EP1535862A2 - Siloauslaufverteiler - Google Patents

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EP1535862A2
EP1535862A2 EP04027256A EP04027256A EP1535862A2 EP 1535862 A2 EP1535862 A2 EP 1535862A2 EP 04027256 A EP04027256 A EP 04027256A EP 04027256 A EP04027256 A EP 04027256A EP 1535862 A2 EP1535862 A2 EP 1535862A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
outlet
silo
pipe sockets
distributor according
outlet openings
Prior art date
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Granted
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EP04027256A
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English (en)
French (fr)
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EP1535862A3 (de
EP1535862B1 (de
Inventor
Klaus Kohlmüller
Harald Faber
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Qlar Europe GmbH
Original Assignee
Schenck Process GmbH
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Publication date
Application filed by Schenck Process GmbH filed Critical Schenck Process GmbH
Publication of EP1535862A2 publication Critical patent/EP1535862A2/de
Publication of EP1535862A3 publication Critical patent/EP1535862A3/de
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Publication of EP1535862B1 publication Critical patent/EP1535862B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/26—Hoppers, i.e. containers having funnel-shaped discharge sections
    • B65D88/28—Construction or shape of discharge section

Definitions

  • the invention relates to a Siloauslaufverteiler according to the Preamble of claim 1.
  • the a continuous flow of the metered bulk material should ensure. Care must be taken that the flow of bulk material flowing out of the silo is as high as possible evenly and at least with the delivery rate to be discharged can flow into the dosing device. For round silos with one single outlet, this is usually not further problematic if the bulk material is not used for bridging tends and the transition angle of the large-volume silo section not to the relatively small outlet pipe are big. In case of tendency to bridge formations mainly dusty bulk solids is at critical constriction angles a continuous spout often by discharge aids such as Stirrers and the like ensured.
  • a bulk material silo with two outlet openings is from DE 35 29 779 C2, which is a silo outlet distributor.
  • this bulk silo are following the discharge funnel arranged a cylindrical container part, the its underside has two small outlet openings.
  • the two outlet openings are thereby by two inclined outlet funnel formed, the top of the cylindrical outlet part lead.
  • the outlet funnels are in the middle with each other and externally connected to the cylindrical silo part and thereby form different angles of approach to the vertical, which are up to 45 °.
  • a separate silo outlet distributor known for even bulk material discharge from a bulk silo.
  • This consists of a round, flat, downwardly curved housing part with a large Inlet opening and two or three smaller outlet openings.
  • the inlet opening is with a lateral mounting flange provided and is thus under the silo outlet opening attached while to the at least two outlet openings further outlet pipes are screwed.
  • a stirring arm In the interior of the silo outlet distributor is arranged a stirring arm, which of an external electric motor is driven.
  • a stirring arm which of an external electric motor is driven.
  • For better Loosening of the outflowing bulk goods is another one Ventilation device at the bottom of the outlet distributor base intended.
  • the invention is therefore based on the object, a silo outlet manifold to create fluid bulk goods, the prevents bridge or shaft formation and without additional wear-related discharge aids manages.
  • the invention has the advantage that by the rosette-like Arranging the penetrating pipe socket from the inlet opening up to the outlet openings of the entire discharge cross section remains essentially unchanged and only inclined surfaces with low wall slopes occur, so the flow behavior by the smaller outlet openings basically not is impaired. For compensation of disturbing inclined surfaces It may even be advantageous, the sum of the outlet cross sections slightly larger to choose as the inlet cross section.
  • the invention further has the advantage that by the cross-sectional optimization the inlet opening to the outlet openings an exceeding of the critical bulk material velocity can be avoided.
  • This will especially compressible or heavy flowing bulk goods advantageously Pressure differences in the bulk material flow due to partial Flow rate differences avoided, the otherwise to a pulsating bulk material discharge and thereby affect the dosing constancy.
  • the cross-section optimization at the same time has the advantage that the silo outlet manifold despite the lack of Austragangeilfen only a small height requires, as in the Siloauslaufverteiler basically no Cross-sectional narrowing occurs. Therefore, the height results only from the constructive connection possibilities the mutually opening pipe socket and is therefore not of the flow rate affecting constriction angles as dependent on funnel-shaped outlets.
  • Fig. 1 of the drawing is a Siloauslaufverteiler in front view represented with two spouts, which essentially consists of four mutually opening pipe sockets 6, 7, 8, 9, which are designed so that these at their interconnected Penetration edges uniform tip angle of inclination from about 20 ° to the vertical form.
  • the raw pipe 6, 7, 8, 9 rosette-like and symmetrical to a vertical median plane 5 is arranged.
  • the illustrated silo outlet distributor is an embodiment for the distribution of coal dust in a kiln for cement production, under a not shown Storage silo is attached.
  • the silo outlet distributor can also be used as part of the storage silo or its outlet funnel be educated. From the storage silo to two coal dust dosing be supplied with the coal dust in initiate a pneumatic delivery line, which then becomes a or more Brennrohröfen leads.
  • Each metering device exists preferably from a rotary valve, not shown and a subsequent continuous gravimetric Weighing apparatus.
