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Verfahren zum Fördern von Fluden, insbesondere dickflüssigen, breiigen, zähen Massen, und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
Flude, insbesondere aber auch dickflüssige und zähe Massen, hat man vielfach bisher unter Ver- wendung von Pressgas durch Rohrleitungen gefördert. Hiebei haben sich Nachteile dann herausgestellt, wenn diese Stoffe eine besonders zähe Konsistenz haben.
Es ist auch vorgeschlagen worden, diese Nachteile bei schwierigen Fördergütern, wie Breien, Schlem- men u. dgl. dadurch zu beseitigen, dass man die Förderung durch Pressgas, insbesondere Pressluft in der
Weise vornimmt, dass absatzweise das Fördergut durch die Rohrleitungen gedrückt und hiebei zwischen den Absätzen das Pressgas eingeschaltet wird. Bei dieser Förderungsatt war jedoch Voraussetzung. dass das
Gas bzw. die Luft sich mit dem Förderabschnitt nicht vermischt.
Da diese Bedingung nicht immer verwirklicht werden konnte, war das geschilderte bekannte Ver- fahren in der Anwendung auf ganz bestimmte Breie bzw. zähflüssige Massen beschränkt, bei denen die
Mischung zwischen Luft und Masse nicht eintrat.
Nach der Erfindung hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass unter bestimmten Bedingungen bei einer derartigen abschnittsweisen Förderung zäher Fördergüter die Mischung zwischen Luft und dem
Fördergut sogar erwünscht ist. In solch einem Fall ist es anderseits zweckmässig, die Förderdruckleitung lotrecht anzuordnen und die Förderdruckleitung, in der die abwechselnden Abschnitte des Fördermittels einerseits und des Pressgases anderseits entstehen, das Pressgas in solcher Menge und mit einer derartigen
Geschwindigkeit zu beaufschlagen, dass die Steiggeschwindigkeit der Fördergutabschnitte grösser wird als die Steiggeschwindigkeit der in die Fördergutabschnitte von unten her eingedrungenen Gas- oder Luft- blasen.
Beim Aufsteigen der Luftblasen in den flüssigen oder zähen Fördergütern haben diese Luftblasen beim
Beginn des Aufstieges die Geschwindigkeit Null, jedoch eine hohe Beschleunigung. Nachdem die Gas- blasen die Flüssigkeit senkrecht durchwandert haben und an der oberen Oberfläche des Fördergutabschnit- tes angelangt sind, ist ihre Geschwindigkeit zu einem hohen Wert angestiegen, während die Beschleuni- gung in diesem Augenblick auf Null herabgesunken ist. Daraus folgt, dass die Luftblasen unten beim Ein- tritt in den Fördergutabschnitt zunächst einen hohen Auftrieb haben, dann aber, wenn sie den Fördergut- abschnitt oben erreicht haben, der Auftrieb auf Null herabgesunken ist.
Dies hängt damit zusammen, dass der auf die Gasblasen einwirkende Druck beim Eintritt von unten her in den Fördergutabschnitt zunächst einen Höchstwert hat, dann aber im Laufe des Passieren des Fördergutabschnittes dieser Druck, der auf die Luftblasen einwirkt, allmählich abnimmt, bis er beim Austritt an der oberen Oberfläche des Ab- schnittes auf Null herabgesunken ist.
Hiebei muss beachtet werden, dass die Steiggeschwindigkeit der Gas- bzw. Luftblasen sich auf den ruhend gedachten Fördergutabschnitt bezieht. Beträgt beispielsweise die Gas- oder Luftblasengeschwin-
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digkeit 1 m/sec, absolut angenommen, und hat anderseits der Fördergutabschnitt selbst die gleiche lot- rechte Steiggeschwindigkeit, die durch die Einwirkung des Pressgases oder der Pressluft erreicht wird, dann ist die Relativgeschwindigkeit zwischen den Gasblasen einerseits und dem Fördergutabschnitt anderseits gleich Null. Stellt man den Gas- bzw.
Luftdruck so ein, dass die absolute Steiggeschwindigkeit des För- dergutabschnittes grösser ist als die absolute Steiggeschwindigkeit der Gasblasen, so werden die Gasblasen sich rückläufig bewegen, u. zw. von oben nach unten, um sich an der unteren Oberfläche des Fördergut- abschnittes auszuscheiden. Will man anderseits erreichen, dass die Gasblasen vom Eintritt in die untere
Oberfläche des Fördergutabschnittes bis zum Austritt aus der oberen Fläche des betreffenden Fördergut- abschnittes eine so lange Zeit brauchen, die gleich derjenigen ist, die der Fördergutabschnitt benötigt, um die gesamte Länge der Druckleitung zu passieren, dann kann dies durch eine entsprechende Ein- stellung des Pressgasdruckes erreicht werden. Dies kann für bestimmte Förderverhältnisse von Vorteil sein.
