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Verfahren zum kontinuierlichen Ein- bzw. Ausbringen von- festen Substanzen
in bzw. aus Druckgefäßen Es wurde gefunden, daß man die Einbringung von festen Substanzen
in Druckgefäße in mehreren Stufen zu einem nahezu kontinuierlichen Vorgang gestalten
kann, wenn der Abschluß bzw. die Verbindung der einzelnen Druckstufengefäße ganz
oder zum Teil unter Benutzung von elastischem Material erfolgt.
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Als Abschluß bzw. als Verbindung zwischen den einzelnen Stufengefäßen
verwendet man elastische Schläuche, die zum Abschluß z. B. mechanisch oder durch
Flüssigl:eitsdruck von außen her zusammengeklemmt werden, wobei zweckmäßig das elastische
Material durch entsprechenden mechanischen oder hydraulischen Gegendruck völlig
oder weitgehend entlastet wird.
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ZweckmäBig kann man den mechanischen Gegendruck, z. B. bei der Verwendung
elastischer Schläuche als Abschluß organe, durch Gegenlager aus starrem oder auch
ganz oder zum Teil aus. geeignetem elastischem Material von geeigneter Form ausüben
lassen, die man im Innern der Schläuche, z. B. als Kern, anordnet. Beim Zusammenpressen
der Schläuche von außen her durch ein geeignetes Medium schließen sich diese dann
fest um den Kern, ohne dabei so stark zusammengeklemmt bzw. gefaltet zu werden wie
ohne Kern. Der auf das elastische Material nach erfolgter Ventilschließung bei Ausbildung
des Stufendruckes einseitig wirkende Schub wird dann weitgehend von dem feststehenden
Kern bzw.
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Gegenlager aufgenommen, so daß das elastische Material nur noch in
sehr geringem Maße auf Dehnung beansprucht wird. Die als Gegenlager dienenden Vorrichtungen
können vorteilhaft so angeordnet werden, daß nach Öffnung des elastischen Ventils
das Gegenlager ganz oder zum Teil entfernt wird, so daß das elastische Ventil den
Durchgang für die Substanz völlig freigibt. Die Gegenlagervorrichtungen können bei
bzw. nach der Offnung des Ventils hin und her gehende sowie auch drehende Bewegungen
ausführen und selbst oder durch geeignete mit ihnen verbundene Vorrichtungen als
Rührwerk dienen, um den Transport der Substanz durch die mittels der Ventile verbundenen
Vorrichtungen zu erleichtern.
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An Stelle der Schläuche können auch geeignet angebrachte elastische
Membranen usw. dienen.
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Eine einfache Einbringvorrichtung läßt sich z. B. in folgender Weise
ermöglichen: Zwei unter verschiedenem Druck stehende Gefäße werden durch einen Schlauch
miteinander
verbunden, der wechselweise dicht am oberen Gefäß und
dicht am unteren Gefäß durch von außen wirkenden mechanischen Druck geschlossen
wird. Das ein- bzw. auszubringende Gut wandert dann durch die zwischen den Schließstellen
gebildete Ventilkammer. An Stelle der wechselweise an bestimmten Schließstellen
wirkenden Vorrichtungen kann z. B. auch ein den Schlauch abklemmendes Walzenpaar
benutzt werden, das längs des Schlauches in der Wanderrichtung der ein- bzw. auszubringenden
Substanz bewegt wird und am Ende der Bewegung den Schlauch freigibt, während oben
bereits ein anderes Walzenpaar den Schlauch verschlosw sen hat, um seinerseits die
Bewegung auszuführen. Das wechselweise Öffnen und Schlitz ßen wird zweckmäßig miteinander
gekuppelt, so daß die Vorrichtung automatisch betätigt werden kann.
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Bei einer solchen Anordnung kann ein Teil der zu transportierenden
festen Substanzen dann in dem zusammengepreßten Schlauchteil eingeschlossen sein
und die Abdichtung selbst übernehmen.
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Die Steuerung der Ventile kann rein mechanisch oder auch hydraulisch,
elektromagnetisch usw. ausgeführt werden. Die Öffnung der die einzelnen Gefäße verbindenden
Ventile kann vor oder nach erfolgtem Druckausgleich erfolgen. Mit den Ventilen kann
auch eine Rührvorrichtung usw. direkt verbunden oder zwangsläufig gekuppelt sein,
so daß bei j edesmaliger Ventilbetätigung der Transport der festen Stoffe erleichtert
wird.