  • This outlet diameter d of each of the two pipe sockets 6, 7, 8, 9 was determined for a discharge manifold made of a smooth stainless steel sheet having only a low wall friction against the coal dust.
  • the outlet diameter d results, for example, for the coal dust metering a minimum diameter of about 750 mm which can be maintained if a uniform critical flow rate should not be exceeded in the entire outlet manifold.
  • an outlet distributor was provided in which the outlet tubes open into one another such that they can hardly affect the flow velocity in the entire outlet distributor. For this purpose, as is apparent from FIGS.
  • the upper two pipe sockets 6, 7 are cut open on their lateral surface in such a way that they form a round inlet diameter D around the upper fastening flange 11.
  • the two upper pipe sockets 6, 7 are slightly funnel-shaped with different axial wall inclinations, which ends at the bottom in two round openings.
  • the two upper pipe sockets 6, 7 are rosette side by side arranged and on a vertical center plane 5 connected with each other. To connect both pipe sockets 6, 7 welded together and form in the median plane. 5 an upwardly open hyperbolic narrow connecting edge 13.
  • v max the maximum permissible critical mass velocity
  • the two upper pipe socket 6, 7 are also still two lower pipe sockets 8, 9 welded, the cylindrical are formed.
  • the two lower pipe sockets 8, 9 are inclined laterally outwards, so that they with the Vertical or vertical form an angle of 20 °.
  • Attachment flanges 12 welded to the connecting pipes can be screwed to the rotary valve.
  • the two lower ones Pipe sockets 8, 9 are inclined only to one side, so that they vertical from the perspective of the side view in Fig. 2 run.
  • the four pipe sockets 6, 7; 8, 9 arise as shown in FIG. 3 it can be seen that overall spherical connecting edges 13, the uniform angles of employment of not more than 20 ° to the vertical and thus the gravimetric mass flow in distribute its flow behavior almost unhindered.
  • the two lower pipe sockets 8, 9 have a length of about 500mm are basically only from the mounting options the connecting flanges 13 results. These pipe sockets 8, 9 can also be made longer and up to the rotary valves or other dosing devices. But it is also possible, the silo outlet manifold only perform with the two upper pipe socket 6, 7, if welded the connecting pipes to the metering directly become. Since all pipe sockets 6, 7; 8, 9 in rosettes lead and thus consistent acute-angled spherical Connecting edges 13 form each other, are also outlet distributor with up to four outlet openings executable.
  • a silo outlet manifold with three outlet openings 2 is shown in plan view.
  • the same reference numerals as in Figures 1 to 3 are given for the functionally identical device parts.
  • the upper part of three rosette-like juxtaposed and interconnected pipe socket 6, 7; 8, 9 which are arranged at an angle of 120 ° to each other.
  • These upper pipe sockets 6, 7 are welded to an inlet mounting flange 11 with a round diameter and form at its lower end three circular openings 14.
  • At these openings 14 are also three lower cylindrical pipe sockets 8, 9 welded laterally outward by 20 ° to the vertical or vertical inclined.
  • Attachment flanges 12 are in turn welded to the outlet openings 2, to which the following metering devices can be attached.
  • Such silo discharge manifolds with two to four outlets are not only for powdery bulk materials but also for Granules, shavings, sand or heavy-flowing grains can be used, where also inclination angle up to 30 ° to the lowering unimpeded Allow flow. This is always, however on the nature of the bulk material and the adhesion of the inner walls vote.
  • FIG. 5 of the drawing the plan view of a Siloauslaufverteilers is shown, the four outlet openings 2 contains.
  • the pipe socket 6, 7; 8, 9 are arranged at an angle of 90 ° to each other and symmetrical to the central axis 15.
  • D n 4 of approximately 1500 mm.
  • this outlet distributor has an almost uniform in the axial direction same opening cross-section, resulting from the sum of the four outlet cross-sections.
  • the overall height is only 2500 mm, but also the lower pipe sockets 8, 9 open into each other and are arranged inclined by 20 ° to both lateral spatial directions relative to the vertical.
  • this outlet distributor with four outlet openings 2 has constant angles of inclination at its connecting edges 13, wherein all connecting edges 13 are spherical and therefore hardly hinder the gravimetric bulk material flow in the direction of gravity.
