DE2351462A1

DE2351462A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen und kontinuierlichen abfuehren von pulverfoermigem und/oder koernigem material aus einem behaelter

Info

Publication number: DE2351462A1
Application number: DE19732351462
Authority: DE
Inventors: Bertel Myreen; Jorma Aarne Kullervo Tuomaala
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1973-10-13
Publication date: 1974-05-02
Also published as: JPS4973758A; FR2203668B1; SE389083C; NO140263B; NO140263C; CA999848A; US3945615A; GB1441638A; BR7307939D0; IT996816B; SU1036244A3; JPS5226824B2; SU776551A3; DK139934C; FI57702C; DE2351462B2; FR2203668A1; FI57702B; DK139934B

Description

A. AHLSTRÖM OSAKEYHTIÖ, Noorraarkku, Finnland

Verfahren und Vorrichtung 'zum Mischen und kontinuierlichen Abführen von pulverförmigeni und/oder körnigem Material aus einem Behälter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen' von in einen Behälter wie einen Silo eingefüllten pulverförmigem und/oder körnigem Material und zum kontinuierlichen Abführen des Materials aus diesem Behälter bei gleichzeitigem Vermischen von Material aus mehreren übereinanderliegenden Materialschichten. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, die aus einem Behälter wie einem Silo mit einem Boden und mit in diesem Boden angeordneten Auslaßöffnungen zum Abführen von vermischtem Material besteht.

In vielen Industriezweigen, beispielsweise bei der" Zementherstellung und bei metallurgischen Prozessen, ist es sehr oft erforderlich, vor der mechanischen, der chemischen oder der Wärmebehandlung verschiedenartige pulverförmige oder körnige Komponenten miteinander zu vermischen. Besonders Inder Zementindustrie ist es erforderlich, das Pulver, welches,in Rohpulvermühlen gemahlen wird und je nach dem

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Zeitpunkt der Mahlung eine mehr oder weniger wechselnde chemische Be.sohafxenlie.it hat, zu einer bezüglich seiner chemischen Zusammensetzung homogenen Masse zxx vermischen, bevor es in den Zementofen eingespeist werden kann. Weiterhin ist es in der Zement Industrie auch, erforderlich, große Mengen von zu verschiedenen Zeitpunkten hergestelltem Klinker oder fertigem Zement zur Verringerung von Qualitätsschwankungen des Endproduktes zu mischen.

Das Vermischen von pulverförmig en oder körnigen Stoffen kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich bzw. im Chargenbetrieb erfolgen.

Beim kontinuierlichen Mischen wird aus einem Silo oder einem sonstigen Behälter ständig etwa ebensoviel Material entnommen wie diesem zugeführt wird. Bei einem bekannten kontinuierlichen Mischverfahren wird das pulverförmige Material durch Einblasen von Luft ständig in der Schwebe gehalten und dabei kontinuierlich Material nachgefüllt und gleichzeitig kontinuierlich entnommen. Ein solches Verfahren setzt jedoch eine beträchtliche Koinpressorleistung voraus.

Bei einem anderen bekannten Verfahren, dessen Mischef.fekt jedoch sehr gering ist, wird durch im Siloboden befindliche Öffnungen ständig Luft eingeblasen, so daß kontinuierlich Pulver aus dem Silo abfließt, -während gleichzeitig von oben in den Silo Pulver nachgefüllt wird. Hierbei sind die Luftblasvorrichtung en zwar über den größten Teil des Silobodens verteilt angeordnet, jedoch wird das Pulver nur über schmale, direkt oberhalb der Entleerungsöffnung angeordnete Kanäle abgeführt, wobei das nachgefüllte

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Material durch diese Kanäle direkt zur Entleerungsoff rmng gelangen kann und sich somit mit dem größten Teil des im Silo befindlichen Materials nicht vermischt. Ein gewisser Mis chef fekt wird bei Verwendung derartiger Silos dann erzielt, wenn das Einfüllen periodisch erfolgt, während das Material kontinuierlich, d.h. also ständig abgeführt wird. Dabei bilden sich oberhalb der Abführöffnungen Vertiefungen in dem geschichteten Material, v;obei sich Materialien aus den oberen Schichten beim Nachrutschen des Pulvers in diese Vertiefungen miteinander vermischen. Da Pulver, wenn es einmal in Bewegung gebracht ist, einen verhältnismäßig flachen Rutschwinkel oder Rieselwinkel hat, wird hierbei lediglich in einer verhältnismäßig dünnen Schicht des im Silo befindlichen Materials eläMischeffekt des zu den Abführ öffnung en nachrutschenden Materials erzielt.

