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Verfahren und Einrichtung zur Uberführung von staubförmigem Gut zwischen
Räumen unterschiedlichen Druckes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
kontinuierlichen Überführung von feinkörnigem, insbesondere staubförmigem Gut von
einem Raum in einen anderen, der unter einem von dem Druck im ersten Raum verschiedenen
Druck steht. Außerdem hat die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens zum Gegenstand.
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Der Technik wird häufig die Aufgabe gestellt, ein feinkörniges, staubförmiges
Gut aus einem Raum, in dem ein gewisser Druck herrscht, in einen anderen Raum zu
überführen, in welchem ein höherer oder niedrigerer Druck herrscht. Wenn beispielsweise
ein Brenngas durch Vergasung von staubförmiger Kohle erzeugt wird, fällt in dem
der Vergasungskammer nachgeschalteten Staubabscheider (Zyklon) ein ebenfalls staubförmiger,
aus Asche und nicht vergastem Kohlenstoff bestehender Rückstand an. Soll dieser
Rückstand kontinuierlich aus dem Staubabscheider abgezogen werden, so tritt eine
Schwierigkeit auf, wenn in dem Gaserzeuger ein vom Atmosphärendruck verschiedener,
insbesondere ein höherer Druck als Atmosphärendruck herrscht. Das erzeugte Nutzgas
versucht dann, durch die Austragevorrichtung für den staubförmigen Rückstand ebenfalls
ins Freie zu gelangen, was, abgesehen von den Betriebsstörungen, auch mit einem
Verlust von wertvollem Gas verbunden ist.
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Dasselbe Problem liegt vor, wenn beispielsweise staubförmiger Brennstoff
in einen Vergasungsraum eingeführt werden soll, in welchem die Vergasung unter erhöhtem
Druck stattfindet. Auch in diesem Fall macht die kontinuierliche Zufuhr des Brennstaubes
wegen des Bestrebens der im Reaktionsraum vorhandenen, unter Überdruck stehenden
Gase,
durch die Staubzuführungseinrichtungen ins Freie zu gelangen, erhebliche Schwierigkeiten,
die gegenüber den vorerwähnten Fällen auch dadurch kompliziert werden, daß der für
die Vergasungsreaktion benötigte Sauerstoff unter Umständen mit dem Brennstoffvorrat
im Brennstoffbunker in Form von Kohlenstaubexplosionen reagieren kann.
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Es sind Vorschläge gemacht worden, die Überführung von staubförmigem
Gut von einem Raum in einen anderen Raum, der unter einem vom Druck im ersten Raum
verschiedenen Druck steht, mittels einer nach Art einer Schleuse ausgebildeten Vorrichtung
vorzunehmen. Diese schleusenartigen Vorrichtungen erfüllen zwar ihren Zweck, sind
aber vergleichsweise kompliziert im Aufbau und in der Bedienung und ermöglichen
nicht einen kontinuierlichen Transport des staubförmigen Gutes.
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Man hat auch für vergleichsweise hohe Druckunterschiede zwischen
beiden Räumen kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Überführungsvorrichtungen
vorgeschlagen. Für vergleichsweise kleine Druckunterschiede, z. B. 500 mm WS, bedeuten
diese Vorrichtungen jedoch einen nicht mehr vertretbaren Aufwand.
