DE3806537A1 - Duesenbaugruppe fuer apparaturen zum granulieren, pelletieren und/oder dragieren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für Apparaturen zum Granulieren, Pelletieren und/oder Dragieren, insbes. in einem Fließbett, mit

• - einem Tragkörper, der einen ersten Versorgungskanal für eine zu versprühende Substanz sowie einen zweiten Versor­ gungskanal für Druckgas aufweist, und
• - mehreren Mehrstoffdüsen, die je einen in den Tragkörper eingesetzten, äußeren Düsenkörper aufweisen, der einen zentralen Düsenkanal und einen rings um diesen ange­ ordneten ringförmigen Düsenkanal umschließt.

Eine Düsenbaugruppe dieser Gattung ist aus der EP 01 72 530 A2 bekannt. Dort ist der Tragkörper ringförmig gestaltet und als Sockel für einen im wesentlichen kugelförmigen Behälter einer Wirbelschicht- oder Fließbettapparatur aus­ gebildet. In einem unteren Bereich des Trägers erstreckt sich ein ringförmiger Versorgungskanal für pulverförmige Feststoffe, der durch eine schlitzförmige Düsenanordnung mit dem Innenraum des Behälters verbunden ist. In einem oberen Bereich des Trägers erstreckt sich ein ebenfalls ringförmiger Versorgungskanal für Druckgas. Dieser Versor­ gungskanal ist durch einen Ringspalt mit dem Inneren des Behälters verbunden, so daß Druckgas mit einer radial nach innen gerichteten Strömungskomponente in den Behälter ein­ strömen kann, um dort eine Umwälzbewegung von im Behälter zu behandelnden Substanzen zu fördern. In einem mittleren Höhenbereich zwischen den beiden ringförmigen Versor­ gungskanälen sind mehrere Flüssigkeitsdüsen am Träger be­ festigt und durch diesen hindurch in das Innere des Behäl­ ters gerichtet.

Die Flüssigkeitsdüsen sind Zweistoffdüsen mit je einem zentralen Düsenkanal für zu versprühende Flüssigkeit und einem rings um diesen angeordneten ringförmigen Düsenkanal für Druckluft, die eine feine Vernebelung der Flüssigkeit im Behälter fördert. Jede der Zweistoffdüsen hat zwei Anschlüsse für Schläuche, die als Versorgungsleitungen für Flüssigkeit und Druckluft dienen. Das durch den Ringspalt aus der oberen Versorgungsleitung in den Behälter einströ­ mende Gas bildet auf der Innenwand des Trägers eine Art Luftkissen, auf dem das zu behandelnde Gut abwärts und radial nach innen gleitet und in einen Schwebezustand gebracht wird, der eine anschließende, von einem zentralen Umlenkkörper bewirkte Aufwärtsbewegung des Gutes vorberei­ tet. Die Mündungen der Zweistoffdüsen sind in dem Gas- und Gutstrom an der Innenseite des Tragkörpers angeordnet, so daß eine durch sie eingesprühte flüssige und/oder pulver­ förmige Substanz gleichmäßig an das schon im Behälter ent­ haltene Gut angelagert werden kann.

Bei den bekannten gattungsgemäßen Düsenbaugruppen läßt sich indessen nicht in allen Betriebszuständen verhindern, daß einzelne Partikel der von den Mehrstoffdüsen einge­ sprühten Substanz ihre Bewegungsrichtung umkehren, all­ mählich in den Mündungsbereich der Düsen zurückwandern und sich dort entweder an den Düsen selbst oder in deren Umge­ bung an der Innenwand des Tragkörpers niederschlagen. Die­ se Gefahr ist besonders groß, wenn zahlreiche Mehrstoff­ düsen entweder in einem Kranz oder in einer Reihe neben­ einander derart angeordnet sind, daß sich zwischen den Düsen tote Zonen bilden. Die Gefahr von Ablagerungen kann auch dann entstehen, wenn zu behandelndes Gut ständig in gleicher Richtung über die Düsenmündungen hinwegströmt; in solchen Fällen bilden sich Ablagerungen bevorzugt stromab­ wärts von den Düsenmündungen, bezogen auf die Gutströmung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Düsenbaugruppe mit Mehrstoffdüsen derart zu gestalten, daß die Gefahr unerwünschter Ablagerungen der versprühten Sub­ stanz weitgehend vermieden wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Düsenbaugruppe der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß

• - entlang dem Tragkörper ein dritter Versorgungskanal für Druckgas angeordnet ist und
• - der äußere Düsenkörper jeder Mehrstoffdüse von einer ringförmigen Düsenmündung umgeben ist, die an den dritten Versorgungskanal angeschlossen ist.

