NO300602B1 - Pneumatisk doseringsapparat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et pneumatisk doseringsapparat for dosering av pulverformede materialer, f.eks. ved tilførsel av aluminiumoksid og aluminiumfluorid til en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium, bestående av en beholder i form av en langstrakt lukket renne e.l. med et fluidiseringslegeme anordnet i bunnen for tilførsel av luft for fluidisering av materiale som befinner seg i rennen, hvilken beholder er forsynt med et innløp for tilførsel av materiale fra et forråd i form av en silo e.l. og et utløp for dosert tømming av materiale fra beholderen.

Det er tidligere kjent innretninger av ovennevnte art hvor transport og dosering skjer etter fluidiseringsprinsippet. Betingelsen for å kunne anvende slike innretninger er at materialet som skal transporteres og doseres, er fluidiserbart. Dvs. at det oppviser pulverform og har en slik granulometri og kohesjon at gjennomløpshastigheten for innblåst luft langsomt fremtvinger dekohesjon mellom partiklene og en reduksjon av de interne friksjonskrefter hvorved den således dannende suspensjon i det alt vesentlige oppfører seg som et homogent fluid. Slike materialer er f.eks. aluminiumoksid beregnet for smelteelektrolyse som nevnt ovenfor, sementer og gips. lesket eller ulesket kalk, kalsium fluorid, charger for plast og kautsjuk, katalysatorer, pulverformet karbon, natriumsulfat, fosfater, polyfosfater, pyrofosfater, metallpulver, plastmaterialer i form av pulver, næringsmiddelprodukter slik som mel, melkepulver, sukker osv.

Oppfinnerne har gjennom flere år arbeidet med transport og dosering av fluidiserbart materiale og har underveis søkt å finne de enkleste, rimeligste og i praksis mest holdbare løsninger.

Søkerne har i denne forbindelse tidligere innlevert tre patentsøknader, nærmere bestemt norsk patentsøknad nr. 874220 som er bevilget som patent under nr. 162774, norsk patentsøknad nr. 904306, samt norsk patentsøknad nr. 911178. Den første av søknadene, nr. 874220 viser et doseringsapparat som baserer seg på en form for volumetrisk dosering der materiale ved hjelp av fluidisering strømmer fra et forråd via en fluidiseringsrenne til en fluidiseringsbeholder hvor det samles opp i en bestemt mengde, avhengig av beholderens størrelse. Når beholderen er full stoppes tilførselen av luft til fluidiseringsrennen og luft tilføres beholderen slik at materialet i denne fluidiseres og derved tømmes ut. Dette representerer en i og for seg enkel løsning som gir nøyaktige doser, men størrelsen på dosene er vanskelig å regulere.

De andre to søknadene, nr. 904306 og 911178, angår fluidiseringsrenner med automatisk nivåkontroll hvor det benyttes en inaktiv sone, dvs. en sone som ikke fluidiseres, i området under innløpet i rennen for det fluidiserbare materiale. Disse løsningene kan i den form de er vist og beskrevet i søknadene, ikke benyttes til doseringsformål.

DK 139193 viser et fluidiseringselement som er innrettet til å bli forbundet med en kilde som avgir trykkluft i pulser. Det spesielle ved løsningen angis å være at fluidiseringselementet har en bunnplate med en slik bøyelighet og tykkelse at den kan tilpasses en indre begrensningsflate i en beholder eller lignende. Fluidiseringselementet omfatter en duk som er strukket over bunnplaten. Patentskriftet vedrører imidlertid ikke dosering av pulverformet materiale.

