-
Anwendungsgebiet
-
Die Erfindung betrifft das Befreien von Schüttgütern von dem darin enthaltenen Staub, insbesondere mittels Ionisierung, wobei der Staub vor allem häufig mittels elektrostatischer Aufladung an den Granulatkörnern haftet.
-
Technischer Hintergrund
-
Vor allem in der Kunststofftechnik, aber auch in der Pharmazie und der Lebensmitteltechnik, müssen häufig Rohmaterialien in Form von Schüttgütern - beispielsweise Granulaten, Mahlgütern, groben Pulvern o.ä. - gehandhabt werden. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung werden alle Schüttgüter mit dem verkürzenden Begriff „Granulat“ bezeichnet.
-
Gerade das Transportieren dieser Schüttgüter erfolgt häufig mittels pneumatischer Förderung, insbesondere mittels Flug-Förderung, bei der das Granulat mittels Luft und größtenteils darin mitfliegend durch Förderleitungen an den gewünschten Ort gebracht wird.
-
Das Granulat soll für die weitere Verarbeitung, beispielsweise dem Einsatz als Rohmaterial in einer Kunststoff-Spritzgussmaschine, möglichst sauber sein und insbesondere nicht mit staubförmigen Verunreinigungen belastet sein. Diese staubförmigen Verunreinigungen können sowohl aus Fremdmaterial bestehen, welches bei der Herstellung oder beim Transport unbeabsichtigt dem Granulat beigefügt wurde oder es kann sich auch um staubförmige Partikel aus dem gleichen Material wie das Granulat selbst handeln, was jedoch je nach anschließendem Verwendungszweck ebenfalls unerwünscht sein kann.
-
Staub oder staubförmige Verunreinigungen im Sinne der vorliegenden Beschreibung sollen vorzugsweise eine Partikelgröße besitzen, deren Durchmesser höchstens 1/10, besser höchstens 1/30, besser höchstens 1/100, besser höchstens 1/1000 des Durchmessers eines Granulat-Kornes beträgt
-
Deshalb besteht das generelle Ziel, solche Granulate vor der Verwendung von dem darin enthaltenen Staubanteil zu trennen.
-
Hierfür stehen unterschiedliche Techniken zur Verfügung, von einfachem Sieben über ein Abtrennen der Transportluft von Granulat und Filtern der Transportluft bis hin zu der Fraktionentrennung mittels eines Zyklons.
-
Eines der dabei auftretenden Probleme ist die starke Haftung von Staubpartikeln und Granulatpartikeln aneinander, aber auch die Anhaftung von Staubpartikeln an Vorrichtungsteilen wie Förderleitungen oder Granulatbehältern.
-
Diese starke Anhaftung ist häufig durch elektrostatische Aufladung bewirkt, sodass ein Entfernen des Staubes mit mechanischen Maßnahmen in der Regel erst durchgeführt werden kann, wenn diese Bindungskräfte, vor allem die sog. Lorentz-Kraft, aufgehoben worden sind.
-
Prinzipiell ist dies bekanntermaßen dadurch möglich, dass die unterschiedlich geladenen und sich dadurch anziehenden Teile, in diesem Fall Staubpartikel einerseits und Granulatpartikel andererseits, jeweils entladen werden, beispielsweise indem die eine Fraktion geerdet wird.
-
Bei einer sehr großen Anzahl von sehr kleinen Partikeln, wie im vorliegenden Fall, ist dies in der Praxis jedoch kaum möglich.
-
Eine alternative Lösung ist aus der Patentschrift
DE 260163 A bekannt, in welcher eine Sichtvorrichtung zum Aussichten mehlhaltiger Stoffe beschrieben ist. Zu diesem Zweck wird ein Luftstrom durch eine Mehlmenge geleitet, sodass diese entgegen der Schwerkraft in einer Kammer aufsteigt. Mit zunehmender Aufstiegshöhe des Mehls in der Kammer sinken schwerere Grieße schwerkraftbedingt wieder ab, wohingegen Feinmehl weiterhin von dem Luftstrom getragen wird. Einem Abzugsrohr am oberen Ende der Kammer wird ein Frischluftstrom zugeführt, um Feinmehl aus der Kammer abzuführen. Auf diese Weise findet eine Trennung von Feinmehl und Grieße statt.
-
Darstellung der Erfindung
-
Technische Aufgabe
-
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufheben der Bindungskräfte zwischen Staubpartikeln und Granulatpartikeln zur Verfügung zu stellen, welche einfach und kostengünstig funktionieren.
-
Lösung der Aufgabe
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 17 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird dies erreicht, indem eine an sich bekannte, von unten nach oben gerichtete Luftströmung erzeugt wird, die stark genug ist, um Granulatkörner - die sich in der Regel in einer auf dem Untergrund liegenden Granulat-Ansammlung befunden haben - mit der Luftströmung nach oben zu bewegen und dadurch zu vereinzeln.
-
Vor allem wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes mit der Höhe geringer wird - was beispielsweise der Fall ist, wenn sich der Querschnitt des Luftstromes nach oben vergrößert - nimmt die auf die Granulatkörner nach oben einwirkende Kraft ab, bis die Schwerkraft überwiegt, und die Granulatkörner in einem in einer bestimmten Höhenlage auftretenden Umkehrbereich ihren Anstieg beenden und - in der Regel außerhalb des Querschnittes des Luftstromes - wieder absinken in die Granulat-Ansammlung hinein.
-
Von dort aus gelangen sie bei weiter andauernder Luftströmung wieder in diese hinein und können diesen Kreislauf auch mehrfach vollziehen, abhängig davon wie lange man die Luftströmung aufrechterhält.
-
Durch diese Vereinzelung ist bekanntermaßen das Absaugen der Staubpartikel aus dem Granulat - auch wenn sie dabei noch leicht an den Granulat-Körnern anhaften - nach oben mittels eines entsprechenden Unterdruckes, vor allen im oder oberhalb des Umkehrbereiches, möglich.
