DE8436847U1 - Einrichtung zum Mischen von Schüttgut - Google Patents

Description

.Tr πτιΐ>— -■* .... _

EinricTitu'rig zum' "Misdhen 'von Schüttgut

Dge Erfindung bezieht sich auf das Mischen von gleich- oder verschiedenartigen staub- und pulverförmiger sowie grobkörnigen Schüttgütern in Silos, Bunkern und sonstigen Behältern mit vorzugsweise trichterförmigem Auslauf.

Bekanntlich werden insbesondere zum Mischen großer Schüttgutmengen mit unterschiedlichen oder voneinander geringfügig abv/eichenden Eigenschaften sog. statische Mischet mit einem Fassungsvermögen bis zu etwa 10Ü0 m eingesetzt, bei dunen Jie zu mischenden Substanzen nacheinander von oben her eingelagert und über innen oder außenliegende Rohre oder Kanäle aus verschiedenen Höhen und Q jerschnittszonen gleichzeitig abgezogen und einem gemeinsamen Auslauf zugeführt werden.

INj^n stellen sich aber in einem Behälter mit trichterförmigen Auslauf je nach e₍ngelagertem Schüttgut, der Reibung der einzelnen Partikel untereinander, der Reibung der Partikel an der Behälter- bzw. Trichterwand und dem öffnungswinkel Auslauftrichters ganz verschiedene Stiömungsformen ein«, Massenfluß liegt wenn sich das gesamte Schüttgut beim Auslaufen wie eine Flüssigkeit in Bewegung setzt.

Eeim Kernfluß dagegen fließt das Schüttgut nur in einer sog. Fließröhre, die sich in senkrechter Richtung über dem Auslauf erstreckt und etwa dessen Durchmesser hat.

Am oberen Ende der Fließröhre bildet sich eine trichterförmige Mulde an deren t- Oberfläche das Schüttgut radial zum Auslauf hin nachrutscht. Unterhalb der

Cünnen, gleitenden Schicht an der Oberfläche des Fließtrichters und außerhalb

der Fließröhre entsteht beim Entleeren eines Kernflußbehäiters eine sog. tote

^ 2,one, in er keine Partikelbewegung Stattfindet. Ist oberhalb der

Schüttgutabzugsöffnung kein genügend steiler Trichter vorhanden, dann bildet sich immer Kernfluß in Form einer Fließröhre aus. Dies führt bei den statischen Mischern mit mehreren Abzugsöffnungen, wie in Fig. 1 erläuternd dargestellt, zu eiern Nachteil, daß dem Sammelraum unterhalb des Mischerauslaufes immer nur \. Schüttgut von der Oberfläche der Füllung her zugeführt wird, und daß das in den

toten Zonen befindliche Schüttgut am Mischprozeß nicht beteiligt ist. Eine

ί (?ew.-ise axiale Durchmischung läßt sich allerdings mit dem dargestellten Prinzip

erreichen, da die Fließzone sowohl ihre Fcrm als auch ihre Lage in einem ί begrenzten Bereich verändern können. Obwohl beim Entleeren Patikel aus

f verschiedenen Zonen der Schüttoberfläche gleichzeitig abgezogen und am Auslauf

r.iiteinander vermischt werden, ist dies für die technische Praxis bedeutungslos, i;.'a sich die Eigenschaften der lagenweise eingefüllten Substanzen ode^r \erschiedener Substanzen ja hauptssächlich in der Silotiefe unterscheiden. ,

liekanntlich werden die im Mischbehälter befindlichen Abzugsrohre häufig mit

\ fielen über die gesamte Silohöhe verteilten Durchbrüchen versehen. Man erwartet

dabei, daß das Schüttgut gleichzeitig durch alle diese öffnungen in das Abzugsrohr hineinfließt und an dessen unterem Ende gemeinsam entnommen werden kann. Praktische Beobachtungen zeigen a'jei, daß dies nur dann der Fall ist, wenn ijer am unteren Ende eines jeden Abzugsrohres entnommene Schüttgutmassenstrom ; größer ist als der, der durch die an dessen Mantelfläche befindlichen

purchbrüche nachströmen kann.

