NO174147B - Anordning for automatisk niv}kontroll i en lukket renne eller beholder for transport og/eller fordeling av fluidiserbart materiale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for automatisk nivåkontroll i en lukket renne eller beholder for transport og/eller fordeling av fluidiserbart materiale, omfattende en i rennen anordnet luft- eller gassgjennomtrengelig vegg som danner skille mellom et øvre løp for det fluidiserbare materiale og en nedre spalte som tilføres gass fra en gasskilde via et rør, et i rennen anordnet innløp for tilførsel av fluidiserbart materiale til rennen, ett eller flere utløp for kontinuerlig eller porsjonsvis uttak av materiale fra rennen, samt et rør for lufting av rennen.

Oppfinnelsen er spesielt anvendelig som en "midlertidig" lagrings- og fordelingsbeholder for utstyr som anvendes i aluminium elektrolyseceller for transport og porsjonsvis utmating av aluminiumoksid og aluminiumfluorid til slike celler, samt pakkeanlegg for sekker og poser hvor f luidiserbart materiale utmates porsjonsvis. Oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes som en ren transportrenne ved transport av fluidiserbart materiale fra et forråd, en silo e.l. til et utmatings-sted.

Med fluidiserbart materiale menes i foreliggende sammenheng alle materialer som fremstår i pulverform og som har en slik granulometri og kohesjon at matehastigheten for luft som blåses inn ved lav hastighet har den virkning at partiklene mister adhesjon med hverandre og at det oppstår en reduksjon av de indre friksjonskrefter.

Det er tidligere kjent lukket utstyr for transport av fluidiserbart materiale hvor materialet utposjoneres fra en tank eller rennelignende beholder og hvor materialet i beholderen holdes mellom et øvre og nedre nivå ved hjelp av en automatisk nivåkontroll. Utstyret virker på den måten at når materialet i beholderen når det nedre nivå, avgis et elektrisk signal fra nivåkontrollen som påvirker en luftventil for en fluidiseringsrenne slik at materialet transporteres, fra en silo e.l., via rennen til beholderen og fyller opp denne. Når materialet i beholderen når et øvre nivå, avbrytes signalet fra nivåkontrollen og materialtilførselen stopper. Nivåkontrollen kan være av mekanisk, optisk, ultralyd eller annen type. Det er imidlertid en ulempe med slikt utstyr hvor det benyttes automatisk nivåkontroll, at nivåkontrollen eller nivåbryteren svikter som følge av slitasje eller tilsmussing. Utstyret krever derfor utstrakt vedlikehold og reparasjon og er dyrt å anvende.

I norsk patent nr. 160130 vises en lukket apparatur for transport av pulvermateriale fra et lagringsområde til et mateområde hvor det benyttes en horisontal eller skrådd transportør utstyrt med fluidiseringsmidler i form av en renne med en øvre kanal for fluidiserbart materiale som er skilt fra en nedre gasskanal ved hjelp av en permeabel vegg. Gass eller luft tilføres kontinuerlig til den nedre gasskanal slik at materialet i den øvre kanal i rennen hele tiden er i en fluidisert tilstand. En balansekolonne, som også tjener som evakuer-ingsutløp for fluidiseringsgassen, balanserer med sin fyllings-høyde et trykk Pf for fluidiseringsgassen. Denne løsning har ingen nivåkontrollerer, men krever et meget stort luft-/gass-forbruk siden fluidiseringsluft med et trykk større enn Pf hele tiden må tilføres rennen for å holde den kontinuerlig fylt med fluidiserbart materiale. Energiforbruket er derfor stort og løsningen er dyr å anvende.

Med foreliggende oppfinnelse er det et formål å fremskaffe en fluidiseringsrenne eller beholder hvor man unngår bruk av nivåbrytere som krever mye vedlikehold. Samtidig er det et formål å fremskaffe en slik renne eller beholder hvor energiforbruket i form av trykkluft eller annen gass er vesentlig

lavere enn for de kjente løsninger.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at rennen som definert innledningsvis ved innløpet er forsynt med en rørstuss som strekker seg inn i det øvre løpet og at det under rør-stussen er anordnet et område som ikke er forsynt med en fluidiseringsvegg, eller er forsynt med en separat anordnet fluidiseringsvegg med separat gasstilførsel, som angitt i det etterfølgende krav 1. Kravene 2-5 angir fordelaktige utførsels-former av oppfinnelsen.