  • outlet distributors preferably made of a smooth stainless steel sheet, its edges are well welded together. It but outlet manifolds made of other materials are also conceivable, to reduce wall friction with friction-reducing Coverings can be coated. In less erosive Bulk solids are also conceivable outlet manifold made of plastic, which can be welded together in such a form are. Theoretically, discharge manifolds with more than four outlet openings executable, but a wealth have spherical connecting edges and penetration lines, the design and manufacturing are very expensive and require very large inlet diameters.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Siloauslaufverteiler der unter einem Schüttgutsilo angeordnet ist und das abfließende Schüttgut an bis zu vier Abnehmer aufteilt. Dazu wird unter dem Schüttgutsilo eine Einlauföffnung (1) angebracht, die nach unten mindestens 2 trichterförmige ineinander mündende Rohrstümpfe (6, 7) aufweist, die an ihrem unteren Ende mindestens zwei kleinere kreisförmige Auslauföffnungen (2) besitzt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstümpfe (6, 7; 8, 9) so ineinander münden, dass zur Vertikalen keine Ansetzwinkel (16) auftreten, die mehr als 30° betragen. Dabei sind die Rohrstümpfe (6, 7; 8, 9) rosettenförmig zueinander angeordnet und münden so ineinander, dass die Summe der Auslassquerschnittsflächen in axialer Richtung in jeder Querschnittsebene zwischen den Einlass- (1) und Auslassöffnungen (2) etwa konstant bleibt. Dabei sind die Auslassquerschnitte und der Einlassquerschnitt auf eine maximal zulässige Schüttgutgeschwindigkeit vmax bemessen, die einen gleichmäßigen gravimetrischen Massenfluss im Auslaufverteiler gewährleisten und so Brückenbildungen oder ein pulsierendes Auslaufverhalten verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Siloauslaufverteiler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Vor volumetrischen und gravimetrischen Dosiergeräten ist in der Regel ein Silo- oder ein Vorratsbehälter vorgesehen, der ein kontinuierliches Nachströmen des zu dosierenden Schüttgutes sicherstellen soll. Dabei muß dafür Sorge getragen werden, dass der aus dem Silo ausströmende Schüttgutstrom möglichst gleichmäßig und mindestens mit der auszutragenden Förderstärke in das Dosiergerät nachströmen kann. Bei runden Silos mit einer einzigen Auslauföffnung ist dies in der Regel nicht weiter problematisch, wenn das Schüttgut nicht zur Brückenbildungen neigt und die Übergangswinkel von dem großvolumigen Siloquerschnitt zu dem verhältnismäßig kleinen Auslaufrohr nicht zu groß sind. Bei zu Brückenbildungen neigenden vornehmlich staubförmigen Schüttgütern wird bei kritischen Verengungswinkeln ein kontinuierlicher Auslauf oft durch Austragshilfen wie Rührwerke und dergleichen sichergestellt.
Teilweise ist es aber auch notwendig oder vorteilhaft von einer einzigen Siloanlage gleich mehrere Abnehmer oder Dosiergeräte zu versorgen, so dass unterhalb oder am Silo ein Siloauslaufverteiler für mehrere Auslaufrohre vorgesehen werden muss. Insbesondere bei staubförmigen oder schwer fließenden Schüttgütern ist dabei ein kontinuierlicher Auslaufstrom in jedes der Auslaufrohre zu gewährleisten. Da bei einer derartigen Querschnittsaufteilung zumindest partielle Querschnittsverengungen konstruktionsbedingt sind, treten gerade dort häufig Brücken- oder Schachtbildungen auf, die zu Betriebsstörungen der Siloanlage führen können. Insbesondere auch bei starkem Kernflussverhalten treten häufig schwankende Fließgeschwindigkeiten auf die durch die Dosiergeräte häufig nicht ausregelbar sind, so dass dadurch zumindest auch die Dosiergenauigkeit beeinträchtigt werden kann.
Ein Schüttgutsilo mit zwei Auslassöffnungen ist aus der DE 35 29 779 C2 bekannt, das einen Siloauslaufverteiler darstellt. Bei diesem Schüttgutsilo sind im Anschluss an den Auslauftrichter ein zylindrischer Behälterteil angeordnet, der an seiner Unterseite zwei kleine Auslauföffnungen aufweist. Die beiden Auslauföffnungen werden dabei durch zwei schiefe Auslauftrichter gebildet, die oben in den zylindrischen Auslaufteil münden. Die Auslauftrichter sind in der Mitte mit einander und außen mit dem zylindrischen Siloteil verbunden und bilden dadurch unterschiedliche Ansatzwinkel zur Senkrechten, die bis zu 45° betragen. Dadurch entstehen im Innenbereich des Silos insbesondere beim Auslaufverteiler stark geneigte Schrägflächen zur Vertikalen, die den Schüttgutausfluss erheblich behindern können. Deshalb sind die beiden Auslauftrichter mit einem gelochten Zwischenboden abgedeckt, auf dem ein Flachgitter aufliegt, das mit einem Vibrationsantrieb verbunden ist. Zusätzlich ist in den beiden einzelnen Ablauftrichtern noch jeweils eine Vibrationseinrichtung angeordnet, die beide einen kontinuierlichen Schüttgutstrom in die Auslaufrohre sicherstellen sollen. Zusätzlich zur Vermeidung der Fließ-/Austragseigenschaften sind im Silobehälter unter den Zwischenböden noch Belüftungsvorrichtungen vorgesehen, die die Fließeigenschaften des Schüttgutes im Silo verbessern sollen. Ein derartiger Siloauslauf für zwei Auslaufrohre ist relativ aufwendig, da zur Sicherstellung eines kontinuierlichen Fließverhaltens offensichtlich zwei Zwischenböden, vier Vibrationseinrichtungen und zwei Belüftungsvorrichtungen notwendig sind.
