Schlauchfiltern angeordneten Venturidüsen,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1, der die gegenseitige Anordnung der Rückspüldüse und der Filterdüse zeigt,

Fig. 3 die Rückspüldüse in drei Ansichten,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Stützgestells und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Stützgestells von unten.

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Die pneumatische Mischvorrichtung besteht aus einem zylindrischen BehälterCl) stehender Anordnung mit konischem Auslauf boden (2). Im untersten Bereich des Auslaufbodens (2) befindet sich ein Kranz von Düsen (3) einschließlich Zuführleitungen und Absperrorganen für das Mischgas. Das Mischgas wird über eine Pumpe(4) und einen Druckbehälter (5) den Düsen (3) zugeführt. Der obere Teil des zylindrischen Behälters (l) wird von einem abnehmbaren Mischerdeckel (β) abgeschlossen. Der Mischerdeckel 6 weist eine oder mehrere Einlaßöffnungen (?) mit pneumatisch betätigtem Verschluß auf, über die ein unter Druck stehendes Spülgas für eine Filtereinrichtung (Q) in den oberen Teil des zylindrischen Behälters 1 einleitbar ist. Vom Mischerdeckel (6) steht außerdem ein koaxial zum Behälter (l) angeordneter Stutzen /9) für die Abluft nach außen ab.

Der Behälter (Ϊ) weist in der Auflageebene des Mischerdeckels (β) eine Lochplatte (10) auf mit insgesamt neunzehn Lochbohrungen 11, die mit Abstand voneinander symmetrisch und in der Form eines Sechsecks angeordnet sind, wobei eine Kante des Sechsecks aus drei in einer Linie liegenden Lochbohrungen (11) gebildet ist/ und die durch die Ecken gehenden Diagonalen aus fünf in einer Linie liegenden Lochbohrungen (11) gebildet sind. Die Lochplatte [IG) trennt einen unteren Mischbereich (l2) im Behälter (1) von einem oberen Reingasbereich (l3) unter dem Mischerdeckel /6) dicht ab.

An der Lochplatte (lO) ist in jeder Lochbohrung (ll) eine Venturidüse (14) vom Reingasbereich (13) nach unten in den Mischbereich (12) hängend auf der Oberseite der Lochplatte (ίο) befestigt. Hierzu weist die Venturidüse (14) an ihrem einen Ende einen Flansch (l5j mit insgesamt acht

umfangsmäßig gleichmäßig verteilten Bohrungen auf, durch die die Venturidüse (l4) fest mit der Lochplatte ^l0) verschraubt v/erden kann. Zwischen dem Flansch (15) der Venturidüse (l4) und der Lochplatte (lOJ ist eine Ringdichtung (l6) angeordnet. An dem dem Flansch (15) abgewandten Ende der Venturidüse (14) befindet sich ein abgerundet konischer Einlaufabschnitt (17), der bis zum engsten Düsenquerschnitt reicht. Nach dem engsten Querschnitt erweitert sich die Venturidüse (l4) allmählich in einem Düsenabschnitt (18), der an seinem Ende in einen zylindrischen, mit dem Flansch (15) endenden Düsenabschnitt (l9) mündet.

Der hohlzylindrische Düsenabschnitt (19) ist mit einer äußeren Ringnut (20) versehen, die eine O-Ring-Dichtung aufnehmen kann oder in die eine entsprechende Ausnehmung eines inneren Stützgestells (21) eines Schlauchfilters (22) einrasten kann. Dabei wird ein ansich bekanntes Stützgestell (2| in Form eines Innengerüstes auf den zylindrischen Düsenabschnitt (l9) aufgeschoben, über das innere Stützgestell (21) kann dann ein Filtermedium (34) übergestülpt werden, das am oberen Ende des Stützgestells (21) in Höhe des hohlzylindrischen Düsenabschnitts (19) mit einer Schlauchschelle (33) gemeinsam mit dem Stützgestell (21) gegen den zylindrischen Düsenabschnitt (19) festgeklemmt wird.

