INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET TRANSPORTEREN VAN
VASTE PRODUCTEN IN EEN FLUÏDUMSTROOM
Deze uitvinding betreft een inrichting voor het transporteren van vaste producten in een fluïdum, omvattende een transportleiding voorzien van een venturi-element en middelen om een fluïdum aan te zuigen uit het mengsel van fluïdum en vaste producten, en via het venturi-element in de genoemde transportleiding te spuiten zodat in de transportleiding een fluïdumstroom ontstaat waarin de vaste bestanddelen meegevoerd worden. Deze uitvinding betreft eveneens een op het venturi-principe gebaseerde werkwijze voor het transporteren van vaste producten in een fluïdumstroom.
Inrichtingen van het hierboven omschreven type zijn algemeen gekend en worden gebruikt voor het transport van de meest uiteenlopende soorten vaste producten, zoals onder meer korrelvormige en poedervormige producten en allerhande afvalproducten. Een bijzonder toepassingsgebied van deze inrichtingen is het transport van relatief kwetsbare voedingsproducten en levende organismen, zoals bijvoorbeeld aardbeien, tomaten, wortelen, aardappelen, vis en pieren. Het transport gebeurt snel en het risico op beschadiging van de producten is minimaal.
Zo'n gekende inrichting, dikwijls een "eductor" genoemd, omvat een leiding waarlangs een eerste vloeistof, een transportvloeistof genoemd, met de erin aanwezige vaste producten wordt getransporteerd. Deze leiding bevat een volgens het algemeen gekende principe werkende venturi. Deze omvat een smalle spleet (in hetgeen volgt een venturi-spleet genoemd) waarlangs een tweede vloeistof onder druk wordt ingespoten om stroomopwaarts ten opzichte van de venturi-spleet een onderdruk te creëren zodat het transportfluïdum wordt aangezogen, terwijl de erin aanwezige vaste producten in deze fluïdumstroom worden meegnomen.
In de gekende eductor-inrichtingen van dit type wordt de genoemde tweede vloeistof die langs de venturi-spleet in de leiding wordt ingebracht, vanuit een afzonderlijk reservoir aangevoerd en toegevoegd aan de transportvloeistof, waardoor er voor eenzelfde hoeveelheid vaste producten op het einde van het transport onvermijdelijk meer vloeistof aanwezig is dan bij het begin van het transport. De concentratie van de vaste producten in het mengsel van vloeistof en vaste producten is dus kleiner geworden als gevolg van het transport. Als gevolg daarvan moet het eindreservoir voor het mengsel van transportvloeistof en getransporteerde producten een relatief grote inhoud hebben en moet er relatief veel vloeistof uit het eindreservoir verpompt worden.
We verwijzen in dit verband bijvoorbeeld naar US 4.505.646 waarin sprake is van een aandrijfvloeistof en een voedingsvloeistof.
In US 3 708 207 wordt een pneumatisch systeem beschreven waarmee korrelig materiaal, zoals o.m. zand, kan getransporteerd worden door middel van perslucht. Er wordt perslucht naar het beginreservoir met het te transporteren materiaal gebracht, terwijl er ook op verschillende plaatsen langs het traject van de transportleiding een bijkomende persluchttoevoer plaatsvindt om het materiaal in beweging te houden. Een transportinrichting voor vaste producten die gebaseerd is op dit werkingsprincipe zal ook de hoger aangeduide nadelen hebben.
Ook is het gekend om een eductor te gebruiken als menginrichting. In US 4 186 772 bijvoorbeeld (zie figuur 5) is het de bedoeling om door middel van een venturielement een product en een oplosmiddel met elkaar te mengen tot een welbepaalde concentratie bereikt wordt. Om de concentratie van het product te verhogen wordt een deel van het mengsel teruggevoerd en via de venturi weer in circulatie gebracht. Aangezien het mengsel door een venturi-opening moet kunnen stromen is een dergelijke inrichting enkel bruikbaar om mengsels van vloeistoffen of gassen te maken of om suspensies of dispersies van zeer kleine deeltjes in een vloeistof of gas te maken, en is de inrichting totaal onbruikbaar voor het transport van grotere vaste producten.
Bovendien is dit een vrij complexe inrichting, en zou een transportinrichting voor vaste producten die gebaseerd is op dit principe ook de genoemde nadelen hebben.
Het doel van deze uitvinding is te voorzien in een inrichting en een werkwijze voor het transporteren van vaste producten in een fluïdumstroom, die zowel voor kleine als voor grote producten kan toegepast worden, die relatief eenvoudig is, en waarmee verholpen wordt aan de hoger aangeduide nadelen.
Deze doelstelling wordt bereikt door te voorzien in een inrichting voor het transporteren van vaste producten in een fluïdum, omvattende een transportleiding voorzien van een venturi-element en middelen om een fluïdum aan te zuigen uit het mengsel van fluïdum en vaste producten, en via het venturi-element in de genoemde transportleiding te spuiten zodat in de transportleiding een fluïdumstroom ontstaat waarin de vaste producten meegevoerd worden, waarbij het venturi-element volgens deze uitvinding een doorstroomsectie bepaalt met een diameter die minstens 25% groter is dan de sorteermaat van de transporteren vaste producten.
