Verfahren und Vorrichtung zum pneumatischen Fördern von griess- und pulverförmigen Stoffen
Es sind mehrere pneumatisch betriebene Förderanlagen für pulver- und griessförmiges Schüttgut bekannt und in Verwendung, welche sich gespannter Gase oder Luft als Energieträger bedienen. Ihr Einsatz wird oftmals dort in Frage gestellt, wo es sich um die Förderung von Stoffen mit hoher Verschleisswirkung, z. B. Quarzsand, handelt, die in Verbindung mit hohen Fördergeschwindigkeiten Rohrleitungen und Bogenstücke besonders verschleissfester und dadurch kostspieliger Art erforderlich machen.
Im wesentlichen sind die beiden nachfolgend angeführten, grundsätzlichen Arbeitsprinzipien für die pneumatischen Förderanlagen bekannt:
1. Anlagen, bei denen mit hoher Laufgeschwindigkeit das zu fördernde Gut bewegt wird. Dieses System erfordert eine hohe Luftmenge und hohe Luftgeschwindigkeiten.
Das zu fördernde Mittel wird also nur durch die hohe Luftbeschleunigung mitgerissen.
2. Anlagen, bei denen reine Druckförderung vorliegt, d. h. das zu fördernde Gut wird mit sehr geringer Geschwindigkeit durch nachgeschaltete Gase oder Luft, die unter Druck stehen, bewegt.
Nachteilig wirken sich bei diesen Systemen, bei denen vielfach dem Gut gespannte Gase oder Luft injektorartig beigegeben wird, insbesondere der hohe Gas- bzw. Druckluftverbrauch, ferner in Verbindung mit diesem eine starke Staubentwicklung an den Abgabe stellen und schliesslich der bereits angeführte hohe Rohrleitungsverschleiss in den Krümmern aus.
Beide Systeme weisen Nachteile auf, die sich auch teilweise in der Förderleistung auswirken. Bei dem ersten System muss praktisch bei grossen Förderleistungen ein grosses Luftvolumen aufgewendet werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit wesentlich herabgesetzt wird. Beim zweiten System der reinen Druckförderung sind nur begrenzte Materialmengen und vor allem auch nur geringe Förderwege zu bewältigen.
Die vorliegenden Erfindungen bezwecken die Kombination dieser beiden an sich bekannten, pneumatisch arbeitenden Förderverfahren, um neben anderen Vorteilen bei wirtschaftlichem Arbeiten eine hohe Förderleistung zu erzielen. Das Verfahren zum pneumatischen Fördern von griess- und pulverförmigen Stoffen aus einem Behälter durch eine Rohrleitung zu einer Verbraucherstelle nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das in den Behälter eingefüllte Gut durch Einleiten von Druckluft in dem Behälter fluidisiert und durch Luftdruck von 2-15 atü bei einer Geschwindigkeit von 1-3 m/s aus dem Behälter durch die Rohrleitung bewegt wird. Besonders vorteilhaft kann sich die Anwendung eines Druckes von etwa 6-8 atü nach der zu erreichenden Förderhöhe und -weite erweisen.
So können beispielsweise getrocknete Quarzsande mittels einer entsprechend ausgebildeten erfindungsgemässen Vorrichtung bei 7 atü Druck entweder 35 m hoch gedrückt oder etwa 50 m horizontal in einer Rohrleitung von z. B. 100 mm Durchmesser gefördert werden. Die Förderleistung kann für diesen Fall bei ungefähr 25 t/h liegen. Selbstverständlich können auch vertikale und horizontale Förderwege kombiniert sein.
Als besondere Vorteile können sich ein geringer Staubanfall an der Abgabestelle und vor allem eine geringe Wandreibung des im fluidisierten Zustand mit niedriger Geschwindigkeit durch die Rohrleitung strömenden Materials ergeben. Dieses Material-Luft Gemisch kann die zur Bildung der Förderleitung beispielsweise verwendeten Rohrstränge nahezu vollkommen ausfüllen und sich vollkommen gleichmäs sig und stossfrei in ihnen bewegen.
Entgegen den bekannten Systemen, bei denen entweder beispiels weise Sand mit hoher Geschwindigkeit, aber unter unwirtschaftlicher Ausnützung des Rohrquerschnittes durch dieses gejagt wird, oder aber der Sand mit geringer Geschwindigkeit gleichsam als mehr oder weniger kompakter Pfropfen ruckartig durch das
Rohr gedrückt wird, kann sich beim erfindungsgemässen Verfahren ein durch Druckluft gleichsam aufgelockerter, den Rohrquerschnitt praktisch vollkommen ausfüllender Materialstrom in der Rohrleitung mit relativ niedriger Geschwindigkeit von zirka
1-3 m/s kontinuierlich bewegen.