Zum gleichmäßigen Schüttgutaustrag aus einem Schüttgutsilo ist aus dem Firmenprospekt "Rotaflow Schüttgutaktivator" der Firma Altmayer aus 66780 Rehlingen, Südstraße 14 ein separater Siloauslaufverteiler bekannt. Dieser besteht aus einem runden, flachen, nach unten gewölbten Gehäuseteil mit einer großen Einlassöffnung und zwei oder drei kleineren Auslassöffnungen. Die Einlassöffnung ist mit einem seitlichen Befestigungsflansch versehen und wird damit unter der Siloauslauföffnung befestigt, während an die mindestens zwei Auslauföffnungen weiterführende Auslaufrohre anschraubbar sind. Im Innenraum des Siloauslaufsverteilers ist ein Rührarm angeordnet, der von einem außenliegenden Elektromotor angetrieben wird. Zur besseren Auflockerung der abfließenden Schüttgüter ist noch eine Belüftungsvorrichtung an der Unterseite des Auslaufverteilerbodens vorgesehen. Zur gleichmäßigen Schüttgutaustragung rotiert der Rührarm horizontal im Innenraum des Gehäuseteils, so dass eine Brückenbildung oder andere fließhemmende Verdichtungen aufgelöst werden sollen. Ein derartiger Siloauslaufverteiler ist aber mit seinen angetriebenen Drehteilen einem Verschleiß unterworfen und erfordert daher einen regelmäßigen Pflege- und Erhaltungsaufwand durch den der Betriebsablauf Störungen unterworfen sein kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Siloauslaufverteiler für fließende Schüttgüter zu schaffen, der eine Brücken- oder Schachtbildung verhindert und ohne zusätzliche verschleißbehaftete Austragshilfen auskommt.
Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildung und vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch das rosettenartige Anordnen der durchdringenden Rohrstutzen von der Einlauföffnung bis in die Auslauföffnungen der gesamte Abflussquerschnitt im wesentlichen unverändert bleibt und nur Schrägflächen mit geringen Wandneigungen auftreten, so dass das Fließverhalten durch die kleineren Auslauföffnungen im Grunde nicht beeinträchtigt wird. Zur Kompensation der störenden Schrägflächen kann es sogar vorteilhaft sein, die Summe der Auslaufquerschnitte geringfügig größer zu wählen wie den Einlaufquerschnitt.
Durch die spitzwinkelige Durchdringung der aufteilenden Rohrstutzen ergeben sich vorteilhafterweise Ansetzwinkel von unter 30° zur Senkrechten, durch die der Massenfluss nahezu nicht behindert wird, so dass Austragshilfen und energieabhängige Antriebe unnötig sind. Da der Auslaufverteiler gleichzeitig eine Querschnittsverengung vermeidet kommt es kaum zu Richtungsänderungen im Massenstrom, so dass vorteilhafterweise auch eine Betriebsunterbrechung nicht zur Verstopfung führt, da der Schwerkraftdurchfluss auch durch die Aufteilung auf mehrere Auslassöffnungen nicht beeinträchtigt wird. Vorteilhafterweise wird durch diese geringen Richtungsänderungen an den sphärischen Ansatzstellen gleichzeitig auch ein Aufstauen von Teilströmen verhindert, so dass keine Toträume mit schüttgutverdichtenden Bereichen entstehen, wodurch Betriebsstörungen weitgehend vermeidbar sind.
Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass durch die Querschnittsoptimierung der Einlassöffnung zu den Auslassöffnungen eine Überschreitung der kritischen Schüttgutgeschwindigkeit vermieden werden kann. Dadurch werden insbesondere bei kompressiblen oder schwer fließenden Schüttgütern vorteilhafterweise Druckunterschiede im Schüttgutstrom durch partielle Fließgeschwindigkeitsunterschiede vermieden, die sonst zu einem pulsierenden Schüttgutaustrag führen können und dadurch die Dosierkonstanz beeinträchtigen. Die Querschnittsoptimierung hat gleichzeitig den Vorteil, dass der Siloauslaufverteiler trotz fehlender Austragshilfen nur eine geringe Bauhöhe erfordert, da in den Siloauslaufverteiler im Grunde keine Querschnittsverengung auftritt. Deshalb ergibt sich die Bauhöhe lediglich aus den konstruktiven Verbindungsmöglichkeiten der ineinander mündenden Rohrstutzen und ist daher nicht von den die Durchflussmenge beeinflussenden Verengungswinkeln wie bei trichterförmigen Ausläufen abhängig.
