NL1034894C2

NL1034894C2 - Container e.g. electrochemical type reactor, filling device, has channel vertically and downwardly extending inside container, and braking systems fitted in channel to reduce velocity of particles

Info

Publication number: NL1034894C2
Application number: NL1034894A
Authority: NL
Inventors: Dag Van Bruwaene
Original assignee: Unidense Technology Gmbh
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2009-07-13

Abstract

The device has a channel vertically and downwardly extending inside a container (1), where material is fed through the channel. A set of braking systems fitted in the channel reduces velocity of particles of the material. The braking systems are mounted on a flexible wire or a cable that extends along length of the channel. The channel is formed by a flexible tube (5) that is made of canvas. The braking systems are spaced at regular distances from each other, where each braking system is formed by a spiral paddle fitted within the channel. An independent claim is also included for a method for filling a container.

Description

Inrichting voor het geheel of gedeeltelijk vullen van een houderDevice for completely or partially filling a container

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het geheel of gedeeltelijk 5 vullen van een houder met een materiaal bestaande uit vaste deeltjes, omvattende een kanaal dat zich in hoofdzaak vertikaal naar beneden toe uitstrekt binnen de houder en waarlangs het materiaal kan worden toegevoerd.The invention relates to a device for completely or partially filling a container with a material consisting of solid particles, comprising a channel which extends substantially vertically downwards within the container and along which the material can be supplied.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 5 585 075.Such a device is known from U.S. Pat. No. 5,585,075.

1010

Een dergelijke inrichting wordt in het bijzonder gebruikt bij het vullen van een reactorvat van het chemische, elektrochemische of petrochemische type, met een bulkmateriaal dat bijvoorbeeld de vorm heeft van kralen, granen, cilinders, ballen, staven of enige andere denkbare vorm, maar dat daarbij relatief kleine 15 afmetingen heeft. Een belangrijke klasse van dit soort materiaal is katalysator of keramische elementen. De afmetingen van de deeltjes van deze materialen kunnen variëren van enkele tienden millimeter tot een paar centimeter.Such a device is used in particular in the filling of a reactor vessel of the chemical, electrochemical or petrochemical type, with a bulk material in the form of, for example, beads, grains, cylinders, balls, rods or any other conceivable shape, but has relatively small dimensions. An important class of this type of material is catalyst or ceramic elements. The dimensions of the particles of these materials can vary from a few tenths of a millimeter to a few centimeters.

Een belangrijk probleem bij het vullen van een dergelijke houder met dit type 20 van materialen bestaat hierin dat de materialen in vrije val door het kanaal zullen bewegen en als gevolg daarvan met grote snelheid op de bodem van het reactorvat vallen of op het reeds eerder geladen materiaal. Als gevolg van deze vrije val kunnen de deeltjes van het materiaal gaan breken waardoor de oppervlakte-eigenschappen van het materiaal zich zullen wijzigen. Dit gebeurt in 25 het bijzonder bij keramische materialen meestal in de vorm van ballen, of breukgevoelige katalysator. Teneinde het risico op breuk te verminderen kan een speciaal kanaal worden gebruikt waardoor tijdens het vallen van het materiaal de snelheid wordt beïnvloed door aan de onderzijde het kanaal meer of minder af te sluiten. Dit functioneert goed voor zoverre er continu wordt 30 gevuld, maar bij een discontinu bedrijf blijkt het principe niet meer te werken respectievelijk kan er veel breuk optreden.An important problem in filling such a container with this type of material consists in that the materials will move through the channel in free fall and as a result fall at a high speed on the bottom of the reactor vessel or on the material that has already been previously charged . As a result of this free fall, the particles of the material may break, causing the surface properties of the material to change. This happens in particular in the case of ceramic materials, usually in the form of balls, or fracture-sensitive catalyst. In order to reduce the risk of breakage, a special channel can be used, whereby during the falling of the material the speed is influenced by closing the channel more or less at the bottom. This functions well insofar as filling is continuous, but in the case of discontinuous operation the principle appears to no longer work or much breakage can occur.

