DEVICE FOR SUPPORTING AND GUIDING LAYERS

Abstract: 1. Device for supporting and guiding at least two, substantially vertically disposed layers which are in contact with each other and have material flowing therethrough, such layers containing pourable and fluid material, wherein the layers are accommodated in a housing so as to be vertically displaceable relative to each other, and a first retaining member for holding-back the material is provided at least at the inlet end, which member has openings which permit material to flow unhindered therethrough, and at least one guide member is disposed within the material between the layers and effects a separation of the layers in the material during displacement, but permits an unhindered transverse flow, wherein the retaining and guide members are each formed from faces which extend parallel to one another with a spacing from each other and are aligned at an angle relative to the flow direction and relative to the vertical respectively, characterised in that the inclination (alpha, beta) of the faces (10-13) of each of the retaining and guide members (6-9) relative to the vertical (5) is variably adjustable, and the width of said faces can be varied, and in that a separately actuatable discharge drum (19-21) is provided for each layer (2-4).

Description: Einrichtung zur Halterung und Führung von Schichten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Halterung und Führung von Schichten, die schütt- und rieselfähiges Material enthalten und die aus mindestens zwei miteinander in Kontakt befindlichen Schichten besteht, die im wesentlichen vertikal angeordnet sind, bei der die Schichten relativ zueinander vertikal bewegbar in einem Gehäuse untergebracht und quer anströmbar. sind und bei der mindestens auf der Anströmseite ein erstes Rückhalteteil für das Material vorgesehen ist, welches Öffnungen besitzt, die einen ungehinderten Strom durch dasselbe ermöglichen. Eine derartige Einrichtung. ist aus der DE-OS 29 46 390 bekannt. Dem Rückhalteteil für granulatförmiges Material schliesst sich aber erst das eigentliche Filterelement an, welches als Filterplatte mit einem gaspermeablen Filterelement ausgebildet ist. Es besteht aus Fasern, die zu einem Tuch verwoben oder geordnet sind und somit einen erheblichen Strömungswiderstand im Gasstrom erzeugen. Allerdings könnte eine solche Einrichtung für die Ausbildung eines Mehrschicht-Schüttschichtfilters verwendet werden, das jedoch immer aus Einzelschichten bestehen würde, die mittels gasdurchlässigen Wänden oder räumlich voneinander (DE-OS 29 11 712) getrennt wären. Diese Methoden sind aber unpraktisch, da entweder die Trennwände regelmässig durch Verklebungen der Schüttschicht und Staubablagerungen verstopfen oder das Raumvolumen zu gross und der Herstellungsaufwand zu hoch wird. Die Verwendung von Rückhalteteilen zur beiderseitigen Begrenzung einer Wander- bzw. Schüttschicht ist ebenfalls bekannt (DE-OS 33 17 906). Die Rückhalteteile des hülsenförmigen Granulat filters bestehen hierbei aus übereinander angeordneten äusseren konisch nach innen geneigten Ringen, aus übereinander angeordneten inneren, konisch nach aussen geneigten Ringen und dem Granulat, das im Ringspalt zwischen den Ringen nach unten strömt. Die Breite der äusseren und inneren Ringe sowie der Abstand zwischen diesen ist derart, dass das mit einem bestimmten Böschungswinkel fliessende Granulat nicht überläuft (Rückhaltung). Diese Methode erlaubt zwar den Abzug des Granulats einer Schicht ohne Überlauf, aber sie ist nicht zur direkten Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Schichten und einen getrenntes Abzug derselben geeignet, wenn der Austausch der Materialien der einzelnen Schichten der Beanspruchung bei der Abscheidung angepasst werden soll. Die der Erfindung zugrundeliegende AufgaBe besteht darin, die e.g. Einrichtung derart auszubilden, dass eine kompakte Konstruktion einer Halterung und Führung von Schüttschichten ermöglicht wird, die in mehrere Einzelschichten aufteilbar ist, die wiederum kontinuierlich oder quasi kontinuierlich getrennt voneinander abgezogen und durch frisches Schüttmaterial ersetzbar sind. Die Lösung ist erfindungsgemäss in überraschend einfacher Weise so vorgesehen, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beschrieben ist. Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterführungen, Ausführungsformen und Verwendungsbeispiele der Erfindung wieder. Während demnach die äusseren Trennwände, zwischen denen sich die Schüttschicht befindet, bekannte gasdurchlässige Wände darstellen, die aus schräggestellten, im Abstand übereinander angeordneten Flächen bestehen können, sind erfindungsgemäss im inneren der Schüttschicht pro Einzelschicht Leitflächen vorgesehen, die erst bei Bewegung von Teilen der Schüttschicht Einzelschichten erzeugen. Für die Einzelschichten können getrennte Abzugsvorrichtungen vorgesehen werden. Bei Betätigung einer einzelnen Abzugsvorrichtung wird nur die zugehörige Einzelschicht in Bewegung gesetzt, während die anderen Einzelschichten stehen bleiben. Wenn nun auch die Einzelschichten noch mit getrennter Schüttgutversorgung ausgestattet werden, ist es möglich, in den Einzelschichten verschiedene Stoffe als Schüttgut einzusetzen, wobei eine geringe Vermischung zwischen den Schichten möglich, aber nicht schädlich wäre. Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht also den Einsatz von mehreren Einzelschichten, die unabhängig voneinander ausgetauscht werden können, auf kleinstem Raum und mit geringstem Aufwand. Trennwände zwischen den Einzelschichten entfallen und damit das Problem von Verstopfungen und Verklebungen zwischen den Einzelschichten. Da die Einrichtung nur noch zwei äussere Trennwände, z.B. beim Einsatz als Filter je eine für den Gaseintritt- und den Gasaustritt, besitzt, wird die Beseitigung von Störungen durch Verstopfen und Verkleben vereinfacht. Die Erfindung ist beispielsweise für die Filterung von Fluid-Strömen oder als Wärme- und Stoffübertrager einsetzbar. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels sowohl für die Einrichtung als auch den Anwendungsfall mittels der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Die Figur 1 zeigt im Schnitt schematisch ein Schüttschichtfilter 1 in einem Gehäuse mit drei verschiedenen Materialschichten 2 bis 4, welche es als Wanderbettfilter im wesentlichen von oben nach unten, d.h. längs der Vertikalen 5 mit gleicher oder voneinander abweichender Geschwindigkeit durchlaufen. Als Filtermaterial kann z.B. Sand oder aber auch Granulat bzw. ein schütt- und rieselfähiges Material vorgesehen werden, wobei das Material von Schicht zu Schicht sich von der Beschaffung her je nach Erfordernis unterscheiden darf. Nachgefüllt wird das Material 2 bis 4 von oben; abgezogen einzeln unten. Der Aufbau des Schüttschichtfilters sieht mehrere, im Prinzip parallel zueinander verlaufende, vertikale Rückhalteund Leitteile 6 bis 9 vor, die im einzelnen aus Streifen 10 bis 13 bestehen. Diese Streifen 10 bis 13 sind jeweils von aussen nach innen zur Vertikalen 5 hin konisch geneigt, wobei sie mit einer zur Vertikalen 5 parallelen Linie einen bestimmten Winkel (a,ss) einschliessen (siehe Figur 31 Die Streifen 10 bis 15 geben ihren jeweiligen Rückhalte bzw. Leitteilen 6 bis 9 das Aussehen von Jalousien (sie können auch rotationssymmetrisch um die Vertikale 5 herum zu Ringen ausgebildet sein). Der zu filtqrnde Strom wird im dargestellten Falle als Querströmung 14 an das Schüttschichtfilter 1 herangeführt. Die Streifen 10 des ersten Rückhalteteils 6 lenken und teilen diese Querströmung 14 im Einzelwege auf (siehe Pfeile), die praktisch zwischen den Streifen 11 bis 13 der weiteren Leit- und Rückhalteteile 7 bis 9 quer, d.h. horizontal durch das Filter 1 hindurchströmen bis zur