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Vorrichtung zum Auflockern und Fördern feinkörniger Stoffe mittels
Druckluft Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auflockern und Fördern
feinkörniger Stoffe mittels Druckluft, bei der sich die feinkörnigen Stoffe in einem
mit einem konischen Basisteil ausgestatteten Behälter befinden, in den ein Förderrohr
von oben mittig einmündet, welches sich mit seinem nach unten hin erweiternden Ende
bis in die Nähe eines den konischen Basisteil abschließenden porösen Bodens erstreckt,
der ein Luftgehäuse abschließt, in dem eine Förderdüse zentrisch angeordnet ist.
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Bei einer bekannten Fördervorrichtung (deutsche Auslegeschrift 1030
257) dieser Bauart hat das sich nach unten hin erweiternde Ende des Förderrohres
den gleichen Durchmesser wie der poröse Boden, so daß bei einem geringen Abstand
des Förderrohres vom porösen Boden die Gefahr besteht, daß der Zufluß der zu fördernden
Stoffe in den Bereich des Einlasses des Förderrohres aufhört.
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Eine bekannte Fördereinrichtung verwendet zwar einen zum Förderrohr
hin geneigten porösen Boden (österreichische Patentschrift 196 304), sie benötigt
aber eine große Menge von Auflockerungsluft, da in dem zylindrischen Behälter auch
bereits die Stoffteilchen fluidisiert werden, die vom Förderrohr weit ab liegen.
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Es ist ferner bekannt, bei einer Vorrichtung zum Entleeren eines
Silos das Förderrohr in axialer Richtung derart anzuordnen und auszubilden, daß
das sich nach unten hin erweiternde Ende des Förderrohres seinen Abstand vom porösen
Boden selbsttätig einstellt. Bei dieser Vorrichtung ist keine zentrisch in dem Luftgehäuse
angeordnete Förderdüse vorgesehen, so daß sich für den Förderprozeß keine hohen
Geschwindigkeiten erreichen lassen; zudem sind auch die an den Rändern des ebenen
porösen Bodens liegenden Stoffteilchen beim Entleeren des Behälters kaum für die
Förderluft erreichbar.
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Es ist ferner eine Einrichtung zum pneumatischen Entleeren von Behältern
bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1 806 477) bei welcher der Durchmesser des sich
erweiternden Endes des Förderrohres kleiner ist als der Durchmesser des porösen
Bodens, wobei allerdings nachteilig ist, daß die ebene Ausbildung der porösen Platte
die Fluidisierung und Förderung des Stoffes insbesondere in der Entleerungsphase
des Behälters erschwert.
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Bei einer bekannten Fördervorrichtung für pulverförmige Stoffe (britische
Patentschrift 834 052) wird ein poröser, eben ausgebildeter Boden verwendet, der
die Entleerung des Behälters erschwert; zudem kann diese Vorrichtung Stoffe unterschiedlicher
Korngröße nicht mit dem jeweils günstigsten Wirkungsgrad
transportieren, da das Förderrohr
unbeweglich angeordnet ist. Bei einer bekannten Fördervorrichtung (britische Patentschrift
820 926) wird ohne Verwendung einer zentrisch angeordneten Förderdüse die Förderwirkung
allein durch gleichzeitig zum Auflockern dienende Luft erreicht, so daß trotz der
konusförmigen Ausbildung des porösen Bodens eine für Materialien verschiedener Korngröße
gleich wirkungsvolle Förderung nicht erreicht wird. Bei einer weiterhin bekannten
Fördervorrichtung (deutsches Gebrauchsmuster 1 808 678) ist zwar auch eine zentral
angeordnete Förderdüse vorgesehen, jedoch ist der Behälter nicht sauber entleerbar
und die Fördervorrichtung kann nicht in einfacher Weise auf Stoffe unterschiedlicher
Korngröße eingestellt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Vorrichtungen
zum Auflockern und Fördern feinkörniger Stoffe auftretenden Mängel zu beheben und
eine derartige Vorrichtung so auszubilden, daß Stoffe unterschiedlicher Korngröße
bei geringem Energieverbrauch schnell aus dem Behälter heraus gefördert werden,
ohne daß dabei Rückstände im Behälter verbleiben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Auflockern
und Fördern feinkörniger Stoffe mittels Druckluft, bei der sich die feinkörnigen
Stoffe in einem mit einem konischen Basisteil ausgestatteten Behälter befinden,
in dem ein Förderrohr von oben mittig einmündet, welches sich mit seinem nach unten
hin erweiternden Ende bis in die Nähe eines den
konischen Basisteil
abschließenden porösen Bodens erstreckt, der ein Luftgehäuse abschließt, in dem
eine Förderdüse zentrisch angeordnet ist, die erfindungsgemäße Ausbildung darin
zu sehen, daß der um die zentrische Förderdüse angeordnete poröse Boden tellerförmig
ausgebildet ist, daß das Förderrohr in seiner Höhenlage verstellbar ist, und daß
der Durchmesser des sich erweiternden Endes des Förderrohres kleiner ist als der
Durchmesser des porösen Bodens.