Koaxial zu den Venturidüsen (l4) und mit axialem Abstand nach oben sind jeweils Spülgasstutzen (23) im Reingasbereich (13) angeordnet, die von horizontal verlaufenden mit der Einlaßöffnung (7) verbundenen Druckleitungen (24) abstehen. Die Spülgasstutzen (23) weisen an ihren Enden jeweils eine Rückspüldüse (25) auf, die in den Spülgasstutzen (23) eingeschraubt ist und die zwei zueinander

entgegengesetzte sich erweiternde Düsenabschnitte (26),(27J und einen zwischen diesen angeordneten geraden Düsenkanal (28) aufweisen. Die Rückspüldüse (25) weist in ihrem mittleren Bereich auf ihrer Mantelfläche einen Ringflansch (29) auf, bis zu dem von einem Ende der Rückspüldüse (25) ein Außengewinde (30) reicht. Das Außengewinde (30) der Rückspüldüse (25) dient zum Einschrauben der Rückspüldüse (25) in ein entsprechendes Innengewinde (31) des Spülgasstutzens (23). Auf der dem Außengewinde (30) abgewandten Seite der Rückspüldüse (25) sind zwei zueinander parallele Flächen (32) auf entgegengesetzten Seiten in den Außenmantel der Rückspüldüse eingefräst, um die Rückspüldüse (25) mit einem Maulschlüssel einschrauben zu können.

An der Lochplatte (ld) ist außer den Venturidüsen (l4) ein äußeres Stützgestell (35) über insgesamt drei Stangen (36) befestigt, die parallel zu den Schlauchfiltern (22) am äußeren Rand der Filtereinheiten(δ) herabhängen. An den drei Stütz stangen (36) sind an derem unteren Ende insgesamt neunzehn Ringe (37), entsprechend den neunzehn Schlauchfiltern (22), untereinander fest verbunden, z.B. verschweißt, in einer Ebene angeordnet. Die Anordnung der Ringe (37) entspricht der Anordnung der Lochbohrungen (l]) in der Lochplatte (lO), wobei die Lochbohrungen und die Ringe (37) konzentrisch zueinander sind. Die drei Stangen (36) sind vorzugsweise an drei Ecken des von den Ringen (3 7) gebildeten Sechsecks mit gleichem Abstand voneinander angeordnet und fest mit den Ringen verbunden. Die Stangen (36) sind ferner kürzer als die Schlauchfilter (22), so daß jeder einzelne Ring (37) jeweils einen Schlauchfilter (22") an seinem unteren Ende umfaßt. Dabei wird jedes Schlauchfilter (22) in einem einheitlichen definierten Abstand von den benachbarten

Schlauchfiltern gehalten. Die Ringe (37) sind aus einem Stangenmaterial mit rundem Querschnitt, so daß selbst bei starken Verwirbelungen im Mischraum (l2) die auf den inneren Stützgestellen (21) aufgespannten Filtermedien (34) nicht beschädigt v/erden können. Zum Wechseln des Filtermediums (34) muß lediglich die Schlauchschelle (33) unterhalb der Lochplatte (10) in Höhe des zylindrischen Düsenabschnitts Ö-⁹) gelöst werden. Dabei kann das äußere Stützgestellf35) an der Lochplatte 10 montiert bleiben.

Das Filtermedium besteht vorzugsweise aus einem Polyestergewebe bzw. einem Baumwollpolyamidgewebe. Diese Gewebe weisen eine hohe Reißfestigkeit auf und gewährleisten aufgrund eines geringen Durchströmungswiderstandes einen geringen Druckverlust am Filter.

Die beschriebene Vorrichtung dient dazu, feinkörniges Schüttgut, z.B. ein Pulver, insbesondere bei unterschiedlichen Korngrößen oder unterschiedlichen Pulverstoffen zu mischen und zu homogenisieren. Zum Mischen der Schüttgüter werden diese in dem Behälter über entsprechende pneumatisch betätigte (nicht dargestellte) Einlaufverschlüsse eingefüllt. Der Mischraum 12 kann je nach Gashaltevermögen des Schüttgutes ca. zu 60 bis 70% gefüllt werden. Nach Befüllung wird der Mischvorgang durch eine automatisch arbeitende .; elektro-pneumatische Steuerung eingeleitet. Dabei gelangt das Mischgas, das in dem Druckbehälter (5) verdichtet und gespeichert ist, über eine Absperreinrichtung, _; z.B. einen Kugelhahn und mehrere Düsen (3) in den Misch- ; raum (12) des Behälters (l). Die zum Mischen erforderliche Strömungsturbulenz wird durch impulsartiges Einblasen des Mischgases über die Düsen (3^ erreicht, wobei

