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Fließbettapparatur
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Die Erfindung betrifft eine Fließbettapparatur zum Mischen, Trocknen,
Granulieren, Pelletieren, Lackieren und/ oder Dragieren pulvrigen körnigen Gutes
mit - einem Behälter, der in Bezug auf eine zumindest annähernd senkrechte Behälterachse
zumindest annähernd rotationssymmetrisch, insbesondere kugelförmig ist und an eine
Quelle für ein Gas anschließbar ist, um das Gut im Behälter zu bewegen, insbesondere
zu fluidisieren, - einem Abweisschirm, der in einem oberen Bereich des Behälters
angeordnet ist und ein Gewölbe mit ringförmigem Scheitel bildet, um das vom Gas
nach oben mitgenommene Gut nach außen und unten umzulenken, - und einem Gasauslaß,
der oberhalb des Abweisschirms angeordnet ist.
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Bei einer bekannten Fließbettapparatur dieser Gattung (EP-A 0 103
900) bleibt der Zwischenraum zwischen dem Abweisschirm und dem oberhalb von diesem
angeordneten Gasauslaß teilweise ungenutzt. Es ist zwar ein zentrales Tauchrohr
vorgesehen, das sich von oben her durch den Abweisschirm hindurch in den unteren
Bereich des Behälters erstreckt und frisches Gas zuführt. Aber selbst wenn das
Tauchrohr
einen beachtlichen Außendurchmesser hat, entsteht rings um dessen Außenwand oberhalb
des Abweisschirms eine tote Zone, in der das zum Gasauslaß abströmende Gas eine
sehr geringe Geschwindigkeit hat und dazu neigt, sich von Staub und möglicherweise
mitgerissenen Gutpartikeln zu befreien, die sich dann auf dem Abweisschirm vor allem
radial innerhalb von dessen kreisförmigem Scheitel absetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Ablagerungen zu vermeiden.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, - daß auf dem Abweisschirm
gleichachsig mit ihm und gegen ihn abgedichtet ein im Querschnitt ringförmiger Filter
angeordnet ist, - der Abweisschirm ausschließlich radial außerhalb des Filters Gas
nach oben strömen läßt und - der Innenraum des Filters an den Gasauslaß angeschlossen
ist.
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Damit wird die bisher tote Zone oberhalb des Abweisschirms genutzt,
um das Gas zu filtern, das am radial äußeren Rand des Abweisschirms vorbei oder
durch einen gegebenenfalls vorgesehenen gasdurchlässigen äußeren Randbereich des
Abweisschirms hindurch nach oben geströmt ist. Staub- und Gutablagerungen auf dem
radial inneren Bereich des Abweisschirmes werden auf diese Weise vermieden; radial
außerhalb des Scheitels bildet sich auf dem Abweisschirm wegen der dort höheren
Strömungsgeschwindigkeit im allgemeinen ohnehin keine nennenswerte Ablagerung. Der
Filter, der ganz oder mindestens teilweise innerhalb des Behälters angeordnet ist,
macht in manchen Fällen einen externen Filter entbehrlich, so daß sich eine insgesamt
raumsparende Anordnung ergibt.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung hat der Filter einen
Fußdurchmesser, der zumindest annähernd mit dem Scheiteldurchmesser des Abweisschirms
übereinstimmt.
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Die erforderliche Abdichtung des Filters läßt sich besonders einfach
dadurch erreichen, daß der Filter zwischen dem Abweisschirm und einem ringförmigen
Stutzen eines Behälteraufsatzes eingespannt ist.
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Bei der genannten ersten Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft,
wenn der Filter einen Fußring hat, der eine radial nach außen abfallende Oberseite
aufweist und an seiner Unterseite eine Dichtung enthält.
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In einer zweiten Ausführungsform ist die Erfindung dadurch weitergebildet,
daß - der gegen den Abweisschirm abgedichtete Filter als innerer Filter von einem
ebenfalls ringförmigen äußeren Filter umschlossen ist, - der innere Filter einen
Fußring hat, der auf dem Abweisschirm dichtend aufliegt, - beide Filter gemeinsam
einen ringförmigen oberen Scheitel bilden und - der äußere Filter einen Fußring
hat, der am Behälter dichtend anliegt.
