Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln von Korn- und/oder Staubgut mit Gas
Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Behandeln von Korn- und/oder Staubgut mit Gas, das von einer Stelle grösster Geschwindigkeit ab mit abnehmender Geschwindigkeit aufsteigt, wobei man die Geschwindigkeit des aufsteigenden Gases über der während der Behandlung im wesentlichen unveränderten Schwebegeschwindigkeit des Feststoffs hält. Die zeiteinheitlich dem mit abnehmen der Geschwindigkeit aufsteigenden Gas gegebene Feststoffmenge wird so reichlich bemessen, dass Wolken zunehmender Konzentration der Feststoffsuspension entstehen, die absinken und durch die Stelle grösster Gasgeschwindigkeit hindurchfallen, unterhalb welcher die Geschwindigkeit des zuströmenden Gases wesentlich kleiner ist.
Das Gas wird oberhalb der Feststoffzugabe nach starker Zunahme der Geschwindigkeit abgeführt und vom mitgerissenen Feststoffanteil getrennt, der dem mit abnehmender Geschwindigkeit aufsteigenden Gas wieder zugegeben wird.
Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung weist nach dem Hauptpatent ein von einem Gaseinlass nach oben diffusorartig erweitertes, geschlossenes Standrohr auf, das im oberen Teil einen Gasauslass besitzt und bei dem der Gaseinlass als in eine Zwischenkammer vielfach grösseren Querschnitts mündende Düse ausgebildet ist. Der Gasauslass des Standrohres ist durch ein Abgasrohr mit einer Abscheideranlage verbunden, an deren Gutauslass ein in das Standrohr führender Förderer angeschlossen ist. Der Frischguteinlass befindet sich am Standrohr oder am Abgasrohr oder an der Abscheideranlage.
Bei der Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent hat sich die Schwierigkeit ergeben, das Gut nicht ohne weiteres in der beabsichtigten oder erforderlichen Weise behandeln zu können, denn die Einwirkungszeit des Gases darf von der erforderlichen Behandlungsdauer nicht abweichen. Da es sich bei der Durchführung des Verfahrens um verwickelte Strömungsvorgänge instationärer Art handelt, ist man darauf angewiesen, die das Behandlungsverfahren bewirkenden und bedingenden Grössen oder mindestens eine bestimmende Grösse so elastisch handhaben zu können, dass man den gewünschten Effekt erreichen kann. Wesentliche Einflüsse besitzen die Teilchengrösse, die Teilchenform, die Gasgeschwindigkeit, die Gaszähigkeit, die verlangte Durchsatzmenge, die durchzuführende chemische Reaktion, thermische Verläufe bei Gut und Gas beziehungsweise Dampf und Weiteres.
Mit Gasgeschwindigkeit und Gastemperatur könnte man das Verfahren weitgehend beeinflussen. Schwierig wird es, wenn diese Grössen gegeben sind, wenn also einerseits Gas bestimmter Temperatur in bestimmter Menge, zum Beispiel als Abfallprodukt, in der Zeiteinheit anfällt und andererseits ein vorgeschriebenes Verfahren damit durchgeführt werden soll.
Schon im Hauptpatent war der Gedanke geäussert worden, das mit dem verbrauchten Gas aus dem Standrohr herausgeführte Gut in einem Abscheider zu sammeln und es aus diesem dem Standrohr wieder zu übergeben. Diese dauernd zurückgeführte Gutmenge soll nun erfindungsgemäss bezüglich der Regelung des Verfahrens dadurch regelbar werden, dass ein Teil des vom Standrohr zum Abscheider führenden Abgasrohres höhenverstellbar in das Standrohr hineinragt, wobei die Höhenstellung des Rohrteils abhängig von der Standhöhe des aus dem Abscheider auslaufenden Gutes geregelt werden kann, um durch mehr oder weniger tiefes Eintauchen des Rohrteils in die Gutwolke das beliebig einstellbare Verhältnis von der in den Abscheider in der Zeiteinheit zurückgeführten Gutmenge zu der aus dem Standrohr in der Zeiteinheit ausfallenden Gutmenge konstant zu halten.
Dadurch kann man die Absaugstelle in eine derartige, genau feststellbare Entfernung vom Zentrum der sich im Standrohr bildenden Gutwolke bringen, dass hieraus die zur ausreichenden Gutbehandlung erforderliche Gutmenge abgezweigt und zur erneuten Behandlung in das Standrohr zurückgeführt werden kann. Wie schon im Hauptpatent dargelegt, unterliegt das Verhalten der Gutwolke im aufsteigenden Gasstrom nicht ausschliesslich den Gesetzen der saugpneumatischen Förderung. Die Abweichungen hiervon werden um so stärker, je höher die Konzentration der Gutwolke ist.