-
(Ionisieren)
-
Dies kann stark unterstützt werden, wenn diese Luftströmung aus ionisierter Luft besteht, da die dann in der Luftströmung vorliegenden Ionen die statische Aufladung und Anhaftung der Staubpartikel an den Granulatkörnern aufheben kann.
-
Selbstverständlich könnte für die hier als „Luftströmung“ bezeichnete Gasströmung auch ein anderes Gas benutzt werden, was durch diese Bezeichnung nicht ausgeschlossen werden soll. Aus Kostengründen wird hierfür jedoch Luft, vorzugsweise Umgebungsluft, die vorzugsweise vor dem Ionisieren gefiltert wird, verwendet.
-
Erfindungsgemäß wird - vor allem durch entsprechende Führung und Formung der Luftströmung - darauf Wert gelegt, dass bei der Aufwärtsbewegung die Granulatkörner möglichst wenig aneinander reiben, sondern sich parallel zueinander bewegen, denn diese wechselseitige Reibung erzeugt durch Abrieb von den Granulatkörnern gerade zusätzlichen Staub im Granulat, der gerade vermieden bzw. entfernt werden soll.
-
Dies kann erreicht werden, indem die Luftströmung eine möglichst laminare Strömung ist, deren Querschnitt sich aber im Verlauf, insbesondere nach oben, vorzugsweise erweitert, was durch entsprechende Gestaltung der begrenzenden Bauteile, erreicht werden kann.
-
Ferner soll beim nach oben Bewegen der Granulatkörner vermieden werden, dass diese gegen feststehende Hindernisse schlagen, da auch hierbei Abrieb und damit neuer Staub entstehen würde. Wenn es ein solches feststehendes Hindernis oberhalb der Granulatansammlung gibt, wird die Aufwärtsbewegung der Granulatkörner, insbesondere über die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung, so gesteuert, dass der Umkehrbereich, in dem die Mehrheit der Granulatkörner ihre Aufwärtsbewegung beendet, unterhalb dieses festen Hindernisses liegt.
-
Die nach oben gerichtete Luftströmung einerseits und der im oberen Bereich vorherrschende Unterdruck zum Absaugen des Staubes andererseits können gemeinsam erzeugt werden durch einen oberhalb der zur erzeugenden Luftströmung angelegten Unterdruck.
-
Die nach oben gerichtete Luftströmung wird dabei so stark gewählt, dass im Querschnittsbereich der Luftströmung die Granulatkörner mehrheitlich, praktisch alle Granulatkörner, von ihrer Ausgangslage aus eine bestimmte Strecke, nämlich bis in den Umkehrbereich, aber vorzugsweise nicht weiter, nach oben transportiert werden.
-
Vor allem sollen die Granulatkörner eine vorgegebene Umkehrschwelle nicht überschreiten, die beispielsweise das obere Ende des Umkehr-Bereiches sein kann oder auch darüber liegen kann.
-
Von dem Punkt aus, ab dem die Granulatkörner von der Luftströmung erfasst werden, fallen vorzugsweise höchstens 3 %, besser höchstens 2 %, besser überhaupt keine Granulatkörner im Querschnitt der Luftströmung nach unten.
-
(Konkreter mit Behälter)
-
In der Regel wird das Entstauben des Granulates in einem Granulat-Zwischenbehälter durchgeführt, und vorzugsweise chargenweise, wobei sich in dessen Boden eine Granulat-Auslassöffnung befindet, die geöffnet und geschlossen werden kann.
-
Füllen:
-
Bei geschlossener Granulat-Auslassöffnung wird die zu entstaubende Charge an Granulat in den Granulat-Zwischenbehälter gegeben und liegt dann als Granulat-Ansammlung auf dem Boden des Granulat-Zwischenbehälters auf, in dem sich auch die Granulat-Auslassöffnung befindet, die beim Füllen verschlossen ist durch ein Verschlusselement, beispielsweise eine Verschluss-Klappe, und auf der in der Regel ebenfalls Granulat liegt.
-
Im oberen Bereich, insbesondere in der Oberseite, dieses Granulat-Zwischenbehälters befindet sich eine Luft-Auslassöffnung für staubbeladene Luft, die von einem Sieb überdeckt sein kann, welches zwar vom Staub, aber nicht von den Granulatkörnern durchdrungen werden kann.
-
Entstauben:
-
Indem an der Luft-Auslassöffnung ein Unterdruck angelegt wird, und nach Anlegen des Unterdruckes, insbesondere unmittelbar danach, das Verschlusselement der Granulat-Auslassöffnung gegen den anliegenden Unterdruck geöffnet wird, durchströmt die Luftströmung die Granulat-Ansammlung von unten nach oben und nimmt dabei die im Querschnittsbereich der Luftströmung liegenden Granulat-Körner nach oben mit.
-
Indem der Querschnitt der Granulat-Auslassöffnung jedoch kleiner gewählt wird als der Querschnitt des Granulat-Zwischenbehälters, verbreitert sich die Luftströmung nach Durchlaufen der Granulat-Auslassöffnung, wodurch sich ihre Strömungsgeschwindigkeit im Kern der Luftströmung, und zusätzlich auch zu den in der Aufsicht betrachteten Randbereichen hin verringert, und ab einer gewissen Höhe nicht mehr ausreicht, die auf die einzelnen Granulatkörner einwirkende Schwerkraft zu kompensieren.
-
Deshalb sinken die Granulatkörner, nachdem sie diesen Umkehrbereich erreicht haben und auch den schneller strömenden Kern der Luftströmung seitlich durch Zufallsbewegungen verlassen haben, außerhalb des Querschnittes der Luftströmung wieder nach unten. Wenn in der Aufsicht betrachtet umlaufend ausreichend Platz hierfür vorhanden ist, bildet sich dadurch eine Granulat-Fontäne mit einem pilzförmigen oberen Ende und einem seitlich umlaufenden Vorhang aus absinkenden Granulat-Körnern, eben in der Gestalt einer senkrecht nach oben gerichteten Wasser-Fontäne.
