-
Einrichtung zur Herstellung einer Suspension von fein verteilten Feststoffen
in gasförmigen Medien Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung einer Suspension,
d. h. eines möglichst homogenen Gemisches von fein verteilten Feststoffen in gasförmigen
strömenden Medien.
-
Die Aufgabe, derartige Suspensionen herzustellen, ist beispielsweise
bei der Vergasung von fein verteilten bzw. staubförmigen festen oder flüssigen Brennstoffen
in der Schwebe zu lösen. Der Brennstoff ist .dabei mit einem Luft- oder Sauerstoffstrom
zu vermischen, und das Gemisch wird in Form eines Strahles in eine auf hoher Temperatur
gehaltene Reaktionskammer eingeblasen, wo die Umsetzung des Sauerstoffes mit dem
Kohlenstoff zur Bildung brennbarer Gase, wie Kohlenoxyd und Wasserstoff, erfolgt.
-
Eine wesentliche Schwierigkeit, die bei der Herstellung von Suspensionen
fein verteilter Feststoffe in strömenden gasförmigen Medien zu überwinden ist, liegt
darin, daß der fein verteilte Feststoff, insbesondere wenn er noch geringe Mengen
Feuchtigkeit enthält, zum Zusammenballen neigt. Es ist deshalb vorgeschlagen worden,
den Brennstoff zunächst durch eine nach Art eines Mahlaggregates ausgebildete Reibeinrichtung
zu leiten, in welcher Zusammenballungen, die in den vorgeschalteten Einrichtungen
entstanden sind, mechanisch beseitigt werden und die ursprüngliche Trennung der.einzelnen
Feststoffteilchen voneinander wiederhergestellt wird.
-
Bei einer solchen mit Reibeinrichtung versehenen Mischvorrichtung
ist ferner vorgeschlagen worden, dem ringförmigen Schlitz, aus dem der in der Reibeinrichtung
aufgeteilte Feststoff an derenRand austritt, eine Ringdfise derart zuzuordnen, daß
die
aus der Reibeinrichtung heraustretenden Feststoffkörper von
dem Strom des gasförmigen Mediums erfaßt und einzeln mitgerissen werden. Wenn ein
Gemisch von Sauerstoff und einem fein verteilten Brennstoff herzustellen ist und
auch in anderen entsprechenden Fällen, wird die genannte Ringdüse vorteilhaft ferner
so ausgeführt, daß sie ejektorartig wirkt, d. h. in dem Arbeitsraum der Reibvorrichtung
einen gewissen Unterdruck erzeugt, der ein Rückströmen des sauerstoffhaltigen Gases
in die der Reibvorrichtung vorgeschalteten Fördermittel und die zugehörigen Vorratsbehälter
(Bunker) verhindert.
-
Mischvorrichtungen der genannten Art arbeiten, wie sich herausgestellt
hat, sehr günstig, sofern das Volumverhältnis zwischen dem strömenden gasförmigen
Medium und dem Feststoff groß ist bzw. wenn ein vergleichsweise großes Volumen des
gasförmigen Mediums zuzumischen ist. In den Fällen, in denen nur ein relativ geringes
Volumen eines gasförmigen Mediums mit dem Feststoff in ein homogenes Gemisch überzuführen
ist, ist es' jedoch schwierig, die Ringdüse praktisch so auszuführen, daß der aus
ihr austretende Strom des gasförmigen Mediums den aus der Reibvorrichtung kommenden
aufgelockerten Feststoff gleichmäßig am ganzen Umfang der Reibvorrichtung abnimmt
und mitreißt. Dies gilt namentlich dann, wenn es sich um den Bau von Mischern für
größere Leistungen handelt bzw.wenn der Durchmesser der Ringdüse groß ist. Namentlich
im letzteren Fall ist es schwierig, die Ringdüse so zu fertigen, daß man einen vollständig
gleichmäßigen Austritt eines geringen Volumens des gasförmigen Mediums über den
Umfang der Ringdüse und gleichzeitig eine gleichmäßige Strömungsrichtung erreicht.
