DE3808021A1 - Verfahren und anlage zum mischen von gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) sowie eine Anla­ ge (gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 5) zum Mischen von mehreren Strömen feinkörnigen Gu­ tes.

In der Praxis stellt sich oft das Problem, mehrere Teilmengen oder Komponenten eines feinkörnigen bzw. pulvrigen Gutes zu mischen. Ein Beispiel für eine solche Aufgabenstellung ist etwa die Herstellung von Zementmischprodukten.

Es ist zu diesem Zweck bekannt, die einzelnen Kom­ ponenten nacheinander, d. h. chargenweise, in einen Wägebehälter einzuwiegen. Der Inhalt wird dann ent­ leert und mittels einer mechanischen Mischeinrich­ tung gemischt. Dieses Verfahren ist verhältnis­ mäßig umständlich und eignet sich nicht für eine kontinuierliche Arbeitsweise.

Es ist ferner bekannt, die zu mischenden Gutmengen gleichzeitig oder nacheinander in einen Mischbe­ hälter einzutragen und sie anschließend in diesem Behälter pneumatisch zu mischen bzw. zu homogeni­ sieren. Auch dieses Verfahren ist für eine konti­ nuierliche Betriebsweise nicht geeignet.

Durch die DE-C-6 35 202 ist es weiterhin bekannt, auf einem Vorratsbehälter ein Mischgefäß anzuord­ nen, in das mehrere Steigrohre einmünden, durch die einzelne aus dem Vorratsbehälter abgezogene Gutströme zwecks Mischung pneumatisch gleichzei­ tig eingetragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1) sowie eine Anlage (gemäß dem Gattungsbe­ griff des Anspruches 5) so auszubilden, daß in kontinuierlicher Betriebsweise mehrere Ströme fein­ körnigen Gutes einwandfrei gemischt werden können, wobei während des gesamten Mischvorganges (ein­ schließlich des Beginns der Mischung) der prozen­ tuale Anteil der Einzelkomponenten mit hoher Ge­ nauigkeit eingehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge­ genstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäß verwendete pneumatische För­ dereinrichtung ist durch die EP-B1-01 21 599 an sich bereits bekannt. Sie besitzt gegenüber her­ kömmlichen Fördereinrichtungen den Vorzug, daß Än­ derungen der Förderleistung besonders rasch erfol­ gen können und eine sehr genaue Konstanthaltung der eingestellten Förderleistung auch dann möglich ist, wenn die Gutzufuhr zum Fördergefäß stark schwankt.

Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen wurde nun festgestellt, daß mittels derartiger För­ dereinrichtungen einzelne Gutströme mit hoher Ge­ nauigkeit einem Mischreaktor zwecks Mischung zuge­ führt werden können, wobei sowohl im Stillstand als auch bei Förderung der prozentuale Anteil der Einzelkomponenten exakt eingehalten werden kann, d. h. insbesondere auch während der kritischen Pha­ se des Beginns der Förderung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer für das er­ findungsgemäße Verfahren verwendeten pneu­ matischen Fördereinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anla­ ge mit zwei Fördereinrichtungen,

Fig. 3 und 4 Seitenansicht und Aufsicht eines Mischreaktors mit zwei Eingängen,

Fig. 5 und 6 Seitenansicht und Aufsicht eines Mischreaktors mit sechs Eingängen.

Die in Fig. 1 dargestellte Fördereinrichtung ent­ hält ein Fördergefäß 1 und ein Speichergefäß 2, die koaxial zueinander angeordnet sind und an ihrem un­ teren Ende nach Art kommunizierender Röhren mit­ einander verbunden sind. Das Fördergefäß 1 und das Speichergefäß 2 sind mit einem gemeinsamen pneuma­ tischen Auflockerungsboden 4 versehen, durch den eine Förderdüse 5 hindurchgeführt ist. Über der Förderdüse 5 befindet sich die Eintrittsöffnung einer pneumatischen Förderleitung 6, die das För­ dergefäß 1 in vertikaler Richtung durchsetzt.

Im oberen Bereich des Fördergefäßes 1 ist ein mit einem Ventil 3 versehener Entlüftungsanschluß 7 sowie ein mit einer Zellenradschleuse 8 versehe­ ner Gutzuführungsanschluß 9 vorgesehen.

