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Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Türmen mit Füllkörpern
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von Turmen und Reaktionsraumen, insbesondere
solchen, in denen Gase in innige Berührung mit herabrieselnder Flüssigkeit gebracht
werden sollen, durch Einschütten von Füllkörpern, z. B. solchen, deren Abmessungen
in den drei Dimensionen gleich sind, Unter Herstellung einer Lagerung der Fiillkörper
mit vorbestimmter Ablenkwirkung.
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Eine solche Lagerung von Füllkörpern mit vorhestittlmtet- Ablenkwirkung
durch Einschütten von Füllkörpern kann auf verschiedene Weise erzielt werden. z.
B. durch Einschütten der Füllkörper voll den Wänden des Turms her, wobei sich eine
Ablenkwirkung nach der bitte zu ergibt.
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Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, die Füllkörper in den mit
Flüssigkeit gefüllten Raum eiiizuschiitten. Die gewünschte Lagerung der Füllkörper
mit vorbestimmter Ablenkrichtung wird dabei erzielt durch entsprechende Wahl der
Höhe der Flüssigkeitssäule.
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Die Flüssigkeitssäule wird nach unten begrenzt durch die Fläche,
auf die die Füllkörper auffallen, und nach oben entweder durch den Flüssigkeitsspiegel,
wenn die Füllkörper dort eingeschüttet werden oder auf die Flüssigkeitsoberfläche
auftrefteii, otler von der Stelle innerhalb der Flüssig keit, von der ab die Füllkörper
in der Flüssigkeit frei fallen.
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Je nach der Höhe der Flüssigkeitssäule, d. h. der Länge des Absinkwegs,
und gegebenenfalls je nach der Form der Füllkörper und dem Vorhandensein bestimmter
.Ablenkflächen und auch je nach der Natur der Flüssigkeit, d. h. je nach der auftretenden
Reibung zwischen Flüssigkeit und absinkenden Füllkörpern, werden die eingeschütteten
Füllkörper abgelenkt. Bei einem kurzen Absinkwege behalten die Füllkörper die Richtung
senkrecht nach unten bei. Die Füllkörper haben jedoch, wie gefunden wurde, auch
wenn es sich um regelrnäßige Körper, wie z. 13. Kugeln, handelt, das Bestreben,
den Absinkweg zu verlängern, d. h. von der senkrechten Richtung abzuweichen.
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Trifft ein absinkender Füllkörper, der z. B. in der Mitte des Raumes
seinen Absinkweg begann, in dem Bestreben, diesen Absinkweg zu verlängern, an eine
ÄVandung, so wird er von der Wandung im gleichen Winkel abgelenkt und sinkt nun
wieder der Mitte zu. Ist beim Erreichen der Mitte auch die .\uftrefffläche erreicht,
so lagert sich der Körper senkrecht unterhalb der Aufgabestelle ab. Je nacn der
Höhe der Flüssigkeit können nun irgendwelche Punkte des oben beschriebenen Wegs
als Absetzpunkte des Füllkörpers bestimmt werden, so daß einerseits diese Höhenbemessung
und anderseits Variierung der Lage des Einzelpunkts, z. B. in der Mitte oder an
der Wandung, die Möglichkeit gibt, die Füllkörper an die Stellen zu leiten, an denen
sie abgesetzt werden sollen. Sie können z. B. so gelagert werden, daß eine Ablenkung
der herabrieselnden Flüssigkeit während des Betriebs der Füllkörpersäule in gewünschter
Richtung erreicht wird, oder auch so, daß das natürliche Ausbreitungsbestreben der
Strahlen der herabrieselnden Flüssigkeit des mit Füllkörpern gefüllten Turms gerade
ausgeglichen wird. Es ist daliei der Randeffekt. d. h. das Herabrieseln der Flüssigkeit
an den ÄVänden, bedeutend verringert, wenn nach der Erfindung vorgegangen wird,
auch bei Wahl der gleichen Schüttart, radial symmetrisch vorzugsweise in der Mitte.