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Bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung ist auch eine
Gutförderung nach unten möglich, in dem das Förderrohr zum Druckluftrohr und das
Druckluftrohr zum Förderrohr wird, wobei sich die Anordnung des Gebläses in entsprechender
Weise ändert.
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In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Ausbildung gemäß
der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 in einem senkrechten Schnitt die erste
Ausbildungsform, F i g. 2 ein in einem größeren Maßstab dargestellten Teilschnitt
durch die zweite Ausbildungsform, F i g. 3 eine teilweise als Längsschnitt gezeichnete
Seitenansicht der dritten Ausbildungsform, F i g. 4 in einem Teilschnitt die vierte
Ausbildungsform, F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4, F i g.
6 in perspektivischer Teildarstellung die fünfte Ausbildungsform.
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In den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Bauteile jeweils mit
denselben Bezugszahlen bezeichnet; in Fig. 1 erkennt man eine insgesamt mit 10 bezeichnete
erste Ausbildungsform der Erfindung.
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Die Vorrichtung 10 zum Fördern fester Stoffe umfaßt einen zylindrischen
Mantel 12 mit einer oberen Stirnwand 14 und einem konischen Bodenteil 16, an dessen
unteres Ende sich ein radial nach außen vorspringender Flansch 18 anschließt. Der
Flansch 18 ist einem ebenfalls radial verlaufenden Flansch am offenen Ende eines
becherförmigen Gehäuses 22 benachbart. Zwischen den Flanschen 18 und 20 ist ein
feinmaschiges Gitter 24 angeordnet, und die Flanschen sind mittels Schrauben miteinander
verbunden.
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Bei dem Gitter 24 handelt es sich vorzugsweise um einen Ring aus
gesintertem Metall. Die Öffnung in der Mitte des ringförmigen Gitters 24 fluchtet
mit dem Austrittsende einer Rohrleitung 26, die an eine Quelle für ein Fördermittel,
z. B. für Druckluft, angeschlossen ist. In die Rohrleitung 26 ist hierfür eine Pumpe
28 eingeschaltet. Die Rohrleitung 26 erstreckt sich durch den Boden des becherförmigen
Gehäuses 22 und ist mit einem Filter 30 ausgerüstet, der kurz vor dem Austrittsende
der Leitung angeordnet ist.
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Bei dem Filter 30 handelt es sich um ein Sieb, eine Scheibe aus gesintertem
Metall oder Kunststoff oder um ein beliebiges anderes Organ aus einem porösen Metall,
das eine gute Verteilung des Strömungsmittels gewährleistet, wobei das Material
des Filters solche Eigenschaften aufweist, daß es sich mit dem zu fördernden Pulver
verträgt. Beim Fördern von Nahrungsmitteln, Medikamenten usw. besteht der Filter
30 z. B. aus nichtrostendem Stahl. Gemäß F i g. 1 ist das obere Gitter 24 tellerförmig
ausgebildet, und es bildet die obere Wand des gesamten Raumes zwischen der Umfassungswand
des becherförmigen Gehäuses 22 und der Außenfläche der Rohrleitung 26. Ferner ist
an das Gehäuse 22 eine Rohrleitung 32 angeschlossen, die mit einer Quelle für zum
Fluidi-
sieren des Materials dienende Luft verbunden ist; hierfür ist in die Leitung
32 eine Pumpe 34 eingeschaltet.