Durch die symmetrische, rosettenartige Anordnung der aufteilenden ineinander mündenden Rohrstutzen sind vorteilhafterweise auch Auslaufverteiler in gleicher Bauart mit bis zu vier Auslauföffnungen möglich. Durch die ineinander mündenden Rohrstutzen entstehen an den Ansetzwinkeln nahezu keine horizontalen Ansetzflächen, so dass der Siloauslaufverteiler vorteilhafterweise auch bei bis zu vier Auslauföffnungen keine Totzonen aufweist. Gleichzeitig entstehen durch die spitzwinkelige Ineinandermündung der Rohrstutzen nahezu gleichartige Verbindungswinkel zur Senkrechten, mit sphärischen Verbindungskanten die den schwerkraftabhängigen Massenstrom nur geringfügig behindern, so dass auch bei großen Durchflussmengen pro Zeiteinheit keine störenden Strömungsverhältnisse auftreten.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1:
die Vorderansicht eines Siloauslaufverteilers mit zwei Ausläufen;
Fig. 2:
die Seitenansicht des Siloauslaufverteilers mit zwei Ausläufen;
Fig. 3:
die Draufsicht auf den Siloauslaufverteiler mit zwei Ausläufen;
Fig. 4:
eine Draufsicht auf einen Siloauslaufverteiler mit drei Ausläufen, und
Fig. 5:
eine Draufsicht auf einen Siloauslaufverteiler mit 4 Ausläufen.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Siloauslaufverteiler in Vorderansicht mit zwei Ausläufen dargestellt, der im wesentlichen aus vier ineinander mündenden Rohrstutzen 6, 7, 8, 9 besteht, die so ausgebildet sind, dass diese an ihren miteinander verbundenen Durchdringungskanten gleichmäßige spitze Neigungswinkel von ca. 20° zur Senkrechten bilden. Dabei sind die Rohstutzen 6, 7, 8, 9 rosettenartig und symmetrisch zu einer senkrechten Mittelebene 5 angeordnet.
Bei dem dargestellten Siloauslaufverteiler handelt es sich um eine Ausführung zur Verteilung von Kohlenstaub in einem Brennrohrofen zur Zementherstellung, der unter einem nicht dargestellten Vorratssilo angebracht ist. Der Siloauslaufverteiler kann auch als Teil des Vorratssilos oder dessen Auslauftrichter ausgebildet sein. Vom Vorratssilo sollen zwei Kohlenstaubdosiervorrichtungen versorgt werden, die den Kohlenstaub in eine pneumatische Förderleitung einleiten, die dann zu einem oder mehreren Brennrohröfen führt. Jede Dosiervorrichtung besteht vorzugsweise aus einer nicht dargestellten Zellenradschleuse und einer nachfolgenden kontinuierlichen gravimetrischen Wägevorrichtung.
Zur Verteilung von schwerfließenden zu Kernfluss neigenden staubförmigen Schüttgütern, wie vorzugsweise Kohlenstaub, geht die Erfindung von einer antriebslosen Lösung aus, die einen störungsfreien Betrieb durch einen gleichmäßigen gravimetrischen Massenfluss im Auslaufverteiler gewährleistet. Kern der Erfindung war dabei die Erkenntnis, dass bei Überschreitung einer kritischen Schüttgutgeschwindigkeit im System Betriebsstörungen durch Schachtbildungen oder Brückenbildungen kaum auszuschließen sind. Dadurch können auch Unterdruckbereiche entstehen, die zu pulsierenden Druckausgleichsvorgängen führen und einen unregelmäßigen Schüttgutstrom verursachen, der durch geregelte Dosiereinrichtungen oft nur unzureichend ausgleichbar ist.
Zusätzlich entstehen in einer Siloanlage bei schwerfließenden Schüttgütern, wie vorzugsweise Kohlenstaub, durch Querschnittsverengungen und durch Reibungswirkungen an den Wandflächen teilweise Schachtbildungen oder ein Kernflussverhalten. Beim Kernflussverhalten ist dann hauptsächlich nur noch das Schüttgut oberhalb des Ausflussquerschnitts in Bewegung, wodurch zusätzliche Totzonen entstehen in denen sich die Schüttgüter mit der Zeit verfestigen. Bei den sich dadurch verkleinernden Kernbereichen treten dann aber wieder zusätzlich höhere Schüttgutgeschwindigkeiten auf, die zu einer Überschreitung einer kritischen Schüttgutgeschwindigkeit führen können. Deshalb sieht die Erfindung einen Siloauslaufverteiler mit möglichst geringer Auslaufgeschwindigkeit unterhalb der kritischen Schüttgutgeschwindigkeit vor.
Beim vorliegenden Schüttgut/Kohlenstaub wurde durch empirische Untersuchungen eine kritische Schüttgutgeschwindigkeit von vmax = 0,05 m/s ermittelt, bei dessen Überschreitung in der Regel mit Unterdruckbereichen und unregelmäßigem Massenstrom zu rechnen ist. Es sind aber auch Kohlenstaubsorten bekannt, die eine kritische Schüttgutgeschwindigkeit von nur 0,04 m/s aufweisen. Deshalb weist der Schüttgutverteiler bei einem vorgegebenen Massenstrom bzw. Einzelförderstärke von m ˙ = 40 t/h Rohrstutzen 6, 7, 8, 9 einer Auslassöffnung von d = 750 mm  auf. Dieser Auslassdurchmesser d jedes der beiden Rohrstutzen 6, 7, 8, 9 wurde für einen Auslaufverteiler aus einem glatten rostfreien Edelstahlblech ermittelt, der nur eine geringe Wandreibung gegenüber dem Kohlenstaub aufweist. Der Rohrdurchmesser d wurde nach folgender Formel: d = 4· m π·ρ ko ·νmax ermittelt.
Dabei bedeutet:
m˙
entspricht der Förderstärke,
ρko
entspricht der Kohlenstaubdichte,
π
entspricht der Kreiskonstante 3,14, und
vmax
entspricht der kritischen Schüttgutgeschwindigkeit.
