DE1809197C - Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen korniger Stoffe - Google Patents

Description

ι y 2

Die Lriiiiduiig bezieht sich auf eine Vorrichtung den Oberfläche und einem upirulfttriniKen Umfang*·

zum gleichmäßigen Vorteilen körniger Stoffe in einem ktintonprulil .schon eine bessere Verteilung der TcM-

Hehlllter mit einer um eine zentrale Zuführleitung um- chon bzw. 1 cilcliengriMJen erreichbar, doch treten auch

laufenden Verteilerscheibe, die mit einer nach außen dort dio Cicfahn/n vwiiindieUingebungsluftzcrslreuieu

abfallenden Oberfläche und einem spiralförmigen Um- β Teilchen auf.

fangskautenpiolil versehen ibt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl

In einer Vorrichtung, in der ein gewünschter Massen· die rellchengrüßenverteilung des bekunnten Vor-Iranspoii, eine physikalische Änderung oder eine ehe- richiungstyps zu verbessern als auch die genannten gemische Reaktion von Stoffen durch Berührung zwl· sundheitlichcii Gefahren zu beseitigen, sehen einem körnigen Stoff, wie L IJ. Aktivkohle, der to Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der einin einen Hehiilter gefüllt ist, und einem durch die auf- gangs genannten Art eilMidiingsgemilü dadurch gelöst, gehäufte Schicht des körnigen Stoffes durchtretenden daß die Vei tellerscheibe auf einer in den Behälter vor Strömungsmittel durchgeführt wird, ist ce erforderlich, dem Einfüllen der kürnigen Stoffe eingebrachten Flüsdie Geschwindigkeitsverteilung d,-s Strömungsmitteln sigkeit schwimmt, im Zentrum Propellerflügel trägt, in die Schicht gleichförmig zu machen, und um eine 15 wobei das Umfangskantenprolll im wesentlichen die gleichmäßige Geschwindigkeitsverteihmg des Strö- Polargleiehung mungsmitlels zu erhalten, muß die Teilchengrößenvcr- _{a 3} <·> . ._x „. teilung des körnigen Stoffes in jedem Teil der Schicht ^r '' ' _ll7l * so gleichmüßig wie möglich gemacht werden.

Andererseits haben jedoch die Teilchen eines körni- ao erfüllt, in der /1 die Zahl 1 für »las sich aus zwei svmniegen Stoffes gewöhnlich komplizierte Obeillächenge- trisehen Hälften zusammensetzende Prolil (I ig. .1) stalten und verschiedene Abmessungen. Aus diesem oder die Zahl 2 für das unsymmetrische Profil (F i g. 4), Grunde wird, wenn ein solcher körniger Stoff ohne be- r die länge des leitstrahl·.", bei einem Polarwinkel W, sondere Vorkehrungen durch eine Rohileitung od. dgl. ri den Radius einer kieisföimig um den Pol angeordnein einen Behälter eingefüllt wird, der größere Teil der 35 ten Stufe und r■ den Maximalwert von r bedeutet, der Teilchen größerer Abmessungen außei halb der Stellung vom inneren Durchmesser des Behälters bestimmt ist. verteilt und abgelagert, wo die Teilchen geringerer Ab- Diese Vorrichtung bringt nicht nur eine optimale messungen herabfallen und sich ablagern. Das heißt, Teilchengiößenverteilung und die Beseitigung der erdaß die Abmessungen der im Behälter abgelagerten wähnten gesundheitlichen Gefahren mit sich, sondern 'leuchen radial vom offenen Ende der Rohrleitung aus 30 hat auch noch die Vorteile, daß sich ein Axiallager für fortlaufend anwachsen und daher eine gleichmäßige die Verteilerscheibe erübrigt, da diese auf einer Flüssig-Teikhengrößeiiveilulung in der im Behälter gebildeten keit schwimmt, daß aus dem gleichen (irunde der Rei-Schichtung des kornigen Stoffes nicht erreicht werden bungsverlust der beanspruchten Verteilerscheibe gekann, ring ist und sie mit einer relativ geringen Antricbs-

Unter diesen Bedingungen der Schichtungeines kör- 35 kraft rotieren kann und daß vor allein die verteilten

nigen Stoffes strömt ein größerer Teil eines durch die körnigen Teilchen in der flüssigkeit langsam absinken.