Anderseits wird man in der Regel praktisch so verfahren, dass man zwar dafür sorgt, dass Gasblasen von unten her etwa in den unteren Teil des Fördergutabschnittes eindringen, jedoch während der Förderung des Abschnittes durch die Druckleitung in diesem unteren Teil des Fördergutabschnittes verbleiben. Man kann sogar dafür sorgen, dass die Gasblasen durch eine relativ grössere Steiggeschwindigkeit des Förder- gutes gegenüber der Steiggeschwindigkeit der Blasen, nachdem sie zunächst von unten her in den Förder- gutabschnitt eingedrungen sind, während der Förderung des Fördergutabschnittes in der Druckleitung nach unten wieder ausgeschieden werden, nachdem der Fördergutabschnitt im oberen Teil der Druckleitung angelangt ist.
Dieses Verfahren ist besonders zweckmässig in Anwendung auf Zementmassen und Mörtel, bei denen der Abbindevorgang eine entscheidende Rolle spielt, aber auch da, wo bei chemischen Reaktionen eine
Vermischung oder auch nur Oberflächenberührung zwischen einer Masse und einem Gas bzw. Luft in Betracht kommt. Hiebei wird man das Verfahren so leiten, dass die Fördergutabschnitte mit einer derartigen
Geschwindigkeit durch die Druckleitung strömen, dass die Durchlaufgeschwindigkeit des Fördergutes so gross ist, dass die Durchlaufzeit geringer ist als die Zeit, die für das'Abbinden des Fördergutes erforderlich ist. Dies kann in spezieller Anwendung dann von entscheidender Bedeutung sein, wenn Stahlrohre innen mit einer Zement- oder Mörtelschicht ausgekleidet werden sollen, um sie bei der Verwendung zur Wasserführung gegenüber der Eiseneinwirkung auf das Wasser abzuschirmen.
Bei einem derartigen Auskleiden werden während der Förderung die aussen in der Nähe der inneren Stahlrohrwandung liegenden Zementteile zunächst abbinden, während der Kern weitergefördert wird und dazu dient, weiter liegende Rohrwandteile mit Zement auszukleiden. Hiebei spielt das mechanische Gesetz der ruhenden Reibung eine entscheidende Rolle, da bei der Förderung die in der Nähe der Wandung liegenden Teile der Förderabschnitte eine wesentlich geringere Geschwindigkeit haben als die weiter in Richtung auf das Zentrum der Rohrleitung sich befindenden Teile des Fördergutabschnittes, denn nach diesem Gesetz ist beim Übergang aus der Ruhe in die Bewegung die Reibung am grössten, und sie nimmt mit wachsender Geschwindigkeit ab.
Bei diesem inneren Auskleiden von Stahlrohren mit Zement entstehen Abfallflüssigkeiten, die noch aktiv abbinden und daher gemäss der Erfindung gefördert werden müssen.
Es ist für die Zwecke der Erfindung von Vorteil, die Steiggeschwindigkeit der Fördergutabschnitte hochzutreiben, weil dadurch die Reibungsverluste in der Druckleitung sinken und so gering werden. dass sie praktisch zu keinen Schwierigkeiten führen.
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens kann es zweckmässig sein, die Fördergutabschnitte in der Druckleitung umso länger zu machen, je dünnflüssiger der Flud ist, weil die Gasblasen umso schneller durch die Flüssigkeit hindurch quirlen, je dünnflüssiger diese ist, weil der Widerstand bei dünnflüssigen Fluden gegen das Hindurchdringen der Gasblasen geringer ist als bei zähen Flüssigkeiten.
Die Zeichnungen stellen die Erfindung in Ausführungsbeispielen dar. Es zeigen Fig. 1 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit zwei Kesseln, Fig. 2 die Druckleitung nach einem andern Ausführungsbeispiel in Schrägstellung, Fig. 3 ein Geschwindigkeitsschaubild für die Strömung innerhalb einer schrägliegenden Zulaufleitung, Fig. 4 eine weitere Abwandlung der erfindungsgemässen Anlage, bei welcher die Druckleitung horizontal gelagert ist, Fig. 5 einen Rohrabschnitt, in dem die Flüssigkeit verflutet ist, Fig. 6 einen Rohrabschnitt in vergrössertem Massstab mit einzelnen Zonen, Fig. 7 die Schrägstellung eines Rohrabschnittes mit eingezeichneten Diagrammen und Fig. 8 und 9 einen Rohrabschnitt mit oben angesetztem Krümmer.