De uitvinding stelt zich tot doel een inrichting van de bovengenoemde soort te verschaffen waarbij de genoemde nadelen worden vermeden.The invention has for its object to provide a device of the above-mentioned type wherein the above-mentioned disadvantages are avoided.

1034894 21034894 2

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat binnen het kanaal tenminste één remorgaan is aangebracht waarmede de valsnelheid van de deeltjes kan worden beperkt.This object is achieved according to the invention in that at least one brake member is arranged within the channel with which the falling speed of the particles can be limited.

55

Door het aanbrengen van tenminste één remorgaan kan de valsnelheid van de deeltjes die het materiaal vormen worden beperkt waardoor het risico op breuk aanzienlijk wordt verminderd. Bovendien kan met een dergelijke inrichting op continue en discontinue wijze worden gewerkt.By providing at least one braking member, the falling speed of the particles forming the material can be limited, thereby considerably reducing the risk of breakage. Moreover, such a device can be operated in a continuous and discontinuous manner.

1010

Wanneer katalysatordeeltjes of keramische ballen gebroken in een reactorvat terecht komen dan ontstaat hierdoor een onregelmatige spreiding van het bulkmateriaal. De zwaardere delen rollen eerder naar buiten toe en omgekeerd blijven lichtere delen meer ter plaatse waar ze neerkomen liggen maar dit kan 15 ook omgekeerd zijn als gevolg van de vorm. Als gevolg van deze spreiding van de vulling van het reactorvat en de ongelijke verdeling ervan (ook in hoogte) zal een gas of vloeistof die omheen de katalysatordeeltjes of keramische ballen moet stromen ongelijk verdeeld worden respectievelijk een ongewenst preferent stromingprofiel gaan aannemen. Daarnaast kan de katalysator een vorm 20 hebben die specifiek is afhankelijk van de functie of de reactie. Bij het breken van de deeltjes kan deze vorm dan verloren gaan. Hierdoor zal de katalysator minder efficiënt worden. Tevens moet daarbij worden overwogen dat het vullen zelf binnen een redelijke tijd moet kunnen plaatsvinden.When catalyst particles or ceramic balls end up in a reactor vessel broken, this results in an irregular spread of the bulk material. The heavier parts roll outward earlier and, conversely, lighter parts remain more at the location where they land, but this can also be reversed due to the shape. As a result of this spread of the filling of the reactor vessel and its uneven distribution (also in height), a gas or liquid that must flow around the catalyst particles or ceramic balls will be unevenly distributed or assume an undesired preferred flow profile. In addition, the catalyst may be in a form that is specific to the function or reaction. When the particles break, this shape can be lost. This will make the catalyst less efficient. It must also be considered that the filling itself must be able to take place within a reasonable time.

25 Teneinde aan deze problemen tegemoet te komen worden de remorganen aangebracht op een flexibele draad, ketting of band die zich uitstrekt in de lengterichting van het kanaal en wordt het kanaal gevormd door een gedeeltelijk vaste of flexibele buisprofiel.In order to overcome these problems, the brake members are mounted on a flexible wire, chain or tire that extends in the longitudinal direction of the channel and the channel is formed by a partially fixed or flexible tube profile.

30 Dit laat toe om het ondereinde binnen het reactorvat dat moet worden gevuld te verplaatsen waardoor de verdeling meer egaal kan worden.This makes it possible to move the lower end within the reactor vessel to be filled, so that the distribution can become more even.

Naarmate de vulling van het reactorvat toeneemt wordt de valhoogte geringer. Dit kan eventueel worden opgevangen door het kanaal naar boven toe te 3 verplaatsen. Indien echter voor het kanaal of gedeelte van het kanaal een buis gebruikt wordt die gemaakt is uit canvas, dan wordt telkens wanneer een bepaald niveau van de vulling is bereikt een gedeelte van het ondereinde van de buis afgesneden en afgevoerd.As the filling of the reactor vessel increases, the drop height becomes smaller. This can possibly be compensated for by moving the channel upwards. However, if a tube made of canvas is used for the channel or portion of the channel, then each time a certain level of the filling is reached, a portion of the lower end of the tube is cut off and discharged.