In der technischen Praxis* Iu aßt eft die'uffnungeVi. im Abzugsrohr dann so klein werden, daß es bei den- ineisterv&oBüfctgüWn durch Brückenbildung ein Nachfließen erschwert oder gar verhindert wird. Bei fast alien Mischeinrichtungen mit durchbrochenen Abzugsrohren wird daher immer nur Schüttgut durch die am höchsten Hegende öffnung einfließen und sieh dann in Forsr. einer KeSbsnsErÖmung abwärts bewegen, wodurch der Zulauf von weiterem Feststoff durch die tieferliegenden öffnungen und somit eine Vermischung von Schüttgut aus verschiedenen Höhenlagen verhindert wird.

Um die !Mischwirkung zu verbessern wird el us um Mischerauslauf abgezogene Schüttgut häufig pneumatisch oder mechanisch zum Behältereinlauf zurück transportiert. Auf diese Weise kann man die Anzahl der Entleervorgänge bzw. die Mischzeit beliebig vergrößern. Auch dabei ist es von Nachteil, daß die toten Zonen gar nicht oder nur unbefriedigend am Mischprozeß beteiligt sind. Praktische Versuche haben gezeigt, daß es oftmals erforderlich ist, den gesamten Mischerinhalt bis zu 30 mal umzuwälzen um eine gleichmäßige Zufallsmischung zu erreichen.

Ein weiterer Nachteil der Mischer mit innen- oder auiicr.llegenden Abzugsrohren ist darin zu sehen, daß sich in den toten Zonen und in den Fließröhren beim Schuttgutabzug ganz unterschiedliche Drücke inhorizontaler und vertikaler Richtung einstellen. Dies hat in der Praxis schon häufig zu einem Verbiegen und Abknicken der Behältereinbauten oder zu einer Beulenbildung bzw. zum Bruch in der Behälterwand geführt.

Bei einer weiteren Form von statischen Mischern werden die durch axiale Trennwände entstehenden Zellen eines Behalte:·. nacheinander befüilt und anschließend gleichzeitig entleert.

Dabei ist es von Nachteil, daß sich die einem gemeinsamen Sammelraum zugeführten Ausläufe häufig gegenseitig beeinflussen und es vorkommt, daß beim Abzug einige Kammern bereits leer sind während sich in anderen Kammern noch erhebliche Schüttgutmengen befinden. Weiterhin müssen die Wandstärken der Silos und der Trennwände so festgelegt werden, daß sie dem nur einseitig wirkenden Schüttgutdruck beim Befüllen von nur einer Kammer standhalten.Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Kärntnern an der Oberseite mit einer zusatzlichen mechanischen Einrichtung nacheinander befüllt werden müssen.

Bei einem weiteren bekannten Mischbehälter entsprechend DPS 1937374 und DPS 2219397 ist eine pneumatische Umwälzung des Inhaltes mit Hilfe eines senkrechten darin befindlichen pneumatischen Förderrohres von vornherein vorgesehen. Dabei ist das Förderrohr im Bereich des Auslauftrichters konzentrisch von einem weiteren Rohr umgeben, wobei das zu mischende Schüttgut über zwei konzentrische Ringspalte, die einmal vom unteren Ende des Förderrohres und dem Zusatzrohr und zum anderen vom Zusatzrohr und dem Auslauftrichter ' gebildet werden, dem Inneren des Förderrohres zugeführt werden. Die zum pneumatischen Transport erforderliche Luft wird dem Förderrohr über eine spezielle Kammer zugeleitet. Eine Durchmischung des eingefüllten Schüttgutes soll dadurch erreicht werden, daß dem Förderrohr über die zwei Zulaufspalte annähernd gleiche Massenströme zugeführt werden. Weil die Querschnittsfläche zwischen dem oberen Ende des Zulaufrohres und dem Förderrohr wesentlich kleiner als die zwischen dem Zusatzrohr und der Behälterwand gebildete Ringfläche ist, fließt das zu mischende Schüttgut im inneren Ringraum schneller nach unten als im äußeren Ringraum. Dadurch kommt es zum Verschieben der in horizontaler Richtung verlaufenden Schüttgutschichten.