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Gegebenenfalls können zur Ersparung von Kompressionsarbeit die bei
jedesmaliger Einstellung des Stufendruckes abzuführenden Gase in besondere Ausgleichsbehälter
in der Weise zum Teil entspannt werden, daß die einzelnen Stufengefäße der Reihe
nach mit verschiedenen Druckausgleichsgefäßen verbunden werden, bis sich der gewünschte
Stufendruck als Ausgleichs druck eingestellt hat.
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Aus diesen Ausgleichsbehältern kann das Gas den Stufengefäßen in geeigneter
Weise wieder zugeführt werden.
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Auf besonders einfache Weise lassen sich ferner die Kompressionsverluste
weitgehend vermeiden, wenn man die in den einzelnen Druckstufen abzuführenden Gase
direkt unter dem jeweiligen Druck einem Kompressor zuleitet und von dort aus weiter
verwendet.
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Zur Einstellung der entsprechenden Stufendrucke kann man mit Vorteil
Ventile benutzen, die sich selbsttätig bei den erforderlichen Drucken öffnen bzw.
schließen.
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Wird auf die Ersparung an Kompressionsarbeit bzw. an Druckgas kein
Wert gelegt, so können die unter Druck stehenden Gase direkt entspannt werden, wobei
gegebenenfalls der Druckausgleich auch durch die die einzelnen Gefäße trennenden
Ventile usw. bewirkt werden kann.
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Die bei den einzelnen Druckstufen entspannten bzw. beim Einfüllen
der festen Substanzen verdrängten Gase können im Kreislauf in das Hauptdruckgefäß
zurückgepumpt werden oder auch in einen oder mehrere, zweckmäßig in den letzten
Stufenbehälter eingeführt werden. Dadurch, daß die Gase im letzteren Fall nur in
der Ein- bzw. Ausbringvorrichtung zirkulieren, können auch andere Gase als im Hauptprozeß
benutzt werden. Hierdurch wird erreicht, daß nur reines Gas, das noch nicht z. B.
durch Reaktionsprodukte aus dem Hauptdruckbehälter verunreinigt ist, mit der festen
Substanz in Berührung kommt.
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Falls gleichzeitig eine Ein- und Ausbringung in bzw. aus dem Druckgefäß
vorgenommen werden soll, kann durch geeignete Verbindungen das bei der Ein- bzw.
Ausbringung abzuführende bzw. zuzuführende Gas der Aus- bzw. Einbringungsvorrichtung
zugeleitet werden. Die einzelnen Stufengefäße stehen zum Druckgefäß hin unter zunehmenden,
z. B. gleichmäßig gestuften Drucken. Sie sind gegebenenfalls mit Leitungen zum Ab-bzw.
Zuführen von Gasen versehen, die gegebenenfalls die einzelnen Gefäße direkt miteinander
in Verbindung bringen können.
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Zum Ein- oder Ausbringen werden durch geeignete Zufuhr bzw. Abfuhr
von Druckgas je zwei benachbarte Stufengefäße auf gleichen Druck gebracht, worauf
die feste Substanz von dem einen Gefäß in das andere übergeführt wird; dieses wird
dann wieder mit dem betreffenden Nachbargefäß unter gleichen gemeinsamen, jetzt
aber höheren bzw. niederen Druck als vorher gesetzt, die Substanz in das nächste
Stufengefäß übergeführt und so fort, bis die feste Substanz im Druckgefäß angelangt
bzw. aus ihm in Apparateteile geringeren Druckes ausgebracht isi.
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Dadurch, daß man sowohl die die einzelnen Stufengefäße voneinander
bzw. vom Druckgefäß trennenden als auch die den Druckausgleich bewirkenden Vorrichtungen,
wie angegeben, zwangsläufig steuern kann, läßt sich leicht ein kontinuierliches
Arbeiten erreichen.
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Die Substanz wandert dann in so kurzen Zwischenräumen von Gefäß zu
Gefäß, daß ein Ansetzen oder Zusammenbacken weitgehend vermieden wird, da sie fast
dauernd in Bewegung gehalten ist und in den einzelnen Gefäßen eine nur relativ geringe
Schütthöhe zu besitzen braucht.