-
Die Erfindung besteht demgegenüber nun darin, die in Form eines zum
Austrittsende hin sich erweiternden Mahlkegels ausgebildete Reibeinrichtung, in
welcher der Feststoff oder das Feststoffgemenge wieder aufgelockert wird, mit einem
Ringkanal zu verbinden, in den sich der Arbeitsraum der Reibvorrichtung öffnet und
in den eine oder mehrere Düsen für das zuzumischende gasförmige Medium tangential
derart münden, daß in dem Ringkanal eine starke, ringförmige Strömung des gasförmigen
Mediums längs des Austrittsschlitzes der Reibvorrichtung aufrechterhalten wird.
-
Diese grundsätzliche Ausbildung der Mischvorrichtung hat den großen
Vorteil, daß man unabhängig von dem Volumen des strömenden gasförmigen Mediums am
ganzen Umfang der Reibvorrichtung eine ausreichend gleichmäßige und auch leicht
zu beeinflussende Ablösung der Feststoffteilchen erzielen kann.
-
Die neue Einrichtung hat ferner den Vorteil, daß man - das Volumen
des gasförmigen Mediums in weiten Grenzen verändern kann, ohne die Gemischbildung
zu beeinträchtigen. Aus den gleichen Gründen läßt sich auch das Mischungsverhältnis
in der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung gut verändern.
-
Die Erfindung kann in verschiedener Weise verwirklicht werden, wie
sich aus der nachfolgenden Beschreibung. verschiedener, in der Zeichnung dargestellter
bevorzugter Ausführungsformen ergibt. In der Zeichnung ist in Fig. i ein senkrechter
Schnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Mischeinrichtung dargestellt;
Fig.2 zeigt in größerem Maßstabe die Ansicht eines Teils der Einrichtung nach Fig.
i ; Fig. 3 gibt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform wieder; Fig.
4 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, die insbesondere für die
Gemischbildung unter erhöhtem Druck vorteilhaft ist, und Fig. 5 schließlich zeigt
einen senkrechten Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 4.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. i wird der fein verteilte Feststoff
durch ein von einem Abschlußorgan i beherrschtes Rohr 2 einem geschlossenen Vorratsbehälter
3 zugeführt. An diesen Behälter schließt sich ein ringförmiges Gehäuse 4 an, das
den feststehenden Teil einer Reibvorrichtung bildet, deren Rotor mit 5 bezeichnet
ist. Die Teile 4 und 5 sind mit rippenartigen Erhöhungen versehen, die vorteilhaft
gegenläufig sind. Der Teil s wird von einer Welle 6 gehalten, die im Sinn des Pfeiles
7 rotiert und axial einstellbar ist.
-
Der in dem Behälter 3 befindliche Feststoff, welcher vorher fein gemahlen
ist, wird bei Drehen der Welle 7 im Sinn der Pfeile 8 in den Arbeitsraum der Reibeinrichtung
4, 5 hineingezogen, in welcher etwaige Zusammenballungen des Feststoffes aufgehoben
werden. Der vollständig aufgelockerte Feststoff tritt dann am Umfang der Reibeinrichtung
durch den Ringschlitz 9 aus und gelangt in einen Ringkanal io, der von einer flanschartigen
Erweiterung i i des Gehäuseteils 4 und einer entsprechenden ringförmigen Vertiefung
13 des unteren Gehäuseteils 12 gebildet wird. Die beiden Teile 12 und 4 sind
an dem flanschartigen Rand etwa mittels Schrauben 14 miteinander verbunden.
-
In diesen Ringraum io münden nun eine oder mehrere Düsenrohre 15,
denen durch die Rohrleitung 16 das zur Gemischbildung zuzuführende strömende gasförmige
Medium zugeführt wird. Diese Düsen 15 sind, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich,
tangential oder nahezu tangential zum Ringraum io, vorteilhaft auch etwas geneigt
zur Ebene des Ringraumes angeordnet, wie durch den Pfeil 17 in Fig. i angedeutet.