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Gegenüber der Schüttung in nicht mit Flüssigkeit gefüllte Räume wird
der Vorteil erzielt, daß eine Schonung der Füllkörper erreicht bzw. die Möglichkeit
gegeben wird. Füllkörper zu verwenden. die sonst wegen Bruchgefahr nicht verwendet
werden könnten, und es wiril daiei doch die geregelte Lagerung erzielt, sogar in
erhöhtem Maße, da der Böschungswinkel kleiner oder größer gewählt werden kann.
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Im folgenden sei das Vorgehen nach der Erfindung an dem Beispiel
der Füllung eines mit Wasser gefüllten Turms durch Einschütten von Ringen. deren
Höhe gleich dem Durchmesser ist, erläutert.
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Das Einschütten geschicht von der Mitte des Turms aus. Ist die Einfüllstelle
nahe über dem Boden bzw. der Oberfläche der Schüttung, so leuchtet ein. daß die
Füllkörper einen Kegel bilden. wodurch also eine Ablenkung nach den Wändeln zu erreicht
wird. Ist hingegen die Flüssigkeitssäule höher, d. h. der .\bstand zwischen Einfüllstelle
und Boden größer, so werden die Füllkörper beim Füllen immer weiter voii der Niitte
zu den Wänden abgelenkt, dann, falls noch Fallhöhe verfügbar, wieder durch die Berührung
mit der Wand nach tier Mitte zu und unter Umständen weiter bis zur ÄN-and geführt,
derart, daß eine trichterförmige Randschüttung entsteht mit eiiier Ablenkung nach
der Mitte zu.
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Es ist auch möglich, daß bei einem mittleren Weg eine fast neutrale
Art der Lagerung entsteht bzw. eine Schüttung, die gerade die gewünschte Ablenkungswirkung
zeigt.
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Im praktischen Betrieb ist es leicht, auf Grund der oben auseinandergesetzten
theoretischen Unterlagen das optimale Arbeiten herbeizuführen.
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Entweder kann das Füllen des Turms mit Flüssigkeit bei Einschütten
der Füllkörper oberhalb des Flüssigkeitsspiegels so geschehen, daß durch Änderung
des Flüssigkeitsspiegels die gewünschte Einstellung des Absinkwegs geschieht. z.R.
durch laufendes Einfüllen von Wasser die Flüssigkeitssäule stets gleich hoch gehalten
wird.
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Dies ist jedoch verhältnismäßig umständlich, außerdem ist eine Ablenkung
der auf den Spiegel der Flüssigkeit auftreffenden Füllkörper mit zu berücksichtigen.
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Vorzugsweise wird nach der Erfindung so vorgegangen, daß der Turm
von vornherein voll gefüllt ist und die Aufgabe der Füllkörper durch ein in der
Höhe verschiebl)ares C)rgan, z. R. einen Trichter, innerhalb der Flüssigkeitssäule
geschieht.
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Die obere Grenze er Flüssigkeitssäule, ebenso wie die Lage der Einschüttstelle,
wird dann durch den unteren Trichterrand bestimmt.
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Man hat es dadurch in der Hand, die Fallstrecke Füllkörper bis zur
Höhe des Rpstes bzw. der jeweiligen Schüttung zu bestimmten und damit die Art der
Schüttung. Wenn man eine kombinierte Außen- und innenschüttullg gleichzeitig erzielen
will, nimmt man einen Trichter, dessen oberer I)urchmesser erheblich kleiner ist
als der Turmdurchmesser, so daß ein Teil der Füllkörper an dessen Rand vorbeifallen
kann.
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Wenn man die Füllun(' als besonders wirksame Randschüttung erzielen
will, was praktisch meist itir für einen Teil der Füllung in Frage kommt, so kann
man auch einen Abrutschkegel so einbringen, daß er sich immer dicht über der Oberfläche
des Rostes bzw. der jeweiligen Schüttfläche befindet.
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Dieser lenkt dann die Füllkörper scharf nach den Wänden des Turms
ab, wodurch die ausgesprochene Außeiischüttung erzielt wird. Wenn man allerdings,
was bisweilen der Fall ist, die Schüttung durch ein seitlich angebrachtes WIannloch
einbringen muß. muß durch ein eingeführtes Schüttrohr bzw. eine Rutsche dafür gesorgt
werden. daß die Füllkörper zentral auf die Wasserfläche treffen, da sonst eine einseitige
Schüttung erzielt wird. Unter Umständen ist es zweckmäßig, ein Einfüllgefäß, z.