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Auf diese Weise erhält man bei gegebenem Einbauraum, der die Filter
aufnimmt, eine besonders große Filterfläche.
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Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es ferner vorteilhaft,
wenn die beiden Filter selbsttragend ausgebildet und ausschließlich durch die Anlage
ihrer Fußringe am Abweisschirm bzw. am Behälter elastisch eingespannt sind. Auf
diese Weise lassen sich die Filter besonders einfach einbauen.
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Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der äußere Filter sich von dem
ringförmigen oberen Scheitel aus kegelstumpf förmig nach unten erweitert und der
innere Filter sich ebenfalls kegelstumpfförmig nach unten erweitert und mit seinem
Fuß ring radial außerhalb des ringförmigen Scheitels am Abweisschirm anliegt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Fig.l bis 3 zeigen drei erfindungsgemäße
Fließbettapparaturen im Axialschnitt.
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Die in Fig.l dargestellte Fließbettapparatur hat einen Behälter 10,
der in bezug auf eine senkrechte Achse A rotationssymmetrisch und großenteils kugelförmig
ist. Der Behälter besteht aus einem Oberteil 12 und einem Unterteil 14, die beide
aus Glas bestehen und in einer waagerechten Äquatorialebene B-B dicht, jedoch leicht
lösbar, miteinander verbunden sind. Das Unterteil 14 ruht auf einem rotationssymmetrischen
Sockel 16; in diesem ist ein Ringkanal 18 ausgebildet, der durch einen ununterbrochenen
Ringspalt 20 mit dem Inneren des Behälters 10 verbunden ist. In den Ringkanal 18
mündet tangential mindestens eine Leitung 22, die an eine Gasquelle angeschlossen
ist.
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Unterhalb des Ringspalts 20 sind in gleichmäßigen Abständen rings
um die Achse A mehrere Flüssigkeitsdüsen 24 und in geringem Abstand unterhalb davon
je eine Feststoffdüse 26 angeordnet. Die Feststoffdüsen 26 sind an eine Ringkammer
28 angeschlossen, in die mindestens eine Leitung 30 für pulverförmige Feststoffe
tangential einmündet.
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An den Sockel 16 schließt sich unterhalb und radial innerhalb der
Feststoffdüsen 26 eine Schüssel 32 an,
deren im wesentlichen zylindrische
Wand 33 zusammen mit einem sie umgebenden Mantel 34 die Ringkammer 28 bildet.
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Falls die nur in der linken Hälfte der Fig.l dargestellte Ringkammer
28 nicht benötigt wird, kann der Mantel 34, wie in der rechten Hälfte der Fig.l
dargestellt, durch einen Mantel 34' ersetzt werden, der unmittelbar an der zylindrischen
Wand 33 der Schüssel 32 anliegt. In beiden Fällen ist der Mantel 34 bzw. 34' von
unten her auf die Schüssel 32 aufgeschoben und durch einen Stützring 36 abgestützt,
der, ebenfalls von unten her, auf die Schüssel 30 aufgeschraubt ist.
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Die Schüssel 32 hat einen axial nach unten ragenden Rohrstutzen 38,
der über ein Stützrohr 40 an einem Tragarm 42 abgestützt ist. Innerhalb des Rohrstutzens
38 ist ein zentraler, rotationssymmetrischer Umlenkkörper 44 angeordnet, der in
seiner links in Fig.l dargestellten Betriebsstellung die Schüssel 32 als deren Boden
nach unten abschließt und in seiner rechts in Fig.1 dargestellten Entleerungsstellung
einen Ringspalt freigibt, durch den der Behälter 10 entleert werden kann. Zum Verschieben
des Umlenkkörpers 44 zwischen den beiden genannten Stellungen ist innerhalb des
Rohrstutzens 38 eine Kolbenzylindereinheit 46 angeordnet.
