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Vorrichtung zur Schichthöhenregelung in einem Kontaktgefäß
Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Niveauregelung einer Wirbelschicht.
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Bekanntlich treten verschiedene Schwierigkeiten auf, wenn es sich
darum handelt, in einem Gefäß, in welchem feste Teilchen sich in einer Wirbelschicht
befinden, ein konstantes Niveau aufrechtzuerhalten.
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So ergeben sich beispielsweise bei Verfahren, bei denen feste pulverförmige
Teilchen mit Gasen in Berührung gebracht werden sollen, Schwierigkeiten bei einer
gleichmäßigen Verteilung der festen Stoffe und bei der Sicherung der Regelmäßigkeit
der eingebrachten Pulvermengen. Diese Schwierigkeiten erhöhen sich noch, wenn es
sich darum handelt, den Kontakt im Wirbelschichtverfahren durchzuführen, bei dem
man häufig mit geringer Pulverkonzentration und großer Oberfläche arbeitet.
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Fig. I zeigt eine bekannte Vorrichtung zur Durchführung des Wirbelschichtverfahrens.
I ist das Reaktionsgefäß, welches durch den Trichter 2 mittels einer Leitung 3 gespeist
wird. In dem Gefäß I wird das Pulver durch das bei 4 eintretende und bei 5 austretende
Medium in durchwirbeltem Zustand gehalten. Der Abzug des Pulvers aus dem Gefäß I
erfolgt kontinuierlich mittels einer beliebigen Vorrichtung 6. Es ist erforderlich,
daß die Speisung durch die Leitung 3 gleich dem Abzug durch die Vorrichtung 6 ist.
Infolgedessen muß man zwischen 2 und I bei 7 eine Vorrichtung einschalten, welche
eine Regelung bewirkt. Diese Vorrichtung kann aus einem von der Abzugsvorrichtung
6 abhängigen Verteiler bestehen. Meistenteils ist es bei solchen mechanischen Apparaten
jedoch schwierig, die beiden Fördermengen einander an-
zugleichen.
Wenn das Gefäß 1 gegenüber der in Umlauf befindlichen Pulvermenge einen geringen
Durchmesser hat, so kann sich das Niveau sehr schnell ändern und zu einer Erhöhung
des Druckverlustes in I führen. Diese Änderung des Druckverlustes kann ihrerseits
zur Regelung benutzt werden, indem man die Arbeit der Vorrichtungen 6 und 7 von
dieser Druckänderung abhängig macht.
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Es führt dies jedoch zu verhältnismäßig verwickelten Regelsystemen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Schichthöhenregelung dadurch vorzunehmen,
daß man das Zulaufrohr für das Pulver in eine seitlich an dem Hauptbehälter ansitzende
Kammer münden läßt. Jedoch führt dieses Verfahren bei Wirbelschichten nicht zum
Ziel. Entweder erfaßt nämlich die Wirbelzone auch die Seitenkammer, dann tritt keine
Stauwirkung am Ausgang des Rohres auf, oder in der Seitenkammer herrschen statische
Verhältnisse. In diesem Fall bildet sich im Ruhezustand ein Schüttkegel.
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Wenn dieser Kegel sich vollständig innerhalb der Seitenkammer befindet,
kann die angehäufte Feststoffmenge niemals in das Wirbelschichtgefäß abfließen.
Reicht dagegen eine Erzeugende des erwähnten Kegels über den Rand der Kammer ins
Innere der großen Wirbelschichtkammer, so entleert sich die Kammer, und der Behälter
entleert sich, bis ein Niveaugleichgewicht entstanden ist. Dadurch ist die Regelung
unwirksam.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diesen beim gegenseitigen Inberührungbringen
von festen Teilen und Gasen auftretenden Schwierigkeiten abzuhelfen.
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Es geschieht dies dadurch, daß die Eigenschaften der in Wirbelkontakt
mit einem Medium gebrachten Teilchen ausgenutzt werden. Das Ziel der Erfindung wird
mit Hilfe einer Vorrichtung ver,virklicht, die aus der Kombination eines Hilfsgefäßes
zur Wirbelschichtbildung und einer Anlage besteht, in welcher feste pulverförmige
Teilchen und Gase miteinander in Berührung gebracht werden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Pulverspeisevorrichtung, mit deren
Hilfe es möglich ist, auf einfache Weise durch automatische Regelung ein konstantes
Niveau aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck wird ein Regelsystem mit einem Hilfsgefäß
der oben beschriebenen Art und einer doppelten Wand (Mantel) kombiniert.
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In Fig. 2 ist die Niveauregelvorrichtung dargestellt. Diese Vorrichtung
kennzeichnet sich durch die Kombination einer Wirbelschichtanlage nach Fig. 1, einer
Pulverspeisevorrichtung mit einem Hilfsgefäß mit Wirbelschicht und doppelter Wand
(Mantel) und eines Regelsystems, welches auf das das Hilfsgefäß speisende Gas einwirkt.
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In Fig. 2 ist 208 ein kleines zylindrisches Gefäß, in welches die
Speiseleitung 203 einmündet. Dieses Gefäß ist in beliebiger Weise an dem Deckel
von 201 befestigt, wobei zwischen diesem Deckel und dem Gefäß 208 ein freier Durchgang
verbleibt. 209 ist ein ebenfalls an dem Deckel von 201 befestigter zylindrischer
Mantel. Dieser Mantel ragt bis zu dem Niveau des in 201 enthaltenen Pulvers herunter.