am Außenmantel des Behälters (l) ein spiralig aufsteigender Wirbel, nämlich eine Wirbelquelle, und im inneren Teil ein gegenlaufender absteigender Wirbel, nämlich eine Wirbelsenke, entsteht. Das intensive Mischen beruht also auf das schlagartige völlige Durchwirbeln des gesamten Mischerinhaltes durch die impulsartigen Mischgasstrahlen. Das bis auf einen geringen Restdruck im Behälter (l) expandierende Mischgas entweicht bei feinkörnigem Schüttgut über die Filtereinheiten (δ) und den Stutzen (9) nach außen. Dabei wird das Schlauchfilter (22) von außen nach innen durchströmt, wobei sich das Schüttgut auf der glatten zylindrischen Außenfläche des Filtermediums abscheidet. Nach Durchströmen des Filtermediums gelangt der Gasstrom über die Venturidüse fl4J in den Reingasbereich (13), wo er über den Stutzen (9) entweichen kann.

Während des Filterns setzen sich feinste Partikel des Schüttgutes in den Poren des Filtermediums fest, so daß der Druckabfall am Filtermedium ansteigt. Erreicht dieser Druckabfall einen bestimmten Grenzwert, muß ein Rückspülvorgang eingeleitet werden, um die Durchlässigkeit des Filtermediums wiederherzustellen. Dazu wird zunächst der Mischvorgang unterbrochen und der Mischgasstrom abgestellt. Dann wird über die Einlaßöffnung(7) pulsierend ein Rückspülgas eingeleitet, das über die Druckleitungen (24) an den Spülgasstutzen (23) über die Rückspüldüsen f25) austritt und eng gebündelt in die Venturidüse (14) eingeblasen wird. Die Venturidüse (l4) beschleunigt den Spülgasstrom bis zu ihrer engsten Querschnittsstelle, wonach durch eine Erweiterung des Düsenquerschnitts, eine Geschwindigkeits-Druck-Transformation stattfindet, so daß die Schlauchfilter mit hohem Druck im Gegenstrom pulsierend gereinigt v/erden, wobei

die Filterporen freigeblasen werden. Die enge Bündelung des Rückspülstromes bewirkt eine gleichmäßige Druckverteilung im Inneren des Schlauchfilters (22). Aufgrund der mit Hilfe der Rückspüldüsen (2^ und der Filterdüsen (14) optimierten Reinigung der Schlauchfilter (22) und aufgrund der Verwendung von Baumwollpolyamid- bzw. Polyesterfiltermedien kann der Druck in der Mischvorrichtung während des Mischvorganges auf 0,05 bar bei unverändertem Mischgasvolumendurchsatz abgesenkt werden. Dabei beträgt die durchschnittliche Porengröße des 2 mm dicken Filtermediums 1 μΐη und das Porenvolumen des Filtermediums 83%.

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Pneumatische Mischvorrichtung für Schüttgüter mit einem zylindrischen Behälter, der in seinem oberen Teil eine Lochplatte aufweist, deren Lochbohrungen konzentrisch mit an der Lochplatte nach unten hängend befestigten, zylindrischen Filtereinheiten angeordnet sind, und der oberhalb der Lochplatte mehrere an Druckgasleitungen angeschlossene Rückspüldüsen aufweist, die koaxial in die öffnungen der Filtereinheiten weisen und über die Rückspülluft in die Filtereinheiten einleitbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Filtereinheiten (8) aus Schlauchfiltern (22) bestehen und daß unter jeder Rückspüldüse (25) je eine Filterdüse (14) mit zwei zueinander entgegengesetzten sich erweiternden Düsenabschnitten (17,18) koaxial zu dem jeweiligen Schlauchfilter (22) an der Lochplatte (10) befestigt ist und in dieses Schlauchfilter (22) hineinragt.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspüldüsen (25) zwei zueinander entgegengesetzte sich erweiternde Düsenabschnitte (26,27) aufweisen und mit axialem Abstand von den Filterdüsen (14) angeordnet sind.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterdüsen (14) Venturidüsen sind, deren sich allmählich erweiternder Düsenabschnitt (18) in Richtung auf die Rückspüldüsen (25) weist.

4. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lochplatte (10) ein äußeres Stützgestell (35) für die Schlauchfilter (22) befestigt ist, das von der Lochplatte (10) herabhängt und die unteren Enden der Schlauchfilter (22) umgreift.

5. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützgestell (35) an seinem unteren die Schlauchfilterenden umfassenden Ende aus mehreren in einer Ebene angeordneten Ringen (37) besteht, die fest miteinander verbunden sind.

6. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (34) des Schlauchfilters (22) aus einem Polyestergewebe oder einem Baumwollpolyamidgewebe besteht.