-
Die obere Luft-Auslassöffnung und das dort gegebenenfalls vorhandene Sieb - und vorzugsweise auch ein in diesem oberen Bereich in den freien inneren Querschnitt des Granulat-Zwischenbehälters hineinragender Einfüllstutzen - sollen dabei möglichst nicht mehr von den nach oben bewegten Granulatkörnern erreicht werden, so dass die Stärke der Luftströmung, also deren anfängliche Strömungsgeschwindigkeit, relativ zu der Höhenlage der genannten feststehenden Hindernisse so eingestellt wird, dass der Umkehrbereich und/oder die Umkehrschwelle unter den genannten feststehenden Hindernissen liegt.
-
Vor allem wenn die Luft-Auslassöffnung und die Granulat-Auslassöffnung unterschiedlich große Querschnitte besitzen, ist es jedoch auch möglich, den an der Luft-Austrittsöffnung anliegenden Unterdruck unabhängig von der Geschwindigkeit der Luftströmung durch die Granulat-Auslassöffnung hindurch so zu steuern, sei es durch unterschiedliche, getrennte, Druckerzeuger, sei es durch Festlegung der genannten Querschnitte in einer solchen Relation zueinander, dass das gewünschte Verhältnis von in der Luft-Auslassöffnung anliegendem Unterdruck und Strömungsgeschwindigkeit in der Granulat-Auslassöffnung erreicht wird.
-
Dass die durch die Granulat-Auslassöffnung strömende Luft möglichst laminar strömt, wird vor allem durch die Art der Zuführung der Luft zu der Granulat-Auslassöffnung bewirkt, und insbesondere dadurch erreicht, dass ein Ansaugen der dafür benötigten Luft unterhalb der Granulat-Auslassöffnung möglichst großflächig und von allen Seiten her geschieht.
-
In diesem Bereich, also unterhalb der Granulat-Auslassöffnung, wird die für die Luftströmung verwendete Luft vorzugsweise auch ionisiert.
-
Häufig ist unterhalb der Granulat-Auslassöffnung ein Granulat-Endbehälter angeordnet, der dann entsprechend große, möglichst umlaufende, Luft-Durchtrittöffnungen in seinen Wänden aufweisen sollte, die natürlich von einem luftdurchlässigen, aber für die Granulat-Körner nicht durchdringbaren Material, insbesondere einem Filter, verschlossen sein sollten.
-
Dabei wird die Porengröße dieses Filters vorzugsweise so gewählt, dass in der Umgebungsluft vorhandenen Staubpartikel der Größenordnung, die in dem Granulat gerade nicht vorhanden sein sollen, ausgefiltert werden.
-
Der Ionisator ist dann vorzugsweise an der Außenseite der Wand dieses Granulat-Endbehälters so angeordnet, dass dennoch im Inneren des Granulat-Endbehälters in der von außen eingebrachten Luft ionisierte Luftmoleküle entstehen. Vorzugsweise besitzt der Ionisator eine lonisier-Spitze, und in der Wand befindet sich eine Durchgangsöffnung, die lonisier-Öffnung, die nach außen von dem Ionisator abgedeckt wird und wobei die lonisier-Spitze vom dem Ionisator aus in die lonisier-Öffnung hineinragt, aber nicht über die Wand nach innen vorsteht.
-
Der von außen eingeführte Luftstrom kann auch so geführt werden, dass sich der Ionisator, insbesondere die lonisierspitze des Ionisators, innerhalb dieses Luftstromes befinden, dann jedoch vorzugsweise noch außerhalb des Granulat-Endbehälters.
-
Entleeren:
-
Nachdem auf diese Art und Weise eine Charge entstaubt wurde, wird der Granulat-Zwischenbehälter entleert, indem die durch die Granulat-Auslassöffnung nach oben gerichtete Luftströmung beendet oder zumindest so weit reduziert wird, dass alles Granulat aus dem Granulat-Zwischenbehälter durch die Granulat-Auslassöffnung nach unten fällt, meist in den darunter angeordneten Granulat-Endbehälter.
-
Ein kontinuierlicher Betrieb könnte dadurch erreicht werden, dass permanent eine definierte Menge an Granulat pro Zeiteinheit dem Granulat-Zwischenbehälter zugeführt wird und die Luftströmung so eingestellt wird, dass immer ein geringer Teil der Granulatkörner entgegen der Luftströmung durch die Granulat-Auslassöffnung nach unten fällt.
-
Ein solcher kontinuierlicher Betrieb hat jedoch den Nachteil, dass während des Betriebes der Granulat-Zwischenbehälter niemals leer wird, wie beim chargenweisen Betrieb, der deshalb folgenden Vorteil aufweist:
-
Spülen:
-
Vor dem Befüllen des Granulat-Zwischenbehälters mit der nächsten Charge kann der leere Granulat-Zwischenbehälter mit ionisiertem Gas, insbesondere ionisierter Luft, gespült werden, um die Staub-Partikel, die noch im Granulat-Zwischenbehälter vorhanden sind und vor allem an den Innenseiten der Wände und des Bodens anhaften, zu entfernen:
- Zu diesem Zweck wird ionisierte Luft in den Granulat-Zwischenbehälter eingebracht - wobei die Granulat-Auslassöffnung in aller Regel verschlossen ist, und vorzugsweise auch die Granulat-Einlassöffnung - bis der Granulat-Zwischenbehälter vorzugsweise vollständig mit dieser ionisierten Luft gefüllt ist und alle darin vorhandenen Staub-Partikel erreicht hat.
-
Dann wird durch Anlegen eines Unterdruckes an der Luft-Auslassöffnung des Granulat-Zwischenbehälters vorzugsweise bei geöffneter Granulat-Auslassöffnung diese Luft zusammen mit den dann in der Regel elektrisch neutralisierten und abgelösten Staub-Partikeln abgesaugt.
