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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum pneumatischen Mischen
von Mischgut mittels periodisch verlaufender Blasvorgänge, deren zeitliches Verhältnis
innerhalb eines Zyklus zwischen der Blasperiode und der Nichtblasperiode beliebig
veränderlich ist und in Anpassung an unterschiedliche Betriebsfaktoren eingestellt
wird.
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Es ist bereits ein derartiges Verfahren bekannt (s. die österreichische
Patentschrift 214 750). Hierin wird davon gesprochen, daß die Stärke, die Dauer
der aufeinanderfolgenden Druckstöße sowie die Abstände zwischen den einzelnen Druckstößen
auch für einen Mischvorgang verschieden gehalten sein können. Dabei wird bekanntermaßen
ein Pulsationswind mit Sinuswellensteuerung erzeugt, wodurch jedoch eine wirklich
vollkommene Durchmischung nicht erzielt wird.
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Ferner ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Mischen von pulverförmigem,
körnigem und spanartigem Mischgut in einem stehenden Druckbehälter mit Austragkonus
durch die deutsche Patentschrift 1 104 801 bekannt. Danach wird die unter hohem
Druck eingeblasene Druckluft in den ungefüllten druckdichten Raum oberhalb des Mischgutes
auf einen wesentlich niedrigeren Druck expandiert und erst mit diesem niedrigeren
Druck abgeblasen, nachdem sich mitgerissenes Mischgut absetzen konnte. Über den
zeitlichen Ablauf der Druckschwingungen und auch über die Schwingungsamplitude ist
hierin jedoch nichts ausgesagt.
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Bei diesen bekannten erwähnten Verfahren wird in der Regel zum Fluidizieren,
Mischen und Rühren die Luft von dem Boden des Silos her zugeführt.
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Das erwähnte Pulsieren des Blasstromes wird im allgemeinen deshalb
angewendet, damit das Auftreten eines sogenannten Kanalphänomens verhindert ist,
bei welchem sich der Blaswind in dem pulverisierten Material einen Teilkanal bildet
und demzufolge nur durch das Material hindurchbläst, ohne daß es im Ganzen gemischt
wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der bekannte pulsierende Blaseffekt in vielen
Fällen nicht ausreicht, um diese Kanalbildung zu verhindern, die den Wirkungsgrad
der Mischung des Materials herabsetzt. Bisher hielt man es dabei für günstig, eine
größere Blasstärke zu erzeugen, jedoch ist dies nicht nur unwirtschaftlich, sondern
zeigt praktisch gar keine Wirkung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad bei einem
Verfahren der eingangs erwähnten Art zu verbessern.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß
der zeitliche Ablauf des Blasstromes die Form von Rechteckwellen aufweist, die durch
plötzliches Öffnen und Unterbrechen des Blasstromes erzeugt werden. Diese Maßnahme
hat sich in überraschender Weise als günstig erwiesen, weil der Mischvorgang in
kürzerer Zeit als bisher abläuft.
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Zwar ist auch bei plötzlichem Öffnen und Unterbrechen des Blasstromes
eine gewisse Anstiegs- und Abstiegszeit erforderlich, jedoch ist der Wirkungsgrad
dann am besten, wenn diese erfindungsgemäß möglichst klein gehalten wird, so daß
der zeitliche Ablauf des Blasstromes die Form von Rechteckwellen mit großer Annäherung
aufweist. Es konnte durch Versuche nachgewiesen werden. daß bei der Anwendung dieser
erfindungsgemäßen Maßnahme der maximale Wirkungsgrad erzielt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Vorrichtung zur Durchfiihrung
des erwähnten Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß zum vollen Öffnen und zum vollen
Unterbrechen des Blasstromes ein kontaktlos gesteuertes elektromagnetisches Ventil
eingebaut ist. Hierdurch wird der Idealfall nahezu vollständig erreicht, weil das
öffnen und das Unterbrechen des Blasstromes eine so kurze Zeit in Anspruch nimmt,
daß diese praktisch vernachlässigbar klein ist.