Auch bei diesem Mischer,'bei dem" *dür"zwii>c"hen'den Trichterwänden eingeschlossene Winkel im allgemeinen bei 60 liegt, ist es nicht ausgeschlossen, daß sich ein Kernflußprofil einstellt, bei dem das Schüttgut fast ausschließlich in den Ringraum zwischen Füfdöffohr und Zusatzröhr fließt, während sich außerhalb des Zusatzrohres eine ringförmige tote Zone ausbildet, die vom Mischvorgang ausgeschlossen 1st.

Als statischer Mischer ohne pneumatische Umwälzeinrichtung ist auch diese Einrichtung ungeeignet.

Wie Fig. 2 erläuternd zeigt, fließt beim Entleeren eines Silos mit rohr- oder trichterförmigem Einbau innerhalb des Siloauslauftrichters das eingelagerte Schüttgut Immer zuerst durch das Innere dieses Einbaues ab, bis dieser vollständig leer ist. Erst danach fließt das im Ringspult zwischen dem Einbau und der Silowand befindliche Schüttgut aus, so daß keinerlei Vermischung stattfindet. Dieser Effekt läßt sich nicht nur an Kernflußsilos sondern auch bei Massenfluß beobachten.

Unabhängig von der mangelhaften Durchmischung sind die vom Schüttgut Übertragenen Drücke im Fließbereich wesentlich geringer als die in den "toten Zonen", so daß es zu einer erheblichen Belastung der Trichtereinbauten von außen nach innen kommt, was in der Praxis häufig ein Zusammenbrechen der im Siloauslauftrichter befindlichen Einbaunten zur Folge hatte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem Schwerkraftmischer nacheinander eingefülltes Schüttgut unterschiedlicher Eigenschaften beim Entleeren des Mischbehälters bereits weitgehend miteinander zu vermischen, wobei tote Zonen ohne Schüttgutbewegung im Mischerraum, sowie enge Spalte und Schüttgutdurchtrittsöffnungen, die einmal schwer herzustellen sind und andererseitszum Verstopfen neigen, streng zu vermeiden sind. In erweiterter Aufgabenstellung soll außerdem dafür Sorge getragen werden, daß keine unsymmetrischen Belastungen der Behälterwände und Behältereinbauten auftreten. Desweiteren soll die Möglichkeit bestehen, durch eine energiesparende Schüttgutumwälzung im Mischbehälter das Ergebnis der gleichmäßigen, nicht mehr zu verbessernden Zufallsmischung zu erreichen.

Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des spruches 1 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 9 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.

In den Zeichnungen sind neben erläuternden Darstellungen vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigen: Figur 1 eine erläuternde Darstellung eines sog. statischen '

Mischers

Figur 2 die Ausbildung von "toten Zonen" in Behältern mit rohrförmigen Einbauten

Figur 3 die erfindungsgemäße Einrichtung in einfachster Form

Figur 4 einen Querschnitt durch die Einrichtung entlang der Linie I-I

, Figur 5 eine weitere vorteilhafte Ausbildung des im Misch-, behälter angeordneten Rohres als Querschnitt

entlang der Linie 1-1 in Fig. 3

i·

i-

I Uli

at· • ti·

Figur 6

weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Einrichtung

Figur 10 eine Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei

der das zu mischende Schüttgut auf verschiedenen Höhen entnommen wird

Figur 11 u. 12

die Wirkungsweise der in Fig. Ü gezeigten Einrichtung bei verschiedenen Füllhühen

