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Einrichtung zur Herstellung von Suspensionen feinverteilter Feststoffe
in gasförmigen Medien Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Suspensionen,
insbesondere praktisch homogenen Suspensionen von feinverteilten Feststoffen in
gasförmigen Medien, z. B. von homogenen Suspensionen eines feinverteilten bzw. staubförmigen,
festen Brennstoffes in gasförmigen Medien, mit denen sich der Brennstoff bei erhöhter
Temperatur unter Bildung von wertvollen Gasen umsetzt.
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Es ist vorgeschlagen worden, den pulverisierten Feststoff in einer
von einer Schnecke od. dgl._ gespeisten rotierenden Reibvorrichtung so zu behandeln,
daß Zusammenballungen des Pulvers aufgeteilt werden. Der die Reibvorrichtung am
Rande des Reibkopfes verlassende Feststoff wird von einem Gasstrom erfaßt, der aus
tangential oder annähernd tangential zum Reibkopfrand gerichteten Düsen austritt
und in einem den Reibkopf umgebenden Ringkanal eine kreisende Strömung einer praktisch
homogenen Suspension des feinverteilten Feststoffes in dem gasförmigen Medium hervorruft.
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Der wesentliche Vorteil derartiger Verblaseeinrichtungen besteht darin,
daß man mit ihnen große Mengen der gewünschten Suspensionen leicht herstellen kann
und daß in der Verblaseeinrichtung schädliche Hohlräume vermieden. werden, in denen
sich der Feststoff ansammeln könnte. Dieser letztere Vorteil ist von besonderer
Bedeutung beispielsweise für die Vergasung von pulverförmigen Brennstoffen mit Sauerstoff
oder Luft von erhöhtem Sauerstoffgehalt, die sich leicht mit feinverteiltem Brennstoff
unter Entzündung umsetzen. Auch ist die vorgeschlagene Verblaseeinrichtung besonders
vorteilhaft dort, wo der Arbeitsdruck des gasförmigen Mediums erhöht ist.
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Um die in dem den Reibkopf umgebenden Kanal erzeugte Feststoff-Gas-Suspension
in eine Förderrohrleitung
abzulenken, ist vorgeschlagen worden,
den rotierenden Reibkopf am Ende einer Welle vorzusehen, die .die Wandung des Gaskanals
durchsetzt, durch den die Feststoff-AGas-Suspension abzieht. Dabei ist an der Rückseite
des Reibkopfes eine Leitvorrichtung, beispielsweise in Gestalt einer kegeligen Verdickung
der Reibkopfwelle, vorgesehen, um den freien Ouerschnitt des Gaskanals, durch .den
die Feststoff-Gas-Suspension abzieht, so zu vermindern, daß eine Trennung der Suspension
verhindert wird.
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Nachteilig bei der beschriebenen Ausführungsform ist, daß Anteile
des feinverteilten Feststoffes in die den Durchtritt der Reibkopfwelle durch die.
Gaskanalwand abdichtende Stopfbuchse od. dgl. eindringen und deren Wirkung aufheben
können. Auch ist es infolgedessen nicht möglich, -die Verblaseeinrichtung für die
Behandlung -von Feststoffen oder gasförmigen ,Medien zu benutzen, die auf erhöhter
Temperatur gehalten werden müssen.
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Die Erfindung, welche die geschilderten Mängel vermeidet, besteht
im Kern darin, daß in den am Umfang des Reibkopfes vorgesehenen Ringkanal ein in
Form eines ein- oder mehrgängigen Gewindes ausgeführtes, zum Zuführen des gasförmigen
Mediums dienendes Kanalsystem mit am Ende im wesentlichen tangentialen Verlauf zum
Ringkanal mündet, das einerseits von einem feststehenden. Gehäuseteil und andererseits
von einem an die Reibscheibe sich anschließenden rotierenden Leitkörper begrenzt
wird, wobei der Abzugskanal für die Feststoff-Gas-Suspension von dem den Reibkopf
umgebenden Ringkanal ausgeht.
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Die Erfindung kann so verwirklicht werden, daß in den den Reibkopf
umgebenden Ringkanal tangential oder annähernd tangential eine oder mehrere Düsen
münden, durch welche das. gasförmige Medium eingeblasen wird. In diesem Fall wird
durch das schraubenlinienförmige Kanalsystem an der Rückseite des Reibkopfes lediglich
ein Teilstrom des gasförmigen Verblasemediums eingeleitet, und zwar in einer solchen
Menge, daß in dem Kanalsystem eine dem eindringenden staubförmigen Feststoff entgegengerichtete
und ihn zurückdrängende Strömung aufrechterhalten wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird hingegen auf
die Anordnung von tangentia.l oder annähernd tangential in den Ringkanal mündenden
Düsen verzichtet, und es wird die ganze Menge des gasförmigen Verblasemediums durch
das schraubenlinienförmige Kanalsystem an der Rückseite des Reibkopfes eingeleitet.