Vereinigung 15 auf der Abströmseite. Die beiden Leitteile 7 und 8 besitzen die#Fähigkeit als Trennwände (nicht vorhandene) zu funktionieren, wenn z.B. die äusseren Schichten 2 und 4 gegenüber der, z.B. stehenden, inneren Schicht 3 bewegt werden sollen. Dieser Vorgang kann mittels der Figur 2 näher erläutert werden. Der Übersichtlichkeit sind hierbei die Pfeile und einige Bezugszeichen weggelassen, da sie für die Erklärung nicht notwendig sind. Die drei Schichten 2 bis 4 sollen demnach gemeinsam einen Querstrom 14 bis 15 reinigen. Die Breite und der Abstand der Streifen 10 des Rückhalteteils zueinander bzw. die Geometrie, sind hierzu derart bemessen bzw.auszulegen, dass das Material der Schicht 2 nicht überläuft. Zur Bemessung ist die Kenntnis des Böschungswinkels r erforderlich. Die geometrische Lage, die Breite und die Winkel a,ss der Streifen des Rückhalteteils 6 bzw. 9 und Leitteils 7 bzw. 8 zur Vertikalen 5 hängt im wesentlichen vom Böschungswinkel der inneren Schicht 3 ab. Es muss lediglich gewährleistet werden, dass die unteren Längskanten 16 der Streifen 11 so liegen, dass zwar das Material der Schicht 2 an den unteren Längskanten 17 der Streifen 10 des Rückhalteteils 6 und den oberen Längskanten'22 der Streifen 11 vorbeifliesst, das Material der :Schicht 3 aber wiederum von den oberen Längskanten 22 der Streifen 11 zurückgehalten wird, d.h. nicht überläuft. Die Leitbleche werden vorteilhaft so angeordnet, dass die unteren Kanten 17 der äusseren Rückhalteteile 10 genau senkrecht über den oberen Kanten 22 der inneren Leitteile 11 angebracht sind. Die Böschungen der inneren Schicht 3 bilden sanft eine Gleitfläche für das Material der Schicht 2, wenn dies abgezogen bzw. schneller bewegt wird als die Schicht 3. Die gleichen Überlegungen und Erfordernisse gelten für die Rückhalteteile 8 und 9 zueinander bzw. zur Abströmseite 15 hin. Die geometrische Lage der Leit- und Rückhalteteile 8, 9 braucht nicht mit der der übrigen Rückhalte- und Leitteile 6, 7 zu korrespondieren. Im vorliegenden Fall beträgt die Tiefe (Schlitzlänge) der Streifen 10 bis13 700@m. Die W@@kelbe@iz@@ die Werte 21 bzw. 300. bie Breite der tn.otu 10 UrLd 13 betragen 230 mm und die der Streifen 11 und 12 240 mm. Im einzelnen sind sämtliche geornetrischen Abmessungen, abhängig von Filtermaterialien und Reinigung±;bedingungen optimierbar. Am unteren Ende des Schuttschichtfilters 1 ist im Prinzip eine Abzieheinrichtung 18 dargestellt, in welcher pro Schicht 2 bis 4 eine getrennt betätigbare Abzugstrommel 19 bis 21 vorgesehen ist. Auch hier können bekannte Vorrichtungen verwendet werden. Massgeblich sind die Mengen des abzuziehenden Materials der drei Schichten 2 bis 4. Als Schüttgutaustrag kann auch unter dem unteren Konus eine ebene oder leicht gebogene Platte angeordnet werden, die im Stillstand durch den normalen Schüttwinkel des Schüttgutes ein Abfliessen verhindert, in Vibration versetzt, jedoch durch Verringerung der Schüttwinkels das Schüttgut abfliessen lässt. Der Abstand zwischen Platte und unterem konus sowie die Schwingweite der Platte sind einstellbar, so dass die Austragsmenge pro Zeiteinheit den Betriebsbedürfnissen angepasst werden kann. Der gesamte Druckverlust #pges des Schüttschichtfilters während der Beladung ist im wesentlichen gegeben durch die Anströmgeschwindigkeit des Gases, den Staubeintrag und Schüttgutaustrag. Der Wert für np ist in weitem Bereich codes durch die erwähnten Parameter wählbar. Zur Einhaltung möglichst konstanter Abscheideleistung des Filters ist eine möglichst geringe Schwankung von Ap während des Schüttgutaustrages erforderlich. Der Druckverlust dient als Messgrösse zur Steuerung der Austragsorgane 19 - 21 für das Schüttgut. Diese Vorgehensweise wurde durch die zusätzliche Messung des Differenzdruckes apl der ersten (rohgasseitigen) Schüttschicht 2 und durch die Steuerung des Austragsorganes 19 dieser Schicht 2 in Abhängigkeit