Für das berechnete Ausführungsbeispiel wurde als Kohlenstaubdichte ein bekannter Wert von ρko = 0,5 t/m3 zu Grunde gelegt und für die maximale oder kritische Schüttgutgeschwindigkeit vmax = 0,05 m/s gewählt. Nach der vorliegenden Berechnung des Auslaufdurchmessers d ergibt sich beispielsweise für die Kohlenstaubdosierung ein Mindestdurchmesser von ca. 750 mm der einhaltbar ist, wenn im gesamten Auslaufverteiler eine gleichmäßige kritische Fließgeschwindigkeit nicht überschritten werden soll. Um diese unterkritische Fließgeschwindigkeit vmax sicherzustellen, wurde ein Auslaufverteiler vorgesehen, bei dem die Auslaufrohre so ineinander münden, dass diese im gesamten Auslaufverteiler die Fließgeschwindigkeit kaum beeinträchtigen können. Dazu wurden wie aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, die oberen beiden Rohrstutzen 6, 7 auf ihrer Mantelfläche so aufgeschnitten, dass sie um den oberen Befestigungsflansch 11 einen runden Einlassdurchmesser D bilden. Die beiden oberen Rohrstutzen 6, 7 sind leicht trichterförmig mit unterschiedlichen axialen Wandneigungen ausgebildet, die unten in zwei runden Öffnungen enden.
Die beiden oberen Rohrstutzen 6, 7 sind rosettenartig nebeneinander angeordnet und auf einer vertikalen Mittelebene 5 miteinander verbunden. Zur Verbindung sind beide Rohrstutzen 6, 7 miteinander verschweißt und bilden in der Mittelebene 5 eine nach oben offene hyperbelförmige schmale Verbindungskante 13. Die beiden unteren Öffnungen besitzen den berechneten Durchmesser d = 750 mm, wobei die oberen Rohrstutzen 6, 7 eine Länge von 2000 mm aufweisen. Die Länge ergibt sich im wesentlichen aus den geometrischen Mantelflächen der Rohrstutzen 6, 7, die sowohl von den Auslassöffnungen d als auch von der Einlassöffnung D abhängt.
Aus der erfindungsgemäßen Erkenntnis, dass die kritische Schüttgutgeschwindigkeit vmax an keiner Stelle im Auslaufverteiler größer sein darf als in ihren Auslassöffnungen 2 wurde ein vergrößerter Einlaufquerschnitt ermittelt, der im Grunde sicherstellt, dass im gesamten System keine Engstelle auftritt. Aus dieser Erkenntnis wurde eine Durchflussmenge festgesetzt, die sich aus der Summe der Auslassmengen bei höchstens vmax ergibt. Bei einer derartigen vorgesehenen rosettenartigen Anordnung der Rohrstutzen 6, 7 ist eine Verteilung bis auf mindestens 4 Auslauföffnungen ausführbar, so dass sich der Einlassdurchmesser D nach folgender Formel: D = d · n ergibt. Wobei n die Anzahl der Auslauföffnungen 2 angibt.
Bei den gewählten 2 Auslauföffnungen 2 von 750 mm Ø ergibt sich ein Einlaufdurchmesser von ca. Dn= 2 = 1100 mm. Zur Einhaltung der maximal zulässigen kritischen Schüttgutgeschwindigkeit vmax könnte zwar der Einlaufdurchmesser D auch größer gewählt werden, hierdurch besteht dann aber leicht die Gefahr des Kernflussverhaltens mit Todzonenbildung und einsetzender. Verfestigung in diesen Bereichen. Deshalb ist es vorteilhaft, den Einlaufdurchmesser D nicht größer als den ermittelten Durchmesserwert Dn= 2 zu wählen. Zur Kompensation der fliesshemmenden Schrägflächen ist es sogar vorteilhaft, den Einlaufquerschnitt geringfügig kleiner als die Summe der Auslaufquerschnitte festzulegen.
Allerdings sind diese Schüttgutgeschwindigkeiten vmax nur einhaltbar, wenn der Auslaufverteiler nahezu keine Engstellen aufweist, durch die der durchfließende Schüttgutstrom, wenn auch nur partiell abgebremst werden könnte. Konstruktionsbedingt sind aber bei einer derartigen Aufteilung auf mehrere Auslassöffnungen grundsätzlich Aufprallflächen nicht gänzlich zu vermeiden. Deshalb münden die durchmesserverjüngenden beiden oberen Rohrstutzen 6, 7 so ineinander, dass die Ansatzwinkel an den Durchdringungskanten nur eine geringe Schräge zur Senkrechten aufweisen, die ca. 20° beträgt.