-
Dies kann auch mehrfach hintereinander durchgeführt werden. Die Zeitdauer für das Einbringen von ionisiertem Gas für das Spülen liegt jeweils zwischen 2 Sekunden und 20 Sekunden, insbesondere zwischen 3 Sekunden und 10 Sekunden.
-
Zu diesem Zweck wird vorzugsweise über einen separaten Luft-Einlass für die ionisierte Luft die ionisierte Luft aktiv - also mittels Überdruck gegenüber dem Druck im Granulat-Zwischenbehälter, in dem in diesem Zustand in der Regel Umgebungsdruck herrscht - in den Granulat-Zwischenbehälter eingebracht.
-
Alternativ könnte unterhalb der Granulat-Auslassöffnung, also vorzugsweise im dortigen Granulat-Endbehälter, erzeugte ionisierte Luft auch durch die geöffnete Granulat-Auslassöffnung hindurch nach oben in den Granulat-Zwischenbehälter hinein eingebracht werden, was dann jedoch vorzugsweise ebenfalls mittels Überdruck geschehen sollte, um vor dem Absaugen über die Luft-Auslassöffnung zunächst eine vollständige Füllung des Granulat-Zwischenbehälters mit ionisierter Luft zu erreichen.
-
Generell sollte pro 10 Liter Volumen des zu spülenden Granulat-Zwischenbehälters mit mindestens 10 Liter, besser mindestens 20 Liter, besser mindestens 30 Liter, besser mindestens 35 Liter, besser mindestens 50 Liter, ionisiertem Gas gespült werden.
-
Der Unterdruck in der Luft-Auslassöffnung kann durch einen konventionellen Unterdruck-Erzeuger wie ein Gebläse erzeugt werden oder indem er in der Absaugleitung mittels Druckluft erzeugt wird und die dafür benötigte Druckluft sowie die Luft, die ionisiert wird und/oder die Luft zum Herantransportieren des Granulates vorzugsweise alle aus der gleichen Druckluftquelle entnommen werden und lediglich über Druckreduzier-Ventile auf den notwendigen Druck an jeder Verbrauchsstelle angepasst werden, insbesondere für die zu ionisierende Luft.
-
Zur Durchführung des bisher beschriebenen Entstaubungsverfahrens benötigt man eine Vorrichtung, die zunächst einmal - wie für Chargenbehandlung üblich - einen Granulat-Zwischenbehälter besitzt, der eine Granulateinlassöffnung und eine Granulatauslassöffnung aufweist sowie darüber hinaus eine Luft-Auslassöffnung zum Entfernen, insbesondere Absaugen, der Luft zusammen mit dem zu entfernenden Staub.
-
Die Granulat-Einlassöffnung und/oder die Luft-Auslassöffnung wird sich naturgemäß im oberen Bereich, insbesondere in der oberen Hälfte oder im oberen Drittel, befinden und die Granulat-Auslassöffnung im unteren Bereich, insbesondere im unteren Drittel oder vorzugsweise im Boden, des Granulat-Zwischenbehälters befinden.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung einen Luftstrom-Erzeuger, der in der Lage ist, die vorstehend beschriebene, nach oben gerichtete, möglichst laminare Luftströmung zu erzeugen, die in oder besser unterhalb der Granulat-Ansammlung, also dem Boden des Granulat-Zwischenbehälters, beginnen soll, und insbesondere durch die Granulat-Auslassöffnung hindurch von unten nach oben verläuft.
-
Alternativ könnte die Luftströmung auch durch das Verschlusselement für die Granulat-Auslassöffnung, beispielsweise einen Verschluss-Schieber, hindurch zugeführt werden, jedoch ist hiermit die Erzeugung einer laminaren Strömung schwierig.
-
Vorzugsweise soll sich die Luftströmung hinsichtlich ihres Querschnittes nach oben zu verbreitern können. Vorzugsweise deshalb ist die Granulat-Auslassöffnung wesentlich kleiner als die horizontale, vorzugsweise runde, Querschnittsfläche des Innenraumes des Granulat-Zwischenbehälters an dessen breitester Stelle.
-
Dadurch kann sich die von unten nach oben durch die Granulat-Auslassöffnung bewegende Luftströmung oberhalb der Granulat-Auslassöffnung verbreitern, wodurch mit zunehmender Verbreiterung automatisch die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, bis sie in einer bestimmten Höhe, dem so genannten Umkehr-Bereich, zu gering ist, um Granulat-Körner entgegen der Schwerkraft zu bewegen oder auf gleich bleibender Höhe zu halten.
-
Dabei ist der Boden des Granulat-Zwischenbehälters, auf dem im gefüllten Zustand die Granulat-Ansammlung aufliegt, vorzugsweise nicht eben, sondern besitzt im unteren Bereich eine Schräge, so dass sich der Querschnitt des Granulat-Zwischenbehälters nach unten hin verjüngt, insbesondere konisch verjüngt, und in der Granulat-Auslassöffnung endet, die vorzugsweise zentrisch im freien Querschnitt des Granulat-Sammelbehälters angeordnet ist.
-
Dadurch rutscht der außerhalb der Granulat-Auslassöffnung liegende Teil der Granulat-Ansammlung, einschließlich der aus dem angehobenen Zustand wieder abgesunkenen Granulatkörner, in Richtung Granulat-Auslassöffnung, so dass mit der Zeit alle Granulatkörner der Granulat-Ansammlung von der Luftströmung erfasst und nach oben bewegt werden.
-
Der Luftstrom-Erzeuger ist vorzugsweise eine Unterdruck-Quelle stromabwärts, also in der Regel oberhalb, der Luft-Auslassöffnung, und kann beispielsweise eine Druckluft-Ejektor-Düse sein, oder auch ein Gebläse stromabwärts der Granulat-Auslassöffnung.
-
Der Luftstrom-Erzeuger ist vorzugsweise steuerbar insbesondere hinsichtlich Stärke und/oder Zeitdauer sowie des Zeitpunktes von Beginn und Ende der Luftströmung, insbesondere mittels einer Steuerung, die auch alle übrigen aktiven Komponenten der Vorrichtung ansteuern kann. Insbesondere muss die Steuerung den Zeitpunkt der Öffnung des Verschlusselementes der Granulat-Auslassöffnung relativ zum Einsetzen der Luftströmung, insbesondere des Unterdruckes stromabwärts der Luft-Auslassöffnung, steuern können.
