DE3245542A1 - Mischsilo - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mischsilo zum pneumatischen Homogenisieren von wechselnden Teilbereichen des darin enthaltenen feinkörnigen oder staubförmigen Guts, mit einem Belüftungsboden, der gesondert mit Druckluft beaufschlagbare Belüftungszonen aufweist, die gruppenweise in Form wechselnder Belüftungsfelder derart betreibbar sind, daß in einem Feld jeweils eine Zone stark und eine dieser benachbarte Zone schwach belüftet wird.

Als pneumatisches Homogenisieren bezeichnet man ein hochwertiges Mischverfahren, bei welchem das in einem Silo enthaltene, durch Belüftung fluidisierte Schüttgut umgewälzt wird, indem man es über einer besonders stark belüfteten Bodenzone aufsteigen und über einer anderen, schwächer belüfteten Bodenzone absinken läßt. In die Zementindustrie hat es weithin Eingang gefunden, und zwar in den letzten Jahren vornehmlich in kontinuierlicher Betriebsweise (DEtAS 1 138 608) unter Verwendung von Durchlauf-Mischsilos. In vollfluidisierter Ausführung haben diese einen sehr hohen Energiebedarf. In Verbindung mit vorgeschalteten Mischbetteinrichtungen zog man deshalb Durchlauf-Mischsilos vor, deren langfristiger Zusammensetzungsausgleich vornehmlich auf ihrer Schwerkraftmischung beruht (DE-AS 1 507 888). Jedoch sind auch Mischbetteinrichtungen sehr aufwendig. Man hat daher das Homogenisiersilo wieder aufgegriffen und versucht, dessen Energiebedarf dadurch zu senken, daß man nicht ständig den gesamten Siloinhalt durchmischt, sondern nur

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Teilbereiche desselben. Bei einem bekannten Mischsilo wird eine zentrale Bodenzone ständig stark belüftet, während aus dem Ring der umliegenden Sektoren wechselweise jeweils zwei gegenüberliegende Sektoren schwach belüftet werden, während die übrigen Sektoren unbelüftet sind (DE-AS 2 108 418) Zwar läßt sich dadurch eine wesentliche Energieersparnis erreichen. Jedoch läßt der Gutumlauf und damit die Mischwirkung zu wünschen übrig. Dies hängt damit zusammen, daß der über einer jeweils belüfteten Gruppe von Bodenzonen in Bewegung zu setzende Gutbereich sehr schmal und hoch in der Art eines Durchmessers durch den gesamten Siloraum angeordnet ist und daher sehr hohe Bewegungshindernisse an den umgebenden Gutsmassen vorfindet. Zum einen verlangt dies wieder einen vergleichsweise erhöhten Energieaufwand, um die Bewegung hinreichend gleichmäßig in Gang zu setzen, und zum anderen besteht die Gefahr, daß aufgrund der Reibungshindernisse unberechenbare Teile des Guts an der Mischbewegung nicht oder nur unzureichend teilnehmen. Diese Gefahr ist insbesondere in den Außenbezirken des Siloraums groß, weil innerhalb der nur schwach belüfteten Gutsbereiche große horizontale Strecken zurückzulegen sind. - Ein weiterer Nachteil des bekannten Silos besteht darin, daß Separationserscheinungen nicht ausgeschlossen werden können, weil die Strömungsbedingungen für das Gut in den Außenbezirken und im zentralen Bereich äußerst unterschiedlich sind. Dem könnte nur durch stärkeren Energieeinsatz entgegengewirkt werden, der aber gerade vermieden werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen.Silo der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringem Energieaufwand eine gute Homogenisierung liefert.

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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die stark zu belüftenden Zonen der einzelnen Belüftungsfelder nahe der äußeren Begrenzung des Belüftungsbodens und die schwach zu belüftenden Zonen dieser Felder ungetrennt voneinander zwischen den stark zu belüftenden Zonen vorgesehen sind.