5 Andere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de hiernavolgende beschrijving waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen. Hierin is:Other features and advantages of the invention will become apparent from the description below with reference to the accompanying drawings. Herein is:

Figuur 1 een schematische doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van 10 een inrichting voor het vullen van een houder volgens de uitvinding, enFigure 1 is a schematic cross-section of a first embodiment of a device for filling a container according to the invention, and

Figuur 2 een schematische doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van een vulinrichting volgens de uitvinding.Figure 2 is a schematic section of a second embodiment of a filling device according to the invention.

1515

In figuur 1 is een houder 1 weergegeven die geheel of gedeeltelijk gevuld dient te worden met een materiaal dat bestaat uit vaste deeltjes. In de weergegeven uitvoeringsvorm is de houder een reactorvat dat tot op een bepaalde hoogte dient te worden gevuld met een van de reagentia. Het is echter duidelijk dat 20 andere types van houder en van materialen eveneens kunnen worden gebruikt. Het materiaal waarmede de houder wordt gevuld bestaat uit vaste deeltjes die eventueel kunnen breken. In vele gevallen is het echter noodzakelijk dat de deeltjes een bepaalde deeltjesgrootte hebben, daar bij deze deeltjesgrootte het proces dat zich afspeelt binnen de houder optimaal is. Wanneer de deeltjes 25 zonder meer in de houder zouden worden gestort dan zou dit gemakkelijk tot breuk kunnen leiden waardoor de deeltjesgrootte niet langer meer optimaal zou zijn.Figure 1 shows a holder 1 which must be completely or partially filled with a material consisting of solid particles. In the embodiment shown, the container is a reactor vessel that is to be filled to a certain height with one of the reagents. However, it is clear that other types of container and of materials can also be used. The material with which the container is filled consists of solid particles that may possibly break. In many cases, however, it is necessary for the particles to have a certain particle size, since at this particle size the process that takes place within the container is optimal. If the particles were to be poured into the container without further ado, this could easily lead to breakage, so that the particle size would no longer be optimal.

Zoals weergegeven in figuur 1 heeft de houder 1 een vulopening 2 die zich 30 bevindt hetzij aan de bovenzijde van de houder zodat het vullen door zwaartekracht kan worden uitgevoerd, hetzij aan de zijkant indien een andere manier van vullen wordt gebruikt zoals bijvoorbeeld luchttransport of vacuüm techniek. Boven de vulopening 2 is een trechtervormige vulhopper met aan de onderzijde een uitlaatopening 4. De uitlaatopening 4 is centraal ten opzichte van 4 de houder aangebracht. Onder de uitlaatopening is een vulsysteem 5 aangebracht dat gedeeltelijk bijvoorbeeld vervaardigd is uit canvas en waarlangs de deeltjes naar beneden in de houder worden geleid. De flexibiliteit van de slang aan de onderzijde van het vulsysteem maakt het mogelijk dat een 5 operator die zich binnen de houder 1 bevindt het ondereinde van de slang verplaatst zodanig dat de vulling van de houder gelijkmatig kan plaatsvinden. Tussen het boveneinde van het vulsysteem en de uitlaatopening 4 is eventueel een doseerklep 6 aangebracht waarmede de toevoer van deeltjes aan vulsysteem of slang 5 kan worden geregeld.As shown in figure 1, the holder 1 has a filling opening 2 which is located either at the top of the holder so that the filling can be carried out by gravity, or on the side if another way of filling is used such as, for example, air transport or vacuum technology. . Above the filling opening 2 is a funnel-shaped filling hopper with an outlet opening 4 at the bottom. The outlet opening 4 is arranged centrally with respect to the holder. A filling system 5 is arranged below the outlet opening, which system is partly made of canvas and along which the particles are guided down into the container. The flexibility of the hose on the underside of the filling system makes it possible for an operator located inside the holder 1 to move the lower end of the hose so that the filling of the holder can take place evenly. A dosing valve 6 is optionally arranged between the upper end of the filling system and the outlet opening 4, with which the supply of particles to the filling system or hose 5 can be controlled.