Schicht tretenden Strömungsmittels durch diejenige so daß auch relativ zerbrechliche Teilchen dabei nicht

Zone der Schicht, wo der Strömungswiderstand ver- zerbrechen.

hältnisinäßig klein ist. d. h. durch den Teil der Schicht, Die Verteilvorrichtung gemäß der Erfindung wird an wo die Teilchen größerer Abmessungen liegen. Dies 40 Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausbedeutet im Effekt eine Verringerung der wirksamen führungsbeispkls näher erläutert; darin zeigt Reaktionsoberfläche und ist äußerst unerwünscht. F i g. 1 einen senkrechten Querschnitt durch eine

Eine derartige Tendenz tritt noch deutlicher in Er- Verteilvorrichtung für körnige Stoffe mit einer sieh

scheinung, wenn die Abmessungen des Behälters drehenden Verteilerscheibe,

größer werden, und dies führt dazu, daß es äußerst 45 F i g. 2 einen waagerechten Schnitt nach der Li-

schwierig ist, die Abmessungen der Vorrichtung zu ver- nie H-II in F i g. 1,

großem. F i g. 3 und 4 schematische Darstellungen zur Er-

Um mit diesem Problem fertig zu werden, könnte läuterung der Ausbildung der Verteilerscheibe mittels

man daran denken, ein Verfahren anzuwenden, nach Polarkoordination und

dem die Stellung des offenen Endes der Ruhrleitung per 50 F i g. 5 eine Perspektivansicht der Verteilerscheibe, Hand verändert wird, um die Teilchengrößenverteilung wobei ein Teil im Schnitt dargestellt ist. in der Schicht des körnigen Stoffes gleichmäßig zu Ein in einen Behälter 1 zu füllender körniger Stoff machen, doch auch bei Anwendung dieses Verfahrens wird einer Verteilerscheibe 3 durch eine Rohrleitung 2 ist es schwierig, eine zufriedenstellend gleichmäßige mit einem Strömungsmittel, z. B. Luft oder Wasser zu-Teilchenverteilung über die ganze Schicht zu erhalten. 55 geführt. Die Mischung des körnigen Stoffes und des Außerdem enthalten körnige, für eine chemische Re- Strömungsmittels erreicht das Rotationszentrum der aktion verwendete Stoffe meistens Teilchen äußerst Verteilerscheibe 3 von einem offenen Ende 4 der Rohrkleiner Teilchengröße, und diese Teilchen werden wäh- leitung 2 aus. Der Verteilerscheibe 3 wird von der Rohrrend der Durchführung des Verfahrens in die Luft zer- leitung 2 über ein Lager 6 drehbar gehalten, wobei sie streut, so daß sie häufig l.iingenkiankheiten der Be- 60 auf der Oberfläche einer Flüssigkeit 5 schwimmt, schäftigten zur Folge haben. Vorsichtsmaßnahmen ge- Die Teilchen des körnigen Stoffes werden durch die gen solche Krankheitsfälle sind besonders dann er- Rohrleitung 2 auf die Verteilerscheibe geführt, von wo forderlich, wenn der körnige Stoff von Natur aus giftig sie auf der abfallenden Oberfläche 7 der Vcrteilerist, und in dieser Hinsicht erscheint eine Automatisie- scheibe, die sich vom Rotationszentrum radial nach rung dieser Arbeitsweise wünschenswert. 65 außen erstreckt, herunterrollen und von der Umfangs-Bei einer bekannten Verteilvorrichtung der eingangs kante durch die Schwerkraft in den Behälter 1 fallen, genannten Art ist /war durch den Einsatz der umlau- Dabei werden die feinen Teilchen durch die Flüssigkeit fendcn Vertcilerschcibe mit einer nach außen abfallen- bei der Berührung mit ihrer Oberfläche 5 erfaßt.

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Die die Umfaiiijskanto der Vet teilet scheibe 3 verlassenden reikheu des körnigen StoTcs iicieii unverzüglich von der I lüssigkeilsoberfliiehe 5 in die Flüssigkeit ein und fallen in dieser durch die Schwerkraft weiter herab, so daß sich eine ausgezeichnete Teilchengrößenverteilung er/ielen IiIUt. Zusätzlich IiIIIt sich so ein Zerbrechen iler Teilchen vermeiden, falls die Teilchen bruihaiifllllig sind, Fine solche Tendenz, ist besonders bemerkenswert, wenn eine Flüssigkeit (die aus wirtschaftlichen Gründen /.. H. Wasser ist) als Strömungsmittel verwendet wird.

Durch Verwendung einer Flüssigkeit wird die Hewegung der Teilchen auf tier geneigten Obei fläche 7 sehr ruhig und gleichmüßig, und diese Tendenz wird durch due Mehrzahl von Untetteilungsplatten 8 weiter gefördert, die auf der geneigten Oherllüche 7 angebracht sind.