Figur 13 die mit einer innenliegenden pneumatischen Förderleitung versehene, erfinduiigsgeinüüe Einrichtung

Figur 14 die mit einer aullenliegenden pneumatischen Förderleitung versehene, erfinduiigsgeinüüe Einrichtung

Figur 15 die mit einer innenüegenden mechanischen Transporteinrichtung versehene, erfindungsgemäße Einrichtung,

Fig. 1 zeigt einen Mischbehälter bekannter Ausführung, bei dem das zu mischende Schüttgut mit mehreren Abzugsrohren (l),(2)u.(3) gleichzeitig entnommen und einem gemeinsamen Sammelraum zugeführt wird. Oberhalb der Einrichtung des Abzugrohres (1) und oberhalb der in Uohr (3) am höchsten gelegenen Abzugsöffnung (3a) stellt sich immer Kemfuß ein, bei dem das zu mischende Schüttgut nur von der Oberfläche entnommen wird. Beim Rohr (3) strömt das entnommene Schüttgut als geschlossener Kolben zum Sammelraum (4). Eine gleichzeitige Entnahme von zusätzlichem Schüttgut durch die weiteren unterhalb der öffnung (3a) befindlichen Durchbrüche ist damit unmöglich. Die Neigungswinkel W der Auslauf trichter betragen in der technischen Praxis allgemein 30 bis 45°. Bei diesen Trichterneigungen stellt sich beim überwiegenden Teil aller zu mischenden Schüttgüter bei der Entnahme durch das Rohr (2) Kernfluß ein, bei dem ebenfalls nur Schüttgut von der Oberfläche abgezogen wird. Eine befriedigende Durchmischung kann dabei beim Entleeren des Mischbehälters nicht erreicht werden.

Figur 2 zeigt einen bekannten Mischbehälter mit rohrförmigen! Einbau. Man erwartet dabei, daß das zu mischende Schüttgut dem Behälterauslauf sowohl durch das Innenrohr als auch durch den zwischen ihm und dem Mischbehälter gebildeten Ringspalt zufließt. Zahlreiche praktische Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß der Schüttgutfluß ausschließlich durch das Innenrohr erfolgt. Im Ringraum zwischen ihm und der Mischbehälterwand bildet sich eine tote Zone aus, die sich erst dann in Bewegung setzt, wenn die Oberfläche des abzuziehenden Schüttgutes soweit abgesunken ist, daß kein Zulauf ins Innenrohr mehr erfolgen kann. Das Durchmischen von zwei gleichzeitig entnommenen Teilströmen ist bei dieser Anordnung nicht möglich.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß Fig.3 besteht aus dem Mischbehälter (5), dem oberen Auslauftrichter (6), dem unteren Auslauftrichter (7), wobei letztere durch einen mit im wesentlichen parallel verlaufenden Wänden versehenen Abzugsraum (8) verbunden sind. Innerhalb des Mischbehälters (5) ist das Mischrohr (9), das einen runden oder eckigen Querschnitt aufweisen kann, befestigt. Das Mischrohr (9) ist derart mjt sich überlappenden öffnungen (10) versehen, daß unabhängig von der jeweiligen Füllhöhe stets Schüttgut von der Oberfläche der Schüttung in das Mischrohr fließen kann. Das untere, nicht verschlossene Ende des Mischrohres (9) mündet am oberen Ende des Abzugsraumes (8) oder ragt geringfügig in diesen hinein.