Hierbei wird dieses Kanalsystem durch Rillen im Mantel des umlaufenden Leitkörpers
gebildet, was den Vorteil zur Folge hat, daß sich die Lage :der Eintrittsstellen
des Verblasemediums relativ zum Ringkanal, der den Reibkopf umgibt, kontinuierlich
ändert, entsprechend der Drehbewegung des das schraubenlinienförmige Kanalsystem
begrenzenden Leitkörpers. Dadurch wind noch mehr als bei der Anordnung der stationären
tangentialen Düsen die G leichmäßigkeit der erzeugten@Gas-Feststoff-!Suspensionen
gesichert. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung erstreckt sich darauf, den
das schraubenlinienförmige Kanalsystem begrenzenden Drehkörper unabhängig - von
der Reibvorrichtung bzw. deren Speiseschnecke anzutreiben. Diese Ausführungsform
hat den wesentlichen Vorteil, daß man durch Wahl einer geeigneten Drehzahl für den
Leitkörper und durch Vorschalten eines am Umfang mit schraubenlinienförmigen Rillen
versehenen feststehenden Körpers im Wege des gasförmigen Mediums vor den Leitkörper
periodische Druckschwankungen im Strom des Verblasemediums hervorrufen kann. Der
Strom des Verblasemediums erfährt dadurch Pulsationen verschiedener Frequenzen,
wodurch die Aufteilung des pulverförmigen Feststoffes in dem gasförmigen Verblasemedium
verbessert und unter Umständen auch noch feinste Zusammenballungen aufgeteilt werden,
die die Reibvorrichtung je nach ihrer Einstellung durchläßt. Es hängt dabei von
der Art der zu behandelnden Stoffe ab, ob die Frequenz der Pulsation im Strom des
Verblasemediums innerhalb des. Hörbereiches oder oberhalb desseilben liegt.
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Bei getrennter Ausführung von Reibkopf und Leitkörper wird vorteilhaft
in die Trennfuge zwischen beiden ein Teilstrom des Verblasemediums eingeleitet,
um ein Eindringen d_ es Feststoffes in diesen Hohlraum zu verhindern. Dieser Teilstrom
des Verblasemediums zieht in den den Reibkopf umgebenden Ringkanal ab und vereinigt
sich mit der dort entstehenden Gas-Feststoff-Suspension.
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In der Zeichnung ist in Abb. i eine gemäß der Erfindung ausgebildete
Einrichtung in einem Längsschnitt dargestellt; Abb. z ist ein senkrechter Querschnitt
nach Linie II-II und Abb. 3 ein Querschnitt nach Linie III-IH der Abb. i ; Abb.
q., 5 und 6 geben andere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt
wieder.
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Die in Abb. i dargestellte Einrichtung besitzt ein Gehäuse i; welches
mittels einer Stütze :2 an irgendeiner geeigneten Unterlage befestigt werden kann,
beispielsweise mittels der festen Klemmbacke 3 und der beweglichen Klemmbacke q.,
die mittels der Flügelmutter 5 festgespannt werden kann.
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Das Gehäuse i hat oben einen. Stutzen 6, durch den der zu behandelnde
feinverteilte Feststoff, beispielsweise pulverisierter Brennstoff, aufgegeben wird.
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Am Grunde des Einfüllstutzens 6 ist eine Transportschnecke 7 angeordnet,
deren Welle 8 in einem Lager 9 des Gehäuses i gelagert ist. Das Lager 9 ist gleichzeitig
zur Abdichtung eingerichtet, beispielsweise .durch Anordnung einer üblichen Stopfbuchse
io, welche' auf eine Packung i i wirkt. -Das äußere . Ende der Schneckenwefle 8
wird durch den Vierkantkopf 12 mit einem Antrieb verbunden, von dem aus die Schneckenwelle
8 in der gewünschten gleichförmigen öder ungleichförmigen Rotation gehalten wird.