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Der zylindrische Mantel 12 ist mit Stützen 36 und 38 versehen, um
eine Abstützung des Mantels oberhalb des Bodens zu ermöglichen. Eine Auslaßleitung
40 steht mit dem Innenraum des Gehäuses in Verbindung, der durch den zylindrischen
Mantel 12, die obere Stirnwand 14 und den konischen Bodenteil 16 gebildet wird.
Das untere Ende der Auslaßleitung 40 weist einen Einlaß abschnitt 42 auf, der mit
seinem oberen Ende auf die Leitung 40 aufgeschoben und gegenüber der Wand der Leitung
40 durch einen Dichtungsring 43 abgedichtet ist. Der Einlaßabschnitt 42 trägt eine
Zahnstange 44, mit der ein Zahnrad 46 kämmt. Das Zahnrad 46 ist zusammen mit einem
Kegelrad 47 auf einer Welle befestigt, die über ein weiteres Kegelrad 49 gedreht
wird. Das Kegelrad 49 sitzt auf einer Welle, die über eine Dichtung durch den zylindrischen
Mantel 12 nach außen geführt und mit einem Motor 48 gekuppelt ist. Der Motor 48
setzt die Kegelräder 49 und 47 sowie das Zahnrad 46 in Umdrehung, wodurch über die
Zahnstange 44 der Einl aß abschnitt 42 und der nach unten erweiterte Einl aß abschnitt
50 angehoben und gesenkt werden können. Die Höhenlage des sich nach unten erweiternden
Einl aß abschnittes 50 gegenüber dem Gitter 24 ist zweckmäßig in Abhängigkeit vom
Schüttwinkel des teilchenförmigen festen Materials 52 einstellbar. Diese Anordnung
ermöglicht es, die Vorrichtung 10 zum Fördern der verschiedensten teilchenförmigen
festen Stoffe zu benutzen, die sich bezüglich ihres Schüttwinkels unterschieden,
und außerdem kann mit den verschiedensten Fluidisierungsgeschwindigkeiten gearbeitet
werden, ohne daß bauliche Veränderungen an der Vorrichtung durchgeführt zu werden
brauchen.
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Die teilchenförmigen festen Stoffe 52 werden über einen Aufgabebehälter
54 zugeführt. Man führt dem beschriebenen Behälter eine solche Menge des teilchenförmigen
festen Materials zu, so daß das Material einen großen Teil des von dem Mantel 12
umschlossenen Gehäuses, jedoch nicht den gesamten Innenraum ausfüllt.
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Damit das teilchenförmige feste Material aus dem Behälter 54 in den
von dem Mantel 12 umschlossenen Raum eingeleitet werden kann, während der Raum oberhalb
des festen Materials unter Druck steht, ist in den Auslaß des Aufgabebehälters 54
eine Schleuse 56 eingeschaltet, die zwischen zwei wahlweise zu betätigenden Schiebern
58 und 60 liegt. Die zum Aufbringen des Förderdruckes dienende Druckluft wird in
den Raum innerhalb des Mantels 12 oberhalb der Oberseite des teilchenförmigen festen
Materials 52 über eine Leitung 62 eingeleitet, in die ein wahlweise zu betätigendes
Ventil 64 eingeschaltet ist. Befindet sich die VorrichtunglO in Betrieb, und wird
das teilchenförmige feste Material durch die Leitung 40 gefördert, kann man die
Menge des auf das Material 52 wirkenden Druckmittels dadurch vergrößern, daß man
das Ventil 70 in der zwischen dem Behälter 12 und der Auslaßöffnung 40 liegenden
Rohrleitung 68 teilweise öffnet, so daß ein Teil des Fördermittels erneut in den
Raum oberhalb des festen Materials im Behälter 12 eintritt.