Die Neigungswinkel U)^#iles«ebe/en|und₄^es]tnjte.ne.n Auslauftrichters (6 u. 7) '

müssen aufgrund der lajjor/näijig ζμ, erjyittejgden; Reibungsbeiwerte der Schüttgutpartikel sowohl an der Behälterwand als auch untereinander uf*d mit Hilfe bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten so l'e&cgelegt werden, deß sich beim Entleeren des Mischbehälters die Ströiriuiigsforin des Massenflusses einstellt, bei der das gesamte eingelagerte Schüttgut &'.c. f-'üeüprozeü beteiligt is£_;Aui diese Weise bilden sowohl der obere Auslauftrichter (6) mit dem Mischbehälter (5) als auch der untere Auslauftrichter (7) mit dein Abzugsraum (8) jeveäls ein Massenflußsilo, In dem eine Schuttgutentnahme über dem gesamten Behälterquerschnitt möglich ist. Auf diese Weise wird dem Auslauf (11) des Mischbehälters sowohl Schüttgut aus dem Inneren des Mischrohres (12) als auch aus dem außen daran befindlichen Ringraunt (13) zugeführt. Die gleiche Schüttgutmenge, die das Mischrohr (9) an seinem unteren Ende verläßt, strömt an der SchUttg'Utoberfläche durch die öffnungen (10) im Mischrohr wieder nach. Somit wird beim Entleeren des Mischbehälters ständig Schüttgut aus der tiefsten und höchsten Lage der Füllung im Auslauf miteinander vermischt.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch das Mischrohr (9) entlang der Linie I-I.

Wie praktische Erfahrungen gezeigt habn, können auch im Massenflußsilo auf einen Siloquerschnitt unterschiedliche Horizontaldrücke auftreten, die u.U. ein Verbiegen des Mischrohres bewirken. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, das Mischrohr, wie Flg. 5 zeigt, mit speichenfürmigen Versteifungsrippen (14) zu versehen, die sich über dessen gesamter Höhe erstrecken.

Figur 6 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung bei der das untere Ende (15) des Mischrohres (9) trichterförmig erweitert ist. Überraschenderweise stellen sich nämlich am Auslauf des Mischrohres (9) und des oberen Auslauftrichters (6) unanhängig vom Mischrohrdurchmesser ur.d von der Einfüllhöhe immer die gleichen Abzugsgeschwindigkeiten ein, was durch die Pfeile (16) angedeutet ist. Mit der trichterförmigen Erweiterung (15) läßt sich somit die Abzugsgeschwindigkeit innerhalb des Mischrohres (9) vergrößern, was durch den Strömungspfeil (17) verdeutlicht wird. Auf diese Weise läßt sich auch durch ein enges Mischrohr (9) ein großer Schüttgutmassenstrom von der Oberfläche der Schüttung abziehen.

Figur 7 zeigt, daß sich bei einem verjüngten unteren Ende (18) des Mischrohres (9) die Abzugsgeschwindigkeit entsprechend Pfeil (19) im Mischrohr (9) verringern läßt.

Mit Hilfe der in Fig. 6 und 7 gezeigten trichterförmigen Erweiterung oder Verjüngung des unteren Mischrohrquerschnittes können somit im Mischrohr ganz unterschiedliche Abzugsgeschwindigkeiten festgesetzt werden, um je nach Anwendungsfall eine bestmögliche Durchmischung der im Mischbehälter eingelagerten Schüttung zu erreichen. >

Insbesondere bei schwerfließenden Schüttgütern kann es gerade im Bereich des unteren Auslauftrichters zur Brückenbildung und damit zum Blockieren der Auslauföffnung kommen. Um dem entgegenzuwirken, hat es sich gemäß Fig. 8 als vorteilhaft erwiesen, das untere Ende des oberen Auslauftrichters (6) in dnen Abzugsraum (8) hineinragen zu lassen und das untere Ende des Mischrohres (9) mit einerjkegelförmigen Überdachung (20) zu versehen. Dadurch bilden sich frei liegende Schüttgutböschungen (21) aus, so daß kein Vertikaldruck aus dem Behälter (5) und dem Trichter (6) in den Abzugsraum (8) übertragen wird. Damit läßt sich eine erhöhte Verdichtung des im Abzugsraum (8) und im unteren Auslauf trichter befindlichen Schüttgut und damit in dnen meisten Fällen eine Brückenbildung vermeiden*

Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäße Ausbildungsform der Mischeinrichtung, bei der mehrere Mischrohre (9),(23) u. (24) konzentrisch angeordnet sind und auf unterschiedlichen Höhen enden. Auf diese Weise läßt sich das Schüttgut gleichzeitig auf verschiedenen Silohöhen entnehmen und dem gemeinsamen Auslauf zuführen, um die Intensität der Durchmischung zu vergrößern.