Zur Bildung einer Schichtung9 von körnigem Stoff gleichmüllijier Teilcheugrößenverteihmg im Behälter 1 soll sich die Verteiler.cheibe 3 mit einer konstanten Geschwindigkeit drehen, solange der körnige Stoff zuliiführt wird.

Da/u ist die Vei tellerscheibe 3 mit einer l'ropellercinrichtung IO verschen, die eine Mehrzahl von Flügeln H im gegenseitigen Abstand aufweist.

Wenn der körnige Stoff und das Strömungsmittel als Mischung vom offenen E nde 4 der Roliileitiiig 2 der geneigten Oberfläche 7 der Verteilerscheibe 3 durch die 1 ticken zwischen den einzelnen Flügeln 11 zugeführt werden, erhält die Vcrteilerscheilie 3 ilunh die Fnergie des Strömungsmittels eine Drehbewegung. Dabei kann die Drehgeschwindigkeit der Verteilerscheibe 3 durch eine gleichmäßige Gutzufuhr konstant gehalten werden.

Damit die- Verteilerscheibe 3 fähig ist. den körnigen Stoff so abzuwerfen, daß sich eine gleichmäßige Feilchengrößenverteilung ergibt, muß sie sich nicht nur mit einer konstanten Geschwindigkeit drehen, sondern sie muH auch eine Umfangskante mit einem besonderen Profil aufweisen. Das heißt, dall es vom Profil der Umfangskante der Verteilerscheibe 3 abhängt, ob sich eine gleichmäßige Schichtung des körnigen Stoffes im Behälter 1 ergibt oder nicht.

Wenn man einen beliebigen Punkt auf der Umfangskante des Verteilers 3 durch Polarkoordination (r, (-)) kennzeichnet, wie F i g. 3 zeigt, und außerdem die Dicke der Kornsubstanzschicht, die im Behälter 1 bei jeder Umdrehung des Verteilers 3 gebildet wird, mit C₁, den Abstand des Rotationszentrums der Verteilers von einem Punktauf der Umfangskante der Verteilerscheibe, d. h. den Leitstrahl, in einem Polarwinkel θ \- άθ, der etwas größer als θ ist, mit r ί ar und das Volumen des körnigen Stoffes, welches durch die Rohrleitung! in eder Sekunde zugeführt wird, mit q bezeichnet, so wird das Volumen des körnigen Stoffes, das der Verteilerscheibe in der Zone dö, die durch r und r f dr definiert wird, je Sekunde zuzuführen ist, durch

^q άθ
2 π

bestimmt. Wenn man daher annimmt, daß die Verteilerscheibe 3 mit einer Winkelgeschwindigkeit ι» rotiert, wird das Volumen des körnigen Stoffes, das in der Zonetf? bei einer vollständigen Umdrehung der Verteilerscheibe zuzuführen ist, durch die Formel

" de-²ⁿ
2 .τ ο

wiedergegeben. Andererseits ist die Milche. llherweUie der kornige Stoff von der genannten Zone dW der Vortellerscheibe wllhrend jeder Umdrehung tier Wrk'iler· scheibe, d.h. die I lllehu des ringförmigen 'Iod. /wi· sehen zwei Kreisen mit den Kadien /· und /· dr /ti verteilen iii, 2/· · d/\ Daher wird die Dicke C₁ der or zeugten körnigen SiolTschichl durch die Formel

C,

J. ι

2 τ r ■ el /·

ausgedrückt. Also ist

<l
2;r

worin (/ das Volumen des körnigen Stuff«.··, ist. welthc-s aus der Rohrleitung 2 in jeder Sekunde austritt. <■> die an Winkelgeschwindigkeit der Verleilerscheibe 3 ist und r der Leitstrahl ist.

Die Integration der Gleichung (I) führt zir

I)

C, r-i r^l

I. τ.

worin ι, die Inlegrationskoiistante ist.

Nun wird der Radius einer kreisförmig um den ΙΌΙ der Verleilerscheibe 3 da/u ausgebildeten Stufe, um die Roliercinrichtuug zu -duffcn und darin d.iv I nde der Rohrleitung 2 aufzunehmen, mit r\ und der \l.i\iinu'lw'crt von r. wie er sich durch den inneren Durchmesser des Behälters 1 ergibt, mit r, bezeichnet, und Gleichung (2) kann für die Grenzbciiingungen von

r r, bei (·) und r r., bei (-) .τ mit der Gleichung

(■)

(r,- r,-) r¹

4" worin 0 5 W < ~i ist und für die Grenzhedingungen von r /·, W\ (■> 0 und r r.> bei (·) - 2.τ mit der Gleichung

(r,¹ r,^s) r³ --r,*. -τ

worin 0 < (·) 3 2ττ ist. wiedergegeben werden.