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Die Ventile 64 und 70 zum Einleiten von Luft in den Raum oberhalb
des festen Materials 52 im Behälterl2 können bei jeder Betriebsweise der Vorrichtung
in
der gewünschten Weise betätigt werden.
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Beim normalen Betrieb bleibt das Ventil 70 geschlossen, während das
Ventil 64 offen ist, so daß über die Leitung 62 Druckluft mit einem Druck zugeführt
werden kann, der gleich dem Druck ist, welcher in der Leitung 26 dort herrscht,
wo diese Leitung in das becherförmige Gehäuse 22 eintritt. Zu diesem Zweck ist es
nur erforderlich, die Leitung 62 mit der Leitung 26 an einem Punkt der Leitung 26
zu verbinden, der zwischen der Pumpe 28 und dem Gehäuse 22 liegt. Ist eine solche
Verbindung vorhanden, ist es nicht erforderlich, eine gesonderte Pumpe in die Leitung
62 einzuschalten. Das Ventil 70 bleibt gewöhnlich geschlossen. Je nach den Eigenschaften
der zu fördernden festen Stoffe kann man jedoch das Ventil 70 benutzen, um einen
Teil des Gases, der in das Gehäuse 22 unterhalb des Gitters 24 eintritt und durch
das feste Material 52 hindurchströmt, über die Leitung 68 und das Ventil 70 in die
Leitung 40 eintreten zu lassen. Diese kleine Gasmenge kann mit Hilfe des Ventils
70 so geregelt werden, daß sie gegebenenfalls ausreicht, um eine größere Menge des
festen Materials 52 in dem Behälter 12 oberhalb des Eintrittsabschnitts 50 zu fluidisieren.
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Nachstehend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung 10 beschrieben.
Das teilchenförmige feste Material 52 wird in den durch den Mantell2 und den konischen
Bodenteil 16 abgegrenzten Raum eingeleitet. Das Fördermittel wird dem Raum oberhalb
der Materialmasse 52 über die Leitung 62 zugeführt.
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Das teilchenförmige Material tritt nicht in das Gehäuse 22 ein, da
es das Gitter 24 nicht passieren kann. Das Fördermittel strömt durch die Rohrleitung
26, den Einlaßabschnitt 42 und die Auslaßleitung 40. Die zum Fluidisieren des teilchenförmigen
Materials dienende Luft wird dem Gehäuse 22 über die Leitung 32 zugeführt.
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Die zum Fluidisieren dienende Luft strömt nach oben durch das Gitter
24 und fluidisiert nur denjenigen Teil des festen Materials, der der Unterkante
des Einlaßabschnitts 50 benachbart ist. Die Zone des teilchenförmigen Materials,
die durch die über die Leitung 32 zugeführte Luft fluidisiert wird, ist in F i g.
1 mit 71 bezeichnet. Es sei angenommen, daß die unterste Kante des Einlaßabschnitts
50 in einem Abstand von dem Gitter 24 angeordnet ist, der sich nach dem Schüttwinkel
und der Teilchengröße des festen Materials sowie nach dem Querschnitt richtet, der
für den Durchtritt des teilchenförmigen Materials bei der gewünschten maximalen
Fördergeschwindigkeit benötigt wird.
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Das in das obere Ende der Leitung 26 eingebaute Gitter 30 verhindert,
daß teilchenförmiges festes Material in die Leitung 26 eintritt und zu der Fördermittelpumpe
gelangt. Durch Variieren der Geschwindigkeit, mit der das Fördermittel durch das
Gitter 24 strömt, kann das Ausmaß der Fluidisierung bzw. die Strömungsfähigkeit
des auf dem Gitter 24 unter dem Einlaß abschnitt 50 liegenden Materials geregelt
werden. Wenn sich das teilchenförmige feste Material 52 aus zwei oder mehr Arten
von verschiedenen Materialien zusammensetzt, werden diese Materialien gründlich
miteinander gemischt, während sie durch die Rohrleitung 40 gefördert werden. Das
Gitter 24 ist leicht tellerförmig eingedrückt, so daß auch die letzten Reste des
teilchenförmigen festen Materials aus dem Behälter 12 von dem Gitter aus in den
Hauptstrom der Förderluft gelangen können, die über
die Leitung 26 zugeführt wird.