Volgens de uitvinding wordt het fluïdum voor het venturi-element dus niet langer aangezogen uit een afzonderlijk reservoir of afzonderlijk aangevoerd, maar wordt een gedeelte van het transportfluïdum (het fluïdum waarin de vaste producten worden meegenomen) hiervoor aangezogen uit het mengsel van fluïdum en vaste producten. Een belangrijk voordeel hiervan is dat de verhouding vaste producten / transportfluïdum op het einde van het transport gelijk is aan de verhouding vaste producten / transportfluïdum bij het begin van het transport.
Hierdoor is het met andere woorden mogelijk om de concentratie van het mengsel van vaste producten en fluïdum vóór en na het transport gelijk te houden. Het fluïdum voor het venturi-element (hierna het venturi-fluïdum genoemd) wordt immers uit het mengsel verwijderd en dezelfde hoeveelheid wordt er via het venturielement weer aan toegevoegd. Met de inrichting volgens deze uitvinding kunnen zowel kleine als grote producten zonder beschadiging getransporteerd worden. Het venturi-fluïdum moet ook niet langer in een afzonderlijk reservoir voorzien worden.
Voorts moet men ook minder fluïdum vanuit het eindreservoir verpompen, terwijl de inhoud van het eindreservoir kan kleiner zijn dan bij de gekende inrichtingen.
Bovendien wordt de doorstroomsectie van het venturi-element zo bepaald dat de diameter ervan minstens 25% groter is dan de sorteermaat van de te transporteren vaste producten. Hierdoor is een probleemloos transport van vaste producten met een dergelijke inrichting mogelijk.
Door dit alles bekomt men, in vergelijking met de bestaande inrichtingen, een minstens even goed functionerende inrichting die eenvoudiger, goedkoper en gebruiksvriendelijker is.
Een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens deze uitvinding kan bijvoorbeeld uitgevoerd worden met twee aanzuigleidingen in een beginreservoir met het te transporteren mengsel van vaste producten en fluïdum: een eerste aanzuigleiding om het mengsel aan te zuigen, en een tweede aanzuigleiding om het in te spuiten fluïdum aan te zuigen.
De inrichting is toepasbaar voor het transport van de meest uiteenlopende soorten vaste producten, gaande van zeer kleine poedervormige of korrelige producten, zoals bijvoorbeeld zand en poedervormige afvalproducten, tot producten die eenheden bevatten die omvangrijk en/of lang zijn, zoals bijvoorbeeld wortelen of aardappelen. Bij het transport van relatief grote eenheden, zoals aardappelen, wordt de verhouding van de massa van de vaste producten ten opzichte van de massa van het fluïdum (in hetgeen volgt ook de concentratie van de vaste producten genoemd) doorgaans op ongeveer 10/100 gebracht. Een te lage concentratie van de vaste producten verlaagt het rendement van de inrichting. Een te hoge concentratie kan tot verstopping van de transportleiding leiden.
Er wordt per soort product gezocht naar een ideale concentratie die een maximaal rendement oplevert met een minimaal risico op verstopping.
De inrichting volgens deze uitvinding is bij voorkeur zo ontworpen dat ze bijzonder goed geschikt voor het transporteren van een mengsel van vaste producten en een fluïdum, waarin de verhouding van de massa van de vaste producten ten opzichte van de massa van het fluïdum minstens 5/100 en hoogstens 15/100 is.
Voor zeer omvangrijke producten kan de ideale concentratie nog kleiner zijn dan 5/100, terwijl voor zeer kleine deeltjes ook nog bij veel grotere concentraties dan
15/100 zal kunnen gewerkt worden.
In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting volgens deze uitvinding is deze voorzien om het in de transportleiding te spuiten fluïdum aan te zuigen uit de transportleiding. Hierdoor kan men de inrichting uitvoeren met één enkele aanzuigopening en één enkele uitstroomopening. Het via het venturi-element in te spuiten fluïdum moet hierdoor niet afzonderlijk aangevoerd worden. De inrichting ondergaat hierdoor een bijkomende vereenvoudiging.
In een bijzonder voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting volgens deze uitvinding is deze voorzien om het in de transportleiding te spuiten fluïdum stroomopwaarts ten opzichte van het venturi-element aan te zuigen uit het mengsel van fluïdum en vaste producten. In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt het in de transportleiding te spuiten fluïdum stroomafwaarts ten opzichte van het venturielement aangezogen.
Om te vermijden dat vaste producten uit het genoemde mengsel meegevoerd worden met het aangezogen en naar het venturi-element gebrachte fluïdum, omvat de inrichting bij voorkeur een zeef. Het aangezogen fluïdum wordt dan uiteraard via de zeefopeningen aangezogen. Om te vermijden dat kleine deeltjes van de vaste producten een verstopping van de spuitopening van het venturi-element veroorzaken zorgt men er best voor dat de zeefopeningen kleiner zijn dan de spuitopening van het venturi-element.