Man muss daher einerseits einfache geometrische Verhältnisse schaffen, um die Geschwindigkeiten des Gases einigermassen in ihrer Änderung beherrschen zu können, andererseits muss man in die sich bildende und sich bis zum Ausfallen dauernd verändernde Gutwolke eingreifen können, um die zeiteinheitlich ausreichend behandelte Gutmenge zu beeinflussen. Zur Erfüllung der ersten Forderung kann das Standrohr derart ausgebildet sein, dass es sich in seinem unteren Bereich schwächer erweitert als in seinem oberen, und zwar unter Einhaltung eines so geringen Erweiterungsgrades, zum Beispiel Kegelwinkels, dass das Gas ohne Entstehung wesentlicher örtlicher Geschwindigkeitsabweichungen, also etwa gleichmässig, verzögert wird. Die andere Forderung ist erfüllbar durch die bereits erwähnte Einstellbarkeit der Eintauchtiefe des Gasauslassrohres.
Ein weiterer Gesichtspunkt bezieht sich auf diejenige Höhe des Standrohres, auf der die Gutzuführleitungen in das Standrohr münden. Abweichend von dem, was im Hauptpatent dargelegt ist, hat es sich herausgestellt, dass es unvorteilhaft sein kann, das Gut von oben in das Standrohr hineinfallen zu lassen. Denn die leichten Teilchen dringen auf Grund ihrer geringen Schwebegeschwindigkeit gar nicht erst in das Gefäss ein, sondern werden sogleich vom Abgas ergriffen und abgezogen.
Wenn man die Teilchen im Mittelbereich des Standrohres zuführt, wird das Gut gleich in die Zone der Wolkenbildung gebracht und somit die leichten oder kleinen Teilchen den besonderen Strömungsverhältnissen in der Wolke übergeben.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, im folgenden näher erläutert, wobei weitere Einzelheiten beschrieben werden.
Es zeigen: Fie. 1 ein Standgefäss, das mit seinem Abscheider durch ein höhenverstellbares Rohr nach Art eines sogenannten Posaunenrohres verbunden ist,
Fig. 2 ein Standgefäss in Form eines Trichters mit geknickter Mantellinie, dessen höhenverstellbares Abgasrohr in einen Topf hineinragt, und
Fig. 3 ein Detail am Auslauf des Abscheiders nach Fig. 2.
Das Standgefäss 102 nach Fig. 1 besteht aus einem kegelstumpfförmigen Rohr, das oben durch einen Deckel 113 verschlossen ist, während es unten in eine Düse 104 übergeht, wobei ein Empfangsbehälter 107 für das Gut zwischengeflanscht sein kann. Der Deckel 113 enthält eine zentrale öffnung mit einer nach oben anschliessenden Dichtung 113', durch die ein U-förmig gebogenes Rohr 120 mit seinem einen Schenkel 120' hindurchgeht; der andere Schenkel 120" taucht in ein Ärmelrohr 121 ein, das durch einen Krümmer 121' an einem Abscheider 116 angeschlossen ist. Dieser sitzt auf einem gasdichten Gutförderer 122, der im Mittelbereich des Standgefässes 102 in dieses mündet. Ein Förderer 123 für Frischgut kann am Zuführrohr 121, 121' des Abscheiders 116 angebracht werden und sich bis in das U-Rohr 120" erstrecken.
Ein gegenüber dem Gutförderer 122 angedeuteter Gutförderer 124 kann entweder die Frischgutzufuhr anstelle des Gutförderers 123 übernehmen, oder aber es können mehrere Abscheider rund um das Standgefäss 102 herum angeordnet sein und entsprechend viele Gutförderer in dieses hineinfördern. Dabei können die Abscheider parallel oder hintereinander angeordnet sein; auch die parallele Anordnung mehrerer hintereinander liegender Abscheider ist möglich. Dabei kann das Frischgut in an sich bekannter Art einem in einen Nachabscheider mündenden Rohr zugeführt werden.
Der Deckel 113 hat eine Konsole 113", auf der eine Vorrichtung 125 zur Höheneinstellung des U-Rohres 120 vorgesehen ist; die Vorrichtung kann ein Spindeltrieb, eine hydraulische Presse oder ein ähnliches Hubgerät sein. Um gewisse Grundeinstellungen leicht schaffen zu können, ist der in das Standgefäss 102 eintauchende Schenkel 120' des U-Rohres mit einem Ansatz 126 ausgestattet. Dadurch wird ermöglicht, die Eintauchtiefe 127 durch einfache Mittel zu verändern. Mehrere Ansätze 126, die unterschiedlich lang sein können, sind verwendbar.