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Bei senkrechter Anordnung der Stufengefäße kann die feste Substanz
von selbst von einem Behälter in den anderen überströmen, wenn die Korngröße und
sonstige Beschaffenheit
der Substanz günstig sind. Andernfalls
kann man die Weiterbewegung der Substanz von einem Gefäß in das andere durch eine
beliebige mechanische Einwirkung, z. B. Rühren, erleichtern. Auch kann das zum Druckausgleich
benutzte Gas, besonders beim Ausbringen von Substanzen, den Transport von einem
Druckgefäß zum anderen bewerkstelligen oder erleichtern. Während der Wanderung der
Substanzen durch die Stufengefäße kann an gegebener Stelle gleichzeitig eine Behandlung
stattfinden, z. B. eine Erwärmung oder Abkühlung oder eine Behandlung mit Gasen,
Dämpfen oder Flüssigkeiten oder eine Mischung oder Entmischung. Auch kann eine mechanische
Zerkleinerung stattfinden. Ebenso ist die Vornahme von Reaktonen mit mehreren Substanzen,
worunter auch flüssige oder gasförmige neben der festen Substanz benutzt werden
können, möglich.
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Wählt man eine andere als senkrechte Anordnung der Stufengefäße,
so kann man den Transport der Substanz von Gefäß zu Gefäß durch eine beliebige Vorrichtung,
z. B. eine Schnecke, ausführen.
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Abb. I zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, Die Einschleußstufengefäße
B, ... sind durch die gefäßartigen Zwischenkammern K, In ... miteinander verbunden.
Diese Zwischenkammern besitzen im Innern durchgehende elastische Schläuche L>
L ..., die an jeder Querwand der Zwischenkammern IC, K ... abgedichtet sind. Jede
der so entstehenden Kammern ist mit Flüssigkeit gefüllt, die von außen von S,S...
her über eine Pumpenanordnung auf verschiedene dem Innendruck der Stufengefäße B
entsprechend gestufte Drucke gebracht wird. Durch einen entsprechenden Uberdruck
werden Schlauchteile L, L ... der Zwischenkammern IC, K... zusammengepreßt, so daß
die Stufengefäße B, B ... voneinander abgeschlossen werden.
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Durch abwechselnde Druckzufuhr und Entspannung dieser Zwischenkammern
K, K wird wechselweise Abschluß und Verbindung der Stufengefäße B, B ... erreicht,
so daß die feste Substanz von oben nach unten durch die Vorrichtung wandert. Dér
Druckausgleich zwischen den einzelnen Stufengefäßen geschieht bei der Anordnung
nach Abb. I durch die Schließstelle hindurch bei jedesmaliger Entspannung des Flüssigkeitsdruckes
zugleich mit dem Öffnen der Schließstelle. Das bei H entspannte Gas geht über die
Entstaubungsanlage und wird über den Kompressor G dem Hauptdruckgefäß A über N wieder
zugeführt. Die einzubringende Substanz wird von außen her von der Schnecke Q aus
fortlaufend dem Gefäß H zugeführt. Die durch die Vorrichtung gewanderte feste Substanz
wird vom Sammelgefäß N aus mit der Schnecke P in den Hauptdruckbehälter A weitergeführt.
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Abb. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Druckgefäßes. Hier
besteht die ganze Innenwand der übereinanderliegenden Stufengefäße aus einem zusammenhängenden
elastischen Schlauch L L ..., der bei R,R ... gegen die Außenwand abgedichtet ist.
Durch Eindrücken von Flüssigkeit von S, S ... her in die zwischen Schlauch und Außenwand
des Druckgefäßes gebildeten Zwischenkammern IC, JC ... können die elastischen Kammerinnenwände
stellenweise zusammengepreßt und auf diese Weise die Stufengefäße B, B... gebildet
werden; der Abschluß wird abwechselnd, wie oben beschrieben, betätigt, so daß einmal
der eine ringförmige Schlauchteil als Zwischenkammer, also als Abschlußorgan, das
andere Mal als Stufengefäßwand dient.
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Abb. 3 veranschaulicht eine Einbringvorrichtung unter Benutzung eines
mechanisehen Gegenlagers bei Schlauchventilen. Die Stufengefäße B, B ... sind durch
die Zvvischenkammergummiventile K1 und K2 miteinander verbunden. Kl ist geschlossen,
K2 geöffnet dargestellt. Als Gegenlager dienen die zylindrischen Kolben T1 und T2,
die an Schubstangen Ul und U2, welche mittels durch die Gefäßwände führender Stopfbüchsen
beweglich nach außen durchgeführt sind, befestigt sind. An den Schubstangen befinden
sich Rührfortsätze. Durch Drehung der Schubstangen kann so bei geöffnetem Ventil
T2 der Transport für die feste Substanz von einem Gefäß in das andere erleichtert
werden. Die Ventile und Ko werden in der aus der Beschreibung zu Abb. I und 2 zu
entnehmenden Weise mittels eines Druckmediums gesteuert und kurz vor der Schließung
die Gegenlagerkolben T1 bzw. T2 in die Mitte von Kl bzw. IC gebracht. Nach der Öffnung
von K1 bzw. K2 werden T1 bzw. T2 mittels der Schubstangen nach unten hin ein Stück
entfernt, um den ganzen Durchgang freizugeben. Bei 0 wird das zu behandelnde Material
zu-, bei P abgeführt.