Bij voorkeur wordt deze zeef uitgevoerd in een hoofdzakelijk cilindrische of conische vorm. Hoewel deze zeef in de meest uiteenlopende vormen kan uitgevoerd worden stelt men vast een cilindrische of een conische vorm bijzonder goed geschikt is om in een leiding geïntegreerd te worden.
Daarbij wordt de zeef bijvoorbeeld uitgevoerd als een van zeefopeningen voorziene cilindrische of conische mantel met open zijden. Een dergelijke zeef kan zo in een leiding geïntegreerd worden dat de in deze leiding stromende hoofd-fluïdumstroom volgens de aslijn van de zeef doorheen de binnenruimte van de zeef stroomt, waarbij deze de binnenruimte via de ene open zijde binnenkomt en via de andere open zijde weer verlaat, terwijl een afgesplitste fluïdumstroom de leiding verlaat via de zeefopeningen in de mantel, zodat vaste producten of delen ervan door de zeef worden tegengehouden en in de hoofd-fluïdumstroom worden meegevoerd.
In een zeer bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens deze uitvinding kan het in de transportleiding te spuiten fluïdum aangezogen worden uit de transportleiding, terwijl de genoemde zeef in deze transportleiding is opgenomen. In een uitvoering en opstelling zoals uiteengezet in de voorgaande paragraaf, wordt het aangezogen fluïdum via de zeefopeningen naar de venturi-opening geleid, terwijl het mengsel van vaste producten en fluïdum volgens de aslijn van de zeef stroomt.
De inrichting omvat bij voorkeur ook een pomp, zoals bijvoorbeeld een gekende centrifugaalpomp, met een op de transportleiding aangesloten aanzuigleiding en een op het venturi-element aangesloten afvoerleiding.
Bij het ontwerpen van de inrichting wordt er bij voorkeur op gelet dat de transportleiding aan de instroomzijde een diameter heeft die minstens het dubbel is van is dan de sorteermaat van de te transporteren vaste producten, en dat deze diameter ook zo bepaald is, in functie van de te transporteren producten, dat de aanzuigsnelheid van het genoemde mengsel ten hoogste 5 m/s is.
Met de sorteermaat van de vaste producten wordt in deze octrooiaanvraag bedoeld:
de diameter van de kleinste cilindrische opening die deze producten nog net doorlaat.
In een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm van deze inrichting is, stroomopwaarts ten opzichte van het venturi-element, een aanzuigleiding op de transportleiding aangesloten waarlangs het via het venturi-element in te spuiten fluïduim kan aangezogen worden, en is de diameter van het tussen de aanzuigleiding en het venturi-element gelegen deel van de transportleiding kleiner dan de diameter van het stroomopwaarts ten opzichte van die aanzuigleiding gelegen gedeelte van de transportleiding.
Tussen de aanzuigleiding en het venturi-element is de concentratie van de vaste producten het grootst aangezien een deel van het fluïdum verwijderd is uit het mengsel. Om het risico op verstopping te verkleinen verkleint men de diameter van dat gedeelte van de leiding om een voldoende grote stroomsnelheid te behouden.
In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm omvat de inrichting volgens deze uitvinding meerdere volgens de stroomrichting van elkaar verwijderde venturiopeningen waardoor grotere drukken kunnen opgebouwd worden.
Optioneel omvat de inrichting minstens één verwisselbaar venturi-element, waarvan minstens het inspuitstuk als een afneembaar component met de transportleiding is verbonden. In een inrichting waarvan het inspuitstuk gemakkelijk afneembaar is kan men de inrichting gemakkelijk aanpassen aan gewijzigde omstandigheden. Bijvoorbeeld, om de inrichting, na gebruik voor transport van een bepaald soort vaste producten, gebruiksklaar te maken voor het transport van een ander soort vaste producten, kan het volstaan om de grootte en de vorm van de venturi-opening te wijzigen. Dit kan op een snelle en eenvoudige manier als het inspuitstuk van het venturi-element gemakkelijk omwisselbaar is. Ook wat onderhoud en herstelling betreft kan een gemakkelijk afneembaar inspuitstuk tijdbesparend zijn.
In een bijzondere uitvoeringsvorm is de inrichting voorzien voor het transporteren van voedingsproducten of levende organismen, zoals onder meer groenten of vis. Zo'n inrichting kan men uitvoeren voor het transport van vaste producten in een vloeistofstroom, waarbij water de voorkeur geniet.
De hoger genoemde nadelen van de bestaande inrichtingen worden ook opgelost door toepassing van een werkwijze voor het transporteren van vaste producten in een fluïdum, waarbij een transportleiding met een venturi-element wordt voorzien, waarbij een fluïdum aangezogen wordt uit het mengsel van fluïdum en vaste producten, en via het venturi-element in de transportleiding wordt gespoten om in de transportleiding een fluïdumstroom met daarin meegevoerde vaste producten te creëren, en waarbij in het genoemde mengsel van vaste producten en een fluïdum, de verhouding van de massa van de vaste producten ten opzichte van de massa van het fluïdum minstens 5/100 en hoogstens 15/100 is.