Die
Fördersclin2c'ke 7 transportiert den durch den Stutzen 6 ankommenden Feststoff zu
dem Reibkopf 13, der sich mit der Welle 8 dreht. Dieser Reibkopf arbeitet zusammen
mit einer feststehenden Reibscheibe 14, welche einen Teil des Gehäuses i bilden
kann. Der Reibkopf 13 und die Reibscheibe 14 sind an den einander zugewandten Seiten
vorteilhaft mit Rillen, vorzugsweise von spiralförmigem Verlauf, unter Umständen
auch in entgegengesetzter Drallrichtung, versehen, wie bei Mühlenaggregaten üblich.
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Der von der Förderschnecke 7 zugeführte Feststoff gelangt zwischen
Reibkopf 13 und Reibscheibe 14 und wird dort unter Beseitigung etwaiger Zusammenballungen
fein aufgeteilt. Eine wesentliche Zerkleinerung .des Feststoffes über die in einer
vorgeschalteten Mahlvorrichtung erzielte Korngröße hinaus ist also in der Reibeinrichtung
13, 14 nicht beabsichtigt, obgleich eine solche Zerkleinerungswirkung unter Umständen
auch dort vorgesehen werden kann.
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Der fein aufgeteilte Feststoff tritt am Rande der Reibvorrichtung
des Reibkopfes aus und gelangt dann in einen Ringkanal 15, der den Reibkopf umgibt.
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In diesen Ringkanal 15 münden, wie aus Abb. 3 ersichtlich, im wesentlichen
tangential mehrere Düsen :16, beispielsweise vier Düsen, durch welche ein unter
entsprechendem Druck stehendes gasförmiges Medium eingeleitet wird, in dem der Feststoff
suspendiert werden soll. Der aus den Düsen 16 austretende Gasstrom erfaßt den Feststoff,
der am Umfang des Reibkopfes hervorquillt, und reißt ihn mit sich fort, wobei eine
ganz gleichmäßige Verteilung des Feststoffes erreicht wird.
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Aus dem Ringkanal 15 wird die erzeugte Suspension des feinverteilten
Feststoffes in dem strömenden gasförmigen Medium beispielsweise durch einen oder
mehrere Kanäle 17 abgezogen, die entgegengesetzt tangential den Düsen 16 angeordnet
sind.
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Wie Abb. i erkennen läßt, sind außerdem die Eintrittsdüsen 16 und
die Austrittskanäle 17 mit verschiedener Neigung zur Achse des Reibkopfes angeordnet,
wodurch ein gleichmäßiges Abziehen der Feststoff-Gas-Suspension aus dem Ringkanal
1 , gesichert wird, entsprechend der schraubenlinienförmigen Bewegung, die der Gasstrom
im Ringkanal 15 ausführt.
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Hinter dem Reibkopf ist in dem Gehäuseteil i8 eine zylindrische Ausnehmung
vorgesehen, in welche ein auf der Förderwelle 8 befestigter Leitkörper i9 passend
eingreift. Der Umfang der Gehäuseausnehmung ist mit schraubenlinienförmigen Rillen
bzw. vorteilhaft mit Gewindegängen 2o versehen, die durch den Umfang des Leitkörpers
a9 begrenzt und abgeschlossen sind. Die durch die Rillen bzw. Gewindegänge und den
Leitkörper gebildeten Kanäle stehen hinten über einen Kanal 21 mit dem Stutzen 22
für die Zuleitung des gasförmigen Verblasemediums in Verbindung.
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Zur Abdichtung der Einrichtung nach hinten dient eine Stopfbuchse
23, die mittels der Muttern 24 angezogen werden 'kann. Die Gewindebolzen, 25 sind
nach hinten verlängert und tragen eine Traverse 26, in welcher der Spurzapfen 27
einstellbar gelagert ist, der bei 28 das freie Ende der Förderwelle 8 führt.
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Die Zuführung der gasförmigen Medien zu dem Stutzen 22 einerseits
und den Düsen 16 andererseits wird so eingestellt, daß der Hauptstrom der gasförmigen
Medieni durch die Düsen 16 eintritt, während durch den Stutzen 22 in das Kanalsystem
2o nur so viel Gas eintreten kann, daß das Eindringendes feinverteilten Feststoffes
aus dem Ringkanal 15 in den Zwischenraum zwischen dem Leitkörper,ig und dem feststehenden
Gehäuseteil 18 und damit zu dessen Stopfbuchse 23 verhindert wird.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.4 sind die in den Ringkanal tangential
mündenden stationären Düsen (vgl. 16 in Abb. ,i ) fortgelassen. Statt dessen wird
die ganze ,Menge des gasförmigen Verblasemediums dem Ringkanal 15 durch den sich
in einen Ringkana12g auf der Rückseite des drehenden Leitkörpers ig öffnenden Eintrittsstutzen
22 und das schraubenlinienförmige Kanalsystem2o zugeleitet, welches vorteilhaft
die Form eines mehrgängigen Gewindes hat.