Das Maß 1ß der Neigung der Düse hängt ab von den Eigenschaften des zu suspendierenden
Feststoffes und der Strömungsgeschwindigkeit der aus der Düse 15 austretenden Medien.
-
Durch das aus der Düse 15 austretende gasförmige Medium wird in dem
Ringraum io eine rotierende Gasströmung aufrechterhalten. Diese Gasströmung nimmt
den aus der Reibeinrichtung q" 5 am Rand hervorquellenden fein verteilten Feststoff
gleichmäßig ab und bildet mit ihm eine praktisch homogene Suspension.
-
Die entstandene Suspension wird dann in schraubenlinienförmiger Bewegung,
wie durch den
Pfeil i9 angedeutet, durch den ringförmigen Kanal
2o abgeleitet, der von dem unteren Teil des Gehäuses 12 und dem kegelförmigen Übergang
21 zwischen der Welle 6 und dem Reibkörper 5 begrenzt wird. Die Suspension wird
schließlich durch den Rohrstutzen 22 abgezogen.
-
Unter Umständen ist es vorteilhaft, die Düsen i5, wie aus Fig.2 ersichtlich,
in stufenförmigen Absätzen des Ringkanals io anzuordnen.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der fein verteilte Feststoff
aus dem Einfülltrichter 30 mittels einer Transportschnecke 31, welche von
der im Sinn des Pfeiles 32 drehenden Welle 33 getragen wird, der aus dem rotierenden
Reibkörper 34 und dem feststehenden Reibkörper 35 bestehenden Reibeinrichtung zugeführt.
Die Einrichtung 3.4, 35 ist ähnlich ausgeführt wie die Reibeinrichtung 4., 5 nach
Fig. i. Der Unterschied der Ausführungsform nach Fig. 3 gegenüber der nach Fig.
i besteht im wesentlichen darin, daß der Feststoff in die Reibeinrichtung nicht
unter dem Einfluß seines Eigengewichtes gelangt, sondern daß er hier der Reibeinrichtung
durch einen mechanischen Förderer zugeführt wird.
-
Diese Kombination eines mechanischen Feststoffförderers mit einer
sich drehenden Reibeinrichtung macht es vorteilhaft, Maßnahmen zutreffen, um zu
sichern, daß in der Reibvorrichtung in jedem Fall die von dem mechanischen Förderer
31 zugeführte Feststoffmenge verarbeitet werden kann. In der Ausführungsform nach
Fig. i ist eine solche Sicherung nicht notwendig, da hier jeweils nur so viel Feststoff
in die Reibvorrichtung gelangen kann bzw. von ihr aufgenommen wird, wie bei der
gegebenen Drehzahl des Rotors 5 verarbeitet wird. Bei der Ausführungsform nach Fig.3
ist es hingegen möglich, daß aus irgendwelchen Gründen der Förderer 31 mehr
Feststoff transportiert und gegen die Reibvorrichtung vorschiebt, als letztere durchsetzen
kann. Es ist daher möglich, daß unter ungünstigen Umständen der Feststoff in der
Transportschnecke 31 sich so festsetzt, daß dieselbe verstopft und die Förderung
unterbrochen wird.
-
Gemäß der Erfindung wird daher, wie in Fig. 3 angedeutet, die Welle
36 des rotierenden ReibkörPers 3.4 nachgiebig gehalten, so daß der rotierende Reibkörper
3.1 relativ zu dem feststehenden Teil 35 axial ausweichen kann, wenn durch den Förderer
31 zuviel Feststoff zugeführt wird. Zu diesem Zweck sind auf der Welle zwei Bunde
37, 38 vorgesehen, zwischen welche ein oder zwei Schuhe 39 fassen, die bei d.o drehbar
an dem Hebelarm .4i gelagert sind, der seinerseits in dem Lager 42 einer rückwärtigen
Verlängerung .43 des Gehäuseteils 4,4 gelagert ist. Auf das freie Ende des Hebels
41 wirkt eine Feder 4.5, deren anderes Ende am Gehäuseteil 4..4 befestigt ist.