Ein besserer Mischeffekt ergibt sich, wenn der ..zum Homogenisieren des Materials verwendete Silo in zwei übereinander angeordnete Kammern unterteilt ist, von denen die obere bei gleichzeitigem Entleeren der unteren Kammer kontinuierlich gefüllt wird. Bei Erreichen eines bestimmten Füllstandes in der oberen Kammer öffnet sich eine große Anzahl von im Boden dieser Kammern befindlichen Öffnungen, so daß der Inhalt der oberen Kammer innerhalb kurzer Zeit in die untere Kammer fließt. Durch dieses rasche Überführen des Materials aus der ersten Kammer in die zweite Kammer wird ein besserer Mischeffekt erzielt. Außerdem bildet das in der unteren Kammer befindliche pulverföriaige Material eine schwebende Oberflächenschicht, die zur weiteren Vermischung beiträgt.

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BAD OWGINAL

Die Aufgabe der Erfindung "beste·it darin, pulverförmiges oder körnige α .Hate rial kontinuierlich aus einem Behälter wie einem Silo ο ,dgl« derart entnehmen zu können, daß die Zusammensetzung des abgefülirten Materialstrom©ε etwa dem Mittelwert der im Silo befindlichen, unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisenden Katerialcchichten entspricht, so daß die auf die Zeiteinheit bezogenen Qualitäts-Schwankungen des abgeführten Materialstromes auf ein Minimum gebracht werden und die verwendete Vorrichtung einfach und preiswert sowohl in der Anschaffung wie im Betrieb ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß das Material mit zur Abführstelle und insbesondere zur Verbindungslinie zwischen Einführ- und Abführsteile des Behälters zunehmender Sinkgeschwindigkeit und somit mit zur Abführstelle oder der Verbindungslinie zwischen Einfüll- und Abführstelle in geneigt verlaufenden Materialschichten über eine große Flüche verteilt abgeführt wird. Weiterhin wird zur Lösung der gestellten Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß sie zur gleichmäßigen Materialabfuhr mehrere praktisch gleichmäßig über den Behälterboden verteilt angeordnete Auslaßöffnungen aufweist, durch welche das Material im wesentlichen über die gesamte Grundfläche des Behälters gleichmäßig verteilt in regulierbaren Mengen bzw. mit regulierbarer Geschwindigkeit austritt. Dadurch ist es möglich, daß Material aus allen im Behälter befindlichen Materialschichten in richtiger Proportion zueinander abgeführt und beim Abführen miteinander vermischt wird.

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BAD ORIGINAL

-¹P-

Nach"in der Fachliteratur- beschriebenen Versuchsergebnxssen sinkt Pulver und somit auch körniges Material in einem Silo praktisch nur senkrecht nach unten, wenn das Material am Boden des Silos entnommen wird. Führt man das Material kontrolliert und im wesentlichen über die gesamte Fläche des Bodens i/iehr oder weniger gleichmäßig ab, so rutscht der gesamte Inhalt des Silos einfach nach. Wird die Abführeinrichtung bzw. Entnahineinrichtung so ausgebildet, daß die Abführgeschwindigkeit zur Mittellinie des Silos zunimmt, so rutscht das Material in der Mitte des Silos stärker als an der Peripherie des Behälters nach. Das nachgefüllte Material, welches in Abhängigkeit von der Zeit eine variable Zusammensetzung hat, lagert sich schichtenweise im Silo ab. Dank der sich in Abhängigkeit vom Radius des Silos änderndem Sinkgeschwindigkeit des Materials gelangen die einzelnen Materialschichten im Laufe der Zeit in eine immer steilere Lage, d.h. sie verlaufen geneigt nach unten zur im Zentrum des Silos befindlichen Abfuhrsteile» Benutzt man als Abfuhreinrichtung einen um die Mittelachse des Silos rotierenden und von der Mitte des Silos nach außen gerichteten, durch die schräg verlaufenden Materialschichten hindurchreichenden Arm oder Ausleger, welcher Abführöffnungen bzw. Abführlöcher enthält, so wird Material aus mehreren, eine verschiedene Zusammensetzung aufweisenden Schichten gleichzeitig entnommen und beim Abführen zu einem homogenen Materialstrom miteinander vermischt, dessen Zusammensetzung auch dann nur geringfügig schwankt, wenn die Zusammensetzung der in den Silo einfüllten Materialien oder Materialschichten große Unterschiede aufweist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