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Die Erfindung trägt der Erkenntnis Rechnung, daß man zur Erzielung
des größtmöglichen Mischeffektes hinsichtlich der Blasdauer verschiedene Faktoren,
wie z. B. die Eigenschaften der pulsierenden Materialien, die Stärke des Blaswindes,
die Schichttiefe des eingebrachten Gutes u. dgl., berücksichtigen muß. Daher ist
es erforderlich, die Blasdauer den jeweiligen Verhältnissen anzupassen. Der erfindungsgemäße
zeitliche Ablauf des Blasstromes in Form von Rechteckwellen, dessen Blasstärke also
während der Blasdauer konstant gehalten wird und der während der Nichtblasdauer
eine Zeitlang völlig abgesperrt ist, gewährleistet gegenüber dem erwähnten bekannten
sinusförmigen Verlauf des Blasstromes eine bisher nicht erreichte Sicherheit gegen
die erwähnte sogenannte Kanalbildung, und auch hierdurch ist ein besserer Wirkungsgrad
bedingt, weil das Material schneller zum Fließen gebracht wird, wobei auch das Taktverhältnis
zwischen der Blasperiode und der Nichtblasperiode hinsichtlich der Verschiedenheit
der Betriebsfaktoren von Bedeutung ist.
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In vielen Fällen kann das zeitliche Verhältnis zwischen der Blasperiode
und der Nichtblasperiode 1: 1 betragen. Jedoch kann in Anpassung an die verschiedensten
Betriebsverhältnisse eine Abweichung hiervon günstig sein, die man sogar während
des Betriebes erzeugen kann. Durch diese Veränderung des erwähnten Verhältnisses
während des Betriebes ist es leicht möglich, die für den optimalen Blaseffekt feste
Einstellung zu erreichen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die
Zeichnung. In dieser zeigt F i g. 1 drei verschiedene Rechteckwellen des Blasstromes,
wie er erfindungsgemäß zum Pulsationsbetrieb verwendet wird, wobei eine Periode
mit T bezeichnet ist; F i g. 2 a und 2 b zeigen den sinusförmigen Verlauf des Blasstromes
bekannter Art, und Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit Meßergebnissen, die bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommen wurden.
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Die in F i g. 1 a, 1 b und 1 c dargestellten Beispiele von Rechteckwellen
des pulsierenden Blasstromes sind unterschiedlich hinsichtlich der Dauer der Blasperiode
und der Nichtblasperiode, wobei in allen drei Figuren die Blasperiode mit »Ein«
und die Nichtblasperiode mit »Aus« sowie eine Gesamtperiode mit T und die während
der Blasperiode konstant gehaltene Blasstärke mit H bezeichnet sind.
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Während der Nichtblasperiode ist der Blasstrom vollständig unterbrochen,
also die Blasstärke gleich Null. Die F i g. 1 a zeigt eine Rechteckwelle, bei der
das zeitliche Verhältnis zwischen »Ein« und »Aus« 50 : 50 beträgt. Fig. lb zeigt
eine Rechteckwelle, bei der die »Aus«-Periode beträchtlich länger im Vergleich zu
der »Ein«-Periode ist, während es bei
der Rechteckwelle nach F i
g. 1 c umgekehrt ist. Hier ist die Blasperiode »Ein« wesentlich länger als die Nichtblasperiode
»Aus«.
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Die in Fig. 2 dargestellte bekannte Pulsation des Gebläsewindes zum
Mischen und Rühren von pulverförmigen Materialien in Silos wird bisher üblicherweise
durch Drehen von Drosselkiappenventilen erzeugt, wobei die Drosselklappe mit einem
Drehmechanismus in Verbindung steht. Dabei ändert sich die Blasstromstärke sinusförmig,
d. h., sie beginnt mit einem Minimum, steigt dann in zeitlichem Verlauf langsam
an, bis das Maximum erreicht ist, und fällt dann langsam ab, bis das Minimum erreicht
ist.
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Dieser bekannte an und abschwellende Blasstrom unterscheidet sich
somit wesentlich von dem stoßweise erzeugten erfindungsgemäßen Blasstrom, dessen
zeitlicher Ablauf die Form von Rechteckwellen aufweist, die durch plötzliches Öffnen
und Unterbrechen des Blasstromes erzeugt werden. Dabei wird die Blasstärke während
der Blasperiode » Ein « konstant gehalten.
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In dem bekannten Falle kann die Länge der Periode T zwar geändert
werden (s. die Fig. 2 a und 2 b), es kann aber nicht das Verhältnis zwischen der
Blasperiode » Ein « und der Nichtblasperiode »Aus« in jeder Periode T änderbar sein.