Unterhalb der Leitung 203 mündet ein Rohr 210 aus, in welchem ein Hilfsgas strömt.
Das Ende des Rohres 210 trägt einen kegligen Hut 211, welcher die Verteilung des
Hilfsgases in dem Gefäß 208 sichert. Das Hilfsgas wird von einem Druckerhöher 212
geliefert, der mit einem Druckregler 2I3 mit einem Auslaß entweder in die freie
Luft oder in die Ansaugleitung von 212 versehen ist.
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Wenn der Druckerhöher 212 in Betrieb gesetzt wird, so wird das Pulver
von 203 durch das Hilfsgas abgezapft, und es füllt nach und nach das Gefäß 208 an,
in welchem es in Wirbelung gehalten wird.
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Unter der Einwirkung der Expansion am oberen Ende von 208 bewegt sich
das Pulver in den Ringraum zwischen 208 und 209 und fällt dann auf die Schicht von
201. Das Hilfsgas entweicht zusammen mit dem Hauptgas in 20I durch die Leitung 205.
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Die Menge für die Pulverspeisung im Betrieb ist derart berechnet,
daß die Speisung durch 208 größer ist als der Abzug durch 206. Das Pulverniveau
in 201 hat infolgedessen die Neigung, anzusteigen und beispielsweise von dem Niveau
214 auf das Niveau 215 überzugehen. Das Hilfsgas muß also den Widerstand der in
208 enthaltenen Pulverschicht vermehrt um denjenigen der Schicht zwischen 2I4 und
215 überwinden.
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Der Druckverlust des Hilfsgaskreislaufes erhöht sich in Abhängigkeit
von der Gesamthöhe des Pulvers und von dem Ausgangsdruck p für das Niveau 214. Er
wird Pl für das Niveau 215. Wenn der Druckregler 2I3 auf den Druck p eingestellt
ist, so wird der Gaskreislauf unterbrochen, wenn der Druckverlust P1 wird. Die Pulverspeisung
hört dann auf. Das Niveau in 201 fängt dann an zu fallen, um dann schließlich wieder
das Niveau 2I4 zu erreichen. Wenn sich der Druckverlust des Hilfskreises entsprechend
vermindert, so stellt sich erneut eine Abgabe des Mediums ein, und die Pulverspeisung
beginnt auch von neuem.
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Die Niveauänderung 2I5 und 214 hängt also von der Empfindlichkeit
des Reglers 213 ab. Ganz allgemein sei bemerkt, daß die Niveanänderung mit Leichtigkeit
auf 10 cm oder sogar noch weniger vermindert werden kann.
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Das Hilfsgas wird zweckmäßig der Ableitung der in dem gespeisten
Gefäß reagierenden Gase zugeführt. Je nach der Art des Gases kann dieses in die
Atmosphäre entweichen oder im Kreislauf wieder angesaugt werden.
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Die Höhe des Hilfsgefäßes, d. h. also der Druckverlust, wird je nach
dem vorliegenden Fall in Abhängigkeit von dem zugelassenen Überdruck am unteren
Ende der Speiseleitung, von der Feinheit des Pulvers oder von der Geschwindigkeit
des Hilfsgases im Betrieb bestimmt.
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Der Druckerhöher mit Regler kann durch einen Ventilator ersetzt werden,
dessen Ausstoß druck und Leistung den vorliegenden Bedingungen angepaßt sind. Das
System zeigt eine große Arbeitsgenauigkeit, da man das Niveau in dem Reaktionsgefäß
in Abhängigkeit entweder von dem Regeldruck oder von der Hilfsgasmenge verändern
lassen kann.
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Die Form des Speisegefäßes und des Verteilungsmantels kann beliebig
sein. Man kann diesen Teilen
also eine zylindrische, parallelepipedische,
halbzylindrische, kegelstumpfförmige oder keglige Form geben. Bei dem Hilfsgas kann
es sich entweder um das Reaktionsgas selbst oder um ein beliebiges anderes Gas handeln,
welches mit dem Hauptgas reagiert oder nicht reagiert.
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Die Druckregelung kann durch irgendeinen üblichen Apparat erfolgen,
der auf hydraulischer oder elektrischer Basis, mit Membran oder Windkessel arbeitet.
Die ganze Vorrichtung kann symmetrisch in der Achse des Hauptreaktionsgefäßes angeordnet
oder sogar mit diesem zusammengebaut werden, je nach den gegebenen Konstruktionsmöglichkeiten
kann man die Vorrjchtung aber auch getrennt unterbringen.
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PATEXTANSPR0CHE I. Vorrichtung zur Schichthöhenregelung in einem
Kontaktgefäß, in welchem pulverförmige Stoffe mit eingeblasenen Gasen in Form einer
Wirbelschicht in gegenseitige Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Kontaktgefäß in dessen Mittelachse oberhalb der Wirbelschicht ein oben
offenes und mit Abstand von einem nach unten ragenden offenen Mantel umgebenes Hilfswirbelschichtgefäß
angeordnet ist, in welches die Zuleitung der pulverförmigen Stoffe und eine Hilfsgasleitung
einmünden.