-
Unterhalb der Granulat-Auslassöffnung ist ein großflächiger Lufteinlass für anzusaugende Umgebungsluft für die Luftströmung vorhanden. Vorzugsweise befindet sich unterhalb der Granulat-Auslassöffnung ein Granulat-Endbehälter, der bis auf die verschließbare Granulat-Auslassöffnung dicht mit dem Granulat-Zwischenbehälter verbunden ist.
-
Dann ist der Lufteinlass in der Wand, die vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ist, dieses Granulat-Endbehälter vorzugsweise als umlaufender oder fast ganz umlaufender Lufteinlass ausgebildet. Der Lufteinlass ist vorzugsweise von einem Filter überdeckt, um einerseits keine Staubpartikel aus der Umgebung mit anzusaugen und andererseits das Austreten von Granulatkörnern aus dem Granulat-Endbehälter zu unterbinden.
-
Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Ionisator, der so angeordnet ist, dass er die Luft der Luftströmung, bevor diese die Granulatkörner erreicht, ionisiert.
-
Vorzugsweise ist dieser Ionisator an der Außenseite der Wand des Granulat-Endbehälters in dessen oberen Bereich, insbesondere oberhalb des wenigstens einen Luft-Einlasses, in der Wand des Granulat-Endbehälters angeordnet und ionisiert die Luft im Inneren. Diese weist in der Regel eine Durchgangsöffnung auf, in der sich die lonisier-Spitze befindet, ohne ins Innere des Granulat-Endbehälters hinein vorzustehen. Diese Durchgangsöffnung kann von dem Ionisator abgedeckt werden oder durch diese Durchgangsöffnung kann aktiv Umgebungsluft - nach gegebenenfalls ausreichendem Filtern gegen von außen herantransportierte Staubpartikel - zugeführt werden, welche entlang der lonisier-Spitze streicht und in den Granulat-Endbehälter eintritt.
-
Vorzugsweise ist im Granulat-Zwischenbehälter, insbesondere in dessen Wand, eine weitere Luft-Einlassöffnung vorhanden, durch die ein ionisiertes Gas, vorzugsweise ionisierte Luft, in den Granulat-Zwischenbehälter eingebracht werden kann um diesen zu spülen.
-
Vorzugsweise weist der Granulat-Zwischenbehälter ein Sichtfenster auf oder besteht hinsichtlich der gesamten Wandung aus einem durchsichtigen Material wie etwa Glas, um die Vorgänge im Inneren von außen beobachten zu können.
-
In der Zufuhrleitung für das Granulat, die in der Granulat-Einlassöffnung mündet, ist vorzugsweise ein Verschlusselement wie beispielsweise ein Quetschventil angeordnet, damit im geschlossenen Zustand über diese Förderleitung einerseits kein Druckverlust erfolgen kann und andererseits beim Spülen das ionisierte Gas, insbesondere die ionisierte Luft, nur durch die Luft-Auslassöffnung abgeführt wird.
-
Um die Vorrichtung klein und kompakt zu bauen, wird ein Granulat-Zwischenbehälter mit einem Volumen von weniger als 5000 cm3, insbesondere weniger als 3000 cm3, benutzt.
-
In einem solchen Granulat-Zwischenbehälter wird Granulat in der Regel in Chargen von 300 bis 600 ml eingefüllt und entstaubt.
-
Viele der relevanten, auch viele der beweglichen Komponenten, also zum Beispiel das Sperrventil in der Gaszufuhr, der Ionisator, das Sperrventil in der Granulat-Förderleitung, der Füllstandssensor im Granulat-Endbehälter und/oder im Granulat-Zwischenbehälter stehen mit einer Steuerung in Verbindung, die von den Sensoren Signale erhält und die aktiven Komponenten ansteuert.
-
Als Sensoren können jeweils mindestens ein Füllstandssensor im Granulat-Zwischenbehälter und/oder im Granulat-Endbehälter vorhanden sein, Drucksensoren an unterschiedlichen Stellen wie etwa in der Luft-Auslassöffnung oder im Granulat-Endbehälter und/oder Sensoren, die die Höhenlage des Umkehrbereiches und oder der Umkehrschwelle der Granulat-Körner detektieren können, beispielsweise in einer bestimmten Höhenlage am oder im Granulat-Zwischenbehälter angeordnete Bewegungsmelder.
-
Figurenliste
-
Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Entstauben eines Granulates gemäß der Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren in verschiedenen Funktionszuständen beschrieben. Es zeigen:
- 1a: die Vorrichtung beim Füllen des Granulat-Zwischenbehälters, teilweise dargestellt im Vertikalschnitt,
- 1b: einen Querschnitt entlang der Linie Ib-Ib der 1a,
- 2a: die Vorrichtung beim Entstauben des im Granulat-Zwischenbehälter befindlichen Granulates, der teilweise im Vertikalschnitt dargestellt ist,
- 2b: eine Ausschnittvergrößerung aus 2a,
- 3: die Vorrichtung beim Entleeren des Granulat-Zwischenbehälters, teilweise dargestellt im Vertikalschnitt,
- 4: die Vorrichtung beim Spülen des leeren Granulat-Zwischenbehälters, teilweise dargestellt im Vertikalschnitt,
- 5: die Vorrichtung beim Absaugen des Spülgases aus dem gespülten Granulat-Zwischenbehälter, der teilweise im Vertikalschnitt dargestellt ist.
-
Das Entstauben des Granulates 4 geschieht chargenweise in einem Granulat-Zwischenbehälter 9.
-
Deshalb wird in einem 1. Schritt der Granulat-Zwischenbehälter 9 mit einer Charge aus Granulat 4 gefüllt, wie in 1a dargestellt.