Im fluidisierten Zustand verhalten sich die teilchenförmigen festen Stoffe wie Flüssigkeiten,
d. h. sie sind nicht mehr durch das Vorhandensein eines Schüttwinkels gekennzeichnet,
so daß sie leicht von jeder etwas geneigten Fläche abströmen. Somit arbeitet die
Vorrichtung 10 mit einer Selbstreinigungswirkung.
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Es sei bemerkt, daß sich während des Betriebes der VorrichtunglO
keine mechanischen Teile bewegen.
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F i g. 2 zeigt eine zweite Ausbildungsform der Erfindung, die insgesamt
mit 10' bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10' unterscheidet sich von der beschriebenen
Vorrichtung 10 nur in den nachstehend aufgezeigten Bauelementen. Daher sind in F
i g. 2 alle die Teile, die mit denen in F i g. 1 übereinstimmen, mit den gleichen
Bezugszeichen unter Beifügung eines Kennstriches bezeichnet.
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Das in Fig. 2 gezeigte Gitter unterscheidet sich von dem Gitter 24
der Vorrichtung 10. Bei der Vorrichtung 10' umfaßt das Gitter einen Ring 72, der
auf dem Flansch 20' angeordnet ist; eine Gummidichtung liegt zwischen dem Ring 72
und dem darüber angeordneten Flansch 18'. Der Ring 72 ist an seinem inneren Rand
mit der äußeren Randfläche eines ringförmigen Gitters 74 verbunden, das ein Sieb
umfaßt, welches zwischen zwei Schichten aus einem porösen Material angeordnet ist;
bei dem porösen Material handelt es sich um Segeltuch. Der mittlere Teil des Gitters
ist mit einer ungelochten, nach unten ragenden zylindrischen Wand 76 versehen, die
an ihrem unteren Ende ein weiteres Gitter 78 trägt, das aus gesintertem Metall besteht.
Die Wand 76 und das Gitter 78 sind mit dem Austrittsende der Rohrleitung 26' nach
außen abgedichtet verbunden.
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Im übrigen ist die Vorrichtung 10' ebenso ausgebildet wie die Vorrichtung
10. Daher dürfte es sich erübrigen, erneut auf die Wirkungsweise der Ausbildungsform
nach F i g. 2 einzugehen.
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Fig. 3 zeigt eine dritte Ausbildungsform der Erfindung, die insgesamt
mit 10" bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10" entspricht abgesehen von den nachstehend
besprochenen Abweichungen der beschriebenen Vorrichtung 10. Teile der Vorrichtung
10", die Teilen der Vorrichtung 10 entsprechen, sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen
unter Beifügung von zwei Kennstrichen bezeichnet.
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Die Vorrichtung 10 ist so ausgebildet, daß ihr das Material am oberen
Ende über die Auslaßleitung 40 entnommen werden kann. Bei der Vorrichtung 10" ist
dagegen auf eine noch zu erläuternde Weise dafür gesorgt, daß das Material dem unteren
Ende entnommen werden kann. Zu diesem Zweck ist die Rohrleitung 40" an eine Fördermittelpumpe
28" angeschlossen. Der Einlaßabschnitt 42" kann in der beschriebenen Weise mit Hilfe
eines Motors 48" gehoben und gesenkt werden. Der Abschnitt 42" ist mit einem Gitter
30" ausgerüstet, um zu verhindern, daß die teilchenförmigen festen Stoffe zu der
Druckmittelquelle gelangen.