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Fig. 1 einen schecjatischon Querschnitt durch die Hälfte dec Inhaltes eines Silos mit eingezeichneten Schichtlinien, welche die einzelnen Matorialschichten andeuten,

Fig.1a einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Behälters,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Boden des in Fig. 1a dargestellten Behälters in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt nach Linie I-I aus Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Boden des Behälters in gegenüber Fig. 1a, 2 und 3 verkleinertem Maßstab,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Boden eines Behälters nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt nach Linie H-II aus Fig. 5,

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Boden eines Behälters nach noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 einen senkrechten Schnitt nach Linie HI-III aus Fig. 7.

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BAD OftKälNAL

Aus Fig. 1 ist zu e-rkennon ,> wie sieb zu tiat sr κ chi eidlichen Zeiten in einen als Silo ausgebildeten Behälter eingefüllte Materialschichten 31 im Behälter ablagern« Die vielfach eine unterschiedliche -Zusammensetzung aufweisenden einzelnen Materialschichten 31 sind, durch eingezeichnete Linien gegeneinander abgegrenzt. Eine Kurve 32 zeigt an, wie die Sinkgeschwindigkeit des im Behälter "befindlichen pulverförmigen oder körnigen Materials zum Zentrum des in Draufsicht kreisförmigen Behälters zunimmt. Der Behälter ist ja diesem Falle durch einen in Draufsicht kreisförmigen Boden 33 und eine hochstehende zylindrische Wand 34 angedeutet.

Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß beim-Abführen von pulverf örmigem Material aus dem Behälter .entsprechend den eingezeichneten Pfeilen mehrere Materialschichten miteinander vermischt werden. Da die Grundfläche der beim Abfüll Vorgang geschnittenen Materialschichten mit wachsendem Abstand vom Zentrum des Behälters zunimmt, während gleichzeitig die Höhe der angeschnittenen Schichten mit wachsendem Abstand abnimmt, werden beim Abfüllvorgang von jeder eingefüllten Materialschicht etwa gleich große Mengen abgeführt, so daß die Zusammensetzung des abfließenden Materialstromes etwa dem Mittelwert der Zusammensetzungen der angeschnittenen Mate rial schicht en entspricht i Es läßt sich zeigen, daß die günstigste Sinkgeschwindigkeit w(r) des Materials beim Abführen des Materials in Horizontal ebene am Behälterboden eines aufrechtstehenden Behälters oder SiD.os nach folgender Formel berechnet werden kann:

G 1

vr

2iTp(r - v_±) r 409818/0329

-8-

In der Formel bedeutet G den durch den Behälter laufenden Materialstrom, ρ das spezifische Gewicht des pulverförmigen Materials,- r und r. die Begrenzungsradien, zwischen denen die Materialentnahme erfolgt„ und r den Radius des siloartigen Behälters. Wird das Pulver unter Einhaltung dieses Geschwindigkeitsprofils aus dem Behälter abgeführt, so wird auch ein besserer qualitätsausgleichender Mischeffekt erzielt als wenn das p&lverförmige Material im schwebenden Zustand bzw. im Wirbelbett innerhalb des Behälters vermischt wird.

Durch die Erfindung erzielt man gegenüber dem bekannten Stand der Technik einen besseren Mischeffekt in einem gleich großen Behälter, wobei keine obere Begrenzung für den Füllstand des siloartigen Behälters gegeben und der Energiebedarf sehr gering ist.