Ook een dergelijke werkwijze valt dus binnen de draagwijdte van deze octrooiaanvraag.
Andere kenmerken van deze werkwijze worden omschreven in de conclusies 17 tot
20. De aan deze kenmerken gekoppelde voordelen blijken voldoende uit de bovenstaande beschrijving van de inrichting volgens deze uitvinding.
In hetgeen volgt worden de inrichting en de werkwijze volgens deze uitvinding nader toegelicht en worden bij wijze van voorbeeld een aantal voorkeurdragende inrichtingen in detail beschreven. Het enige doel hiervan is de algemene principes en de genoemde kenmerken en voordelen van de uitvinding verder te verduidelijken door middel van een aantal concrete voorbeelden. Het weze duidelijk dat niets in deze beschrijving dus kan geïnterpreteerd worden als een beperking van de draagwijdte van de in de conclusies opgeëiste octrooirechten, noch als een beperking van het toepassingsgebied van deze uitvinding.
In de hierna volgende beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen, waarvan
- figuur 1 een schematische tekening is van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting voor het transporteren van groenten in een vloeistofstroom, waarbij de venturi-vloeistof wordt aangezogen uit het beginreservoir.
- figuur 2 een schematische tekening is van een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een inrichting voor het transporteren van groenten in een vloeistofstroom, waarbij de venturi-vloeistof wordt aangezogen vanuit de transportleiding, vanaf een plaats stroomafwaarts van het venturi-element.
- figuur 3 een schematische tekening is van een bijzonder voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een inrichting voor het transporteren van groenten in een vloeistofstroom,
waarbij de venturi-vloeistof wordt aangezogen vanaf een plaats stroomopwaarts van het venturi-element.
- figuur 4 een uitvoeringsvorm voorstelt van het op figuur 3 voorgestelde type maar waarbij er drie volgens de stroomrichting van elkaar verwijderde venturiopeningen worden voorzien, en
- figuur 5 een perspectief voorstelling is van een conische zeef voor gebruik in de inrichtingen volgens deze uitvinding.
De op figuur 3 voorgestelde inrichting is voorzien voor het transporteren van groenten (1) in een vloeistofstroom, waarbij water de meest aangewezen vloeistof is. Deze inrichting omvat een transportleiding (2) met één instroomopening (9) met diameter (Dl) en één uitstroomopening (10) met diameter (D4).
Een te transporteren mengsel van groenten en een vloeistof (bijv. water), waarin de concentratie (de massaverhouding) van de groenten ongeveer 10 % is, wordt aangezogen via de instroomopening (9). De diameter (Dl) van de instroomopening (9) is ongeveer dubbel zo groot als de sorteermaat van de groenten, en is ook voldoende groot om de aanzuigsnelheid te beperken tot hoogstens 5m/s.
Deze transportleiding (2) staat in verbinding met de aanzuigleiding (7) van een centrifugaalpomp (6). De afvoerleiding (8) van deze pomp (6) wordt aangesloten op het verder in de stroomrichting opgestelde venturi-element (3). Voor de aanzuigleiding (7) wordt bijvoorbeeld een buis met een diameter van 81 mm genomen, terwijl voor de afvoerleiding een buis met een diameter van 66 mm wordt voorzien.
Ter hoogte van de ingang van deze aanzuigleiding (7) is een conische zeef (5) in de transportleiding (2) geïntegreerd. Een dergelijke zeef (5) is afzonderlijk voorgesteld op figuur 5, en omvat een conische mantel (11) waarvan de cirkelvormige zijvlakken
(12), (13) open zijn. In de mantel (11) zijn spleetvormige zeefopeningen (14) voorzien, die zich volgens de lengte-as van de zeef (5) uitstrekken.
De opstelling van de zeef (5) is zodanig dat de vloeistof die door de pomp (6) aangezogen wordt via de zeefopeningen (14) in de aanzuigleiding (7) terechtkomt. De zeef (5) houdt de groenten (1) en eventuele kleine deeltjes ervan tegen, zodat deze in de transportleiding (2) blijven en verder meegevoerd worden met het mengsel en niet in de aanzuigleiding (7) kunnen terechtkomen. Hierdoor vermijdt men verstopping van de venturi-opening van het venturi-element (3) en beschadiging van de groenten of deeltj es ervan.
Via de spleetvormige opening van het venturi-element (3) wordt de van de pomp (6) afkomstige vloeistof in de transportleiding (2) gespoten. Hierdoor ontstaat er stroomopwaarts ten opzichte van dit venturi-element (3) een onderdruk waardoor het mengsel van vloeistof en groenten (1) wordt aangezogen.
Ter hoogte van het venturi-element (3) is de transportleiding (2) dubbelwandig uitgevoerd, terwijl de afvoerleiding (8) in verbinding staat met de ruimte (15) tussen beide wanden van de leiding (2), en terwijl de venturi-opening een opening in de binnenste wand van dit dubbelwandig gedeelte is. Het venturi-element (3) is een afzonderlijk onderdeel dat als een tussenstuk tussen twee delen van de transportleiding (2) gevoegd is en met gekende verbindingsmiddelen met deze leidingdelen verbonden is.