Das aus dem dritten Versorgungskanal kommende, durch die ringförmige Düsenmündung austretende Gas bildet eine Art Mantelströmung rings um den Sprühbereich der aus dem ersten Versorgungskanal kommenden und mit Druckgas aus dem zweiten Versorgungskanal versprühten Substanz. Diese er­ findungsgemäße Mantelströmung ändert an der Art, wie die Substanz vom Druckgas aus dem zweiten Versorgungskanal zerstäubt wird, wenig oder nichts. Unerwünschte Migra­ tionsbewegungen von Partikeln der versprühten Substanz in Richtung zur Umgebung der Düsenmündung werden jedoch von der Mantelströmung weitgehend oder ganz verhindert. Dies gilt selbst dann, wenn die Mantelströmung verhältnismäßig schwach ist, so daß sie die Verteilung und das Fließver­ halten eines Gutes, das mit der versprühten Substanz be­ handelt wird, nicht oder nur unwesentlich verändert. Vor allem werden Wirbelschichten, wie sie in dem eingangs be­ schriebenen Behälter auftreten, durch die erfindungsgemäße Mantelströmung nicht oder nur unwesentlich gestört, wenn deren Strömungsgeschwindigkeit in der ringförmigen Düsen­ mündung nicht unnötig groß gewählt wird.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Mehrstoffdüsen im dritten Versorgungskanal selbst quer zu dessen Längsrichtung angeordnet. Durch diese Anordnung ergibt sich eine unmittelbare Verbindung des dritten Ver­ sorgungskanals mit den von ihm gespeisten ringförmigen Düsenmündungen.

Ebenfalls mit dem Ziel, Leitungen zu sparen, kann jede Mehrstoffdüse gegen den Tragkörper an mindestens zwei Ringzonen abgedichtet sein, zwischen denen der ringförmige Düsenkanal innerhalb des Tragkörpers an den zweiten Ver­ sorgungskanal angeschlossen ist. Das zum Versprühen vorge­ sehene Druckgas kann somit die Mehrstoffdüsen auf kurzen Wegen innerhalb des Tragkörpers erreichen.

Ebenso können freiliegende Leitungen für die zu versprü­ hende Substanz vermieden werden, wenn der zentrale Düsen­ kanal jeder Mehrstoffdüse an deren von der Düsenmündung entferntem Ende innerhalb des Tragkörpers an den ersten Versorgungskanal angeschlossen ist.

Wenn die erfindungsgemäße Düsenbaugruppe in bekannter Weise einen ringförmigen Tragkörper zum Anbau an einen rotationssymmetrischen Behälter aufweist, ist es zweck­ mäßig, daß die drei Versorgungskanäle gleichachsig, jedoch axial und radial gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Im Gegensatz dazu kann es zum Einbau der erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe in einen Kessel zweckmäßiger sein, daß

• - die Mehrstoffdüsen in Abständen nebeneinander an einem langgestreckten Tragkörper von tragflügelartigem Profil angeordnet sind und
• - der dritte Versorgungskanal zwischen dem Tragkörper und einem auf diesen aufgeschobenen Hüllkörper von entspre­ chendem Profil ausgebildet ist.

Eine solche Düsenbaugruppe läßt sich beispielsweise in einen rotierenden Kessel parallel zu dessen Achse anstelle oder zusätzlich zu einer Einrichtung einbauen, wie sie aus der DE 31 46 536 A1 (= EP 80 199 B) bekannt ist.

Ferner eignet sich die erfindungsgemäße Düsenbaugruppe mit langgestrecktem Tragkörper von tragflügelartigem Profil als Düsengruppe im Sinne der gleichzeitigen Patentanmel­ dung desselben Anmelders "Wirbelschichtapparatur, insbes. zum Granulieren pulverförmiger Substanz" (Anwaltsakte 1A-57 607).