Dies führt zu einer Querschnittskonfiguration der jeweils gemeinsam zu belüftenden Felder, in welcher die stark zu belüftende Zone außen und die schwächer zu belüftende Zone weiter innen liegt, wobei der Gesamtquerschnitt der Felder vergleichsweise kompakt (im Gegensatz zu der langgestreckten, schmalen Konfiguration bei dem bekannten Silo) ist. Dies hat wesentliche Konsequenzen für die Funktion. Dadurch, daß die stark belüftete Zone außen liegt, wird das Gut in dem wandnahen Silobereich, in dem sonst leicht Ablagerungen stattfinden oder in dem Teile des Guts nicht hinreichend an der Mischbewegung teilnehmen, einer starken Bewegung unterworfen; dadurch wird ohne Mehraufwand an Energie sichergestellt, daß sämtliche Silobereiche intensiv an der Mischung teilnehmen. - Infolge der Kompaktheit der Querschnittsgestalt der einzelnen Belüftungsfelder sind die Honrizontalwege, des Guts aus denjenigen Zonen, in denen es nur schwach belüftet und daher schwächer bewegt wird, in die stark belüftete Zone gering; dadurch wird gleichfalls bei mäßigem Energieaufwand die Gefahr verringert, daß irgendwelche Teile des Siloinhälts weniger an der Mischbewegung teilnehmen könnten. - Jedoch hat man bislang derartige kompakte Konfigurationen bei vergleichsweise hoher Höhe vermieden. Es galt der Grundsatz, daß eine befriedigende Umwälzbewegung nicht stattfinden kann, wenn das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Mischungsraums größer als 1,5-2 ist. Wenn der Mischungsraum

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zu eng ist im Verhältnis zu seiner Höhe, wird nämlich die Abwärtsbewegung des Guts über den schwächer belüfteten Zonen durch das aufgrund starker Belüftung vehement aufwärtsströmende Gut behindert mit der Folge, daß nur noch eine Art sprudelnder Verwirbelung, nicht aber eine Umwälzbewegung zustande kommt. Wenn im Rahmen der Erfindung nur ein im Querschnitt kompakter Teil des gesamten Siloinhalts bei unverändert großer Höhe umgewälzt wird, ergeben sich jedoch sehr schlanke Raumverhältnisse für den zu erwartenden Umwälzbereich; denn im Vergleich mit dem gesamten Siloraum wird die Querabmessung des an der Mischung teilnehmenden Bereichs etwa halbiert. Man mußte deshalb befürchten, daß eine hinreichende Umwälzbewegung sich nicht einstellen würde, überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß die befürchtete Hemmung der Umwälzbewegung nicht eintritt. Dies liegt daran, daß die Sinkbewegung des Guts nicht auf denjenigen Querschnittsbereich des Siloraums beschränkt ist, der sich oberhalb der schwach belüfteten Bodenzonen befindet. Auch die benachbarten Bereiche über den zuvor im Wechsel belüfteten Bodenzonen hat aufgrund der vorangegangenen Belüftung noch eine gewisse Fließfähigkeit, die es ihm gestattet, an der Sinkbewegung teilzunehmen. Der jeweilige gesamte Mischraum hat daher stets eine größere Querausdehnung als die zu seiner Belüftung eingesetzten Bodenzonen. Damit dieser Effekt sich einstellen kann, dürfen im Rahmen der Erfindung die innerhalb der einzelnen Gruppen schwach belüfteten Zonen nicht voneinander getrennt sein. Dieser Ausdruck bedeutet, daß sie im wesentlichen unmittelbar aneinander angrenzen sollen oder sich sogar überlappen. Überlappung bedeutet in diesem Zusammenhang, daß eine bestimmte Zone zwei jeweils gesondert betriebenen Belüftungsfeldern angehört und also stets belüftet wird, wenn die eine oder die andere Gruppe aktiv ist. Jedoch hat sich eine solche Überlappung als im allgemeinen nicht

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notwendig erwiesen.

Die Einbeziehung benachbarter Bereiche in die Abwärtsbewegung hat auch den Vorteil, daß die Mischvorgänge über den einzelnen Belüftungsfeldern nicht isoliert ablaufen, sondern daß eine Quervermischung eintritt.