1010

Wanneer de deeltjes in het vulsysteem of slang 5 komen dan zullen ze normaal verder naar beneden vallen waarbij de valsnelheid dusdanig groot kan worden dat de deeltjes bij het op elkaar vallen gaan breken en daardoor de deeltjesgrootte gaan beïnvloeden. Teneinde dit te vermijden is binnen de slang 15 5 een deeltjesremmer aangebracht die in de uitvoeringsvorm weergegeven in figuur 1 bestaat uit een aaneenschakeling van stukken draad, kabel, band of ketting 6, 7, 8, 9 die afgewisseld worden met remorganen die de vorm hebben van schroeflijnvormige elementen 10,11 en 12. Het boveneinde van de draad of kabel is daarbij verbonden met het ondereinde van de doseerklep 5 of 20 onderkant van de vulhopperWhen the particles enter the filling system or hose 5, they will normally fall further down, whereby the falling speed can become so great that the particles will break upon falling on each other and thereby influence the particle size. In order to avoid this, a particle inhibitor is arranged within the hose 15 which, in the embodiment shown in Figure 1, consists of a succession of pieces of wire, cable, tire or chain 6, 7, 8, 9 that are interspersed with brake members having the shape of helical elements 10, 11 and 12. The upper end of the wire or cable is thereby connected to the lower end of the metering valve 5 or bottom of the filling hopper

De schroeflijnvormige elementen 10, 11 en 12 worden in de weergegeven uitvoeringsvorm door metalen plaatvormige delen die in de vorm van een schroeflijn zijn geplooid, meer in het bijzonder de vorm aannemen van een 25 kurkentrekker. Daarbij is de buitendiameter in hoofdzaak gelijk aan de binnendiameter van de slang 5. Door de schroeflijnvormige elementen worden de vallende deeltjes afgeremd aangezien zij steeds hierop zullen vallen. Zij kunnen echter nagenoeg ongehinderd verder naar beneden bewegen langs de gevormde schroeflijn en nabij het ondereinde opnieuw overgaan naar vrije val.In the embodiment shown, the helical elements 10, 11 and 12 take on the form of a corkscrew by metal plate-shaped parts that are pleated in the form of a helix. The outer diameter is then substantially the same as the inner diameter of the hose 5. The falling particles are slowed down by the helical elements, since they will always fall on them. However, they can move further down virtually unhindered along the formed helix and again move to free fall near the lower end.

30 Door een juiste keuze van de afstanden tussen de schroeflijnvormige elementen kan de valsnelheid tussen twee opeenvolgende elementen 10, 11 en 12 zodanig worden beperkt dat de breukgrens van de naar beneden vallende deeltjes bij de botsing met het volgende schroeflijnvormige element niet wordt overschreden. De deeltjes zullen dus als het ware telkens opnieuw versnellen 5 en vertragen, waarbij de keuzes van de afstanden en de vorm van de elementen 10,11 en 12 zodanig is dat de breukgrens van de deeltjes niet wordt overschreden.By a correct choice of the distances between the helical elements, the falling speed between two successive elements 10, 11 and 12 can be limited such that the fracture limit of the falling particles is not exceeded in the collision with the next helical element. The particles will thus, as it were, accelerate and decelerate again and again, the choices of the distances and the shape of the elements 10, 11 and 12 being such that the fracture limit of the particles is not exceeded.