Vielmehr bleibt bei dem pulsierenden Blasstrom der bekannten Art gemäß F i g. 2
a und 2 b das Verhältnis zwischen der Blasperiode » Ein « und der Nichtblasperiode
»Aus« immer 50 : 50 und kann nicht beliebig geändert werden, was durch die Erfindung
aber bezweckt und erreicht wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ändert sich also der pulsierende
Blasstrom in Rechteckwellen, und in dem Augenblick, wenn die Nichtblasperiode »
Aus « in die Blasperiode » Ein « übergeht, wird momentan der Blaswind in voller
gleichmäßiger Stärke scharf begrenzt in den Mischer eingegeben.
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Hierdurch wird, wie Versuche bewiesen haben, eine wesentlich vollkommenere
Mischung als bisher erzielt, und der Mischvorgang läuft meist in kürzerer Zeit als
bisher ab. Dies erklärt sich daraus, daß das Mischen und Aufwirbeln der pulverisierten
Substanz in dem Mischer von Beginn bis zum Ende der Blasperiode vor sich geht, während
demgegenüber bei einem Pulsationswind mit Sinuswellensteuerung dieser Effekt nicht
erreicht wird, weil am Anfang und am Ende der Blasperiode dieser erst langsam auf
den vollen Wert anschwillt und dann wieder langsam bis auf Null abfällt und deshalb
die Einwirkung auf das Material geringer und somit weniger wirksam ist.
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Aber nicht allein das Vorhandensein von Rechteckwellen, sondern auch
deren Einstellmöglichkeit hinsichtlich des Zeitverhältnisses zwischen der Blasperiode
und der Nichtblasperiode ist für die zu erzielende Wirkung wichtig, denn hierdurch
ist es möglich, in Anpassung auf die verschiedenen Betriebsfaktoren den optimalen
Blaseffekt zu erzielen.
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Allgemein bedeutet das, daß mit steigendem Verflüssigungsgrad der
Materialien der Mischvorgang um so schneller und zuverlässiger durchgeführt werden
kann. Dieser Verflüssigungsgrad kann durch das Expansionsverhältnis der fluidifizierten
Schicht
gemessen werden, so daß, wenn das Expansionsverhältnis in verschiedenen Fällen
gemessen wird, dementsprechend die Länge der Blasperiode und die der Nichtblasperiode
verändert werden kann, so daß es möglich ist, die Blaswirkung auf den Mischvorgang
der pulverisierten Materialien abzuschätzen.
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Fig. 3 zeigt mit der Zeit T als Abszisse und dem Ausdehnungsverhältnis
e als Ordinate die Meßergebnisse, und zwar bei verschieden gewählten Längen der
Blasperiode » Ein « und der Nichtblasperiode » Aus « bei Rechteckwellen. Unter Ausdehnungsverhältnis
e wird das Verhältnis in Prozent der Höhe eines pulverförmigen Zementes in einem
Behälter verstanden, wobei die Höhe vor und nach dem Blasen nach Ablauf einer jeden
Zeiteinheit gemessen wird, die als Parameter auf den Kurven aufgetragen ist. Auf
diese Weise kann man leicht durch Andern des Verhältnisses zwischen Blasdauer »Ein«
und Nichtblasdauer » Aus « Einfluß auf den Mischvorgang nehmen. Es ist erforderlich,
für die Ansteuerung Rechteckwellen zu wählen, die am besten den Eigenschaften der
pulverisierten Materialien, der Schichttiefe und anderen Faktoren anpaßbar sind.
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Der obenerwähnte Pulsationsblasstrom mit Rechteckwellenansteuerung
kann leicht durch ein kontaktloses Relais in Verbindung mit einem elektromagnetisch
betätigten Ventil verwirklicht werden.
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Die Erfindung soll keineswegs auf eine spezielle Vorrichtung zur Erzeugung
des pulsierenden Blasstromes beschränkt werden, aber die Länge der Blasperiode »Ein«
und diejenige der Nichtblasperiode »Aus« sind mittels dieser Vorrichtung kurz und
liegen zwischen 1 und 20 Sekunden. Dies erfordert ein unaufhörliches Schalten, das
zudem noch unter sehr ungünstigen Bedingungen, meist in einer Staubatmosphäre od.
dgl., erfolgt. Deshalb ist es noch vorteilhafter, die Schaltvorgänge des Blasstromes
mittels des vorerwähnten kontaktlosen Relais usw. durchzuführen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß man für die jeweiligen
Betriebsverhältnisse den bestgeeignetsten Pulsationsblasstrom in Gestalt von rechteckigen
Wellen wählen kann, so daß der maximale Expansionsgrad erzielt wird und so der größte
Mischeffekt erwartet werden kann.