Es ist zweckmäßig, wenn die stark zu belüftende Zone jedes Belüftungsfeldes von der zugehörigen schwach zu belüftenden Zone auf der den anderen Belüftungsfeldern zugewendeten Seite eingeschlossen ist. Dies führt zu einer in der Draufsicht sternförmigen, bei der Wahl von vier Feldern kreuzförmigen, Gestalt der gesamten schwach zu belüftenden Zone, wobei die stark zu belüftenden Zonen sich jeweils in den Stern- bzw. Kreuzausschnitten befinden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann im Bereich jeder stark zu belüftenden Zone ein Überlauf für kontinuierlichen Mischbetrieb vorgesehen sein. Dadurch wird sichergestellt, daß nur gemischtes Gut den Auslauf erreicht. Ein Kurzschluß zwischen dem oben auf den Silo aufgegebenen, zu mischenden Gut und dem Auslauf findet nicht statt, weil das in der stark belüfteten Zone an die Gutoberfläche gehobene Gut seitlich zu den schwach bzw. nicht belüfteten Zonen hin abfließt und dabei auch etwa frisch aufgegebenes Gut größtenteils mitnimmt.

Das zu mischende Gut kann zentrisch aufgegeben werden. Wenn eine gleichmäßigere Verteilung gewünscht wird, kann ein Prallteller verwendet werden, obwohl dies in vielen Fällen nicht notwendig ist.

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Das Verhältnis von Füllhöhe zu Durchmesser des Siloraums liegt zweckmäßigerweise zwischen 1 und 1,5, wie man dies von herkömmlichen, voll zu'fluidisierenden Homogenisiersilos kennt.

Bei voll fluidisierten Homogenisiersilos wechselt man üblicherweise.im Umlauf die stark und schwach belüfteten Quadranten, wobei die Taktzeit in der Größenordnung von 15 Minuten liegt. Im Gegensatz dazu wählt man bei dem erfindungsgemäßen Homogenisiersilo zweckmäßigerweise eine geringere Taktzeit, die nicht größer als 10, vorzugsweise nicht größer als 6 Minuten sein soll, um sicherzustellen, daß das in der Nachbarschaft der jeweils schwach belüfteten Zone befindliche Gut noch hinreichend bewegungsfähig ist, um sich der Senkbewegung anschließen zu können.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Siloboden

und

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch

einen Doppelstocksilo, dessen oberer Siloteil erfindungsgemäß ausgestaltet ist.

Auf einem am unteren Siloteil 1, der mit Boden 2 und zylindrischer Wand 3 als Vorratssilo ausgebildet ist, befindet sich der erfindungsgemäß ausgebildete Siloteil 4 mit zylindrischen Wänden 5 und Boden 6, der mit Belüftungseinrichtungen 7 belegt ist. Der Boden 6 ist

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schwach zur Mitte hin geneigt, wo sich eine Auslaßöffnung 8 zum Entleeren des Mischsilos 4 in den Vorratssilo 1 befindet. Während des normalen Betriebs ist die Auslaßöffnung geschlossen. Das zu mischende Gut ist dem Mischsilo 4 durch eine Zentralöffnung 9 in der Decke 10 zuführbar, die ggf. mit einem Prallteller 11 zur besseren Verteilung verbunden ist. Auf der Silodecke 10 ist ein Filter 12 mit Sauggebläse 13 für den Abzug der Auflockerungsluft angeordnet.