Figur 11 und 12 zeigen zur Verdeutlichung den Schüttgutabzug bei verschiedenen Füllhöhen.

Figur 13 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung bei der das zu mischende Schüttgut in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines im Mischrohr (9) angeordneten Förderrohres (25) vom Behäkerauslauf zur Oberfläche der Schüttung pneumatisch zurücktransportiert werden kann, wobei das zum Transport erforderliche Gas von einem Verdichter (26) geliefert wird.

Im Beispiel gemäß Fig. 14 wird die pneumatische Förderleitung (27) außerhalb des Mischbehälters entlang geführt.

Bei sehr schwer fließenden Schüttgütern kann entsprechend Bild 9 im unteren Auslöauftrichter (7) ein Austragsgerät, z.B. in Form eines Rührwerkes (22) vorgesehen werden.

/igur 15 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung, die hier beispielsweise mit einem senkrechten Schneckentransporteur (28) im Inneren des Mischrohres (9)ausgestattet ist.

In den gezeigten Beispielen gemäß Fig. 13, 14 und 15 läßt sich der mit der Durchmischung verbundene Entleervorgang beliebig oft wiederholen. Dadurch kann bei jeder gestellten Aufgabe die nicht mehr zu verbessernde Mischgüte der gleichmäßigen Zufallsmischung erreicht werden.

( II)· >· ·· I IMI

••I «III «Ι** έ

« I ti · ·· * 4 ί t I · · *

Il ·« I 4 I I · I

Claims (8)

. «I 1F- Anmelderin: AVT Anlagen- und Verfahrenstechnik QribH Aichenwiesen 18 7981 Vogt anti. Bez.: "Einrichtung zum Mischen von Schüttgut" ANSPRÜCHE

1. Einrichtung zum Mischen von staub- und pulverförmigen, sowie grobkörnigen Schüttgütern, bestehend aus einem Behälter runden oder eckigen Querschnitts (5) mit im wesentlichen senkrechten Wänden, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Behälters ein sich nach unten verjüngender Trichter (6) anschließt, dessen unteres Ende durch im wesentlichen senkrechte, parallel zueinander verlaufende Wände (8) verlängert ist, woran ein weiterer Trichter (7) kleineren Durchmessers anschließt, wobei innerhalb des Behälters (6) ein rundes oder eckiges mit zahlreichen, über die gesamte Länge verteilten Öffnungen (10) versehenes Rohr (9) angeordnet ist, dessen unteres Ende mit dem unteren Ende des größeren Auslauftrichters abschließt oder nach unten daraus hinausragt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Trichter l6) sowie der weitere Trichter (7) als Massenflußtrichter ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des im Behälter angeordneten Rohres (9) trichterförmig verjüngt oder erweitert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das im Behälter angeordnete Rohr (9) imwendig mit sich in Längsrichtung erstreckenden, speichenförmigen Einbauten (14) versehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das im Behälter befindliche Rohr an seinem unteren Ende von einem sich nach unten erweiternden, kegelförmigen Ring (20) umgeben ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Auslauftrichters (6) in den darunter angeordneten Raum mit parallelen Wänden (8) hineinragt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das ixa Behälter (5) angeordnete Rohr (9) konzentrisch von weiteren, ebenfalls mit über der Länge verteilten Öffnungen (10) versehenen Rohren (23, 24) umgeben ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß im Abzugsraum (8) bzw. im unteren Auslauftrichter (7) mechanisch oder pneumatisch wirkende Austragseinrichtungen (22) vorgesehen siM.