-
Wie aus Fig.3 ohne weiteres ersichtlich, kann die Reibkörperwelle
36 bei Druck in Richtung des Pfeiles 46, bzw. wenn der Förderer 31 zuv iel
Feststoff gegen die Reibeinrichtung 3d., 35 drückt, federnd ausweichen. Man kann
den Hebel 41 mit einer Anzeige- oder Alarmvorrichtung verbinden, gegebenenfalls
auch mit einer Regelvorrichtung, um die Drehzahl des Reibkörpers 34 zu verändern
bzw. anzupassen, wenn der Förderer 31 zuviel Feststoff fördert.
-
Die bei der Ausführungsform nach Fig. 3 angewandte Unabhängigkeit
der Arbeitsweise von Feststofförderer und Reibeinrichtung, die hier mit getrennten
Antriebsmitteln versehen sind, kann übrigens auch bei anderen Einrichtungen zur
Herstellung von-Suspensionen fein verteilten Feststoffes mit einem strömenden gasförmigen
Medium Verwendung finden, z. B. bei einer solchen Einrichtung, bei welcher das strömende
Medium durch die eingangs erwähnte, im wesentlichen axial gerichtete Ringdüse austritt.
-
Auch bei der Einrichtung nach Fig. 3 wird das entstandene Feststoff-Gas-Gemisch
in schraubenlinienförmiger Bewegung, wie durch den Pfeil 48 angedeutet, zum Auslaßstutzen
47 geführt.
-
Die Ausführungsform nach Fig. q. ist insbesondere bestimmt für den
Fall, daß ein Gemisch eines unter erhöhtem Druck stehenden gasförmigen Mediums mit
einem fein verteilten Feststoff hergestellt werden soll, Der Feststoff wird hierbei
aus dem geschlossenen Trichter 5o einer aus einer Transportschnecke 51 bestehenden
Fördereinrichtung zugeführt. Die Schneckenwelle 5a, welche in das Gehäuse 53 durch
die Stopfbuchse 5,4 eintritt, trägt am Ende den kegelförmig sich erweiternden Reibkörper
55, der mit dem mit Rippen 56 besetzten Teil des Gehäuses 53 zusammenwirkt. Der
schlitzförmige Reibraum öffnet sich an seinem Ende 57 in den Ringraum 58. Dem Ringraum
58 sind vier Düsen zugeordnet, die durch die strichpunktierten Linien 59 angedeutet
sind und die, wie Fig. 5 erkennen läßt, im wesentlichen tangential in den Ringraum
58 münden, gegebenenfalls auch mit einer gewissen Neigung zur Ebene des Ringraumes,
wie durch den strichpunktierten Pfeil 6o in Fig. d. angedeutet.
-
Das entstandene Feststoff-Gas-Gemisch wird tangential durch eine oder
mehrere Öffnungen 61 abgeleitet.
-
An den Reibkörper 55 schließt sich bei der Ausführungsform nach Fig.4
ein zylindrischer Teil 62 an, der gegen das Gehäuse 53 durch eine Stopfbuchse 63
abgedichtet ist. In den dem Reibkörper 55 zunächst liegenden Teil. des Gehäuses
53 ist eine Reihe von Ringnuten 64 eingeschnitten, die nach Art einer Labyrinthdichtung
wirken, wobei durch die Öffnung 65 ein unter erhöhtem Druck stehendes geeignetes
gasförmiges Medium zugeführt wird, das in den Labyrinthkanälen 64 einen höheren
Druck als -im Ringraum 58 aufrechterhält. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß
der fein verteilte Feststoff nicht in den Bereich der Weichdichtung 66 der Stopfbuchse
63 gelangen und diese verschleißen kann.