Het mengsel van vloeistof en groenten (1) wordt met andere woorden als volgt gesplitst: een gedeelte van de vloeistof van het mengsel (ongeveer 50 %) wordt via de zeef (5) en de aanzuigleiding (7) aangezogen door de pomp (6), terwijl het resterende deel van de vloeistof met daarin de groenten (1) rechtdoor stroomt in de transportleiding (2).
De door de pomp (6) aangezogen vloeistof wordt terug in het mengsel gebracht via de venturi-opening zodat de eindconcentratie van de groenten in het mengsel (na het transport) identiek is aan de beginconcentratie (vóór het transport), nl. ongeveer 10 %.
Het gedeelte van de transportleiding (2) dat zich uitstrekt tussen de ingang van de afzuigleiding (7) en het venturi-element (1) heeft een diameter (D2) die kleiner is dan de diameter (Dl) van de instroomopening (9) en van het gedeelte dat zich tussen de instroomopening (9) en de ingang van de aanzuigleiding (7) uitstrekt. Ter hoogte van het venturi-element (3) is de doorstroomsectie plaatselijk versmald tot een nog kleinere diameter (D3).
Voor het bepalen van de technische kenmerken van de inrichting is bovendien ook nog rekening gehouden met de volgende overwegingen:
- De diameter (D3) van het vernauwde gedeelte van de transportleiding (2) moet minstens 25% groter zijn dan de sorteermaat van de te transporteren groenten
(1).
- De dynamische druk in de venturi-spleet moet ongeveer gelijk zijn aan de opvoerdruk van de pomp (6). De diameter (D4) van de uitstroomopening wordt zo berekend dat een optimale impulsuitwisseling plaatsvindt tussen de transportvloeistof en de ingespoten vloeistof.
De verhouding van enerzijds de lengte (L) van het gedeelte van de transportleiding
(2) tussen het venturi-element (3) en de uitstroomopening (10) en anderzijds de diameter (D4) van dit gedeelte van de transportleiding (2) is doorgaans ongeveer gelijk aan 8, bij voorkeur tussen 6 en 10.
Voor het verpompen van 16 ton aardappelen met een sorteermaat van 55mm (d.w.z. de kleinste cirkelvormige opening die alle aardappelen (1) nog net doorlaat heeft een diameter van 55 mm) tegen een opvoerhoogte van 4 m bekomt, zal men de berekende waarden afronden naar handelsmaten van buisdiameters: Dl = 100 mm; D2 = 80 mm; D3 = 71.5 mm, D4= 80 mm ; L = 640 mm; een venturi-spleet met een breedte tussen 5 en 6 mm; een centrifugaalpomp die bij debieten tussen 0 en 100 m<3>/uur een opvoerhoogte van 16 meter aanhoudt.
De op figuur 4 voorgestelde inrichting verschilt enkel van de hoger beschreven inrichting volgens figuur 1, doordat er niet één maar drie venturi-elementen (3A),
(3B), (3C) met respectievelijke venturi-openingen voorzien zijn op regelmatige afstanden van elkaar verwijderd volgens de stroomrichting. Deze venturi-elementen
(3A), (3B), (3C) zijn als gemakkelijk omwisselbare tussenstukken in de transportleiding (2) opgenomen.
De op figuur 2 voorgestelde inrichting verschilt van de inrichting volgens figuur 3 doordat de aanzuigleiding (7) nu aangesloten is op een plaats die stroomafwaarts ligt ten aanzien van het venturi-element (3). Uiteraard is ook de zeef (5) nu opgesteld op die plaats, ter hoogte van de ingang van de aanzuigleiding (7). Bij deze uitvoeringsvorm is er in het gedeelte tussen het venturi-element (3) en de verder stroomafwaarts gelegen ingang van de aanzuigleiding (7) een grotere hoeveelheid vloeistof aanwezig dan in de andere delen van de leiding (2), zodat de concentratie van de groenten (1) daar het kleinst is.
Als de concentratie van de groenten in het mengsel 10/100 is vóór het transport, en als 50 % van de vloeistof van het mengsel via de aanzuigleiding (7) wordt aangezogen door de pomp (6) en terug wordt ingespoten via het venturi-element (3), dan is de concentratie 10/200 in het gedeelte tussen het venturi-element (3) en de aanzuigleiding, en terug 10/100 in het gedeelte voorbij de aanzuigleiding (7). De diameters van de respectievelijke leidingdelen zullen ook hier berekend worden in functie van de gewenste stroomsnelheid en debiet in het betreffende deel van de leiding.
De op figuur 1 voorgestelde inrichting verschilt van de inrichting volgens figuur 3 doordat de venturi-vloeistof niet wordt aangezogen vanuit de transportleiding (2) maar vanuit een beginreservoir (16) waarin zich het te transporteren mengsel van groenten (1) en fluïdum bevindt. De concentratie (massaverhouding) van de groenten is ongeveer 10%.