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Die Erfindung verfolgt das Ziel, die kontinuierliche Überführung
eines feinkörnigen oder staubförmigen Gutes zwischen zwei Räumen unterschiedlichen
Druckes mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und unter Vermeidung eines zusätzlichen
Aufwandes für Bedienungspersonal vorzunehmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das feinkörnige
oder staubförmige Gut zunächst durch ein senkrechtes, mit dem ersten Raum fest verbundenes
Rohr vermittels einer in diesem Rohr drehbar gelagerten Schnecke nach unten in eine
Schüssel, die das Rohr in seinem unteren Teil unter Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes
konzentrisch umgibt und mit der Antriebswelle für die Schnecke starr verbunden ist,
gefördert wird, wonach das Gut infolge des Nachschubes durch die Schnecke entgegen
der Erdschwere in der Schüssel nach oben und über den Rand der Schüssel hinweg in
einen mit dem zweiten Raum verbundenen Ablauftrichter bewegt wird.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird die in dem senkrechten
Rohr angeordnete Schnecke nur in ihrem oberen Schaftteil mit Gewindegängen versehen,
am unteren, in die Schüssel eintauchenden Ende jedoch wenigstens teilweise frei
von Gewindegängen gelassen. Durch diese Maßnahme bildet sich im unteren Teil des
mit dem ersten Raum verbundenen senkrechten Rohres eine Säule aus dem zu fördernden
Gut, die durch den Nachschub, den die sich drehende Schnecke bewirkt, als geschlossene
Säule in dem senkrechten Rohr nach unten weitergeschoben wird, wonach sie in den
ringförmigen Zwischenraum zwischen dem feststehenden senkrechten Rohr und der sich
drehenden Schüssel gelangt. Dieser Zwischenraum füllt sich vollständig mit dem zu
fördernden Gut aus. Die in dem gewindelosen Teil der Schnecke befindliche Gutmenge,
die, wie schon oben gesagt, nur als Ganzes in Richtung der Schneckenachse nach unten
vorwärts gedrückt wird bildet sozusagen eine Tauchung, die der bekannten Flüssigkeitstauchung
analog ist. Das Ausmaß der absperrenden Wirkung dieser Gutmenge im unteren Teil
des senkrechten, mit dem ersten Raum verbundenen Rohres kann durch entsprechende
Bemessung des gewindefreien Teiles der Schnecke an die zu überwindende Druckdifferenz
der beiden Räume gegeneinander angepaßt werden.
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Wie schon angedeutet, wird das Gut in den ringförmigen Zwischenraum
zwischen dem feststehenden senkrechten Rohr und der sich drehenden Schüssel infolge
des Nachschubes durch die Schnecke entgegen der Erdschwere nach oben gefördert.
Um den Aufwärtstransport dieses Gutes zu erleichtern, sind an der Außenwand des
senkrechten Rohres Leitschaufeln vorgesehen. Um unter allen Umständen zu verhindern,
daß sich an der Außenfläche des senkrechten Rohres eine zusammenhängende Bahn für
einen möglichen Gasdurchbruch bildet, sind an der Außenwand des Rohres im Bereich
der Schüssel oberhalb der schaufelförmigen Ansätze ein oder mehrere radial gerichtete
Bleche vorgesehen, die ein beträchtliches Stück in den ringförmigen Zwischenraum
hineinragen und auf diese Weise die Ausbildung eines Gasstromes längs der äußeren
Rohrwand unterdrücken.
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In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignete Einrichtung teils im senkrechten Schnitt, teils in Ansicht
dargestellt.
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Die gezeichnete Einrichtung möge dazu dienen, den in einem Zyklon,
der unter einem gewissen Überdruck, beispielsweise 300 mm WS steht, abgeschiedenen
staubförmigen Rückstand einer Vergasung von staubförmigen Brennstoffen aus diesem
abzuziehen. Der in dem Zyklon I anfallende Staub sammelt sich im trichterförmig
ausgebildeten Teil 2 des Zyklons an. An den Teil 2 schließt sich das senkrechte
Rohr 3 an, in welchem eine Schnecke 4 drehbar gelagert islt. Das in den denZyklonhineinragende
Ende der Schnecke 4 ist mit einem Rührarm 15 versehen, der ein Zusammenbacken des
anfallenden Staubes verhindert. Die Schnecke 4 wird mittels einer Welle 5 angetrieben,
die einen, die Austrageinrichtung umhüllenden Ablauftrichter 6 staubdicht durchsetzt
und in einem Lager 7 gelagert ist.
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Der Antrieb der Schnecke erfolgt durch eine hier nicht dargestellte
Antriebseinrichtung mittels des Kegelgetriebes 8.
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Auf der Antriebswelle 5 der Schnecke 4 ist eine Schüssel 9 befestigt,
die sich mit der Schnecke innerhalb des Ablauftrichters 6, der mit dem hier nicht
dargestellten zweiten, unter Atmosphärendruck stehenden Raum verbunden ist, dreht.