-
Zu diesem Zweck steckt eine Sauglanze 16 in einem Vorrat aus Granulat 4, der sich in einem Vorratsbehälter 7 befindet. Über die an die Sauglanze 16 angeschlossene Förderleitung 15, die mit ihrem anderen Ende in einem Einlassstutzen 24 endet, dessen freies offenes Ende, die Granulat-Einlassöffnung 8 im Granulat-Zwischenbehälter bildet, wird das Granulat aus dem Vorratsbehälter mittels der in Strömungsrichtung 10 strömenden Förderluft 3 transportiert, welche die Granulat-Körner 4 mitreißt.
-
Der Einlassstutzen 24 ist hier ein gewinkeltes Rohrstück, welches die Wand des Granulat-Zwischenbehälters 9 dicht durchläuft und dessen freies Ende im Granulat-Zwischenbehälter 9 nach unten weist, so dass das über die Förderleitung 15 zugeführte Granulat 4 nach unten aus der Granulat-Einlassöffnung 8 heraus strömt mittels der in der gesamten Förderleitung 15 in Richtung Einlassstutzen 24, also in Richtung Granulat-Zwischenbehälter 9, strömenden Förderluft 3.
-
Das hineintransportierte Granulat 4 lagert sich auf dem Boden des Granulat-Zwischenbehälters 9 in Form einer Granulat-Ansammlung 4 ab. Die Granulat-Auslassöffnung 25 im Boden des Granulat-Zwischenbehälters 9 ist hierfür geschlossen.
-
Die Förderluft 3 verlässt den Granulat-Zwischenbehälter 9 über dessen Luft-Auslassöffnung 18, die in der sich konusförmig nach oben verengenden Decke des Granulat-Zwischenbehälters 9 angeordnet ist und die von einem Sieb 5 überspannt sein kann, welches zwar von der Förderluft 3 und darin eventuell enthaltenem Staub 11 durchströmt werden kann, nicht aber von Granulat-Körnern 4.
-
Von dort strömt die Förderluft 3 in ihrer Strömungsrichtung 10 entlang einer Staubleitung 20 zu einem Staub-Sammelbehälter 12, in dem die Staubleitung 20 mündet und den die Förderluft 3 durch einen Abluft-Filter 2, der in einer Auslassöffnung im Deckel 27 des Staub-Sammelbehälters 12 angeordnet ist, verlassen kann, nicht jedoch der Staub 11, für den der Abluft-Filter 2 nicht durchlässig ist.
-
Die Strömung der Förderluft 3 wird durch einen Unterdruckerzeuger stromabwärts der Luft-Auslassöffnung 18, insbesondere stromabwärts des Siebes 5, bewirkt, in diesem Fall durch eine Ejektor-Druckluftdüse 21, die entweder stromabwärts des Abluft-Filters 2 angeordnet ist oder auch bereits unmittelbar stromabwärts der Luft-Auslassöffnung 18 in der Staubleitung 20 angeordnet sein kann.
-
Eine solche Ejektor-Druckluftdüse 21 schießt Druckluft - meist entnommen aus einem vorhandenen ortsfesten Druckluft-Netz - in der gewünschten Strömungsrichtung 10 in die jeweilige Transportleitung und erzeugt dadurch stromaufwärts der Ejektor-Druckluftdüse 21 einen Unterdruck in der Transportleitung und damit eine Strömung der Transportluft 3 in dieser StrömungsRichtung 10.
-
Die Ejektor-Druckluftdüse 21 ist so lange in Betrieb, bis sich genug Granulat 4, also die gewünschte Menge einer Charge, im Granulat-Zwischenbehälter 9 befindet, und dann wird die Druckluft-Zufuhr zur Ejektor-Druckluftdüse 21 beendet und vorzugsweise auch die Förderleitung 15 mittels eines Sperrventils 35, insbesondere eines Quetschventils 35, geschlossen.
-
In der Schnittdarstellung der 1a wird darüber hinaus klar, dass der Granulat-Sammelbehälter 9 ein aufrecht stehender, im wesentlichen zylindrischer Behälter, also mit rotationssymmetrischen Wänden, ist, die sich im unteren Bereich zu der zentrisch darin angeordneten Granulat-Auslassöffnung 25 in Form eines Konus 28 gegeneinander annähern. Das untere freie Ende des Konus 28 ist die Granulat-Auslassöffnung 25, die von einer Verschlussklappe 6 verschließbar ist und während des Füllens des Granulat-Sammelbehälters 9 geschlossen ist. Die Verschlussklappe 6 wird von einem Pneumatik-Zylinder 23 geöffnet und geschlossen.
-
Wie 1b erkennen lässt, kann die Fläche der insbesondere kreisförmigen Granulat-Auslassöffnung 25 wesentlich kleiner, wie der innere freie, insbesondere kreisförmige, Querschnitt des Granulat-Zwischenbehälters 9 sein, und der freie innere Querschnitt der insbesondere kreisförmigen Granulat-Einlassöffnung 8, also der Mündung am Ende des Einlassstutzen 24, kann nochmals etwas kleiner sein, was jedoch beides keineswegs Bedingung für die Verwirklichung der Erfindung ist.
-
Die im Granulat-Zwischenbehälter 9 befindliche Charge wird anschließend entstaubt, wie in 2a und der Vergrößerung der 2b dargestellt:
- Wie am besten in 2b zu erkennen, wird zu diesem Zweck zunächst in der Staubleitung 20 ein Unterdruck erzeugt, also z.B. die Ejektor-Druckluftdüse 21 mit Druckluft beaufschlagt, während das Quetschventil 35 in der Förderleitung 15 während des Entstaubens des Granulates 4 geschlossen bleibt, und unmittelbar danach die Verschlussklappe 6 geöffnet, wofür diese den bereits im - bis auf die Staubleitung 20 dicht geschlossenen - Granulat-Zwischenbehälter 9 aufgebauten Unterdruck überwinden muss.