Nach der Ausführungsform der Fig. 1 werden zwei Kessel 1, 2 benutzt, in die über in den Zeichnungen nicht dargestellte Zulaufleitungen abwechselnd das zu fördernde Gut eingeleitet wird. Von einem Kompressor 8 wird über ein Steuerungsaggregat 9 durch die-. Leitungen 10, 11 Pressluft von oben her in die Kessel l, 2 in bestimmten Zeitabschnitten eingeleitet. Die Ventile 12, 13 dienen dazu,
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die Druckleitung 14 abwechselnd mit Pressluftpolstern zu versehen.
Ist einer der Kessel, beispielsweise l, über nicht dargestellte Leitungen mit dem zu fördernden Gut nahezu gefüllt worden, u. zw. bis zu der Oberfläche 15, dann wird der Kessel 2 bis zu der Oberfläche 16 mit dem Fördergut gefüllt, und während dieses Füllvorganges wird von der Steuereinrichtung 9 über die Leitung 11Kessel l-Pressluft gegeben, wobei zunächst nur der Schieber 6 geöffnet ist. Die Pressluft drückt einen Fördergutteil in die Steigleitung 14, bis dieser Fördergu. abschnitt 17 die in die Fig. 1 einge- zeichnete Stellung erreicht hat. Dann wird der Schieber 6 geschlossen und das Ventil 12 geöffnet, wodurch Luft von unten her in die Leitung 14 dringt und den Fördergutabschnitt 17 bis in die Stel- lung 18 drückt.
Nunmehr wird wieder durch Schliessen des Ventils 12 und Öffnen des Schiebers 6 ein weiterer Fördergutabschnitt in die Leitung 14 gefördert. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der
Kessel 1 entleert ist, worauf dann durch Umschaltung auf den Schieber 7 bzw. das Ventil 13 der Kessel 2 entleert wird. Während dieser Entleerungsperiode wird dann del Fessel 1 wieder gefüllt.
Die Steuerung der Schieber 6, 7 und der Ventile 12, 13 erfolgt durch eine automatische, in den Zeichnungen nicht dargestellte Regeleinrichtung.
Darüber hinaus kann durch eine weitere Regeleinrichtung 19, die über Kontakte 20, 21 an die Druckleitung 14 angeschlossen ist, der Fördervorgang gesteuert werden, indem über den jeweiligen Fördergutabschnitt 18 der elektrische Strom über Leitungen 22,23 geschlossen wird, solange das Fördergut an diesen Kontakten vorbeiströmt. Wird anschliessend ein Gas- oder Luftabschnitt die Kontakte 20,21 passieren, dann wird der Strom durch die Leitungen 22, 23 unterbrochen. Durch diesen Wechsel kann die Steuereinrichtung 19 im gewünschten Sinne beeinflusst werden.
Auf diese Weise kann über die Steuereinrichtung 19, die auch die Gestalt einer Rhythmusuhr haben kann, ein Mengenventil reguliert werden, so dass in der Förderdruckleitung 14 die Luftstösse verschiedene Grösse aufweisen können, wodurch in der Förderdruckleitungssäule die entsprechenden Pressluftabschnitté erzwingbar sind.
Entsprechend der Fig. 2 kann die Druckleitung 24 auch schräg gestellt werden, wobei dann die Luftblasen 25 längs der lotrechten 26 bis in die Nähe des oberen Wandteiles 27 aufsteigen. Dadurch wird der ganze Fördervorgang variiert, was für bestimmte Verhältnisse von Vorteil sein kann.
In der Fig. 3 ist ein Geschwindigkeitsschaubild dargestellt, aus welchem erkennbar ist, wie die Steiggeschwindigkeit b der Luftblasen in die beiden Vektoren Vl und V2 zerlegt ist. Für die Förderung muss die Durchströmgeschwindigkeit des Fördergutes durch die Druckleitung auf die Geschwindigkeitskomponente Vl abgestimmt werden.
Wird entsprechend der Fig. 4 die Druckleitung waagrecht gelegt, dann muss das Fördergut so zäh gewählt werden, dass es nicht in der Druckleitung verflutet, wie dies Fig. 5 erkennen lässt. Dieses Verfluten entsprechend Fig. 5 wäre für die Förderung unbrauchbar.
Wenn die Fördergutabschnitte F (Fig. 6) höhere Steiggeschwindigkeit im Rohr R haben als die in sie eindringenden Blasen des treibenden Pressgases P (S. l, Beschreibung, Zeile 10), dann dringen kaum noch oder keine P-Blasen in sie ein. Wiegt jeder Abschnitt F z. B. G-Kilogramm, z. B. 100kg,
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herrscht Druck p2. In dem Gasabschnitt Pl herrscht Druck pl.