Die gegebene Lehre, das Standgefäss 102 kegelstumpfförmig auszuführen, ist streng genommen nicht bindend.
Das Standgefäss kann auch eine geknickte oder gebogene oder sonstwie zusammengesetzte Mantellinie besitzen. Es kann auch am oberen Ende in ein zylindrisches Teil übergehen, nur soll dieses keine überwiegende axiale Erstreckung besitzen. Das Standgefäss braucht nicht unbedingt mit vertikaler gerader Achse ausgeführt zu sein; vielmehr ist es auch möglich, das Standgefäss schräg zu stelle oder seine Hauptachse zu biegen, so dass die Düse 104 ohne Anordnung von Zwischenmitteln an eine schrägliegende Maschine zur Weiterbehandlung, zum Beispiel Drehrohr, angeschlossen werden kann.
Das Standgefäss kann man beispielsweise etwa derart bemessen, dass sein oberer Durchmesser sich zu seinem unteren Durchmesser verhält wir seine Höhe zum grossen Durchmesser; hierbei ergeben sich genügend schlanke Trichterwinkel des Standgefässes und eine ausreichende Höhe.
Um das aus der Düse 104 ausgefallene Gut nicht unerwünschten saugpneumatischen Wirkungen des zuströmenden Gases auszusetzen, empfiehlt sich die Anbringung eines Fangrohres 128, das in einem gewissen Abstand 117 unterhalb der Düse 104 angeordnet ist.
Der Gutzuförderer 122 braucht nicht, wie es in der Abbildung dargestellt ist, horizontal gelegt zu werden; vielmehr kann auch eine ansteigende Anordnung gewählt werden, um dadurch eine die Dichtwirkung erhöhende Rückstauung des Gutes zur erzeilen. Die Einspeisung des Gutes in dasStandgefäss 102 kann auch durch andere Mit- tel, zum Beispiel durch Einblasung erfolgen, wobei als Trägergas Behandlungsgas aus dem Behälter 107 entnommen werden kann; dies ist strichpunktiert auf der linken Seite des Standgefässes angedeutet, wobei das Trapez 129 ein Gebläse bedeutet.
Der Verfahrensgang ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet; die weissen stellen den Gaslauf, die schwarzen den Gutlauf dar. Das Frischgut wird in Pfeilrichtung 130 zugeführt und dem Kreislauf in der Abgasleitung 120, 120" 121, 121'übergeben, wo es durch das Abgas vorbehandelt wird. Das vom Abscheider 116 abgezogene Gut wird in Pfeilrichtung 131 dem Standgefäss 102 seitlich zugeführt und gerät dort in das Teilchenkollektiv, aus dem ein grosser Teil der Partikel nach heftiger Hin-undHerbewegunginPfeilrichtung 132 in den Schenkel 120' des U-Rohres 120 oder seine Verlängerung 126 eingesaugt wird, um in dem aus der Zeichnung ersichtlichen Kreislauf zum Gutförderer 122 zurückgeleitet zu werden.
Ein geringer Teil gerät aus dem Teilchenkollektiv durch Wolkenbildung in Pfeilrichtung 132' nach unten und fällt in Pfeilrichtung 133 in das Auffangrohr 128 des Behälters 107.
Für viele Zwecke, zum Beispiel für die Vorbereitung von Zementrohgut, kann man gemäss der Erfindung eine Kreislaufmenge einstellen, die ein Vielfaches, zum Beispiel Sechsfaches, der Durchsatzmenge ist, wodurch nicht nur eine ausreichende Erhitzung, sondern auch eine weitgehende Vorkalzinierung erzielt wird mit der Folge, den anschliessenden Brennofen kürzer bauen zu können.
Bei der beschriebenen Einrichtung muss dem Regelvorgang besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden und hierauf bezieht sich ein weiterer Erfindungsgedanke.
Dieser besteht anordnungsmässig darin, dass unter dem Abscheider ein Messapparat für die Standhöhe des abgeschiedenen Gutes und unter diesem eine Drossel für den Querschnitt des mit dem Standgefäss verbundenen Rohres angeordnet sind; der Pegelfühler beaufschlagt den Versteller für das Abgasrohr, und die Drossel ist mit Endanschlägen versehen, die entsprechend der gewünschten Umlaufgutmenge einstellbar sind.
Ausserdem wird der Kegelwinkel des Standgefässes auf dem Niveau, wo sich der obere Teil der Gutwolke bildet, vergrössert, um im Verstellbereich des Abgasrohres eine feinere Empfindlichkeit zu erzielen, Dies ist für die Durchführung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Regeleinrichtung wesentlich.