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist der dritte Versorgungskanal vorzugsweise an eine Druckgasquelle von geringerem Druck als das Druckgas im zweiten Versorgungs­ kanal angeschlossen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine halbseitig als Axialschnitt dargestellte Teilansicht einer Fließbettapparatur mit einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe,

Fig. 2 eine Vergrößerung der rechten Hälfte der Fig. 1,

Fig. 3 eine andere erfindungsgemäße Düsenbaugruppe in Draufsicht,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3, teil­ weise in einem zur Zeichnungsebene der Fig. 3 parallelen Schnitt und in teilweise zerlegtem Zustand,

Fig. 5 den Schnitt V-V in Fig. 4,

Fig. 6 den Schnitt VI-VI in Fig. 4 und

Fig. 7 den Schnitt VII-VII in Fig. 4.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist ein ring­ förmiger Tragkörper 10 von einem Sockel 12 mit absatzweise auskragender Außenwand und einer entsprechend stufenförmi­ gen Umhüllung 14 gebildet, die in Richtung ihrer gemeinsa­ men Achse A mittels nicht dargestellter Spannvorrichtungen zusammengespannt sind. Auf dem Sockel 12 ist ein im we­ sentlichen kugelförmiger Behälter 16 befestigt, von dem nur ein unterer Randbereich dargestellt ist, und dessen Mittelpunkt auf der Achse liegt. Der Sockel 12 endet unten mit einem Rohrstutzen 18, der im normalen Betrieb von einem Umlenkkörper 20 verschlossen ist.

In den Behälter 16 und den Sockel 12 ragt, gleichachsig mit beiden, von oben her ein Tauchrohr 22; zwischen dessen zylindrischer Außenwand und einem zylindrischen Innenwand­ bereich des Sockels 12 ist ein Ringspalt 24 gebildet, des­ sen Querschnitt ebensogroß oder etwas kleiner ist als der Innenquerschnitt des Tauchrohrs 22. An den Ringspalt 24 schließt sich nach oben hin innerhalb des Sockels 12 ein konisch erweiterter Ringraum 26 an, der in den Innenraum 28 des Behälters 16 übergeht.

Im Betrieb enthalten der Ringraum 26 und der Innenraum 28 beispielsweise eine pulverförmige Substanz, die granuliert werden soll. Diese Substanz wird mit erwärmter, relativ trockener Luft fluidisiert, die durch das Tauchrohr 22 von oben her eingeleitet, vom Umlenkkörper 20 um 180° umge­ lenkt und im Ringspalt 24 sowie durch den Ringraum 26 hin­ durch an der Außenwand des Tauchrohrs 22 entlang nach oben geführt wird. Die so fluidisierte Substanz wird im Ring­ raum 26 mit Flüssigkeit besprüht. Diesem Zweck dient die Düsenbaugruppe, deren tragender Bauteil der Tragkörper 10 ist, und die im folgenden näher beschrieben wird.

Der Tragkörper 10 enthält drei Versorgungskanäle 30, 32 und 34, die sämtlich konzentrisch zur Achse A zwischen Sockel 12 und Mantel 14 ausgebildet sind. Ein erster Ver­ sorgungskanal 30 ist für die zu versprühende Substanz vor­ gesehen, beispielsweise eine klebrige Flüssigkeit, die mit einem Druck von vorzugsweise 0,5 bis 2,0 bar zugeführt wird. Dieser erste Versorgungskanal 30 ist von den drei genannten Versorgungskanälen am weitesten unten angeordnet und hat den kleinsten Durchmesser. Darüber ist ein zweiter Versorgungskanal 32 von etwas größerem Durchmesser ange­ ordnet, durch den ein Druckgas, beispielsweise erwärmte, relativ trockene Druckluft von vorzugsweise 0,5 bis 4,0 bar, zugeführt wird. Darüber ist ein dritter Versorgungs­ kanal 34 von noch größerem Durchmesser angeordnet, durch den wiederum Druckgas, beispielsweise trockene Druckluft, zugeführt wird, deren Druck jedoch merklich geringer als im zweiten Versorungskanal 32 ist und vorzugsweise 0,1 bis 1,0 bar beträgt.

In einem den dritten Versorgungskanal 34 begrenzenden Wandbereich des Sockels 12 sind in gleichmäßigen Abständen rings um die Achse A Düsenmündungen 36 eingearbeitet, die sich von außen nach innen unter einem Winkel von ungefähr 90° konisch verjüngen. Jede der Düsenmündungen 36 hat eine Achse B, die sich im rechten Winkel zur Innenwand des Sockels 12 durch den erweiterten Ringraum 26 nach oben und innen erstreckt und die Achse A schneidet. Jeder Düsenmün­ dung 36 ist eine auf der gleichen Achse B liegende Bohrung 38 in der Umhüllung 14 zugeordnet. Durch jede der Bohrun­ gen 38 hindurch bis zur zugehörigen Düsenmündung 36 er­ streckt sich eine Mehrstoffdüse 40 derart, daß die Düsen­ mündung 36 einen schmalen konischen Ringspalt von vorzugs­ weise 0,1 bis 0,5 mm Breite bildet.