Der obere Bereich 10 des Speichergefäßes 2 ist mit einer Entlüftungsleitung 11 versehen, in der sich ein Ventil 12 befindet.

Der Luftanschluß zum Auflockerungsboden 4 ist mit 15 bezeichnet. In diesem Luftanschluß 15 ist ein Konstantmengenregelventil 16 angeordnet. Ein wei­ teres Konstantmengenregelventil 17 ist der Förder­ düse 5 vorgeschaltet.

Das vom Fördergefäß 1 und vom Speichergefäß 2 ge­ bildete System stützt sich auf Druckmeßdosen 18 ab, deren Meßwert einem Regler 19 zugeführt wird, des­ sen Ausgang mit der Zellenradschleuse 8 verbunden ist.

Eine Druckmeßsonde 20 mißt den Bodendruck unter dem Auflockerungsboden 4 und führt den Meßwert einem Differenzdruckbildner 21 zu, der mit einem Regler 22 in Verbindung steht, der seinerseits auf das Ventil 12 einwirkt.

Ehe auf das bei der Anlage gemäß Fig. 2 verwendete erfindungsgemäße Mischverfahren eingegangen wird, sei zunächst die Funktion der Fördereinrichtung ge­ mäß Fig. 1 im Betrieb erläutert.

Herrscht im oberen Bereich 10 des Speichergefäßes 2 Atmosphärendruck (ebenso wie über das normaler­ weise geöffnete Ventil 3 stets im oberen Bereich 23 des Fördergefäßes 1), so nimmt das Gut im För­ dergefäß 1 und im Speichergefäß 2 gleiche Füllhöhe ein (Füllstand 25 a und 25 b). Der pneumatische Auf­ lockerungsdruck (Luftanschluß 15) bzw. der etwa gleich große pneumatische Druck an der Förderdüse 5 entsprechen der Füllhöhe F ₁ bzw. einer Förder­ leistung Q ₁. Gesteuert über die Druckmeßdosen 18 und den Regler 19 wird in das Fördergefäß 1 über den Gutzuführanschluß 9 grundsätzlich so viel Gut nachgespeist, wie über die Förderleitung 6 ausge­ tragen wird.

Treten nun aus irgendwelchen Gründen Schwankungen der Gutzufuhr (über den Gutzuführanschluß 9) auf, so wird die Füllhöhe F ₁ und damit die eingestellte Förderleistung Q ₁ dadurch konstant gehalten, daß bei einer etwaigen Verringerung der Füllhöhe F ₁ aus dem Speichergefäß 2 so viel Gut in das För­ dergefäß 1 überführt wird, daß sich wieder die ur­ sprüngliche Füllhöhe F ₁ einstellt. Diese Konstant­ haltung der eingestellten Füllhöhe des Förderge­ fäßes 1 erfolgt durch Überwachung des Auflocke­ rungsdruckes mittels der Druckmeßsonde 20 (die Ein­ zelheiten dieser Regelung werden anhand von Fig. 2 noch näher erläutert). Sinkt die Füllhöhe im För­ dergefäß 1 unter den eingestellten Wert und ver­ ringert sich infolgedessen der Auflockerungsdruck, so liefert der Regler 22 ein Signal an das in der Entlüfungsleitung 11 angeordnete Ventil 12 und schließt dieses Ventil stärker bzw. vollständig. Hierdurch vergrößert sich der Druck im oberen Be­ reich 10 des Speichergefäßes 2, wobei der Aufbau dieses Druckes im oberen Bereich 10 des Speicher­ gefäßes 2 durch die über den Auflockerungsboden 4 zugeführte und durch das Gut im Speichergefäß 2 hochsteigende Luft erfolgt. Durch den vergrößerten Druck im oberen Bereich 10 des Speichergefäßes 2 wird so viel Gut aus dem Speichergefäß 2 in das Fördergefäß 1 gedrückt, bis sich die ursprüngli­ che Füllhöhe F ₁ wieder eingestellt hat.