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Abb. 4 gibt eine besondere Bauart eines solchen Ventils wieder, wobei
eine einseitig offene Membran aus elastischem Material nach Art der Pumpenkolbendichtungen
benutzt wird. V ist die Gefäßwand, T die Gegenlagervorrichtung, IC die Manschette
aus elastischem Material, die mit der Gefäßwand V fest verbunden ist. Durch Gasdruck
vom nächsten Stufengefäß B her wird die an T anliegende Membran fest gegen T gepreßt
und dichtet vollständig den oberen Gefäßraum vom unteren ab. Nach Ausgleich des
Druckes
auf beiden Seiten von K wird T nach oben oder unten hin entfernt, so daß die Öffnung
für den Durchgang der Substanzen freiliegt.
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Abb. 5 zeigt eine ebenfalls unter Benutzung von elastischem Material
wirkende Vorrichtung. Durch die Gefäßwand führt die StopfbüchseW, in der der Kolben
T angebracht ist. Die elastische Membran ist fest mit der einen Wand V verbunden.
Gegenüber von T bei X ist in der gegenüberliegenden Wand V eine Vertiefung angebracht,
in welche beim Bewegen von T nach X hin der Kolben T die elastische Membran einklemmt
und so die Abdichtung des oberen Stufengefäßes gegen das untere Stufengefäß bewirkt.
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Abb. 6a und 6b zeigen eine besondere Ventilvorrichtung in ihren beiden
Betätigungszuständen. Die Gefäße B, B ... sind durch den Schlauch Y verbunden, der
seinerseits in der Kammer Z angeordnet ist. Der Druck in der Kammer Z dient zur
Entlastung des Schlauchmaterials und ist vorteilhaft der Mittelwert zwischen den
in B oben und in B- unten herrschenden Drucken. Die mechanische Klemmvorrichtung
ai ist in Abb. 6a geschlossen bzw. in Abb. 6b geöffnet, a2 in Abb. 6a geöffnet bzw.
in Abb. 6b geschlossen dargestellt. Durch abwechselungsweises Betätigen von al und
ao wird die entstehende Ventilkammer b abwechselnd mit dem oberen Gefäß B und dem
unteren Gefäß B in Verbindung gesetzt und so die Substanz von oben nach unten gefördert.
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Abb. 7 zeigt eine andere Vorrichtung. Die Gefäße B sind durch den
Schlauch Y, der von der auf konstantem Gegendruck geschalteten Kammer Z umgeben
ist, verbunden. Die den Schlauch zusammenkl emmenden Walzenpaare cl, c2 und cs sind
in der aus der Abbildung ersichtlichen Weise auf über Leitrollen laufenden Bändern
oder Ketten angebracht und führen eine längs des Schlauches nach unten gehende Bewegung
aus, wobei sie der Reihe nach den Schlauch fortschreitend bis zum unteren Gefäß
B hin zusammenklemmen.
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In den oberhalb der Walzen sich dabei fortschreitend öffnenden Schlauchteil
fällt Substanz aus dem oberen Gefäß B hinein. Diese wird dann von der inzwischen
oben angreifenden Walze durch Zusammendrücken des Schlauchteils am oberen Gefäß
B abgesperrt, dann öffnet sich das unten angelangte Walzenpaar, und die Substanz
fällt in den unteren Behälter B usf.
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Abb. 8 zeigt eine ähnliche Anordnung, nur wird der Abschluß des Schlauches
Y nicht von längs des Schlauches wandernden Walzenpaaren ausgeführt, sondern mittels
der um die Achsen d drehbaren gleich- bzw. gegenläufigen Hebel e, die an ihrem freien
Ende die Walzen f tragen. Die bei Bewegung der Hebel um Achse d durch Zusammenpressen
von Y wechselweise entstehenden Kammern gi und g2 werden von der Substanz von oben
nach unten durchwandert.