Die Gleichungen (3) und (4) sind beide solche, die das Profil der Umfangskante der Verteilerscheibe 3 definie-

ren, mit dem ermöglicht wird, den körnigen Stoff in den Behälter mit gleichmäßiger Dicke einzufüllen, wenn die Verteilerscheibe mit gleichmäßiger Geschwindigkeit rotiert. Beispiele der Verteilerscheibe 3. deren Umfangskanten Profile haben, die die Gleichungen O)

und (4) erfüllen, sind in den F i g. 3 und 4 dargestellt.

F i g. 3 zeigt ein Umrißprofil der Umfangskante der

Verteilerscheibe, das sich aus z.wei halbherzförmigen Kurven zusammensetzt, die hinsichtlich der Zentralachsc symmetrisch zueinander sind, wobei die erste der

halbherzförmigen Kurven mit dem Leitstrahl r gezogen wird, indem der Leitstrahl r durch den Dereich des Winkels 0 S (■) g π gedreht wird, und die andere halbherzförmige Kurvenlinie dazu svmmetrisch unter Drehung des Leitstrahls r durch den anderen Hereich

des Winkels π S θ g 2 π gezogen wird.

Jede Verteilerscheibe mit einem der beiden (»rutile in den F i g. 3 und 4 ist geeignet, den krönigen Stoff mit gleichmäßiger Teilcliengrößenverteiluiig einzufüllen.

Duller lassen sich die (jlcicliimgen (3) und (·4) auf! /η foliieudei (ileielumii kombinieren:

;■-

Ii η

w οι in /; I oder 2 ist.

Wird nun der körniyc Stuff nicht unmitlelhai über die Stufe zugeführt, die am Rolatioiiszentiimi der Veitcileischeibc 3 angebracht ist. so kann man entweder den Radius/, der Stufe so Ulein wie möglich machen oiler eine Öffnung am Hoden der Stufe zum Durchtritt des körnigen Stoffes voisehen.

In der Zeichnung bezeichnet die Ik/ugs/iffei 12 OberlaufϋΠniingen. durch welche die ] lii'-sijikeit aus dem behälter abgeführt wird, um die 1 lüssigl eitsobeilliiehe 5. auf der der Verteiler 3 sdiwiininl. auf einem bestimmten Niveau zu halten, während der Körnige Stoff in dem Behälter absiiil-t. I einer kann diuch eine AuslaHöffnung 13 die Flüssigkeit abgelassen weiden, nachdem der Behälter unter den beschriebenen Bedingungen mit dem körnigen Stofl gefiilll wurde: dabei ι itItt das C int aiii einem Sieb 14

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum gleichmäßigen Vcilcilen köinigei Stiiffe in einem Behälter mil einer um eine /cn-Irak· /iifühileitung umlaufenden Vci tellerscheibe, die mit einei nach außen abfallenden Oberfläche und einem spiralförmigen I mifangskanteiiprolil versehen ist. d a d u ι c h g c 1 ι: η η ζ c i c Ii η c t. dall die Yerieiletscheihe (3) auf einer in den Behälter (l)\oi dem umfüllen dci körnigen Stoffe eingebrachten 1 lüssigkeil (5) schwimmt, im Zentrum l'ropellcrlliigel (U) trägt, wobei das Umfangskantenprofil im wesentlichen die I'olarglcicliung

η η

ciTi'illt. in der // die Zahl 1 für das sich aus zwei symmetrischen I lälften zusammensetzende Profil (F i g. 3] oder die Zahl 2 fin das unsymmetrische Proi'ii ([■' ig. 4). r die länge des l.eitstrahles bei einen: I'olarw'inkcl (■), ;, den Radius einer kreisförmig urr den Pol angeordneten Stufe, und r_t den Maximalweit von ι bedeutet, dei vom inneren/Durchmessen des Behältcis bestimmt ist.

2. liillv or richtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Vci tellerscheibe (3) auf dei geneigten Oberfläche (7) mit einer Mehrzahl vor Ihilerieilungsplatten (8) versehen ist. die sich radia von seinem Rotationszentruni aus erstrecken.

Hicizii 1 HIfUt Zeichmingen