-
Aufgrund des im Granulat-Zwischenbehälter 9 herrschenden Unterdruckes wird aus dem Bereich unterhalb der unteren Granulat-Auslassöffnung 25 Umgebungsluft 31 angesaugt und strömt durch diese Granulat-Auslassöffnung 25 hindurch in einer im wesentlichen laminaren Luftströmung 32 nach oben, die zunächst in etwa den Querschnitt der Granulat-Auslassöffnung 25 besitzt und der Querschnitt der Luftströmung 32 sich nach oben hin etwas erweitern kann aufgrund der gegenüber der Granulat-Auslassöffnung 25 nach oben hin zurücktretenden Wände des Granulat-Zwischenbehälters 9.
-
Die Luftströmung 32 strömt also durch die Granulat-Ansammlung 4, die zuvor durch die geschlossene Verschlussklappe 6 nach unten abgestützt war, hindurch und besitzt eine solche Kraft, dass die zuvor auf dieser Verschlussklappe 6 liegenden Granulatkörner 4 nicht durch die Granulat-Auslassöffnung 25 hindurch nach unten fallen, sondern von der Luftströmung 32 in der Mitte des Querschnitts des Granulat-Zwischenbehälters 9 mit nach oben transportiert werden, bis die Strömungsgeschwindigkeit in dieser Luftströmung aufgrund der Verbreiterung dieser Luftströmung 32 nicht mehr ausreicht, um die darin mitgeführten Granulat-Körner 4 weiter anzuheben oder auch nur in diesem angehobenen Zustand zu halten.
-
Deshalb beenden die Granulat-Körner 4 mehrheitlich, also zu mindestens 80 %, besser zu mindestens 90 %, in einer bestimmten Höhenlage, dem Umkehrbereich 30, ihre Aufwärtsbewegung und sinken seitlich neben der zentralen Luftströmung 32 in den Außenbereichen des Innenraumes 14 des Granulat-Zwischenbehälters 9 wieder nach unten und in den ringförmigen äußeren Randbereich der Granulat-Ansammlung zurück.
-
Vor allem eine vorgegebene Umkehrschwelle 30' sollen die Granulat-Körner 4 jedoch mehrheitlich - im Sinne der obigen Definition - nicht nach oben überschreiten. Diese Umkehrschwelle 30' liegt hier oberhalb der Obergrenze des Umkehrbereiches 30, kann jedoch auch mit diesem identisch sein.
-
Aufgrund des unteren Konus 28 gleiten die Granulatkörner auf diesem Konus in Richtung der vertikal stehenden Mittenlinie des Granulat-Zwischenbehälters 9 und nähern sich wieder dem Querschnittsbereich der Granulat-Auslassöffnung 25 und der daraus nach oben strömenden Luftströmung 32 an, und werden erneut nach oben transportiert.
-
Je nach Dauer der Luftströmung 32 durchlaufen die Granulatkörner 4 also mehrere solcher Umläufe.
-
Unterhalb der Granulat-Auslassöffnung 25 und damit unterhalb des Granulat-Zwischenbehälters 9 befindet sich der Granulat-Endbehälter 14, der ebenfalls meistens im Wesentlichen ein aufrecht stehender Zylinder ist. Dieser Granulat-Endbehälter 14 ist häufig auf der Oberseite eines Verbrauchers 50, der nur in 1a angedeutet ist, für das Granulat 4 aufgesetzt, und dient als Zwischenspeicher, aus dem - bei geöffneter unterer Öffnung des Granulat-Endbehälter 14 - das Granulat dem Verbraucher 50 zugeführt wird.
-
In den Seitenwänden dieses Granulat-Endbehälters 14 sind großflächige Luft-Einlassöffnungen 33 für die Umgebungsluft 31 eingearbeitet, die allerdings von einem - vorzugsweise über den gesamten Umfang des Granulat-Endbehälters 14 umlaufenden - Zuluft-Filter 13 überdeckt sind, um in der angesaugten Umgebungsluft 31 enthaltenem Staub nicht in den Granulat-Endbehälter 14 und von dort aufgrund des im Granulat-Zwischenbehälters 9 herrschenden Unterdruckes in diesen nach oben und die Luftströmung 32 gelangen zu lassen.
-
Auf ihrem Weg durch den Granulat-Endbehälter 14 wird die angesaugte Umgebungsluft 31 ionisiert mittels eines Ionisators 37a, der an der Außenseite der Außenwand des Granulat-Endbehälters 14, vorzugsweise knapp unterhalb der Granulat-Auslassöffnung 25, jedoch auf jeden Fall oberhalb der wenigstens einen Luft-Einlassöffnung 33, angeordnet ist.
-
Die ionisierte Umgebungsluft 31 bewirkt eine teilweise elektrische Umpolung oder Neutralisierung der mittels elektrostatischer Aufladung an den Granulat-Körnern 4 oder den Innenseiten der Wände des Granulat-Zwischenbehälters anhaftenden Staub-Partikel, so dass diese leichter abgelöst und über die Staubleitung 20 und durch das Sieb 5 hindurch abgeführt werden können.
-
Der andere dargestellte, am Granulat-Zwischenbehälter 9 an der Außenseite der Wand angeordnete, Ionisator 37b kann vorzugsweise während des Entstaubens des Granulates 4 auch aktiv sein, dann aber vorzugsweise ohne Lufteinströmung durch den dortigen Gaseinlass 36b, um die laminare Luftströmung 32 nicht zu beeinträchtigen.
-
Nachdem dieses Entstauben des Granulats eine ausreichende Zeit lang durchgeführt wurde, wird es beendet und gemäß 3 der Granulat-Zwischenbehälter 9 von Granulat 4 entleert, indem es durch die immer noch offene Granulat-Auslassöffnung 25 nach unten in den Granulat-Endbehälter 14 fällt.
-
Zu diesem Zweck muss lediglich der Unterdruck in der Saugleitung 20 beendet, also die wenigstens eine Ejektor-Druckluftdüse 21 abgeschaltet, also die Beaufschlagung mit Druckluft beendet, werden.