In diese Schüssel 9 taucht das feststehende Rohr 3 bis fast zum Boden der Schüssel
ein. Die Schnecke 4 ist nicht auf ihrer ganzen Länge innerhalb des Rohres 3 mit
Gewinde versehen, sondern weist im unteren Bereich des Rohres 3 einen gewindefreien
Teil 10 auf. Während also im oberen Teil der Schnecke der Transport des Staubes
innerhalb der Gewindegänge stattfindet, wird der die Schnecke unten verlassende
Staub
innerhalb des gewindefreien Abschnittes 10 als geschlossene Säule vorwärts geschoben,
und zwar mittels des Staubes, den die Schnecke laufend antransportiert. Infolge
des ständigen Nachschubes gelangt der Staub aus dem senkrechten Rohr 3 unten heraus
und bewegt sich nunmehr innerhalb des ringförmigen Zwischenraumes zwischen dem Rohr
3 und der Schüssel wand g entgegen der Erdschwere nach oben. Dabei macht der Staub
selbst die kreisende Bewegung der Schüssel mit, hat also gegenüber der feststehenden
Rohrwand 3 eine Relativbewegung, während seine Relativbewegung gegenüber der Schüsselwand
praktisch Null ist.
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Bleibt die Schnecke während des Betriebes aus irgendeinem Grunde stehen
oder hört der Nachschub an Staub auf, so wird unter allen Umständen eine ausreichende
Dichtung dadurch erreicht, daß in dem unteren Teil des Rohres 3 eine gegenüber der
inneren Rohrwand des Rohres 3 ruhende Staubsäule vorhanden ist, die, wenn nur der
gewindefreie Abschnitt 10 ausreichend bemessen ist, auch dann für die Dichtung ausreicht,
wenn die Schüssel nicht oder nicht vollständig bis zum oberen Rand mit Staub gefüllt
ist.
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Die Aufwärtsbewegung des sich im ringförmigen Zwischenraum zwischen
dem Rohr 3 und der Schüsselwand g befindenden Staubes, der, wie schon gesagt, die
Drehbewegung der Schüssel im wesentlichen mitmacht, wird dadurch unterstützt, daß
sich im unteren Teil des Rohres 3 auf dessen Außenwand schaufelförmige Ansätze 1
1 befinden, die eine gewisse Steigung nach Art der Gewindegänge einer Schraube aufweisen.
Diese schaufelförmigen Ansätze können entweder vollständig um das Rohr 3 geführt
sein. Es wird vielfach jedoch genügen, diese Ansätze nur über einen Teil des Umfanges
des Rohres 3 zu führen.
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Da der Staub gegenüber der Außenwand des senkrechten Rohres 3 eine
Relativbewegung hat, könnte sich zum mindesten theoretisch längs der Außenwand des
Rohres 3 eine zusammenhängende Bahn bilden, durch die ein Gasaustausch zwischen
den beiden Räumen erfolgen könnte. Um dieses zu verhindern, sind oberhalb der Leitschaufeln
ii ringförmige, sich radial nach außen erstreckende Ansätze 12 vorgesehen, die ein
beträchtliches Stück in den ringförmigen Zwischenraum, d. h. in die Staubfüllung
dieses ringförmigen Zwischenraumes hineinragen und auf diese Weise die Ausbildung
eines zusammenhängenden Gasweges längs der Außenwand des Rohres 3 unterdrücken.
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Der die Schüssel umfassende Teil der Austragvorrichtung ist mit einem
staubdichten Ablauftrichter 6 umgeben, der in seinem unteren Teil I3 in den nicht
dargestellten Zwischenraum einmündet.
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PATENTANSPRCE: I. Verfahren zur Überführung von feinkörnigem, insbesondere
staubförmigem Gut von einem Raum in einen anderen Raum unterschiedlichen Druckes
unter Verwendung einer in einem senkrechten, mit dem ersten Raum fest verbundenen
Rohr drehbar gelagerten Förderschnecke, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut zunächst
durch das Rohr (3) nach unten in eine Schüssel (9), die das Rohr in seinem unteren
Teil unter Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes konzentrisch umgibt und mit
der Antriebswelle (5) für die Schnecke starr verbunden ist, gefördert wird, wonach
das Gut infolge des Nachschubes durch die Schnecke entgegen der Erdschwere in der
Schüssel nach oben und über den Rand der Schüssel hinweg in einen mit dem zweiten
Raum verbundenen Ablauftrichter (6) bewegt wird.