5 Bij een vullen van de houder 1 met de deeltjes zal het niveau van de deeltjes stijgen. Hierdoor zal het op zeker ogenblik niet meer mogelijk zijn om de uitlaatopening van de slang te verplaatsen. De operator heeft dan de mogelijkheid om een gedeelte van het vulsysteem of van de laatste vulslang samen met het bijbehorende deel bestaande uit draden of kabels en 10 schroeflijnvormig element te verwijderen of af te snijden en uit de houder 1 te verwijderen. Aldus kan de houder geleidelijk worden gevuld, eventueel tot boven toe.When the container 1 is filled with the particles, the level of the particles will rise. As a result, it will no longer be possible at a certain moment to move the outlet opening of the hose. The operator then has the option of removing or cutting a part of the filling system or of the last filling hose together with the associated part consisting of wires or cables and a helical element and removing it from the holder 1. The container can thus be filled gradually, possibly up to the top.

In figuur 2 is een tweede uitvoeringsvorm van de remorganen weergegeven. In 15 deze uitvoering is aan de onderzijde van de doseerklep een draad, kabel of ketting gehangen die zich uitstrekt tot aan de onderzijde van de slang 5. Op deze draad zijn de remorganen aangebracht die in dit geval bestaan uit rubberen elementen die op zichzelf een bepaalde elasticiteit bezitten. Zij worden gevormd 20 uitgaande van vlakke rechthoekige rubberen platen waarbij op de centrale lijn die evenwijdig is aan de lange zijden van de rechthoek op onderling regelmatige afstanden openingen zijn aangebracht, die een afmeting hebben die toelaat dat de rubberen plaat met deze openingen over de draad wordt geschoven. Door de openingen in de rubberen plaat te voorzien van middelen waarmede de plaat ter 25 hoogte van elke opening vast verbonden kan worden met de draad, kan de rubberen plaat nagenoeg in elke vorm op de draad worden gefixeerd. Daarbij kan de plaat golfvormig worden geplooid, maar tegelijkertijd ook worden getordeerd ten opzichte van de draad waardoor een soort schroeflijnvormige constructie ontstaat. Op deze wijze wordt tevens verkregen dat de deeltjes langs 30 de remorganen door bewegen. In figuur 2 is met 20 de draad, kabel of ketting aangeduid terwijl de rubberen plaat is aangeduid met 21. De bevestiging van de rubberen plaat op de draad 20 is in de weergegeven uitvoering verkregen door middel van V-vormige plaatjes 22 bestaande uit twee rechthoekige delen die scharnierend met elkaar zijn verbonden waarbij het scharnier een bepaalde 6 veerkracht bezit waardoor de delen van plaatjes van elkaar worden gedrukt. Elk deel van de plaatjes heeft een opening waarin de draad past, welke openingen bij op elkaar geknepen delen in eikaars verlengde liggen. Door tussen twee opeenvolgende openingen van de rubberen plaat een dergelijk verend plaatje 5 aan te brengen kan telkens een gedeelte van de rubberen plaat worden gefixeerd ten opzichte van de draad. Door het in de juiste oriëntatie brengen van de verende plaatjes kan tevens worden verkregen dat de rubberen plaat niet alleen een golvende vorm aanneemt, maar dat de verschillende delen van de rubberen mat ten opzichte van elkaar verdraaid zijn.Figure 2 shows a second embodiment of the brake members. In this embodiment a wire, cable or chain is suspended from the underside of the metering valve and extends to the underside of the hose 5. On this wire are arranged the brake members which in this case consist of rubber elements which in themselves have elasticity. They are formed from flat rectangular rubber plates with openings arranged at mutually regular distances on the central line parallel to the long sides of the rectangle, dimensions having the dimensions that allow the rubber plate with these openings to be threaded over the wire pushed. By providing the openings in the rubber plate with means with which the plate can be fixedly connected to the wire at the level of each opening, the rubber plate can be fixed to the wire in almost any shape. The plate can thereby be corrugated, but at the same time be twisted with respect to the wire, so that a kind of helical construction is created. In this way it is also obtained that the particles move along the brake members. In figure 2, the wire, cable or chain is indicated by 20, while the rubber plate is indicated by 21. In the embodiment shown, the rubber plate is attached to the wire 20 by means of V-shaped plates 22 consisting of two rectangular parts that are hingedly connected to each other, the hinge having a specific spring force, whereby the parts of plates are pressed apart. Each part of the plates has an opening in which the wire fits, which openings are aligned in line with each other when parts are squeezed together. By arranging such a resilient plate 5 between two successive openings of the rubber plate, a part of the rubber plate can in each case be fixed relative to the wire. By bringing the resilient plates into the correct orientation, it can also be obtained that the rubber plate not only assumes a wavy shape, but that the different parts of the rubber mat are rotated relative to each other.