Wie man der Draufsicht Fig. 1 entnimmt, sind die Belüftungseinrichtungen 7 des Silobodens in Gestalt von vier quadrantenförmigen Belüftungsfeldern angeordnet, die jeweils wieder aufgeteilt sind in eine stark zu belüftende Zone 14 und eine schwächer zu belüftende Zone 15, die in dem Feld rechts unten durch unterschiedliche Schraffur voneinander abgehoben sind. Die stark zu belüftende Zone 14 springt vom Umfang her in das jeweilige Belüftungsfeld vor. In den beiden in der unteren Hälfte der Darstellung gezeigten Feldern hat sie etwa dreiecksförmige Gestalt, während die beiden oberen Felder eine Ausführungsalternative mit etwa halbkreisförmiger Gestalt zeigen. Die schwach zu belüftende Zone umgibt die stark zu belüftende Zone auf deren der Mitte bzw. den anderen Feldern zugewandten Seite winkelförmig. Das Verhältnis der Flächengrößen der stark und schwach belüfteten Zonen liegt in der Größenordnung von etwa 1:2 bis 1:4.

Die stark zu belüftenden Zonen 14 jedes Belüftungsfeldes sind über Leitungen 16 mit Magnetventilen 17 und über eine Leitung 18 an ein erstes Gebläse 19 angeschlossen, während die schwächer zu belüftenden Zonen 15 jedes Feldes über Leitungen 20 und 21 und Magnetventile 22 an ein zweites Gebläse 23 angeschlossen sind. Das Gebläse 19 ist für den Luftbedarf je einer stark zu belüftenden Zone 14,

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das Gebläse 23 für den einer schwach belüfteten Zone 15 ausgelegt. Die Magnetventile sind zeitlich so gesteuert, daß jeweils nur die Zonen 14,15 eines Belüftungsfeldes in Betrieb sind, und zwar für eine Zeitdauer von beispielsweise 5 Minuten. Danach werden sie umgeschaltet, so daß jedes Belüftungsfeld umlaufend oder in anderer Reihenfolge wechselnd aktiviert wird.

In jeder stark zu belüftenden Zone 14 befindet sich nahe der Silowand 5 ein vertikales überlaufrohr 24, dessen Eingangsmündung sich in Höhe des gewünschten Füllstandes bei fluidisiertem Gut befindet. Die überlaufrohre 24 können mit Verschlußorganen versehen sein, die in Übereinstimmung mit dem Wechsel der Belüftungsfelder gesteuert sind. Diese ist jedoch im allgemeinen nicht erforderlich, weil - wie in Fig. 2 angedeutet - der Füllstand über der jeweils stark belüfteten Zone höher ist als der über den anderen Zonen, so daß nur hier die öffnung 25 des Überlaufrohrs 24 erreicht wird, während die Öffnungen der anderen überlaufrohre höher liegen. Während, wie in Fig. 2 angedeutet, das Gut in der dem jeweils in Betrieb befindlichen Belüftungsfeld zugeordneten überlaufrohr 24 nach unten strömt, gestatten die anderen Überlaufrohre den Gegenstrom der Luft aus dem Vorratssilo 1 in den Oberraum des Mischsilos 4.

Die während des Betriebes eines Belüftunqsfeldes mit hoher Geschwindigkeit in der stark belüfteten Zone in das Gut einsrömende Luft expandiert, während sie das über diese Zone befindliche Gut durchströmt. So ergibt sich ein durch hohe Luftzufuhr stark aufgelockerter Bereich 26 des Guts oberhalb der stark belüfteten Zone 14, dessen Querschnitt nach oben hin zunimmt auf Kosten des weniger stark belüfteten Bereichs 27 über der schwach belüfteten Zone 15.

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Gleichwohl kommt es zur Ausbildung einer Umwälzströmung im Bereich 26 nach oben und im Bereich 27 nach unten, weil in den Bereich 27 des absinkenden Guts Bereiche 28 aus dem Gut oberhalb benachbarter Belüftungsfelder einbezogen werden. Die Grenzlinie zwischen dem im Umlauf befindlichen Schüttgut und dem nicht vom Umlauf erfaßten Gut verläuft etwa unter einem Winkel von 10-15° gegenüber der Vertikalen von den Grenzen der Belüftungszonen nach oben auswärts. Durch die Ausdehnung des Materials über der stark belüfteten Zone wird bewirkt, daß aus dem jeweils aktiven Quadranten homogenisiertes Gut an der Oberfläche über die unbelüfteten Quadranten überströmt. Dieses vertikale und horizontale überströmen des Schüttguts aus einem Quadranten in die Nachbarquadranten wird erfindungsgemäß dadurch bestmöglich ausgenutzt, daß wesentlich häufiger von der Belüftung eines Quadranten zum nächsten umgeschaltet wird, als bei bekannten vollfluidisierten Quadranten-Homogenisiersilos. Während bei letzteren ein Belüftungszustand jeweils so lange beibehalten wurde, daß eine mehrfache Umwälzung zustande kam, kann im Zusammenhang der Erfindung die Taktzeit so stark herabgesetzt werden, daß jeweils nur eine Teilumwälzung erfolgt.