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Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen den Ausführungsformen
der Abb. i und 4 besteht darin, daß das bei der Ausführungsform der Abb. i im feststehenden
Gehäuse 18 vorgesehene schraubenlinienförmige Kanalsystem 2o bei der Ausführungsform
nach Abb. 4 am Mantel des sich drehenden Leitkörpers i9 angeordnet ist. Bei dieser
Ausführungsform ist die Herstellung der Gewindegänge, deren Auslauf in den Ringkanal
15 möglichst tangential erfolgt, einfacher.
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Diese Ausführungsform hat außerdem den Vorteil, daß sich die Lage
des Eintritts des Verblasemediums in den Ringkanal 15 ständig entsprechend der Drehung
des Leitkörpers i9 ändert, wodurch eine sichere Erfassung .des Feststoffes an allen.Austrittspunkten
auf dem Umfang des Austrittsspaltes des Reibkopfes erzielt und eine besonders wirksame
Aufteilung des Feststoffes erreicht wird.
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Der Abzug der erzeugten Suspension aus dem Ringkanal 15 erfolgt durch
eine in Abb. 4 nicht dargestellte Öffnung, welche dem Abzugskanal 17 der Abb. i
entspricht.
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Die Ausführungsformen nach.Abb. 5 und 6 unterscheiden sich grundsätzlich
von den Ausführungsformen nach Abb. ii und 4 durch die. andere Anordnung des sich
drehenden Leitkörpers 3o. Dieser ist hier auch funktionell von der Reibscheibe 31
bzw. der Schneckenwelle' 32 getrennt und am Ende einer besonderen Welle 33 angeordnet,
die in einem Ansatz 34,des Gehäuses 35 gelagert ist. Die -Welle 33 wird bei 35 angetrieben.
Sie durchsetzt die Endwand des 'Gehäuses 34 unter Vermittlung einer Stopfbuchse.
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Das Verblaseme@dium wird bei 37 zugeführt und durch den Ringkanal
38 auf das schraubenlinienförmige Kanalsystem 39 verteilt, von dem es in
den Ringkanal 4o abgegeben wird, der am Umfang des
Reibkopfes 34
vorgesehen ist und aus dem das Gut durch eine Öffnung entsprechend der des Abzuges
i7 in Abb. i abgeleitet wird.
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Von dem Ringkanal 38 geht ein Abzweig 41 ab, der eine Verbindung zu
einem Kanal 42 herstellt, der in der Welle 33 vorgesehen ist und der in den Zwischenraum
43 einmündet, welcher zwischen dem Reibkopf 31 und dem Leitkörper 8o vorgesehen
werden muß, um die unbeeinflußte Drehbewegung des letzteren und auch eine gelvisse
axiale Verschiebbarkeit des Leitkörpers 31 zu ermöglichen.
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Durch den Abzweig 41 und den Kanal 42 der Welle 33 wird in den Zwischenraum
43 ständig ein geringer Teilstrom des Verblasemediums in solcher Menge eingeleitet,
daß Feststoff nicht in den Zwischenraum 43 eindringen kann, ungeachtet des jeweiligen
Arbeitsdruckes im Ringkanal 4o.
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Um den Reibkörper 31 ständig in der gewünschten Stellung gegenüber
der feststehenden Reibscheibe 44 zu halten, ist ein von einer Feder 45 belasteter
Doppelhebel 46 vorgesehen, der um den Punkt 47 schwenkbar ist und mit seinem freien
Arm unter Vermittlung eines Schulterlagers 49 auf die Welle 3@2, wirkt und diese
federnd nach außen zieht.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 ist hinter dem Leitkörper
30 noch eine feststehende Scheibe 5o vorgesehen, in welcher ebenfalls Gewindegänge
angeordnet sind, wie bei 5 1 angedeutet. Die Scheibe 5o ist fest mit dem
Gehäusedeckel 52 verbunden. Die Anordnung der feststehenden Scheibe 5o vor dem sich
drehenden Leitkörper 30 hat die Wirkung, daß entsprechend .der Drehzahl des
Leitkörpers 3o vorübergehend die Gaszufuhr zu dem Kanalsystem des Leitkörpers unterbrochen
wird, so daß Pulsationen im Strom des Verblasemediums entstehen, deren Frequenz
so gewählt wird, daß sie die Aufteilung des Feststoffes im Ringkanal 40 verbessern.