DE 31 25 045 viser et doseringsapparat for tilførsel av fluidiserbart materiale. Et tilnærmet vertikalt fallrør er forbundet med en silo ved sin øvre ende, og er forbundet med et tilnærmet horisontalt materør ved sin nedre ende. I overgangen mellom fallrør og materør er det anbragt en tilnærmet horisontalt orientert dyse for pulsvis tilførsel av trykkluft i transportretningen til materøret. Den pulsvise tilførselen av trykkluft virker over hele materørets lengde, og bevirker at materialet i materennen skyves nedstrøms i små ansamlinger. Denne løsningen omfatter ikke et fluidiseringslegeme anordnet i bunnen av materøret, og er forøvrig av en helt annen type enn doseringsapparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Med bakgrunn i den erfaring oppfinnerne har ervervet gjennom lengre tids arbeide med dosering og transport av fluidiserbart materiale, har de i henhold til oppfinnelsen kommet fram til et nytt doseringsapparat for slikt fluidiserbart materiale som er enklere enn doseringsapparatet vist i forannevnte norske patentsøknad nr. 874220, har lavere byggehøyde og som er mer fleksibelt når det gjelder muligheten til å justere størrelsen på den enkelte dose. Oppfinnelsen baserer seg på tidsstyring av fluidiseringsluftpulver og er karakterisert ved at området under innløpet for tilførsel av materiale i beholderen er inaktivt og ikke tilføres fluidiseringsluft, mens fluidiseringselementet som er innrettet til å dekke i det alt vesentlige de øvrige deler av bunnen i beholderen, er innrettet til å tilføres luft intermittent.

De uselvstendige kravene 2-4 angir fordelaktige trekk ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av eksempel og under henvisning til vedføyde figurer hvor

Fig. 1 viser en fluidiseringsrenne ifølge oppfinnelsen, og

Fig. 2 viser resultater innplottet i et diagram etter forsøk med rennen vist i Fig. 1.

Doseringsapparatet i følge oppfinnelsen består som vist i Fig. 1 av en beholder i form av en langstrakt lukket renne 1 med et innløp 2 og utløp 3, samt et fluidiseringselement 4 anordnet i bunnen. Fluidiseringselementet kan være løstagbart og av den type som er beskrevet i søkerens egen norske patentsøknad nr. 920981 eller det kan være en standard type med fluidiseringsduk som er strukket over bunnen i en avstand fra denne og festet til rennen.

Som det fremgår av figuren, er området under innløpet 2 ikke forsynt med fluidiseringslegeme og derved ikke fluidisert (området er inaktivt). Hensikten med dette er å hindre fluidisering av materiale som befinner seg i det overliggende forråd, dvs. tanken 5. Forsøk har vist at det ved fluidisering av dette område oppsto avvik i doseringsmengden som var avhengig av materialmengden (fyllingsgraden) i tanken, og doseringsunøyaktigheten ble vesentlig øket.

Når det ellers gjelder fluidiseringselementet, tilføres trykket til dette gjennom en PLS-styrt magnetventil 6 via en rørledning 8 fra et trykkluftforråd (ikke vist). PLS-enheten kan programmeres slik at materialdosene som utmates kan økes eller minskes ved respektive å øke eller redusere trykkpulsenes lengde og/eller ved å variere trykkpulsens frekvens.

Selv om det ikke er vist på tegningen, fig. 1, er også tanken 5 forsynt med et fluidiseringslegeme for å fluidisere materiale i tanken med jevne mellomrom. Dette er nødvendig for å sikre at materiale skal transporteres mot åpningen 2. PLS-enheten styrer også ventilen (ikke vist) som åpner for tilførsel av luft til tanken. Det er viktig at denne lufttilførselen til tanken ikke er sammenfallende med lufttilførselen i rennen. I så tilfelle vil det oppstå gjennomstrømning av materiale fra tanken gjennom rennen, noe som vil resultere i større doseringsavvik.

For øvrig når det gjelder rennen, kan den være forsynt med en avlufting 7. Siden luftforbruket under doseringen er meget lavt, vil imidlertid en slik avlufting normalt ikke være påkrevet. Videre, som det fremgår av Fig. 1 er det over enden av fluidiseringselementet 4, ved siden av åpningen 2 anordnet en tversgående, nedoverragende restriksjon 9. Denne kan hensiktsmessig være forskyvbar i retning mot eller fra åpningen 2 for å justere (optimalisere) dosens størrelse. Hovedhensikten med denne restriksjonen er imidlertid å holde tilbake pulveret i rennen under refylling av tanken 5.