von p1 ergänzt. Der Wert für pol ist unabhängig von wählbar, er wird vorzugsweise auf maximal 5 mbar eingestellt. Der Gesamtdifferenzdruck dient als Messgrösse zur Steuerung des Schüttgutaustrags der übrigen Schichten. Damit ist ge währleistet, dasst #pges nie überschritten wird, weiterhin werden dadurch Verstopfungen durch erhöhten Staubeintrag in die erste Schicht 2 sicher vermieden. Die Abscheideleistung des Filters ist durch Wahl geeigneter Schüttgutmaterialien in weitem Bereich variabel. Die Verwendung von rundkantigen und scharfkantigen (gebrochenen) Materialien mit Korngrössen bis 12 mm ist möglich. Der kontinuierliche Betrieb des Filtes bei vorgegebenem #pges erfordert ein Gleichgewicht zwischen eingetragener Staubmenge und der am Schüttgut angelagerten und mit diesem ausgetragenen Staubmenge. Im Hinblick auf einen wirtschaftlichen Betrieb des Filters und einer Steigerung des Abscheidegrades des Filters ist die Menge des auszutragenden Schüttgutes zu minimieren. Dies ist neben de o.g'. Steuerung durch Gestalt und Betriebsweise der Austragsorgane 19 - 21 erreichbar. Folgende Zusammenhänge wurden festgestellt: Eingetragene Ausgetragene Abscheidegrad Staubmenge (g/h) Schüttgutmenge (kg/h) (%) 300 100 96 300 30 98 Das Schüttschuchtfilter kann bei Anströmgeschwindigkeiten bis 2 m/sec. betrieben werden. Als Anwendungsfall ist die Abscheidung von Fluorwasserstoff, wobei gebrochener Kalkstein (CaCO3) als Schüttgut verwendet wird, möglich.

Claims: Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Halterung und Führung von Schichten, die schütt- und rieselfähiges Material enthalten und die aus mindestens zwei miteinander in Kontakt befindlichen Schichten besteht, die im wesentlichen vertikal ange ordnet sind, bei der die Schichten relativ zueinander vertikal bewegbar in einem Gehäuse untergebracht und quer anströmbar sind und bei der mindestens auf der Anström seite ein erstes Rückhalteteil für das Material vorgesehen ist, welches öffnungen besitzt, die einen ungehinderten Strom durch dasselbe ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Materials zwischen den Schichten (2 - 4) mindestens ein Leitteil (7 bzw. 8) angeordnet ist, welches im Material bei Bewegung eine Trennung der Schichten (2 - 4) bewirkt, aber einen Querstrom (14 - 15) unbehindert lässt. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalte- und Leitteile (6 - 9) jeweils aus parallel im Abstand zueinander verlaufenden Flächen (10 - 13) bestehen, die im Winkel zur Anströmrichtung (14, 15) bzw. zur Vertikalen (5) ausgerichtet sind. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen (19 - 13) als Streifen oder Ringe aus bildbar sind. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgendeneo dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2 - 4) als Wanderschichten verwendbar sind. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Flächen (10 - 13) der Rückhalte- und Leitteile (6 - 9) je weils derart angeordnet sind, dass die Schichten (2 - 4) sich gegenseitig abstützen und zurückhalten. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung (a,#) der Flächen (10 - 15) jedes der Rückhalte- und Leitteile (6 - 7) gegenüber der Vertikalen (5) variabel einstell bar ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Flächen (10 - 13) jedes der Rückhalte- und Leitteile (6 - 9) unterschiedlich ausbildbar ist. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Schicht (2 - 4) ein getrennter Abzug (19 - 21) vorsehbar ist. 9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre - Verwendung als Filter für Fluid-Ströme.

Inventors: KERNFORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE GMBH, LUFTTECHNIK BAYREUTH RUSKAMP GMBH
Applicants: KERNFORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE GMBH, LUFTTECHNIK BAYREUTH RUSKAMP GMBH
Application year: 1986
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53, B01D46, B01J8, B01D15