Med løsningen i henhold til foreliggende oppfinnelse holdes nivået for det fluidiserbare materialet i rennen under nivået for utløpet av rørstussen og tilførselen av luft eller annen gass til rennen kan begrenses nøyaktig, på kontinuerlig basis eller intermittent slik at det ikke anvendes mere luft enn det som er høyst nødvendig. Prinsippene for virkemåten og en nærmere beskrivelse av oppfinnelsen skal gis i det etterfølgen-de med henvisning til tegningsfigurene, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av en sammensatt løsning for transport og utporsjonering av f luidiserbart materiale hvor rennen eller beholderen i henhold til oppfinnelsen inngår, Fig. 2 viser i større målestokk en del av den nederste rennen vist i Fig. 1, hvor materialet i rennen befinner seg på et høyt nivå, Fig. 3 viser samme del av rennen som vist i Fig. 2, men hvor

materialet befinner seg på et lavt nivå,

Fig. 4 viser også samme del av rennen som vist i Fig. 2, men med en alternativ utforming omfattende en skrått anordnet plate.

Som nevnt ovenfor, viser Fig. 1 en prinsippskisse av en sammensatt løsning for transport og utporsjonering av fluidiserbart materiale hvor rennen eller beholderen i henhold til oppfinnelsen inngår. Nærmere bestemt viser Fig. 1 et eksempel på utstyr for fluidisert transport av pulvermateriale, aluminiumfluorid og aluminiumoksid til en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium. Fig. 1 viser arrangementet for en celle hvor aluminiumoksid føres fra en silo eller forråd via en transportrenne 12 og videre gjennom et rør 14 til en fordel-ingsrenne eller fordelingsbeholder 1. Hver celle er forsynt med en slik fordelingsbeholder, og for utposjonering av materiale fra beholderen benyttes det i foreliggende tilfelle fire doseringsinnretninger 11 som kan være plassert på forskjellige steder i cellen (ikke nærmere vist). Med hensyn til doserings-innretningene 11, så er disse av samme type som beskrevet i søkerens egen norske patent nr. 162774 og skal ikke nærmere omtales her.

Aluminiumfluorid føres i en separat transportrenne 13 fra en egen silo eller forråd og videre via et rør 15 og doseringsinn-retning 16 til fordelingsbeholderen 1 og blandes med aluminium-oksiden i denne. Dette representerer en praktisk og rimelig løsning som er foretrukket fremfor å fremmate aluminiumfluorid til cellen via separate doseringsinnretninger. Med denne løsning er det dessuten mulig å benytte transportrennen 13 som alternativ fremmatingsrenne for aluminiumoksid, dersom rennen 12 av en eller annen grunn skulle bli satt ut av drift. En fluidiseringsrenne 17 er anordnet mellom rørene 14 og 15, og ved å tilføre fluidiseringsluft til rennen 17 (via rørstussen 18) og samtidig holde doseringsinnretningen 16 inaktiv, vil materialet strømme over i røret 14. Dersom det blir aktuelt å benytte rennen 13 til transport av aluminiumoksid som en nødløsning, vil tilførselen av aluminiumfluorid, som anvendes i vesentlig mindre mengder, måtte skje manuelt.

Hver av rennene 12 og 13, samt beholderen eller rennen 1 bygger på samme prinsipielle løsning som danner grunnlaget for foreliggende oppfinnelse. I det etterfølgende skal derfor oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til den nederste av rennene, renne 1, vist i Fig. 1, samt Fig. 2 og Fig. 3 som 1 større målestokk viser en del av renne 1 i området ved innløpet der aluminiumoksid føres inn i rennen fra transportrennen 12.

Rennen i henhold til foreliggende oppfinnelse, som enten er horisontalt eller skrått anordnet, kan fordelaktig være dannet med utgangspunkt i en lukket fluidiseringsrenne hvor det benyttes et fluidiseringslegeme som beskrevet i søkerens egen norske patentsøknad nr. 904306. Imidlertid viser figurene et eksempel som bygger på en standard type løsning hvor den lukkede renne er delt ved hjelp av en permeabel vegg eller duk 2 slik at det er dannet et øvre løp 3 for fluidiser-

bart materiale og en nedre kanal eller spalte 5 for luft eller annen gass. Materialet 4 i rennen 1 som kan være horisontal eller svakt hellende, fluidiseres ved å tilføre trykkluft eller

-gass til spalten 5 via luft-tilførselsrøret 6.

Materialet tilføres rennen via en rørstuss 9 som strekker seg inn i denne. Rørstussen kan være justerbar i vertikalretningen hvorved fyllingsgraden for materialet i rennen kan reguleres, jfr. senere avsnitt. Under rørstussen er det anordnet en separat fluidiseringssone 21 med en egen permeabel vegg 19 og egen gasstilførsel 20. Denne sonen er under normal drift inaktiv.