Aus dem in Fig. 1a bis 4 dargestellten Behälter ist erkennbar, daß sich im Zentrum des kreisförmigen Behälterbodens ein Auslaßtrichter 1 befindet, in den radial verlaufende, horizontal angeordnete Förderschnecken 2 Material einspeisen. Jede Förderschnecke 2 ist in einer Rinne 3 untergebracht, wobei jede Rinne 3 Stirnwände 4 und mit für die Förderschnecke 2 bestimmten Lagern 6 und 7 aufweist. Die Stirnwand 5 ist offen. Jede Förderschnecke 2 wird von einem Motor 8 angetrieben.

Oberhalb jeder Förderschnecke 2 ist eine als mit Längsnuten versehene Welle ausgebildete Dosiervorrichtung 9 angeordnet, die über ein Zahnradpaar 10 und 11 mit der Abtriebswelle des Motors 8 in Verbindung steht. Die Dosier-

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vorrichtung 9 verschließt eine am tiefsten Punkt einer radial verlaufenden» im Querschnitt V-förmigen Rinne b§« findliehe Öffnung. Pie Rinne ist von abgestuft rtebeneiii·*« ander angeordneten Blechen 12 begrenzt. Der Behälterboden wird von mehreren Rinnen dieser Art, die nebeneinander angeordnet sind,gebildet, wie Fig. 4 geigt. Diese Rinnen laufen im Zentrum des Behälters in einen pyramidenförmigen Mittelteil 1.3 aus. Die Stufung der Bleche 12 ist so gewählt i daß zwischen ihnen jeweils ein gelochtes JLuftrohr Platz hat, durch welches Druckluft zugeführt werden kann, um das iri der Rinne befindliche Material zn fluidisieren und dadurch den Material transport zur am Boden derv-for« migen Rinne befindlichen Dosiervorrichtung 9 zu fördern, und um die Bildung von Materialbrücken in der Rinne zu verhindern;.

Durch Drehen der Dosiervorrichtung 9 wircS Material aus dem Behälter abgeführt. "Von obe£. strömt in den Behälter frisches Material nach»

Da die von d,er Dosiervorrichtung 9 aus dem Behilter führte Material8ienge % bezogen auf die Längeneinheit der Dosiervorrichtung, konstant ist, entspricht ^iLe StrÖmung geschwindigkeit w(r} des abfließenden Materials Xn senkrechter Richtung der oben angegebenen Formel*

Die unterhalb der Dosiervorrichtung 9 laufende Förderschnecke Z fördert, das von der betreffende» Dosiervor« richtung aus dem Behälter entnommene Material zum im Zentrum des siloartigen Behälters befindlichen Trichter

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von wo das gesamte aus dein Behälter entnommene Material beispielsweise mit Hilfe eines nicht dargestellten Förderbandes abgeführt werden kann.

In Fig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform.des erfindungsgemäßen Behälters dargestellt. Bei diesem Behälter wird der Boden wie beim zuerst beschriebenen Aus-, führungsbeispiel von nebeneinander angeordneten und in radialer Richtung verlaufenden V-förmigen Rinnen gebildet« In der waagerechten Bodenplatte 16 jeder der V-förmigen Rinnen befinden sich in gleichmäßigen Abständen voneinander runde Öffnungen 17. Neben jeder Öffnung 17 ist ein Luftrohr 18 angeordnet, durch dessen gelochte Wand Luft eingeleitet wird, welche bewirkt, daß das Material im Bereiche der betreffenden Öffnung gut fließfähig ist. Die, Druckluft wird den Luftrohren 18 durch einen Verteiler 19 zugeführt. Jedes Luftrohr 18 ist mit einem durchlässigen Gewebe 20 überzogen, beispieloweise mit einem Metallsieb, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Luft gewährleistet ist«

Unterhalb jeder V-förmigen Rinne 15 befindet sich jeweils eine weitere, mit einem geneigt verlaufenden gelochten Zwischenboden 21 versehene Rinne 22. Durch ein Rohr 23 wird durch den gelochten Boden 21 Luft hindurchgeblasen, wodurch das in die Rinne 22 gelangte Material zur Abfuhr öffnung 24 dieser Rinne gefördert wird.