1010

Door op de draad, kabel of ketting 20 een aantal van dergelijke remorganen aan te brengen, die onderling gescheiden zijn door delen waar alleen de draad, kabel of ketting aanwezig is wordt hetzelfde effect bereikt als met de uitvoeringsvorm volgens figuur 1. De deeltjes gaan afwisselend in vrije val en in 15 een soort spiraal naar beneden bewegen. Ook in dit geval moet de onderlinge afstand tussen de remorganen worden bepaald in functie van de breekwaarde van de deeltjes en in afhankelijkheid van de gebruikte materialen. Deze waarden dienen in het algemeen experimenteel te worden bepaald.By arranging a number of such brake members on the wire, cable or chain 20, which are mutually separated by parts where only the wire, cable or chain is present, the same effect is achieved as with the embodiment according to figure 1. The particles alternate move down in freefall and in a kind of spiral. In this case too, the mutual distance between the brake members must be determined in function of the breaking value of the particles and in dependence on the materials used. These values should generally be determined experimentally.

2020

Het is duidelijk dat de uitvinding niet beperkt is tot de beschreven en weergegeven uitvoeringsvormen, maar dat binnen de omschrijving van de conclusies talrijke wijzigingen kunnen worden aangebracht die deel uitmaken van de uitvinding.It is clear that the invention is not limited to the described and illustrated embodiments, but that within the description of the claims numerous modifications can be made that form part of the invention.

25 103489425 1034894

Claims

1. Device for completely or partially filling a container with a material consisting of solid particles, comprising a channel that extends substantially vertically downwards within the container and along which the material can be supplied, characterized in that within the channel is provided with at least one braking device with which the falling speed of the particles can be limited. 10

Device as claimed in claim 1, characterized in that the brake members are arranged on a flexible wire or tire which extends in the longitudinal direction of the channel.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the channel is formed by a flexible tube.

Device as claimed in claim 3, characterized in that at least a part of the tube is made of canvas. 20

5. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the brake members are arranged at regular distances from one another, viewed in the longitudinal direction of the channel.

Device according to claim 5, characterized in that the mutual distance between two successive braking members is determined by the resistance to breakage of the solid particles that form the material.

7. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that each brake member is formed by a spiral blade arranged within the channel. 1034894

Device according to claim 7, characterized in that the spiral blade has a non-constant pitch, preferably a pitch that decreases with the height of the blade in the channel.

Device as claimed in claim 2 and / or one of claims 3 to 8, characterized in that each brake member is formed by a flexible plate-shaped element which is provided with a row of openings through which the wire or band passes and the plate-shaped element is connected with the wire or tape. 10

Device as claimed in claim 9, characterized in that the openings are arranged at equal distances from each other and the fixing points on the tape or wire are at unequal distances from each other. 15

Device as claimed in claim 9 or 10, characterized in that the plate-shaped element is twisted between two successive fixing points.

12. A method for filling a container wherein use is made of a device according to any one of the preceding claims, characterized in that as the filling of the container rises, the lower end of the channel moves upwards relative to it.

A method according to claim 11, characterized in that a portion of the channel near the lower end is each time removed. 1034894