Oppfinnelsen bygger på det prinsipp at når materialet i beholderen utenfor sonen 21 fluidiseres og materialet i sonen, dvs. under rørstussen 9, holdes inaktivt, vil materialet strømme inn i beholderen så lenge strømningsvinkelen /3 for materialet er større enn rasvinkelen <p for materialet. Fig. 3 viser en situasjon hvor strømningsvinkelen f3 er større enn rasvinkelen <p og hvor materialet strømmer inn i rennen. I Fig. 2 vises en annen situasjon hvor mateialnivået har blitt så høyt at det ikke lenger strømmer materiale inn i rennen, dvs.

/? < <p. Med bakgrunn i dette prinsipp kan materialnivået i rennen reguleres uten anvendelse av egen, komplisert nivåkontroll som vil kreve ekstra vedlikehold. Nivået bestemmes ved justering av rørstussen 9 opp eller ned, uten ytterligere ekstrautstyr.

Det er åpenbart at rennen med den løsning som her er vist og beskrevet kan tilføres luft, utenfor sonen 21, kontinuerlig uten at rennen blir overfylt. En slik kontinuerlig tilførsel av luft vil imidlertid være lite økonomisk og uhensiktsmessig dersom det ikke også samtidig skjer en mer eller mindre kontinuerlig tapping av materiale fra rennen. En mere hensikts-messig løsning vil være å tilføre luft når det samtidig tappes materiale fra rennen. I eksempelt vist i Fig. 1 er rennen eller beholderen 1 forsynt med fire doseringsapparater 11. Mest fordelaktig vil det i dette tilfelle være å tilføre luft til rennen for hver gang et av doseringsapparatene fylles med materiale, dvs. en form for intermittent drift.

Når det gjelder den separate fluidiseringssonen 21, så er denne som tidligere nevnt, normalt inaktiv, og materialet over sonen er stillestående. Over lengre tid kan dette materialet "pakke seg", og det kan derfor med ulike mellomrom, avhengig av type materiale som transporteres, være aktuelt å fluidisere dette område for å løse det opp. Videre kan det være aktuelt å anvende fluidiseringssonen 21 i forbindelse med tømming av rennen.

Fig.4 viser en alternativ utforming av sonen 21 under rør-stussen 9. Istedenfor en separat fluidiseringsrenne er det i det her viste eksempelet vist en løsning hvor det benyttes en skrå vegg eller plate 10. Denne platen kan eventuelt være påvirket av en vibrator som "rister løs" eventuelt materiale

som har tendens til å pakke seg.

Med foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en fluidiseringsrenne eller beholder hvor materialnivået kan reguleres automatisk uten nivåkontroll. Samtidig er det kommet frem til en løsning som krever vesentlig lavere luftforbruk fordi lufttilførselen på en enkel måte kan drives intermittent og fordi det på grunn av lavt materialnivå i rennen kreves lavt fluidiseringstrykk og små mengder fluidiseringsluft.

Claims (5)

1. Anordning for automatisk nivåkontroll i en lukket renne eller beholder (1) for transport og/eller fordeling av fluidiserbart materiale (4), omfattende en i rennen anordnet luft- eller gass-gjennomtrengelig vegg (2) som danner skille mellom et øvre løp (3) for det fluidiserbare materiale og en nedre spalte eller kanal (5) som tilføres gass fra en gasskilde via et rør (6) , et i rennen anordnet innløp (7) for tilførsel av f luidiserbart materiale til rennen, ett eller flere utløp for kontinuerlig eller porsjonsvis uttak av materiale fra rennen, samt et rør (8) for lufting av rennen, karakterisert ved at rennen ved innløpet er forsynt med en rørstuss (9) som strekker seg inn i det øvre løp (3) og at det under rørstussen er definert et område som er inaktivt, eller er forsynt med en separat anordnet fluidiseringsvegg med separat gasstilførsel.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at rørstussen (9) kan heves og senkes.

3. Anordning ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at det i området under rørstussen er anordnet en plate (10) med en helningsvinkel (a) som er større en rasvinkelen (<p) for det f luidiserbare materialet.

4. Anordning ifølge de foregående krav 1-3, karakterisert ved at gass tilføres kontinuerlig til gasspalten (5) for rennen.

5. Anordning ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at rennen er forsynt med to eller flere doseringsinnretninger (11) for porsjonsvis utmating av fluidiserbart materiale fra rennen, hvorved luft tilføres rennens gasspalte (5) samtidig som hver av doserings-innretningene utporsjonerer en dose materiale.