De aanzuigleiding (7) van de centrifugepomp (6) is aangesloten op het beginreservoir
(16) om via een zeef (5) venturi-fluïdum aan te zuigen uit dit reservoir (16). De afvoerleiding (8) is aangesloten op het venturi-element.
Ook de transportleiding (2) is rechtstreeks op het reservoir (16) aangesloten om via de instroomopening (9) het mengsel van groenten (1) en fluïdum aan te zuigen uit het reservoir (16).
DEVICE AND METHOD FOR TRANSPORTING
SOLID PRODUCTS IN A FLUIDUM FLOW
This invention relates to a device for transporting solid products in a fluid, comprising a transport line provided with a venturi element and means for sucking in a fluid from the mixture of fluid and solid products, and via the venturi element in said fluid. spray line so that a fluid flow is created in the transport line in which the solid components are entrained. This invention also relates to a method based on the venturi principle for transporting solid products in a fluid stream.
Devices of the type described above are generally known and are used for transporting the most diverse types of solid products, such as, inter alia, granular and powdered products and all kinds of waste products. A special field of application of these devices is the transport of relatively sensitive food products and living organisms, such as for example strawberries, tomatoes, carrots, potatoes, fish and piers. Transport is fast and the risk of damage to the products is minimal.
Such a known device, often referred to as an "eductor", comprises a conduit along which a first liquid, referred to as a transport liquid, is transported with the solid products present therein. This pipe contains a venturi operating according to the generally known principle. This comprises a narrow slit (hereinafter referred to as a venturi slit) along which a second liquid is injected under pressure to create an underpressure upstream of the venturi slit so that the transport fluid is sucked in, while the solid products present in it fluid flow.
In the known eductor devices of this type, the said second liquid which is introduced into the conduit along the venturi slit is supplied from a separate reservoir and added to the transport liquid, whereby for the same amount of solid products at the end of the transport inevitably more liquid is present than at the start of the transport. The concentration of the solid products in the mixture of liquid and solid products has therefore become smaller as a result of the transport. As a result, the end reservoir for the mixture of transport liquid and transported products must have a relatively large volume and a relatively large amount of liquid must be pumped out of the end reservoir.
In this connection we refer, for example, to US 4,505,646 in which there is a drive fluid and a feed fluid.
US 3 708 207 describes a pneumatic system with which granular material, such as sand, can be transported by means of compressed air. Compressed air is brought to the initial reservoir with the material to be transported, while an additional compressed air supply also takes place at various places along the path of the transport line to keep the material moving. A transport device for solid products based on this operating principle will also have the disadvantages indicated above.
It is also known to use an eductor as a mixing device. For example, in US 4,184,772 (see Figure 5), it is intended to mix a product and a solvent by means of a venturing element until a specific concentration is achieved. To increase the concentration of the product, part of the mixture is recycled and recirculated via the venturi. Since the mixture must be able to flow through a venturi orifice, such a device can only be used to make mixtures of liquids or gases or to make suspensions or dispersions of very small particles in a liquid or gas, and the device is totally useless for transport of larger solid products.
Moreover, this is a fairly complex device, and a transport device for solid products based on this principle would also have the disadvantages mentioned.
The object of this invention is to provide an apparatus and a method for transporting solid products in a fluid stream, which can be used for both small and large products, which is relatively simple, and which remedies the disadvantages indicated above .
This object is achieved by providing a device for transporting solid products in a fluid, comprising a transport line provided with a venturi element and means for sucking in a fluid from the mixture of fluid and solid products, and via the venturi element to be injected into said transport line so that a fluid flow is created in the transport line in which the solid products are entrained, wherein the venturi element according to this invention defines a flow-through section with a diameter which is at least 25% larger than the sorting size of the transported solid products .
According to the invention, the fluid for the venturi element is thus no longer sucked in from a separate reservoir or supplied separately, but a portion of the transport fluid (the fluid in which the solid products are carried) is sucked in for this from the mixture of fluid and solid products . An important advantage hereof is that the ratio of solid products / transport fluid at the end of the transport is equal to the ratio of solid products / transport fluid at the start of the transport.
In other words, this makes it possible to keep the concentration of the mixture of solid products and fluid before and after transport. After all, the fluid for the venturi element (hereinafter referred to as the venturi fluid) is removed from the mixture and the same amount is added to it via the venturi element. With the device according to the present invention, both small and large products can be transported without damage. The venturi fluid also no longer needs to be provided in a separate reservoir.
Furthermore, less fluid has to be pumped from the end reservoir, while the contents of the end reservoir can be smaller than in the known devices.
Moreover, the flow-through section of the venturi element is determined such that its diameter is at least 25% greater than the sorting size of the solid products to be transported. This allows for trouble-free transport of solid products with such a device.
All this results in a device that is at least as well functioning compared to the existing devices that is simpler, cheaper and more user-friendly.