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Der Umlenkkörper 44 hat ein spitzes Mittelteil 48, das axial nach
oben in das untere Ende eines ebenfalls axial angeordneten Tauchrohrs 50 hineinragt.
Das Tauchrohr 50 ist mit seinem unteren Ende durch Streben 52 an der Schüssel 32
abgestützt und begrenzt mit der zylindrischen Wand der Schüssel einen schlanken
Ringraum 54.
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Rings um das obere Ende des Tauchrohrs 50, in das ein Gaseinlaßrohr
56 mündet, ist ein Abweisschirm 58 angeordnet, der aus glattem Blech besteht und
ein ringförmiges Gewölbe von halbkreisförmigem Querschnitt bildet. Das
Gewölbe
hat einen kreisförmigen Scheitel C, dessen Durchmesser D ungefähr halbsogroß ist
wie der größte Innendurchmesser des Behälters 10. Die Krümmungsmittelpunkte sämtlicher
Querschnitte des Gewölbes bilden einen Kreis E, der ungefähr in der Äquatorialebene
B des Behälters 10 liegt. Der Abweisschirm 58 schließt sich dicht an das obere Ende
des Tauchrohrs 50 an und läßt zwischen sich und dem Behälter 10 außen einen Ringspalt
60 frei, dessen Querschnittsfläche merklich größer ist als die Querschnittsfläche
des Ringraumes 54.
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Auf dem Abweisschirm 58 ruht ein im Querschnitt kreisförmiger, im
dargestellten Beispiel zylindrischer Filter 62 mit einem Fußring 64. Der Fußring
64 hat eine kegelförmig nach außen abfallende Oberseite und ist durch eine in seine
Unterseite eingebettete ringförmige Dichtung 66 gegen den Abweisschirm 58 im Bereich
von dessen Scheitel C abgedichtet.
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Nach oben hin ist der Filter 62 durch eine weitere ringförmige Dichtung
68 gegen einen ringförmigen Stutzen 70 abgedichtet, der an einem Behälteraufsatz
72 ausgebildet ist. Der Behälteraufsatz 72 hat einen Gasauslaß 74, der in üblicher,
nicht dargestellter Weise an eine Einrichtung zum Wiederaufbereiten des ausgetretenen
Gases anschließbar ist.
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Die in Fig.l dargestellte Fließbettapparatur läßt sich beispielsweise
so betreiben, daß in den zu Betriebsbeginn leeren Behälter 10 durch das Tauchrohr
50 erhitzte Luft eingeleitet wird. Die Luft wird von dem in seine Betriebsstellung
abgesenkten Umlenkkörper 44 umgelenkt, durchströmt den Ringraum 54 senkrecht nach
oben rings um das Tauchrohr 50 und wird vom Abweisschirm 58 nach außen und nach
unten abgelenkt, so daß sich im Bereich unterhalb
des Abweisschirms
ein toroidförmiger Wirbel bildet.
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Dieser Wirbel wird durch zusätzliche Luft unterstützt, die durch den
Ringspalt 20 in das Innere des Behälters 10 derart eingeleitet wird, daß sie schräg
nach unten und innen strömt.
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In die durch den Ring spalt 20 eintretende zusätzliche Luft wird durch
die Flüssigkeitsdüsen 24 eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch und durch
die Feststoffdüsen 26 ein Feststoff oder Feststoffgemisch in Pulverform eingesprüht.
Dadurch bildet sich innerhalb des Luftwirbels ein Aufbaugranulat, das von dem rings
um das Tauchrohr 50 aufsteigenden Luftstrom nach oben mitgerissen und vom Abweisschirm
58 radial nach außen und dann nach unten abgelenkt wird. Die durch den Ringspalt
20 eintretende zusätzliche Luft bildet eine Art Luftkissen, auf dem das Aufbaugranulat
oder sonstiges in dem Behälter 10 behandeltes Gut gleichmäßig nach unten rutscht,
um dann oberhalb des Ringraumes 54 erneut axial aufwärts bewegt zu werden. Verbrauchte
Luft strömt durch den Ringspalt 60 nach oben, wird vom Filter 62 gereinigt und gelangt
von dort zum Gasauslaß 74.