Wird das auf dem Boden der V-förmigen Rinne 15 liegende Material mit Hilfe von Druckluft fluidisiert, so strömt es durch die Öffnungen 17 in die Rinne 22 ab. Die Öffnungen 17 sind alle gleich groß. Auch strömt durch alle Öffnungen 17

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eine gleich große Menge Material. Die aus der Rinne 15 abgeführte Hat eri almenge ist auf deren Längen einheit bezogen konstant, so daß der Materialstrom im Behälter dem erfindungsgemäßen Prinzip entspricht. Das in die Rinne fallende Material gelangt dank dem geneigten Boden 21 und der durch denselben erfolgenden Luftzufuhr zur Abfuhr-Öffnung 24, von wo es in nicht mehr dargestellter Weise abtransportiert wird. _;

In. Fig. 7 und 8 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters dargestellt. Hierbei ist der Boden des Behälters von einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Trichter 25 gebildet, in denen jeweils eine snkrecht angeordnete Förderschnecke 26 läuft, welche das Material in steuerbarer Menge aus dem Behälter abführen können. Die Verteilung und die Vorschubkapazität bzw, die Fördermenge der Förderschnecken 26 sind so gewählt, daß sich im Behälter das jeweils gewünschte Geschwindigkeitsprofil des Materialstromes ergibt..

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BAD OWGlNAL

Claims

der Abführstelle umgekehrt proportional ist.

5*) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einem Behälter wie einem Silo mit einem'Boden und mit in diesem Boden angeordneten Auslaßöffnungen zum Abführen von vermischtem Material, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur gleichmäßigen Materialabfuhr mehrere praktisch gleichmäßig über den Behälterboden verteilt angeordnete Auslaßöffnungen aufweist.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, • daß am Behälterboden mehrere voneinander getrennte, radial verlaufende Spalte oder gleichmäßig über die Bodenfläche verteilte Löcher vorgesehen sind, die zu einem oder mehreren unter dem Behälterboden befindlichen Abführkanälen führen.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Spalten oder Löchern Abführeinrichtungen zum kontrollierten bzw. gesteuerten Abtransportieren des im Silo befindlichen Materials in den darunter an- · geordneten Abführkanal angeordnet sind*

8.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fluidisieren des Materials oberhalb der Spalte oder Löcher Lufteinblase-Einrichtungen angeordnet sind.

9.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem radialen Spalt eine in

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A. AHLSTRfSM OSAKEYHTIÖ, Noormarkku, Finnland Patentansprüche:

•Verfahren zum Mischen von in einen Behälter wie einen Silo eingefüllten pulverförmigem und/oder körnigem Material und zum kontinuierlichen Abführen des Materials aus diesem Behälter bei gleichzeitigem Vermischen von Material aus mehreren.übereinanderliegenden Material— schichten, dadurch gekennzeichnet, daß das.Material mit zur Abführstelle und insbesondere zur Verbindungslinie zwischen Einfüll- und Abführstelle des Behälters zunehmender Sinkgeschwindigkeit und somit mit zur Abführstelle oder der Verbindungslinie zwischen Einfüll- und Abführstelle hin geneigt verlaufenden Materialschichten über eine große Fläche verteilt abgeführt wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in der Mitte eines zylindrischen Behälters von oben eingefüllt und in der Mitte des Behälterbodens abgeführt wird. . . '

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abführen jeder Materialschicht gleichgroße Materialmengen entnommen werden.

4. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material regulierbar mit einer Sinkgeschwindigkeit entnommen v/ird, die der Entfernung der einzelnen Materialschichten oder Mater.ialpartikel von'

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Längsrichtung des Spaltes verlaufende, nach dem Hockenradprinzip arbeitende, um ihre Längsachse drehbare Nutwelle (9) zum Einspeisen von Material mit kontrollierter Geschwindigkeit in den darunter!).legenden Abführkanal (3) angeordnet ist.

10.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Öffnung (25) eine im wesentlichen vertikal verlaufende Förderschnecke (26) zum Durchschleusen des im Silo befindlichen Materials mit kontrollierter Geschwindigkeit durch die im Siloboden befindliche Öffnung hindurch angeordnet ist.

11.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bi» 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unter dem Behälterboden bedinfliehen Abführkanäle (3;22) in Richtung des Spaltes bzw. der Lochreihe verlaufen und eine Förderschnecke (2) zum Transportieren des in den Abführkanal fallenden Materials in Richtung auf die aia einen Ende des Kanals befindliche Abführöffnung (1) zu enthalten.

G/H

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