Das Standgefäss gemäss Fig. 2 besteht aus dem Trichterteil 102' und der Düse 104', die in die Heissgaskammer 107' hineinragt; das Trichterteil 102' ist durch den Deckel 113"' abgeschlossen. Das Abgasrohr 120"' ragt in einen auf den Deckel 113"' des Standgefässes aufgesetzten Topf 201 hinein, von dem aus eine Verbindungsleitung 202 zum Abscheider 116' führt. Auf dem Deckel 113"' steht weiterhin eine hydraulische Presse
125', deren Kolbenstange durch einen Kragarm 203 mit einer dem Topf 201 durchdringenden Stange 204 verbunden ist, an der das Abgasrohr 120"' hängt. Frischgut wird in Pfeilrichtung 205 in das Rohr 202 eingeführt, das den Topf 201 mit dem Abscheider 116' verbindet.
Die Einrichtung unter dem Abscheider ist, wie Abb. 3 zeigt, sehr einfach. Sie enthält den optisch arbeitenden Messapparat für die Standhöhe des abgeschiedenen Gutes, bestehend aus dem Lichtsender 206', sowie dem zugehörigen Empfänger 206", der seine Impulse auf den Kraftverstärker 217 (Abb. 1) leitet. Von hier aus wird die hydraulische Presse 125'beaufschlagt, Unter dem Mess apparat 206', 206" befinden sich die beiden spiegelbildlich gleich ausgebildeten Klappen 207, auf deren Welle 208 ein Hebel 209 aufgesetzt ist; dieser steht unter Wirkung der Feder 210. Frei um die Achse 208 der Klappe 207 drehbar angeordnet ist der als Endschalter ausgebildete
Anschlag 211, der mittels einer Kulisse 212 entlang einer
Skala verstellbar ist, die nach der zeiteinheitlich umzu wälzenden Umlaufmenge zu eichen ist.
Der Endschalter
211 kann mit einem Anzeigegerät 213 verbunden werden, um sofort anzuzeigen, wenn der gewünschte Umlauf nicht verwirklicht wird. Das unter dem Abscheider ausgetretene Gut gelangt dann durch die Schrägrinne 214 in das Standgefäss 102' zurück.
Auszugehen ist von dem Zustand, dass die Klappen
207 geschlossen sind und die Endschalter 211 auf einen bestimmten Wert zeiteinheitlich umlaufenden Gutes eingestellt worden sind. Die Anlage wird nun in Betrieb gesetzt und bei Durchzug von Behandlungsgas im Sinne der weissen Pfeile Frischgut in Richtung des Pfeiles 205 zugegeben, das im Abscheider 116' niedergeschlagen wird und sich über den Klappen 207 anstaut. Ist das Gewicht des angestauten Gutes gross genug geworden, so öffnet sich jede der Klappen 207 in Pfeilrichtung 215 entgegen der Kraft ihrer Feder 210; das über den Klappen angestaut gewesene Gut fällt durch die Schrägrinne 214 in das Standgefäss 102' und bildet hier die Gutwolke 216.
Diese fällt, wenn sie eine gewisse Konzentration überschritten hat, entgegen dem gemäss Pfeilen 221 aufsteigenden Gasstrom durch die Düse 104' hindurch in die Kammer 107', wo eine Weiterbehandlung erfolgt. Da durch die Schrägrinne 214 aber dauernd Gut nachfällt, bildet sich sofort eine neue Gutwolke 216, in die das Abgasrohr 120' hineinragt. Je nachdem, ob man dieses mehr aus der Gutwolke herauszieht, was bis zum Niveau 220 der Fall sein kann, oder es mehr in die Gutwolke hineinragen lässt, zum Beispiel bis zum Niveau 218, kann man die Kreislaufmenge bemessen und also die Behandlung regeln. Um die Regelempfindlichkeit zu steigern, ist es vorteilhaft, den Trichterwinkel des Standgefässes im Bereich des Normalniveaus 219 zu vergrössern.
Durch die hierdurch bewirkte schnellere Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit ist die Gutwolke 216 schärfer abzugrenzen und damit ihre Höhe zu vermindern. Der Übergang von kleinere auf grössere Trichterwinkel kann scharfkantig oder auch ausgerundet sein; es können auch mehrere Trichterstümpfe unterschiedlicher Winkel übereinandergesetzt oder äquivalente konstruktive Mittel angewendet werden.
Anstelle des optisch arbeitenden Messapparates 206', 206" können auch andere Vorrichtungen verwendet werden, zum Beispiel mechanisch arbeitende. Entsprechend kann auch anstelle der Doppelklappen eine einfache Klappe oder ein anderes Mittel zur Drosselung des Querschnitts angewendet werden.