Es können bei För derstromumlenkungen beim vorliegenden Verfahren verhältnismässig kleine Zentrifugalkräfte der sich in den Rohren bewegenden Teilchen auftreten, während bei dem ersten der erwähnten bekannten pneumatischen Förderverfahren erhebliche Umlenkungskräfte in Krümmern wirksam werden, welche einen raschen Verschleiss derselben verursachen. Diese Tatsache hat dazu geführt, besonders die Rohrkrümmer mit Materialien auszukleiden, welche diesen hohen Beanspruchungen Widerstand leisten. Kritisch wird dieses erste System immer dort, wo es sich um scharfkantiges, pulverförmiges Material handelt, welches einen besonders aggressiven Charakter hat.
Von der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienenden Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt den Druckbehälter der Vorrichtung mit dem Anfang der abgehenden Rohrleitung und dem Einfülltrichter, und
Fig. 2 das gegen den Einfüllltrichter wirkende Verschlussorgan des Behälters.
Das periodisch oder kontinuierlich anfallende, zu fördernde Schüttgut, beispielsweise Quarzsand, gelangt im freien Fall in einen als Einfülltrichter ausgebildeten Vorratsbehälter 1 (siehe Fig. 1) und gleitet aus diesem über das pressluftbetätigbare kegelige Verschlussorgan 2 in einen darunterliegenden Druckbehälter 3. Das Gut füllt dabei zuerst den Auslaufkrümmer 4 der Förderrohrleitung. Dann steigt der Gutspiegel im Behälter 3 an der elektrischen Steuerung dienenden, in den Behälter ragenden Leersonde 5 vorbei an bis zum Erreichen der elektronischen, ebenfalls in den Behälter ragenden Füllsonde 6, durch die dann ein Steuerimpuls an das Nebenmagnetventil 7 abgegeben wird. Dieses bewirkt das Schliessen des bisher im geöffneten Zustand gehaltenen Entlüftungsventils 8 des Behälters durch Federdruck.
Der gleiche elektrische Steuerimpuls wird verzögert an das Hauptmagnetventil 9 einer Druckluft-Zuleitung weitergegeben, welches den Leitung querschnitt freigibt. Während nun durch Druckluftzuführung über die Rohrleitung 10 das pneumatisch betätigbare Kegelverschlussorgan 2 die Abdichtung der Einfüllöffnung des Behälters 3 gegen den Einfülltrichter übernimmt, strömt über die Rohrleitung
11 Pressluft von 2-15 atü in den doppelten Boden des Behälters und von dort durch den innern, luft durchlässigen Bodenteil 14 in das Fördergut im Be hälter 3 ein. Der Bodenteil 14 ist zum Auslaufkrümmer 4 hin geneigt und geht in diesen über.
Bei gleichzeitiger Fluidisierung des Fördergutes bildet sich über dem Materialspiegel ein immer höher gespanntes Druckkissen, welches das Luft-Stoff-Gemisch so lange aus dem Behälter in die Leitung 4 und durch diese zur Verbraucherstelle schiebt, bis die Leersonde 5 frei wird. Der dadurch erzeugte Steuerimpuls schliesst das Hauptmagnetventil 9 und öffnet das Entlüftungsventil 8 über das Nebenmagnetventil 7 nach Ablauf einer auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse abzustimmenden Verzögerungszeit.
Die über das Hauptmagnetventil 9 unterbundene Pressluftzufuhr bewirkt in Verbindung mit der verzögerten Entlüftung des Behälters 3 über das Ventil 8 eine Nachförderung, welche den wirtschaftlichsten Pressluftverbrauch ermöglicht. Ferner gestattet die verzögerte Entlüftung eine genaue Kontrolle der auf keinen Fall leerzublasenden Förderrohrleitung 4, welche durch das schnelle Anwachsen der Material Luftgeschwindigkeit während eines Leerblasens unzulässig rasch verschleissen würde.
Durch das Öffnen des Entlüftungsventils 8 wird der Druckbehälter 3 völlig entspannt, so dass sich das Verschluss organ 2 auf Grund seines erheblichen Eigengewichtes aus der Haftverbindung mit dem den Ventilsitz bildenden Gummidichtring 12 lösen kann und bis zu einem vorteilhaft abgefederten Anschlag abfällt. Das inzwischen in dem als Puffergefäss dienenden Vorratsbehälter 1 angesammelte Material kann wieder ungehindert in den Druckbehälter 3 einlaufen, worauf sich das Förderspiel wiederholt.