An den beiden oberen Rohrstutzen 6, 7 sind zusätzlich noch zwei untere Rohrstutzen 8, 9 angeschweißt, die zylinderförmig ausgebildet sind. Die beiden unteren Rohrstutzen 8, 9 weisen dabei einen Durchmesser d auf, der gleich dem Auslaufdurchmesser von d = 750 mm ist. Die beiden unteren Rohrstutzen 8, 9 sind dabei seitlich nach außen geneigt, so dass sie mit der Senkrechten bzw. Vertikalen einen Winkel von 20° bilden. Am unteren Rand der Auslassöffnungen 2 sind ebenfalls zwei kleinere Befestigungsflansche 12 angeschweißt, an die Verbindungsrohre zur Zellenradschleuse anschraubbar sind. Die beiden unteren Rohrstutzen 8, 9 sind dabei nur nach einer Seite geneigt, so dass sie aus Sicht der Seitenansicht in Fig. 2 vertikal verlaufen. Durch die axial zweiteilige Aufteilung mittels der vier Rohrstutzen 6, 7; 8, 9 entstehen wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, insgesamt sphärische Verbindungskanten 13, die gleichmäßige Anstellungswinkel von höchstens 20° zur Senkrechten aufweisen und somit den gravimetrischen Massenstrom in seinem Fließverhalten nahezu ungehindert verteilen.
Die beiden unteren Rohrstutzen 8, 9 besitzen eine Länge von ca. 500mm die sich im Grunde lediglich aus den Befestigungsmöglichkeiten der Anschlussflansche 13 ergibt. Diese Rohrstutzen 8, 9 können auch länger ausgebildet und bis zu den Zellenradschleusen oder anderen Dosiervorrichtungen verlängert werden. Es ist aber auch möglich, den Siloauslaufverteiler lediglich mit den beiden oberen Rohrstutzen 6, 7 auszuführen, wenn die Verbindungsrohre zu den Dosierorganen direkt angeschweißt werden. Da alle Rohrstutzen 6, 7; 8, 9 rosettenartig ineinander münden und dadurch gleichbleibende spitzwinkelige sphärische Verbindungskanten 13 miteinander bilden, sind auch Auslaufverteiler mit bis zu vier Auslassöffnungen ausführbar.
In Fig. 4 der Zeichnung ist ein Siloauslaufverteiler mit drei Auslassöffnungen 2 in Draufsicht dargestellt. Dabei sind für die funktionsgleichen Geräteteile die gleichen Bezugsziffern wie in den Figuren 1 bis 3 angegeben. Bei einem derartigen Auslaufverteiler besteht der obere Teil aus drei rosettenartig nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Rohrstutzen 6, 7; 8, 9 die in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind. Diese oberen Rohrstutzen 6, 7 sind an einem Einlassbefestigungsflansch 11 mit rundem Durchmesser angeschweißt und bilden an ihrem unteren Ende drei kreisrunde Öffnungen 14. An diesen Öffnungen 14 sind ebenfalls drei untere zylinderförmige Rohrstutzen 8, 9 angeschweißt, die seitlich nach Außen um 20° zur Senkrechten bzw. Vertikalen geneigt sind. An den Auslassöffnungen 2 sind wiederum Befestigungsflansche 12 angeschweißt, an die die nachfolgenden Dosierorgane anbringbar sind. Bei einem derartigen Auslaufverteiler für Kohlenstaub wären die Auslassöffnungen ebenfalls mit einem Durchmesser d von mindestens d = 750 mm ausführbar, woraus sich dann ein Einlassdurchmesser Dn= 3 von ca. 1300 mm ergibt.
Da auch dieser dreiteilige Auslaufverteiler zu seiner vertikalen Mittelachse 15 symmetrisch ausgebildet ist, ergeben sich gleichmäßige Durchdringungskanten 13 die allesamt sphärisch ausgebildet sind und einen Neigungswinkel zur Senkrechten von ebenfalls etwa 20° aufweisen. Dadurch wird ein gravimetrischer Schüttgutfluss gewährleistet, der zur Senkrechten durch keine nennenswerten Prallflächen oder Umlenkungswinkel behindert wird, so dass ein kontinuierlicher gleichmäßiger Durchfluss gewährleistet ist. Bei einem derartigen gravimetrischen Durchfluss würde auch eine Betriebsunterbrechung nicht zu einem Verstopfen führen, da die Schwerkraft ein jederzeitiges Wiederanlaufen durch Einbrechen der Brücken ermöglicht.
Derartige Siloauslaufverteiler mit zwei bis vier Ausläufen sind nicht nur für staubförmige Schüttgüter sondern auch für Granulate, Späne, Sand oder schwerfließende Körner einsetzbar, wobei auch Neigungswinkel bis zu 30° zur Senkrechen einen ungehinderten Durchfluss ermöglichen. Dies ist allerdings immer auf die Art des Schüttgutes und die Anhaftfähigkeit der Innenwände abzustimmen.
In Fig. 5 der Zeichnung ist die Draufsicht eines Siloauslaufverteilers dargestellt, der vier Auslauföffnungen 2 enthält. Dieser unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 4 lediglich dadurch, dass die Rohrstutzen 6, 7; 8, 9 in einem Winkel von 90° zueinander und symmetrisch zur Mittelachse 15 angeordnet sind. Bei einem Auslaufdurchmesser d von ebenfalls 750 mm ergibt sich daher ein Einlassdurchmesser Dn= 4 von ca. 1500 mm. Auch dieser Auslaufverteiler besitzt einen in axialer Richtung nahezu durchgängigen gleichen Öffnungsquerschnitt, der sich aus der Summe der vier Auslassquerschnitte ergibt. Auch die Bauhöhe beträgt insgesamt nur 2500 mm, wobei allerdings auch die unteren Rohrstutzen 8, 9 ineinander münden und nach beiden seitlichen Raumrichtungen gegenüber der Vertikalen um 20° geneigt angeordnet sind. Auch dieser Auslaufverteiler mit vier Auslassöffnungen 2 verfügt über gleichbleibende Neigungswinkel an seinen Verbindungskanten 13, wobei alle Verbindungskanten 13 sphärisch ausgebildet sind und deshalb den gravimetrischen Schüttgutstrom in Schwerkraftrichtung kaum behindern.