B. einen Trichter, zu benutzen, der in einen Ablenkkegel umgewandelt werden kann.
I)ies ist z. 13. dann möglich, wenn der Trichter aus einem elastischen deformierbaren
Stoff, z. B. Gummi, besteht.
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Die praktische Ausführung des Einfüllens kann z. B. bei großerem
Turmdurchmesser, bei dem das Arbeiten mit einem Fallrichter gegebenenfalls umständlich
ist, auf einfachere Weise erfolgen unter Verwendung von Leitflächen, die die Ablenkung
der durch die Flussigkeitssäule herabsinkenden Füllkorper beeinflussen.
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Vorzugsweise werden Leitflächen benutzt, die in die Flüssigkeitssäule
eingehängt werden und mit der steigenden Schuttung gehoben werden, derart, daß sie
@@ht in der Schuttung verbleiben, z. B. konnen zwei senkrecht aufeinanderstehende
Flächen (Flächenkreuz) eingehangt werden, die den Zickzackweg der heabsinkenden
Fullkörper in bestimmter Weise, beeinflussen, die Füllkörper zum Teil abfangen und
zur Mitte ablenken. Hierdurch hat man es in der Hand, je nach der Höhe und Ssstellung
der eingebrachten Leit- oder Bremsfläche die Schuttung zu beeinflussen. Die Leitflächen
haben den großen Vorteilm daß sie auch in kleinen Turmöffnungen ein- und herausgebracht
werden können.
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Werden z. B. Füllkörper, wie Ringe, deren Durchmesser gleich der
Höhe ist, in größeren Mengen auf einmal im Zentrum eines mit Wasser gefullten Turms
eingebracht, so haben diese Füllkorper das bestreben, nach der Wand zu wandern,
jedoch tritt kann Auftreiben auf die Wand eine gewisse gegenseitige Behinderung
ein, so daß ein Teil an der Wand nach unten fällt und eine Schuttung erreicht wird,
im wesentlichen mit dem Effekt einer Außenschuttung wie bei dem trockenen Verfahren.
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Es ist naturgemäß auch möglich, im Wechsel zu arbeiten, so daß ein
großerer Fallweg gewählt wird. damit ein Schuttrichter mit Randschuttungseffekt
entsteht, wonach dann durch Senkung des Einfülltrichters eine Innenschüttung (Schüttungskegel)
erzeugt wird, der einer allzu starken Ablenkung nach dem Zentrum zu entgegenwirkt.
Oben ist schon erwahnt, daß der Trichter aus elastischem Stoff hergestellt werden
kann, wobei auch form gebende elastisch Elemente. z. B. aus Spiralfedern hergestellt,
Ringe, die unterteilt sein können, benutzt werden konnen, um dem durch eine kleine
Öffnung hereingebrachten Trichter die gewünschte Form zu geben. Dabei kann man sich
eines Körpers mit einem kleneren und einem größeren formgebenden Ring bedienen,
die in verschiedene Sstellung zueinander gebracht werden können, in der Art, daß
einmal ein Fülltrichter, das andere Mal ein Ableitungskegel entsteht.
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Nach der Erfindung wird also unter Schonung der einzuschuttenden
Fullkörper eine außerordentlich feine Vorbestimmung der Lagerung der Füllkorper
ermoglicht, und es wird bei den bevorzugten Ausführungsformen des Vorgehens nach
der Erfindung auf einfache Weise selbst bei Räumen großen Querschnitts die Lagerung
der Füllkörper mit vorbestimmter Ablenkwirkung erreicht.
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In der Zeichnung sind schematisch Ausführungsformen des Vorgehens
nach der Erfindung und der Wirkung dieses Vorgehens dargestellt sowie zur Ausübung
des Verfahrens bevorzugte Vorrichtungen.