An embodiment of a device according to the present invention can, for example, be provided with two suction pipes in an initial reservoir with the mixture of solid products and fluid to be transported: a first suction pipe to suck in the mixture, and a second suction pipe to feed the fluid to be injected. to suck.
The device is applicable for the transport of a wide variety of solid products, ranging from very small powdered or granular products, such as, for example, sand and powdered waste products, to products containing units that are large and / or long, such as, for example, carrots or potatoes. When transporting relatively large units, such as potatoes, the ratio of the mass of the solid products to the mass of the fluid (hereinafter also referred to as the concentration of the solid products) is usually brought to about 10/100. Too low a concentration of the solid products lowers the efficiency of the device. Too high a concentration can lead to blockage of the transport line.
An ideal concentration is sought for each type of product that yields a maximum return with a minimum risk of blockage.
The device according to the present invention is preferably designed to be particularly well suited for transporting a mixture of solid products and a fluid, wherein the ratio of the mass of the solid products to the mass of the fluid is at least 5/100 and is at most 15/100.
For very large products, the ideal concentration can be even smaller than 5/100, while for very small particles even at much larger concentrations than
15/100 can be worked.
In a preferred embodiment of the device according to the present invention, it is provided for drawing the fluid to be injected into the transport line out of the transport line. This makes it possible to implement the device with a single suction opening and a single outflow opening. The fluid to be injected via the venturi element therefore does not have to be supplied separately. The device thereby undergoes an additional simplification.
In a particularly preferred embodiment of the device according to the present invention, it is provided for sucking the fluid to be injected into the transport line upstream of the venturi element from the mixture of fluid and solid products. In an alternative embodiment, the fluid to be injected into the transport line is drawn downstream of the venturing element.
In order to prevent solid products from the said mixture being entrained with the suctioned fluid and brought to the venturi element, the device preferably comprises a sieve. The sucked-in fluid is of course then sucked in via the screen openings. In order to avoid that small particles of the solid products cause a blockage of the venturi element's nozzle, it is best to ensure that the screen openings are smaller than the venturi element's nozzle.
This screen is preferably designed in a substantially cylindrical or conical shape. Although this screen can be designed in the most varied forms, it is established that a cylindrical or a conical form is particularly well suited to be integrated into a pipe.
The screen is herein embodied, for example, as a cylindrical or conical casing with open sides provided with screen openings. Such a screen can be integrated in a line such that the main fluid flow flowing in this line flows along the axis of the screen through the inner space of the screen, whereby it enters the inner space via one open side and again via the other open side. while a split fluid stream exits the conduit through the screen openings in the jacket, so that solid products or parts thereof are retained by the screen and entrained in the main fluid stream.
In a very special embodiment of the device according to the present invention, the fluid to be injected into the transport line can be sucked in from the transport line, while said screen is included in this transport line. In an embodiment and arrangement as set forth in the preceding paragraph, the aspirated fluid is directed through the screen openings to the venturi opening, while the mixture of solid products and fluid flows along the axis of the screen.
The device preferably also comprises a pump, such as for example a known centrifugal pump, with a suction line connected to the transport line and a discharge line connected to the venturi element.
When designing the device, care is preferably taken that the transport line on the inflow side has a diameter that is at least double the size of the solid products to be transported, and that this diameter is also determined in function of the products to be transported, that the suction speed of the said mixture is at most 5 m / s.
The sorting size of the solid products in this patent application means:
the diameter of the smallest cylindrical opening that these products just let through.
In another preferred embodiment of this device, upstream of the venturi element, a suction line is connected to the transport line along which the fluid to be injected via the venturi element can be sucked in, and the diameter of the fluid between the suction line and the part of the transport conduit located smaller than the diameter of the part of the transport conduit located upstream of said suction conduit.
The concentration of the solid products is greatest between the suction line and the venturi element since part of the fluid has been removed from the mixture. To reduce the risk of clogging, the diameter of that part of the pipe is reduced to maintain a sufficiently high flow rate.
In a particularly advantageous embodiment, the device according to the present invention comprises a plurality of venturi openings removed from each other in the direction of flow, through which larger pressures can be built up.
Optionally the device comprises at least one exchangeable venturi element, at least the injection piece of which is connected to the transport line as a removable component. In a device from which the injection piece is easily removable, the device can easily be adapted to changed circumstances. For example, to make the device, after use for transport of a certain kind of solid products, ready for use for transport of another kind of solid products, it may suffice to change the size and shape of the venturi opening. This can be done in a quick and simple way if the injection piece of the venturi element is easily interchangeable. Also with regard to maintenance and repair, an easily removable injector can be time-saving.
In a special embodiment, the device is provided for transporting food products or living organisms, such as vegetables or fish. Such a device can be implemented for transporting solid products in a liquid stream, water being preferred.
The aforementioned disadvantages of the existing devices are also solved by using a method for transporting solid products in a fluid, wherein a transport line with a venturi element is provided, wherein a fluid is sucked in from the mixture of fluid and solid products and is injected into the transport line via the venturi element to create a fluid flow with solid products entrained therein, and wherein in the said mixture of solid products and a fluid, the ratio of the mass of the solid products to of the mass of the fluid is at least 5/100 and at most 15/100.