Steigt dagegen die Füllhöhe über den vorgegebenen Wert F ₁ (was einer zu großen Förderleistung ent­ spricht) und vergrößert sich infolgedessen der Auflockerungsdruck über den Sollwert, so öffnet der Regler 22 das Ventil 12 mehr bzw. kurzzeitig vollständig. Dadurch wird der Druck im oberen Be­ reich 10 des Speichergefäßes 2 verkleinert, und es fließt Gut aus dem Fördergefäß 1 in das Spei­ chergefäß 2.

Soll nun die Austragsleistung des Fördergefäßes 1 rasch vom Wert Q ₁ auf den Wert Q ₂ vergrößert wer­ den, so muß hierzu die Füllhöhe im Fördergefäß 1 vom Wert F ₁ auf den Wert F ₂ vergrößert werden. Zu diesem Zweck liefert der Regler 22 aufgrund eines entsprechend höher vorgegebenen neuen Sollwertes ein Signal an das Ventil 12, so daß im oberen Be­ reich 10 des Speichergefäßes 2 ein Druck aufge­ baut wird, bei dem sich im Speichergefäß 2 der Füllstand 27 b und im Fördergefäß 1 demgemäß der Füllstand 27 a einstellt. Bei Vorgabe einer höhe­ ren gewünschten Förderleistung wird also schlag­ artig Gut aus dem Speichergefäß 2 in das Förder­ gefäß gedrückt und dort der Füllstand entsprechend vergrößert. Umgekehrt wird bei einer gewünschten Verkleinerung der Austragsleistung durch Druckent­ lastung im oberen Bereich 10 des Speichergefäßes 2 Gut ganz rasch aus dem Fördergefäß 1 in das Spei­ chergefäß 2 überführt.

Im folgenden sei nun anhand von Fig. 2 der Aufbau einer erfindungsgemäßen Mischanlage sowie das er­ findungsgemäße Mischverfahren im einzelnen erläu­ tert.

Die Anlage gemäß Fig. 2 enthält zwei pneumatische Fördereinrichtungen 30, 30′ (jeweils enthaltend ein Fördergefäß 1 und ein Speichergefäß 2), wie sie anhand von Fig. 1 bereits erläutert wurden.

Die Förderleitungen 6 und 6′ dieser beiden Förder­ einrichtungen 30, 30′ führen zu einem gemeinsamen Mischreaktor 31, der auf einem Mischbehälter 32 angeordnet ist. Der Mischreaktor 31, der im ein­ zelnen in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht ist, wird im wesentlichen durch ein kegelstumpfförmi­ ges Gefäß gebildet, in das die Förderleitungen 6, 6′ diametral einander gegenüberliegend einmünden, wobei die Einmündung jeweils schräg nach oben ge­ richtet ist. Am unteren Rand ist der Mischreaktor 31 mit einer Öffnung zum Austritt von Gas und Gut versehen.

Der unter dem Mischreaktor 31 angeordnete Misch­ behälter 32 ist mit einem Entlüftungsanschluß 32 a, einem Anschluß 32 b zur Abführung des gemischten Gutes und einem Anschluß 32 c zur Rückführung von Filterstaub versehen. Die Anschlüsse 32 a und 32 c stehen mit einem Filter 33 in Verbindung.

Der Mischbehälter 32 wird von einem Gebläse 34 mit Auflockerungsluft versehen. Der Abzug des Gutes über den Anschluß 32 b erfolgt gesteuert über eine Dosierklappe 35.

Die beiden Fördereinrichtungen 30, 30′ erhalten die Förderluft jeweils über eine Leitung 36, 36′ von einem Gebläse 37, 37′. Die Auflockerungsluft wird den Fördereinrichtungen über Gebläse 38, 38′ zugeführt. Im Bedarfsfalle können die Gebläse 37 und 38 (bzw. 37′ und 38′) auch jeweils durch ein einziges Gebläse ersetzt werden.

Der Differenzdruckbildner 21 erhält einerseits einen Meßwert, der dem Bodendruck der Förderein­ richtung 30 entspricht, und andererseits einen Meß­ wert entsprechend dem Druck im Mischreaktor 31. In entsprechender Weise erzeugt der Differenzdruck­ bildner 21′ den Differenzdruck zwischen dem Boden­ druck der Fördereinrichtung 30′ und dem Druck im Mischreaktor 31. Der an die Differenzdruckbildner 21, 21′ angeschlossene Regler 22 liefert in der bereits erläuterten Weise Signale an die Ventile 12 bzw. 12′ der pneumatischen Fördereinrichtungen 30, 30′.