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Die Abb. 1 zeigt die Erzeugung von Schüttungen mit verschiedener
Ablenkungswirkung a, b, c unter Benutzung eines in der Höhe verschiebbaren l'ricltters.
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Die Abb. 2 zeigt das gleiche unter Benutzung eines Ablenkkegels.
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Die Abb. 3 zeigt die Hervorbringung von Schüttungen mit verschiedener
Ablenkungswirkung unter Benutzung eines Trichters bzw. Ablenkkegels a, b, die eine
Randzone und/oder eine zenti-:tle t' Öffnung frei lassen.
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In Abb. 4 ist ein Einfüllhilfsgerüt dargestellt, das a als Trichter
oder b als Ablenkkegel benutzt werden kann.
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1 )ic Abb. 5 zeigt eine besondere Art eines Einfüllliilfsgetits.
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Die Abb. 6 zeigt eingehängte Leitflächen (Flächenkreuz).
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In Abb. 1 ist der Fall gezeigt, in dem ein verhältnismäßig hoher
Turm gefüllt werden soll. Wird der in der Höhe verschiebbare Trichter nahe ant Boden
angebracht, derart, daß der, Absinkweg klein ist, so entsteht ein Schüttkegel mit
Ablenkung nach den Wänden zu. Wird. b. der Weg größer gewählt, so entsteht ein Schüttrichter
(Außenschüttung) mit einer Ablenkung nach der Mitte zu. Bei Wahl eines mittleren
Wegs c entsteht eine beinahe neutrale Schuttung.
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In Abb. 2 ist die Wirkungsweise eines Ablenkkegels, über dessen Wandungen
die herabsinkenden Füllkörper abratschen, b. in Vergleich gesetzt zu der Wirkungsweise
des Trichters wir bei Abb. 1, a.
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Der Ablenkungskegel ist ebenfalls höhenverschich bar angeordnet.
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Bei dem Vorgehen nach Abb. 3 wird die Wirkungsweise von trichtern
oder Kegeln gezeigt, die eine Randzone frei lassen.
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Bei dem Vorgehen nach der Ausführungsform a wird einerseits durch
den Trichter ein Schüttkegel mit t \(l Ablenkung nach den \N'ändell zu erzeugt.
anderseits durch die durch die Randzone herabsinkenden Füllkörper eine Außenschüttung
mit Ablenkung nach der Mitte zu. Die Wirkung eines Ablenkkegels b mit freier Randzone,
gegebenenfalls niit zentraler ()ffiiung. ist die Schaffung einer ziemlich neutralen
Schichtung. Wird ein Herabsinken von Fullkorpern durch die zentrale Öffnung des
Ablenkkegels vermieden, so kommt eine Schüttung mit deutlicher Ablenkung nach der
Mitte zu zustande.
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In der Abb. 4 wird ein Füllhilfsmittel gezeigt, das aus elastischen
Material besteht und bei dem die Stellung des kleinen formgehenden Ringes gegenüber
dem großen formgebenden Ring verandert werden kann zur Bildung einmal eines Trichters
ii und das andere Mal eines Kegels mit abgedeckter zentraler Öffnung b.
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Mit Vorteil kann auch ein Fülltrichter nach Abb. 1 enutzt werden,
bei dem um den Trichterkranz außen und innen pflugscharähnliche Schaufeln angebracht
sind. Bei Benutzung eines solchen
Trichters wird sowohl eine Lagerung
an der Vandung zur Einschränkung der Wandgängigkeit der I;erieselungsflüssigkeit
als auch eine regellose Häufchenschüttung in der Mitte zur gleichmäßigen Verteilung
der Berieselungsflüssigkeit in der Turmmitte erreicht.
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In Abb. 6 ist eine Art von eingehängten Leitflächen, die als Bremsen
wirken, sowie sind die im Zickzack fallenden Füllkörper dargestellt. Sie können
z. B. die Form eines Flächenkreuzes hesitzen.
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Bei dem Vorgehen nach der Erfindung wird erreicht, daß einerseits
der Vorteil der Füllkörperschonung ausgenutzt und anderseits eine Schüttung mit
gewunschter Lagerung erreicht wird.