Jede Mehrstoffdüse 40 hat einen zentralen rohrförmigen Düsenkörper 42, der einen zentralen Düsenkanal 44 aufweist und mit einem inneren Düsenkopf 46 endet. Der innere Dü­ senkopf 46 ist kegelförmig mit einem Kegelwinkel von unge­ fähr 45°. Der zentrale Düsenkanal 44 jeder Mehrstoffdüse 40 ist durch eine Schlauchleitung 48 an den ersten Versor­ gungskanal 30 angeschlossen. Der zentrale Düsenkörper 42 ist mit einer Überwurfmutter 50 in einem ebenfalls rohr­ förmigen äußeren Düsenkörper 52 gehalten. Zwischen dem zentralen Düsenkörper 42 und dem zugehörigen äußeren Düsenkörper 52 ist ein ringförmiger Düsenkanal 54 gebil­ det, der zwischen dem kegelförmigen inneren Düsenkopf 46 und einem am äußeren Düsenkörper 52 ausgebildeten äußeren Düsenkopf 56 mit entsprechend konischer Innenfläche endet und durch einen radialen Verbindungskanal 58 vom zweiten Versorgungskanal 32 aus mit Druckluft gespeist wird. Der Verbindungskanal 58 erstreckt sich zwischen zwei Ringzonen 6,0 in denen der äußere Düsenkörper 52 gegen die zum Trag­ körper 10 gehörige Umhüllung 14 abgedichtet ist.

Sämtliche Mehrstoffdüsen 40 erstrecken sich mitten durch den dritten Versorgungskanal 34 hindurch; an diesen sind die Düsenmündungen 36 unmittelbar angeschlossen.

Im Betrieb wird die durch den ersten Versorgungskanal 30 zugeführte flüssige Substanz von den Mehrstoffdüsen 40 mit der durch den zweiten Versorgungskanal 32 zugeführten Druckluft versprüht und gelangt als feiner Nebel in den erweiterten Ringraum 26. Dieser Nebel wird von einer Mantelströmung umschlossen, die von der aus dem dritten Versorgungskanal 34 zugeführten Druckluft geringeren Druckes in der ringförmigen, sich in Strömungsrichtung verjüngenden Düsenmündung 36 gebildet wird und vorzugs­ weise 8 bis 16 m/s Strömungsgeschwindigkeit hat. Dadurch wird verhindert, daß sich Tröpfchen der klebrigen Substanz an der Innenwand des Sockels 12 niederschlagen.

Jede der Mehrstoffdüsen 40 ist gemäß Fig. 1 und 2 mit einem knebelartigen Schnellverschluß 62 an der Umhüllung 14, und somit am Tragkörper 10 insgesamt, befestigt. Jede einzelne Mehrstoffdüse 40 läßt sich nach Lösen des zuge­ hörigen Schnellverschlusses 62 herausziehen; dies kann auch während des Betriebes geschehen, wenn zuvor eine selbstsperrende Schnellkupplung 64 zwischen der Schlauch­ leitung 48 und dem ersten Versorgungskanal 30 gelöst wor­ den ist.

Die in Fig. 3 bis 7 dargestellte Düsenbaugruppe hat einen langgestreckten, geraden Tragkörper 10 von tragflügelähn­ lichem Profil mit zwei parallelen Längsbohrungen, die einen ersten und zweiten Versorgungskanal 30 bzw. 32 bil­ den. Auf den Tragkörper 10 ist in dessen Längsrichtung ein Hüllkörper 66 aufgeschoben; dieser ist mittels an ihm aus­ gebildeter Warzen 68 in entsprechende Vertiefungen des Tragkörpers 10 eingerastet, so daß beide fest, jedoch lös­ bar miteinander verbunden sind. An den beiden Enden des Hüllkörpers 66 ist je eine Halterung 70 befestigt, die auch zur Befestigung der gesamten Düsenbaugruppe an oder in einem Dragierkessel vorgesehen ist. Unbeabsichtigte Relativverschiebungen zwischen den genannten Bauteilen werden durch einen leicht lösbaren Steckbolzen 72 verhin­ dert.

Der Hüllkörper 66 umschließt den Tragkörper 10 mit solchem Zwischenraum, daß zwischen beiden ein dritter Versorgungs­ kanal 34 gebildet ist. Die drei Versorgungskanäle 30, 32 und 34 lassen sich über Anschlußstücke 74, 76 und 78 an eine Quelle für eine zu versprühende Substanz bzw. eine Druckluftquelle höheren Druckes bzw. eine Druckluftquelle niederen Druckes anschließen.