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Die beschriebene Fließbettapparatur kann auch in anderer Weise betrieben
werden, z.B. können Granulationskerne oder ein fertiges Granulat in den Behälter
10 eingebracht und dort lackiert oder dragiert werden.
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In Fig.2 ist eine Variante dargestellt, die sich von der in Fig.l
dargestellten Ausführungsform im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß Schüssel
32 und Tauchrohr 50 samt Gasauslaßrohr 56 fortgelassen sind, der Sockel 16 als Gaseinlaß
radial innerhalb des Ringspalts 20 zwei weitere Ringspalte 76 und 78 aufweist, und
der Umlenkkörper 44 sich unmittelbar an den Sockel 16 anschließt.
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Die Ringspalte 20 und 76 einerseits und die Ringspalte 76 und 78 andererseits
sind durch ringförmige Wandabschnitte 80 bzw. 82 des Sockels 16 voneinander getrennt,
die innerhalb des Ringkanals 18 durch Streben 84 bzw. 86 abgestützt sind. Die Ringspalte
20 und 76 münden unmittelbar in den Behälter 10. Der Ringspalt 78 ist an einen ringförmigen
Umlenkkanal 88 angeschlossen, der zwischen dem Umlenkkörper 44 und einem Mantel
90 aus Edelstahlblech ausgebildet ist. Der Mantel 90 ist an achsparallelen Bolzen
92 befestigt, die von oben her in den Umlenkkörper 44 eingesteckt sind.
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In eine axiale Bohrung des Umlenkkörpers 44 ist von unten her ein
Düsenträger 94 eingesetzt, der radial innerhalb der Mündung des ringförmigen Umlenkkanals
88 aus dem Umlenkkörper 44 nach oben herausragt und einen Kranz Düsen 24 zum Einsprühen
flüssiger Stoffe aufweist. In den Ringkanal 18 des Sockels 16 mündet, wie bei der
Ausführungsform gemäß Fig.l, die an die Gasquelle angeschlossene Leitung 22 und,
abweichend von Fig.1, die Leitung 30 für pulverförmige Feststoffe.
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Der Abweisschirm 58 hat einen zentralen Abweiskörper 96, an dem ein
axialer Zuganker 98 befestigt ist. Durch diesen Zuganker 98 sind Abweisschirm 58
und Filter 62 mit dem Behälteraufsatz 72 in leicht lösbarer Weise zusammengespannt.
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In Fig.3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Filter
62 einen Fußring 64 von größerem Durchmesser als der in Fig.l und 2 dargestellte
hat. Der Fußring 64 liegt gemäß Fig.3 radial außerhalb des ringförmigen Scheitels
C in einem Bereich auf dem Abweisschirm 58 auf, in dem dieser stark genug nach außen
geneigt ist, um Ablagerungen von Staub und Partikeln des Gutes zu vermeiden.
Vom
Fußring 64 aus verjüngt sich der Filter 62 kegelstumpfförmig nach oben bis zu einem
ringförmigen oberen Scheitel 100, der mindestens annähernd in der Höhe angeordnet
ist, in welcher das Oberteil 12 des Behälters 10 endet.
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Der Filter 62 ist als radial innerer Filter von einem radial äußeren
Filter 102 umgeben, der am Scheitel 100 mit ihm dicht verbunden ist. Vom Scheitel
100 aus erweitert sich der äußere Filter 102 kegelstumpfförmig nach unten mit einem
Kegelwinkel, der größer als derjenige des inneren Filters 62 ist. Der äußere Filter
102 endet in einem Fußring 104, der einen erheblich größeren Durchmesser als der
Fuß ring 64 hat und an der Innenwand des Behälteroberteils 12 dicht anliegt.
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Die beiden Filter 62 und 102 bestehen aus elastischem Siebmaterial
und sind gemeinsam - ähnlich einer Tellerfederanordnung - zwischen Abweisschirm
58 und Behälteroberteil 12 eingespannt und allein durch diese Einspannung festgehalten.