Doseringsinnretningen ifølge oppfinnelsen virker på følgende måte:

Materiale fylles i tanken 5 til et ønsket nivå. Deretter stilles PLS-enheten inn slik at det f.eks. avgis én dose, f.eks. pr. 20. sekund med en pulslengde på 4 sekunder, og med fluidisering av materiale i tanken mellom hver 5. puls. Materialet vil under fyllingen av tanken strømme med i rennen 1 som vist i Fig. 1. Når PLS-enheten avgir signal til magnetventilen 6 åpnes denne slik at luft tilføres rennen. Materialet i rennen vil nå fluidiseres og strømme ut gjennom åpningen 3. Samtidig vil nytt materiale strømme inn i rennen inntil 4 sekunder er gått og lufttilførselen stenges. En dose er nå utmatet, og ytterligere doser vil bli utmatet på tilsvarende måte hvert 20. sekund.

Det er foretatt flere undersøkelser/tester med foreliggende oppfinnelser hvor det ble benyttet en doseringsinnretning med en prinsipp design som vist i Fig. 1. Resultatet av én av disse under-søkelsene er nærmere vist i Fig. 2. PLS-enheten var under denne undersøkelsen innstilt på 4 sekunder puls hvert 20. sekund, hvilket tilsvarte en utdosert mengde materiale på gjennomsnittlig 0,625 kg. pr. trykkpuls. Som det fremgår av figuren er spredningen i dosene meget lav med et standardavvik på 0,0069 eller tilsvarende 1,1%. også luftforbruket er meget lavt, med 1,16 m<3>/h.

Det er med foreliggende oppfinnelse kommet fram til en ny pneumatisk doseringsinnretning som er enklere og rimeligere enn tidligere kjente doseringsinnretninger, som har lavt luftforbruk, lav byggehøyde, men som samtidig har stor doseringsnøyaktighet, uavhengig av fyllingshøyden i tanken eller forrådet. Det skal i denne forbindelse bemerkes at oppfinnelsen slik den er definert i kravene, ikke er begrenset til en utførelse hvor doseringsinnretningen er anordnet under en tank slik som vist i Fig.1. Således kan doseringsinnretningen, eller rettere sagt dettes innløp, være koblet til et hvilket som helst forråd i form av en sil, et transportrør, en renne e.l.

Claims (1)

1. Pneumatisk doseringsapparat for dosering av pulverformede materialer, f.eks. ved tilførsel av aluminiumoksid og aluminiumfluorid til en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium, bestående av en beholder (1) i form av en langstrakt lukket renne e.l. med et fluidiseringslegeme (4) anordnet i bunnen for tilførsel av luft for fluidisering av materiale som befinner seg i rennen, hvilken beholder er forsynt med et innløp (2) for tilførsel av materiale fra et forråd i form av en silo e.l. og et utløp (3) for dosert tømming av materiale fra beholderen,karakterisert ved at området (10) under innløpet (2) er inaktivt og ikke tilføres fluidiseirngsluft, mens fluidiseringslegemet (4) som er innrettet til å dekke i det alt vesentlige de øvrige deler av bunnen, er innrettet til å tilføres luft intermittent. Pneumatisk doseringsapparat ifølge krav 1,karakterisert ved at lufttilførselen til rennen styres av en PLS-styrt magnetventil. Pneumatisk doseringsapparat ifølge krav 1,karakterisert ved at det i rennen like over det inaktive området (10) og nær innløpet (2) er anordnet en tversgående nedoverragende restriksjon (9). Pneumatisk doseringsapparat ifølge krav 3,karakterisert ved at restriksjonen er anordnet forskyvbart i retning fra eller mot åpningen (2).