Die Funktion der Anlage gemäß Fig. 2 nach dem er­ findungsgemäßen Mischverfahren ist damit im einzel­ nen wie folgt:

Vor Beginn des Förderbetriebes wird die gewünschte Förderleistung der einzelnen Fördereinrichtungen (z. B. 30, 30′) bei abgeschalteter Förderluft (Ge­ bläse 37, 37′), jedoch eingeschalteter Auflocke­ rungsluft (Gebläse 38, 38′) dadurch eingestellt, daß mittels des im Speichergefäß 2, 2′ oberhalb des Gutspiegels herrschenden Oberdruckes so viel Gut aus dem Speichergefäß in das zugehörige För­ dergefäß 1 bzw. 1′ überführt wird, daß im Förder­ gefäß eine der gewünschten Förderleistung entspre­ chende Füllhöhe vorhanden ist.

Ab Beginn des Förderbetriebes (sobald also durch die Gebläse 37, 37′ den Förderdüsen Förderluft zu­ geführt wird) wird die Förderleistung der einzelnen Fördereinrichtungen mittels des zwischen dem Druck im Mischreaktor 31 und dem Bodendruck der betref­ fenden Fördereinrichtung 30 bzw. 30′ bestehenden Differenzdruckes konstant geregelt, indem bei einer Änderung des Differenzdruckes gegenüber dem Sollwert durch Änderung des Oberdruckes im Spei­ chergefäß 2 bzw. 2′ Gut aus dem Speichergefäß in das Fördergefäß 1 bzw. 1′ bzw. aus dem Fördergefäß in das Speichergefäß überführt wird.

Änderungen des Druckes im Mischreaktor 31 werden auf diese Weise mit berücksichtigt, um die Förder­ leistung der Fördereinrichtungen konstant zu hal­ ten. Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren auch die Forderung erfüllt, daß sowohl im Stillstand als auch bei Förderung der prozentuale Anteil der Einzelkomponenten mit hoher Genauigkeit eingehalten wird, und zwar auch in der besonders kritischen Phase bei Beginn der Förderung.

Die Zahl der pneumatischen Fördereinrichtungen, die auf einen gemeinsamen Mischreaktor arbeiten, kann im Rahmen der verbindungsgemäßen Verfahren in weiten Grenzen beliebig gewählt werden. Die Fig. 5 und 6 zeigen in schematischer Form ein Aus­ führungsbeispiel eines Mischreaktors 31, an den sechs Förderleitungen 6 a bis 6 f in gleichmäßiger Umfangsteilung angeschlossen sind.

Zur Erzielung einer optimalen Mischung werden die Einzelkomponenten mit hoher kinetischer Energie in den Mischreaktor eingeblasen.

Zweckmäßig erfolgt das Einblasen der Gutströme in den Mischreaktor mit einer Fördergeschwindigkeit v, bei der die Froudsche Zahl (v/) zwischen 5 und 40, vorzugsweise zwischen 9 und 30, liegt, wo­ bei v die Fördergeschwindigkeit in m/s ist, D der Rohrleitungsdurchmesser in m und g die Erdbeschleu­ nigung (9,81 m/s²).

Bei der pneumatischen Förderung der einzelnen Gut­ ströme zum Mischreaktor liegt die Beladung des För­ dergases mit Gut zweckmäßig zwischen 0,5 und 25, vorzugsweise zwischen 1,5 und 15 kg Gut pro kg Gas.