Für eine Kohlenstaubdosierung werden alle Auslaufverteiler vorzugsweise aus einem glatten rostfreien Stahlblech hergestellt, dessen Kanten gut miteinander verschweißbar sind. Es sind aber auch Auslaufverteiler aus anderen Materialien denkbar, die zur Verringerung der Wandreibung mit reibungsmindernden Belägen beschichtet werden können. Bei weniger erosiven Schüttgütern sind auch Auslaufverteiler aus Kunststoff denkbar, die auch in derartiger Formgebung miteinander verschweißbar sind. Theoretisch sind auch Auslaufverteiler mit mehr als vier Auslauföffnungen ausführbar, die allerdings eine Fülle sphärischer Verbindungskanten und Durchdringungslinien aufweisen, die konstruktiv und herstellungsmäßig sehr aufwendig sind und sehr große Einlassdurchmesser erfordern.

Claims (11)

  1. Siloauslaufverteiler mit einer kreisförmigen Einlauföffnung (1) und mindestens zwei kleineren kreisförmigen Auslauföffnungen (2), wobei die Einlassöffnung (1) mit mindestens zwei trichterförmigen Rohrstutzen (6, 7), die ineinander münden mit den Auslauföffnungen (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstutzen (6, 7) so ineinander münden, dass kein Ansetzwinkel (16) zur Vertikalen größer als 30° ist und dass die Rohrstutzen (6, 7) rosettenartig zueinander angeordnet sind, wobei die Summe der Querschnittsflächen in axialer Richtung in jeder Ebene zwischen der Einlass- (1) und den Auslassöffnungen (2) in etwa konstant bleibt oder sich zu den Auslaßöffnungen (2) leicht erhöht.
  2. Siloauslaufverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser d jeder Auslassöffnung (2) mittels einer empirisch ermittelten kritischen Schüttgutgeschwindigkeit Vmax in Abhängigkeit des vorgegebenen Massenflusses m (Förderstärke) des Einzelaustrages und der vorgesehenen Schüttgutdichte p nach der Formel d = 4· m π·ρ Ko ·νmax festgelegt wird.
  3. Siloauslaufverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser D der Einlassöffnung (1) nach der Summe der Auslassquerschnitte der vorgesehenen Auslassöffnungen (2) nach der Formel D = d · n ermittelt wird, wobei n die Anzahl der Auslassöffnungen (2) ist.
  4. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstutzen (6, 7) so ineinander münden, dass sie an der Einlauföffnung (1) eine kreisförmige Einlassquerschnittsfläche und am unteren Ende mindestens zwei kreisförmige Auslassquerschnittsflächen (14) bilden, wobei deren Verbindungs- (13) oder Durchdringungskanten weitgehend gleich große spitze Neigungswinkel zur Vertikalen bilden.
  5. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiteilige Auslaufverteiler aus vier ineinander mündenden Rohrstutzen (6, 7; 8, 9) besteht, wobei die beiden unteren Rohrstutzen (8, 9) zylinderförmig ausgebildet und schräg nach außen an die beiden oberen Rohrstutzen(6, 7) symmetrisch angeordnet sind.
  6. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die oberen Rohrstutzen (6, 7) zwischen der Einlauföffnung (1) und den Auslauföffnungen (2) oder den unteren Rohrstutzen (8, 9) wie schiefe Trichter ausgebildet sind, die gegenüber der Vertikalen unterschiedliche Wandneigungen aufweisen, wobei alle Rohrstutzen (6, 7; 8, 9) zu einer vertikalen Mittelachse (15) symmetrisch und rosettenförmig nebeneinander angeordnet sind.
  7. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Rohrstutzen (6, 7) alle die gleich axiale Länge und bis zu vier Öffnungen (14) aufweisen.
  8. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Rohrstutzen (6, 7) miteinander und mit den unteren Rohrstutzen (8, 9) verschweißt sind und spitzwinkelige sphärische Verbindungskanten (13) miteinander bilden, die alle einen Ansetzwinkel zur Senkrechten von 30° nicht überschreiten.
  9. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der zwei- bis vierteiligen Auslaufverteiler gleich ist und eine Länge von 2500 mm nicht überschreitet.
  10. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als separates Geräteteil ausgebildet ist und an den Einlauf- (1) und Auslauföffnungen (2) Befestigungsflansche (11, 12) vorgesehen sind, die eine Verbindung zum Siloauslauf und weiterführenden Verbindungsteilen ermöglichen.
  11. Siloauslaufverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstutzen (6, 7; 8, 9) aus einem glatten Edelstahlblech oder anderen glattflächigen Wandmaterialien bestehen oder mit einem schwer anhaftenden Oberflächenmaterial innen beschichtet sind.
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