Das fluidisierte Gut wird bei nahezu voller Ausfüllung des Förderrohrleitungs-Querschnittes durch den auf dem Gutspiegel im Behälter 3 aufgebauten Druck mit 1-3 mis Geschwindigkeit durch die Rohrleitung vorwärts bewegt.
Die Reduzierung der Fliessgeschwindigkeiten durch Wegfall der Notwendigkeit, Luft injektorartig beizugeben, ermöglicht in Anbetracht des geringeren Verschleisses in der Rohrleitung die Verwendung einfachen Flusstahlmaterials für die Rohre ; die hinausgeschobenen Material-Luft-Volumina sind dem einströmenden Luftvolumen annähernd gleich und daher über ein Regulierventil 13 steuerbar.
Es ist ferner möglich, auf die bisher üblichen teuren Rohrweichen zu verzichten und die Hauptverteilung ab der Rohrleitung über einfache Abzweigungen vorzunehmen, welche an ihren Ausläufen nur mittels fernbetätigbarer Klappen oder Segmenten verschlossen sind.
Die Richtung der Rohrleitungsführung und die Zahl der Abzweigstellen können beliebig gewählt werden.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Abdichtung des als Druckgefäss dienenden Behälters 3 gegen den Vorratsbehälter 1 durch das Kegelverschlussorgan 2 vorgenommen. Den Umständen Rechnung tragend, dass auch ein Verschliessen des Druckbehälters 3 gegenüber einem darüberliegenden Material-, z. B. Sandkissen, erforderlich ist, ist das Verschlusorgan 2 in seiner Formgebung so gestaltet, dass eine zweistufige hermetische Abdichtung erreicht wird. Dies wird erzielt durch einen im Kegelprofil vorhandenen Vorsprung 15 des Organs, der in seinem Durchmesser nur geringfügig von dem von der zugehörigen Kante gebildeten, lichten Durchmesser des Dichtungsringes 12 abweicht.
Dieser Vorsprung 15 ermöglicht in Zusammenwirkung mit dieser inneren, senkrechten Kante des Ringes 12 ein Hochschieben des darüberliegenden Materials bei Druckbeaufschlagung des im Kegelkörper des Organs 2 zentrisch angeordneten Zylinders 16 des Organes. Erst in zweiter Phase der senkrechten Aufwärtsbewegung des Kegelverschlussorganes 2 gelangt seine kegelige Fläche 17 an die darüber liegende und konzentrisch zur ersteren verlaufende Fläche 18 des Dichtungsringes 12, um nach Verdrängung der sich zwischen den beiden Flächen 17 und 18 befindenden Luft die eigentliche Abdichtung vorzunehmen.
Die Kraftwirkung des Verschlussorganes 2 wird durch den zentrischen Zylinder 16 in Verbindung mit dem hineinragenden und als feststehender Kolben wirkenden, an die Leitung 10 angeschlossenen Rohrstück 19 erreicht. Die durch die Leitung 10 in das Rohrstück zuströmende Druckluft gelangt durch die Öffnung 20 im obern Rohrstückboden in den Zylinder 16, wobei der sich hierin aufbauende Druck den Kegelkörper nach oben drückt.
Das in Fig. 1 dargestellte Entlüftungsventil 8 enthält einen Verschlusskegel 21, welcher während des Fördervorganges durch den im Druckbehälter 3 entstandenen Druck in Verbindung mit der Rücklauffeder 22 die Ventilöffnung des Behälters 3 geschlossen hält. Die Entlüftung des Druckbehälters 3 durch eine Verschiebung des Ventilkegels 21 nach innen kann nur nach dem Einleiten eines Steuervorganges durch das Nebenventil 7 erfolgen. Bei der dargestellten Gestaltung des Ventils 8 werden die von der nach dem Öffnen des Ventils aus dem Behälter 3 ausströmenden Luft mitgerissenen schweren Teilchen des Fördergutes gegen die der Ventilöffnung gegenüberliegende Wand 23 geschleudert und dort durch die im Ventil erfolgende Luftumlenkung gesammelt. Es wird damit vermieden, dass beim Öffnen des Ventils ein einem Sandstrahlgebläse gleichkommender Luft-Material-Strom aus dem Ventil austritt.
Bei diesem Ventil sind somit lediglich die Kolbenstange und die Wand 23 vor den Wirkungen des an diesen Teilen angreifenden Materialstrahles besonders zu schützen.