Im Rahmen der Erfindung ist es ferner möglich, ein­ zelne Komponenten der Gutmischung vor dem Eintritt in den Mischreaktor bereits vorzumischen. Dies kann vor, in oder nach der pneumatischen Fördereinrich­ tung erfolgen, wobei die Konsistenz dieser Kompo­ nenten bzw. Zuschlagsstoffe gasförmig, staubförmig oder flüssig sein kann und der Anteil an der Gesamt­ mischung 0 bis 10%, vorzugsweise 0 bis 2%, betra­ gen kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Mischen von mehreren Strömen fein­ körnigen Gutes unter Verwendung eines Misch­ reaktors (31), dem die Gutströme pneumatisch zugeführt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die pneumatische Förderung der einzelnen Gut­ ströme erfolgt mittels pneumatischer Förder­ einrichtungen (30, 30′), die jeweils aus einem mit einem pneumatischen Auflockerungs­ boden (4) und einer Förderdüse (5) versehe­ nen Fördergefäß (1) und einem hiermit nach Art kommunizierender Röhren verbundenen Spei­ chergefäß (2) bestehen;
• b) vor Beginn des Förderbetriebes wird die ge­ wünschte Förderleistung der einzelnen För­ dereinrichtungen bei abgeschalteter Förder­ luft dadurch eingestellt, daß mittels des im Speichergefäß (2) oberhalb des Gutspiegels herrschenden Oberdruckes so viel Gut aus dem Speichergefäß (2) in das Fördergefäß (1) überführt wird, daß im Fördergefäß (1) eine der gewünschten Förderleistung entsprechende Füllhöhe vorhanden ist;
• c) ab Beginn des Förderbetriebes wird die För­ derleistung der einzelnen Fördereinrichtun­ gen mittels des zwischen dem Druck im Misch­ reaktor (31) und dem Bodendruck der betref­ fenden Fördereinrichtung bestehenden Diffe­ renzdruckes konstant geregelt, indem bei einer Änderung des Differenzdruckes gegen­ über dem Sollwert durch Änderung des Ober­ druckes im Speichergefäß (2) Gut aus dem Speichergefäß in das Fördergefäß (1) bzw. aus dem Fördergefäß in das Speichergefäß überführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Einblasen der Gutströme in den Mischreaktor (31) mit einer Fördergeschwindig­ keit erfolgt, bei der die Froudsche Zahl (v/) zwischen 5 und 40, vorzugsweise zwischen 9 und 30, liegt, wobei bedeuten v = Fördergeschwindigkeit [m/s]
D = Rohrleitungsdurchmesser [m]
g = Erdbeschleunigung [9,81 m/s²]

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei der pneumatischen Förderung der einzelnen Gutströme zum Mischreaktor (31) die Be­ ladung des Fördergases mit Gut zwischen 0,5 und 25, vorzugsweise zwischen 1,5 und 15 kg Gut pro kg Gas liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß einzelne Komponenten der Gutmischung vor Eintritt in den Mischreaktor (31) bereits vorgemischt werden.

5. Anlage zum Mischen von mehreren Strömen feinkör­ nigen Gutes, enthaltend

• a) einen Mischreaktor (31), dem die Gutströme pneumatisch zugeführt werden,
  gekennzeichnet durch folgende weitere Anlagen­ teile:
• b) zur Förderung der einzelnen Gutströme die­ nende pneumatische Fördereinrichtungen (30, 30′), die jeweils aus einem mit einem pneu­ matischen Auflockerungsboden (4) und einer Förderdüse (5) versehenen Fördergefäß (1) und einem hiermit nach Art kommunizierender Röhren verbundenen Speichergefäß (2) beste­ hen,
• c) Einrichtungen zur Messung des Druckes im Mischreaktor (31) sowie des Bodendruckes der einzelnen Fördereinrichtungen (30, 30′),
• d) einen Regler (22) zur Regelung des Differenz­ druckes zwischen dem Druck im Mischreaktor (31) und dem Bodendruck der einzelnen För­ dereinrichtungen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischreaktor (31) durch ein kegelstumpf­ förmiges Gefäß gebildet wird, in das mehrere, zur pneumatischen Zuführung der Gutströme die­ nende Förderleitungen (6, 6′) gleichmäßig über den Umfang des Gefäßes verteilt, vorzugsweise schräg nach oben gerichtet, einmünden, wobei das Gefäß am unteren Ende mit einer Öffnung zum Austritt von Gas und Gut versehen ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischreaktor (31) auf einem Mischbehäl­ ter (32) angeordnet ist, der mit einem Entlüf­ tungsanschluß (32 a), einem Anschluß (32 b) zur Abführung des gemischten Gutes und einem An­ schluß (32 c) zur Rückführung von Filterstaub versehen ist.