Im rechten Winkel zu den drei Versorgungskanälen 30, 32 und 34 sind Mehrstoffdüsen 40 angeordnet, die im darge­ stellten Beispiel in gleichen Abständen voneinander über die gesamte Länge des Tragkörpers 10 verteilt sind. Die Achsen B der Mehrstoffdüsen 40 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die zugleich Symmetrieebene des Tragflügelprofils des Trägers 10 und des Hüllkörpers 66 ist. Mit Pfeilen C ist in Fig. 3 bis 7 die Richtung bezeichnet, in der die Düsenbaugruppe im Betrieb von zu behandelndem Gut ange­ strömt wird. Bezogen auf die Gutströmung sind die Mehr­ stoffdüsen 40 stromabwärts gerichtet.

Die Mehrstoffdüsen 40 entsprechen weitgehend den in Fig. 1 und 2 dargestellten, unterscheiden sich von diesen jedoch dadurch, daß der zentrale Düsenkörper 42 sich gemäß Fig. 3 bis 7 unmittelbar durch den zweiten Versorgungskanal 32 hindurcherstreckt, so daß der ringförmige Düsenkanal 54 unmittelbar an diesen zweiten Versorgungskanal 32 ange­ schlossen ist. Ferner ist der zentrale Düsenkanal 44 unmittelbar, ohne Schlauchleitung, an den ersten Versor­ gungskanal 30 angeschlossen.

Rings um jede Mehrstoffdüse 40 ist eine unmittelbar an den dritten Versorgungskanal angeschlossene Düsenmündung 36 angeordnet, die gemäß Fig. 3 bis 7 im Gegensatz zu Fig. 1 und 2 nicht im Tragkörper 10, sondern im Hüllkörper 66 ausgebildet ist. Durch diese Düsenmündung 36 strömt im Betrieb Luft mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise 8 bis 16 m/s, die ausreicht, um eine Migration von Parti­ keln der versprühten Substanz zurück zum Tragkörper 10 oder Hüllkörper 66 hin zu vermeiden.

Claims (8)

1. Düsenbaugruppe für Apparaturen zum Granulieren, Pelle­ tieren und/oder Dragieren, insbes. in einem Fließbett, mit

• - einem Tragkörper (10), der einen ersten Versorgungskanal (30) für eine zu versprühende Substanz sowie einen zweiten Versorgungskanal (32) für Druckgas aufweist, und
• - mehreren Mehrstoffdüsen (40), die je einen in den Trag­ körper (10) eingesetzten, äußeren Düsenkörper (52) aufweisen, der einen zentralen Düsenkanal (44) und einen rings um diesen angeordneten ringförmigen Düsenkanal (54) umschließt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - entlang dem Tragkörper (10) ein dritter Versorgungskanal (34) für Druckgas angeordnet ist und
• - der äußere Düsenkörper (52) jeder Mehrstoffdüse (40) von einer ringförmigen Düsenmündung (36) umgeben ist, die an den dritten Versorgungskanal (34) angeschlossen ist.

2. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehr­ stoffdüsen (40) im dritten Versorgungskanal (34) selbst quer zu dessen Längsrichtung angeordnet sind.

3. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mehr­ stoffdüse (40) gegen den Tragkörper (10) an mindestens zwei Ringzonen (60) abgedichtet ist, zwischen denen der ringförmige Düsenkanal (54) innerhalb des Tragkörpers (10) an den zweiten Versorgungskanal (32) angeschlossen ist.

4. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Düsenkanal (44) jeder Mehrstoffdüse (40) an deren von der Düsenmündung (36) entferntem Ende innerhalb des Tragkör­ pers (10) an den ersten Versorgungskanal (30) angeschlos­ sen ist.

5. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem ringförmigen Tragkörper (10) zum Anbau an einen rotationssymmetrischen Behälter (16), dadurch gekennzeichnet, daß die drei Ver­ sorgungskanäle (30, 32, 34) gleichachsig, jedoch axial und radial gegeneinander versetzt angeordnet sind.

6. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Einbau in einen Kessel, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Mehrstoffdüsen (40) in Abständen nebeneinander an einem langgestreckten Tragkörper (10) von tragflügelarti­ gem Profil angeordnet sind und
• - der dritte Versorgungskanal (34) zwischen dem Tragkörper (10) und einem auf diesen aufgeschobenen Hüllkörper (64) von entsprechendem Profil ausgebildet ist.

7. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Versorgungskanal (34) an eine Druckgasquelle von geringe­ rem Druck als das Druckgas im zweiten Versorgungskanal (32) angeschlossen ist.