-
Der nun leere Granulat-Zwischenbehälter 9 wird nun von dem vor allem an den Innenseiten seiner Wände abgelagerten Staub befreit, wie anhand der 4 und 5 erkennbar.
-
Zu diesem Zweck wird der Granulat-Zwischenbehälter 9 - wie in 4 dargestellt -mit ionisierter Luft 34 gespült, wobei die Verschlussklappe 6 vorzugsweise geschlossen bleibt.
-
Die ionisierte Luft 34 wird aber in aller Regel nicht mittels des am Granulat-Endbehälter 14 angeordneten ersten Ionisator 37a erzeugt, sondern mittels des an der Außenwand des Granulat-Zwischenbehälters 9, vorzugsweise in dessen unteren Bereich, angeordneten zweiten Ionisators 37b.
-
Dieser wird von Luft, insbesondere Druckluft, durchströmt, die ihm über eine Druckluft-Leitung 26 zugeführt wird. Nach dem Ionisieren durch den Ionisator 37b wird die Druckluft über eine Luft-Zufuhröffnung 36 in den Granulat-Zwischenbehälter 9 eingeleitet.
-
Der erste Ionisator 37a kann, wird jedoch in aller Regel nicht, von Luft durchströmt, sondern ragt mit seiner lonisier-Spitze lediglich in eine Durchgangsöffnung in der Wand des Granulat-Endbehälters 14 - wie sie analog beim Granulat-Zwischenbehälter 9 die Luft-Zufuhröffnung 36 bildet - soweit hinein, dass die lonisier-Spitze nicht nach innen in den Behälter, hier den Granulat-Endbehälter, hineinragt.
-
Auch die lonisier-Spitze des zweiten, zusätzlich von Luft durchströmten, lonisators 37b kann analog in der Durchgangsöffnung, hier der Luft-Zufuhröffnung 36, angeordnet sein.
-
Insbesondere können die beiden Ionisatoren 37a, b identisch ausgebildet und analog angeordnet sein, und je nach Bedarf die Luftzufuhr zu dem jeweiligen Ionisator 37a, b stattfinden oder abgeschaltet sein. In der jeweiligen Druckluftleitung 26 zu dem Ionisator 37a, b kann auch jeweils ein Druck-Regelventil 29 vorhanden sein, wie es lediglich in 2a eingezeichnet ist.
-
Nach dem vollständigen Füllen des Granulat-Zwischenbehälters 9 mit ionisierter Luft und während noch weiter ionisierte Luft 34 zugeführt wird, wird - wie in 5 dargestellt - mittels der Ejektor-Druckluftdüse 21 Unterdruck in der Saugleitung 20 erzeugt und dadurch die mit gelöstem Staub angereicherte ionisierte Luft aus dem Granulat-Zwischenbehälter 9 über dessen obere Gas-Auslassöffnung 18 und die Staubleitung 20 abgesaugt und dem Staub-Sammelbehälter 12 zugeführt.
-
Dabei ist die Granulat-Auslassöffnung 25 im Boden des Granulat-Zwischenbehälters 9 geöffnet, um ein Ansaugen von Umgebungsluft über den Granulat-Endbehälter 14 zu ermöglichen.
-
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann Unterdruck statt mit einer Ejektor-Druckluftdüse 21 auch mittels eines anderen geeigneten Unterdruckerzeugers, insbesondere eines Gebläses, erzeugt werden.
-
Damit steht der Granulat-Zwischenbehälter 9 und die gesamte Vorrichtung für das Behandeln der nächsten Charge an Granulat 4 zur Verfügung.
-
Alle beschriebenen Vorgänge werden von einer zentralen Steuerung 22 gesteuert:
- Diese versorgt über Druckluftleitungen 26
- - das Quetschventil 35,
- - wenigstens den zweiten Ionisator 37b,
- - den Pneumatikzylinder 23 zum Bewegen der Verschlussklappe 6 und
- - die wenigstens eine Ejektor-Druckluftdüse 21 zwecks Erzeugung von Unterdruck
gesteuert hinsichtlich Menge und Zeit mit Druckluft.
-
Des Weiteren steht sie mit den Füllstands-Sensoren 19a, b am Granulat-Endbehälter 14 sowie am Granulat-Zwischenbehälter 9 in signaltechnischer Verbindung, um abhängig von deren Messsignalen beispielsweise den Füllvorgang zum richtigen Zeitpunkt zu beenden.
-
Zusätzlich werden beide Ionisatoren 37a, b von der Steuerung 22 auch mit elektrischem Strom versorgt und angesteuert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Granulatabscheider
- 2
- Abluft-Filter
- 3
- Förderluft
- 4
- Granulat, Granulat-Ansammlung, Granulat-Korn
- 5
- Sieb
- 6
- Verschlussklappe
- 7
- Vorratsbehälter
- 8
- Granulat-Einlassöffnung
- 8a
- durchsichtiges Fenster
- 9
- Granulat-Zwischenbehälter
- 10
- Strömungsrichtung
- 11
- Staub
- 12
- Staub-Sammelbehälter
- 13
- Zuluft-Filter
- 14
- Granulat-Endbehälter
- 15
- Förderleitung
- 16
- Sauglanze
- 17
- Druckluftquelle
- 18
- Luft-Auslassöffnung
- 19a, b
- Füllstandssensor
- 20
- Staubleitung
- 21
- Ejektor-Druckluftdüse
- 22
- Steuerung
- 23
- Pneumatikzylinder
- 24
- Einlassstutzen
- 25
- Granulat-Auslassöffnung
- 26
- Druckluftleitung
- 27
- Deckel
- 28
- Konus
- 29
- Druck-Regelventil
- 30
- Umkehrbereich
- 31
- Umgebungsluft
- 32
- Luftströmung
- 33
- Luft-Einlassöffnung
- 34
- ionisiertes Gas
- 35
- Sperrventil, Quetschventil
- 36a, b
- Gas-Zufuhröffnung
- 37a, b
- Ionisator
- 50
- Verbraucher