Da der Energieaufwand, der für die Aufrechterhaltung einer Umwälzung in Teilbereichen des Siloinhalts erforderlich ist, wesentlich geringer ist als der für die Vollhomogenisierung, kann der erfindungsgemäße Silo kontinuierlich betrieben werden und dennoch so groß bemessen werden, daß er die Mahlleistung einer für den Ausgleich langfristiger Zusammensetzungsschwankungen erforderlichen Zeitperiode, beispielsweise von 8 Stunden, aufnehmen kann. Der erfindungsgemäße Silo ist auch wartungsarm, weil er einerseits im Aufbau einfach ist und andererseits der Aufwand für

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Steuerung und Transporteinrichtungen gering ist.

Die Belüftung in den jeweils nicht in Betrieb befindliehen Quadranten wird im allgemeinenvollständig abgeschaltet. Jedoch kann es in Sonderfällen zweckmäßig sein, auch sie noch schwach zu belüften, allerdings so wesentlich schwächer als selbst die schwach belüfteten Zonen des jeweils in Betrieb befindlichen Quadranten, daß man sie im Hinblick auf die Umwälzfunktion als nicht belüftet ansehen kann.

Es ist zwar im allgemeinen zweckmäßig, die stark belüfteten Zonen bis unmittelbar an die Silowandung heranzuführen. Jedoch kann es Fälle geben, in denen eine schmale Grenzzone zwischen den stark zu belüftenden Zonen und der Wand vorgesehen wird, die selbst nicht oder schwach belüftet wird.

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Claims (7)

Patentansprüche

1. Mischsilo zum pneumatischen Homogenisieren von wechselnden Teilbereichen des darin enthaltenen feinkörnigen oder staubförmigen Guts mit einem Belüftungsboden, der gesondert mit Druckluft beaufschlagbare Belüftungszonen aufweist, die gruppenweise in Form wechselnder Belüftungsfelder derart betreibbar sind, daß in einem Feld jeweils eine Zone stark und eine dieser benachbarte Zone schwach belüftet wird, während ein weiterer Bodenbereich vergleichsweise unbelüftet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die stark zu belüftenden Zonen (14) nahe der äußeren Begrenzung (5) des Belüftungsbodens (6) und die schwach zu belüftenden Zonen (15) ungetrennt voneinander zwischen diesen vorgesehen sind.

BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4 030 448 (BLZ 200 800 00) · POSTSCHECK: HAMBURG 1476 07-200 (BLZ 200 100 20) · TELEGRAMM: SPECHTZIES

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2. Mischsilo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine stark zu belüftende Zone (14) eines Belüftungsfeldes von der zugehörigen schwach zu belüftenden Zone (15) auf der den anderen Feldern zugewendeten Seite eingeschlossen ist.

3. Mischsilo nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Belüftungsfeld in der stark zu belüftenden Zone (14) einen überlauf (24,25) für kontinuierlichen Mischbetrieb aufweist.

4. Mischsilo nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsfelder sektorenförmig angeordnet sind.

5. Mischsilo nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Füllhöhe zu Durchmesser des Siloraums zwischen 0,7 und 1,5 liegt.

6. Mischsilo nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zentrische Aufgabe des zu mischenden Guts.

7. Mischsilo nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktzeit der Umschaltung der Belüftung von einem Belüftungsfeld zum nächsten nicht größer als 10 insbesondere nicht größer als 6 Minuten ist.

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