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Das Strömungsmittel, das in den Behälter 10" über die Leitung62"
eingeleitet wird, « dient dazu, einen konstanten Druck auf dem teilchenförmigen
Material 52 aufzubauen. Eine Quelle für das Fluidisierungsmittel ist mit dem becherförmigen
Gehäuse 22" durch eine Leitung 32" verbunden. Die über die Leitung 32" zugeführte
Fluidisierungsluft dient dazu, das teilchenförmige feste Material in der in
Fig.
3 mit 71" bezeichneten Zone zu fluidisieren.
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Der Druck der durch das teilchenförmige Material gebildeten Säule
bewirkt, daß das fluidisierte feste Material in die Leitung 26" eintritt.
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In den F i g. 4 und 5 ist eine vierte, insgesamt mit 80 bezeichnete
Ausbildungsform der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 80 entspricht abgesehen
von den nachstehend erläuterten Abweichungen der beschriebenen Vorrichtung 10'.
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Die Vorrichtung 80 umfaßt ein becherförmiges Gehäuse 82, das durch
Trennwände 84, 86, 88 und 90 in vier gleich große Kammern 83, 85, 87 und 89 unterteilt
ist. Jede der Kammern in dem Gehäuse 82 ist mit einer Zuführungsleitung versehen,
und in jede Zuführungsleitung ist ein Regelventil eingeschaltet.
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Die vier Leitungen91, 92, 93 und 94 sind an eine gemeinsame Leitung
zum Zuführen von Luft angeschlossen. Die Anordnung nach Fig. 4 ermöglicht es, teilchenförmige
feste Stoffe aus gewählten Teilen des Ringraums abzuziehen, der den Leitungsabschnitt
95 umgibt; mit anderen Worten, das Material kann aus vier getrennten Zonen oberhalb
des Gitters 96 abgezogen werden, wobei es hierzu nur erforderlich ist, die betreffenden
Ventile zu öffnen bzw. zu schließen. Die Unterteilung des Gehäuses 82 in getrennt
zu steuernde Kammern ermöglicht das wahlweise Mischen von Materialien, die verschiedenen
Teilen des Behälters entnommen werden, und sie ermöglicht ferner eine zusätzliche
Regelung der Geschwindigkeit, mit der das feste Material der Förderleitung zugeführt
wird. Werden nur zwei der Ventile geöffnet, würde aus der Vorrichtung eine Materialmenge
austreten, die nur halb so groß ist wie dann, wenn alle vier Ventile geöffnet sind.
Bei manchen Materialien, die ihre Viskosität innerhalb eines fluldisierten Betts
in Abhängigkeit von der Belüftungsgeschwindigkeit sehr schnell ändern, kann es erforderlich
sein, die Strömung in der soeben beschriebenen Weise zu regeln, statt die äußerst
kritische Regelung der Luftmenge anzuwenden, die insgesamt über eine einzige Leitung
32 zugeführt wird, wie es in F i g. 1 gezeigt ist.
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F i g. 6 zeigt eine fünfte, insgesamt mit 100 bezeichnete Ausbildungsform
der Erfindung. Die Vorrichtung 100 entspricht abgesehen von den nachstehend besprochenen
änderungen der beschriebenen Vorrichtung 10.
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Die Vorrichtung100 umfaßt einen Behälterl02, der durch Trennwände
104 und 106 in zwei Hälften
unterteilt ist. Jede Hälfte des unterteilten Behälters
102 kann mit einem anderen Material gefüllt werden, wenn die Vorrichtung ein gleichmäßiges
Gemisch abgeben soll. Wird Fluidisierungsluft der Unterseite des Gitters zugeführt,
wird das Material auf beiden Seiten der Trennwände gleichzeitig mitgerissen, so
daß die Vorrichtung die Materialien gründlich mischt und sie zu der Verwendungsstelle
fördert.
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Das Fördermittel wird dem Raum oberhalb der festen Stoffe über mit
Ventilen ausgerüstete Zweigleitungen 110 und 112 zugeführt. Würde man die Vorrichtung
nach F i g. 6 mit der Konstruktion nach F i g. 4 und 5 kombinieren, würde es außerdem
möglich sein, die anteiligen Mengen von zwei oder mehr festen Stoffen zu variieren,
die gemischt werden sollen.