Es ist aber p3 < p2 < pl ; also isttatsächlich infolge Expansion der Gasabschnitt P3 länger als P2 und P2 länger als Pl im Gegensatz zur Fig. 9, wo sie gleich lang dargestellt sind. Die Gasabschnitte expandieren bei Aufsteigen, werden länger.
Kommt F3 zum Austritt AK oder in dessenNähe. so braucht F3 nicht mehr senkrecht gehoben zu werden. P3 expandiert plötzlich auf 1,0 ata bzw. 0 atü und schleudert den Pfropfen F3 wuchtig über AK hinweg. p3 auf der Oberseite des an Stelle von F3 hochsteigenden F2 wird in diesem Augenblick im Steigen beschleunigt. Der Abstand zwischen F2 und F1 wird demnach grösser, P2 "länger", auch p2 also kleiner, auch Fl beschleunigt nach oben ; pl wird kleiner. Jedesmal also, wenn ein F über den Krümmer Kr bei AK"hinausgeschossen"wird wie bei einem Luftgewehr, schwingt das ganze System nach oben.
Durch diese"Beschleunigungswucht"nach oben"fliegen Fa und Fl zu weit nach oben". P2 und Pl, die Gasabteilungen, werden zu sehr gestreckt wie eine Feder. Also"schrumpft"P2 und Pl nach unten zurück. P2 und Pl sind áls Pressluft z. B. hochelastisch.. F2 ; P2 ; undPl schwingen, oszillieren senkrecht hin und her, wobei das ganze System gleichmässig aufsteigt, weil ja unten ununterbrochen nachgeladen wird, sei es mit Pressluft, sei es mit Fördergut.
Die senkrechte Oszillation überlagert sich dem senkrechten gleichmässigen Aufsteigen des ganzen Systems, das infolge der enthaltenen Kompressionsgasabschnitte hochelastisch wie eine Feder ist. Dadurch wird die Reibung weiter verringert.
Bei einer geschlossenen Wassersäule im Rohr R wäre der erforderliche Förderdruck bei 1200 m För-
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Temperatur hat-gezeigt, dass sich solche Schlämme in sich selbst in einer Rohrleitung bei zu hohen Drücken entwässern. Sie werden trocken und eisenfest. Es bleibt nichts anderes übrig, als bei solchen ge- fürchteten"Stopfern"die Rohrleitung wegzuwerfen bzw. auszuwechseln.
Dies ist nach der Erfindung ausgeschlossen. Sie tut nicht mehr und nicht weniger als endlich, insbesondere in der Verfahrenstechnik im weitesten Sinne des Wortes, mit dem klassischen Begriff des "Pumpens"aufzuräumen, weil man eben überhaupt nicht "pumpen" kann.
Vielmehr werden einzelne Fördergutabschnitte mit einem relativ sehr kleinen Gasüberdruck unter sich selbst wie ein Fahrstuhlkorb hoch"geliftet".
Wenn nach der Erfindung die Steiggeschwindigkeit der"Fahrstuhlkörbe"im Rohr R (s. Figuren) kleiner, aber gleich wie die Steiggeschwindigkeit der in die Fördergutabschnitte eintretenden Gasblasen ist, so bleiben die grundsätzlichen Betrachtungen bestehen, nur dass das Gewicht G jedes Fördergutabschnittes infolge seiner Vermischung mit Gas geringer wird, also auch der erforderliche Gasdruck, der "Liftdruck"unter dem zugehörigen Fördergutabschnitt.
Beim"Schrägliften"nach Fig. 7 werden die Werte durch die Winkelfunktion cos os als Faktor reduziert.
Der Erfinder betrachtet Fördergutabschnitte unter sich gleicher Länge. Beaufschlagt man die Rohrleitung R durch Wechseln des Laderhythmus'mit verschieden langen Abschnitten, so heisst dies, dass die Gewichte G der Fördergutabschnitte, der"Marschabteilungen"verschieden sind, auch ihre Reibungen im Rohr R, dass also die spez. Förderdrücke p ; pl ; p2 ; p3 (Fig. 6, 9) entsprechend variieren.
In der Fig. 8 braucht man, wie gezeigt, wenig Druck, aber eine grosse Luftmenge, um das Rohr R unter F auf 1000 m zu füllen ; in der Fig. 9 hingegen braucht man, wie dort gezeigt, höhere Drücke p, p2 ;p3;abergeringereLuftmengenfürdieinsgesamtkürzerenGaszwischenräume,ganznachdemGesetz der Energiekonstanz.
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