Such a method therefore also falls within the scope of this patent application.
Other features of this method are defined in claims 17 to
20. The advantages associated with these features are sufficiently apparent from the above description of the device according to the present invention.
In the following, the device and method according to the present invention are further elucidated and a number of preferred devices are described in detail by way of example. The sole purpose of this is to further clarify the general principles and the mentioned features and advantages of the invention by means of a number of concrete examples. It is clear that nothing in this description can therefore be interpreted as a limitation of the scope of the patent rights claimed in the claims, nor as a limitation of the scope of this invention.
In the following description, reference numerals refer to the accompanying drawings, of which
figure 1 is a schematic drawing of a first embodiment of a device for transporting vegetables in a liquid stream, wherein the venturi liquid is sucked in from the initial reservoir.
figure 2 is a schematic drawing of a preferred embodiment of a device for conveying vegetables in a liquid stream, wherein the venturi liquid is sucked in from the transport line, from a location downstream of the venturi element.
figure 3 is a schematic drawing of a particularly preferred embodiment of a device for transporting vegetables in a liquid stream,
wherein the venturi fluid is aspirated from a location upstream of the venturi element.
figure 4 represents an embodiment of the type represented in figure 3, but in which three venturi openings are removed from each other in the direction of flow, and
figure 5 is a perspective representation of a conical screen for use in the devices according to the present invention.
The device shown in Figure 3 is provided for transporting vegetables (1) in a liquid stream, water being the most preferred liquid. This device comprises a transport line (2) with one inflow opening (9) with diameter (D1) and one outflow opening (10) with diameter (D4).
A transportable mixture of vegetables and a liquid (e.g. water), in which the concentration (mass ratio) of the vegetables is approximately 10%, is sucked in via the inflow opening (9). The diameter (D1) of the inflow opening (9) is approximately twice as large as the sorting size of the vegetables, and is also large enough to limit the suction speed to a maximum of 5 m / s.
This transport line (2) is connected to the suction line (7) of a centrifugal pump (6). The drain line (8) of this pump (6) is connected to the venturi element (3) further arranged in the flow direction. For example, a tube with a diameter of 81 mm is used for the suction line (7), while a tube with a diameter of 66 mm is provided for the discharge line.
At the entrance to this suction line (7) a conical screen (5) is integrated in the transport line (2). Such a screen (5) is represented separately in Figure 5, and comprises a conical casing (11) whose circular side faces
(12), (13) are open. Slit-shaped screen openings (14) are provided in the casing (11), which extend along the longitudinal axis of the screen (5).
The arrangement of the screen (5) is such that the liquid that is sucked in by the pump (6) ends up in the suction line (7) via the screen openings (14). The sieve (5) blocks the vegetables (1) and any small particles thereof, so that they remain in the transport line (2) and can be carried along with the mixture and cannot end up in the suction line (7). This avoids clogging the venturi opening of the venturi element (3) and damaging the vegetables or particles thereof.
The liquid coming from the pump (6) is injected into the transport line (2) via the slit-shaped opening of the venturi element (3). This creates an underpressure upstream of this venturi element (3), whereby the mixture of liquid and vegetables (1) is sucked in.
At the level of the venturi element (3) the transport line (2) is of double-walled design, while the discharge line (8) is in communication with the space (15) between both walls of the line (2), and while the venturi opening is an opening in the inner wall of this double-walled part. The venturi element (3) is a separate part that is inserted as an intermediate piece between two parts of the transport line (2) and is connected to these line parts with known connecting means.
In other words, the mixture of liquid and vegetables (1) is split as follows: part of the liquid of the mixture (approximately 50%) is sucked in via the strainer (5) and the suction line (7) by the pump (6) while the remaining part of the liquid containing the vegetables (1) flows straight into the transport line (2).
The liquid drawn in by the pump (6) is returned to the mixture via the venturi opening so that the final concentration of the vegetables in the mixture (after transport) is identical to the initial concentration (before transport), namely approximately 10% .
The part of the transport line (2) that extends between the inlet of the suction line (7) and the venturi element (1) has a diameter (D2) that is smaller than the diameter (D1) of the inflow opening (9) and of the part that extends between the inflow opening (9) and the inlet of the suction line (7). At the level of the venturi element (3), the flow-through section is locally narrowed to an even smaller diameter (D3).
The following considerations have also been taken into account when determining the technical characteristics of the device:
- The diameter (D3) of the narrowed part of the transport line (2) must be at least 25% larger than the sorting size of the vegetables to be transported
(1).
- The dynamic pressure in the venturi gap must be approximately equal to the delivery pressure of the pump (6). The diameter (D4) of the outflow opening is calculated in such a way that an optimum pulse exchange takes place between the transport liquid and the injected liquid.
The ratio of the length (L) of the part of the transport line on the one hand
(2) between the venturi element (3) and the outflow opening (10) and on the other hand the diameter (D4) of this part of the transport line (2) is usually approximately equal to 8, preferably between 6 and 10.
For pumping 16 tons of potatoes with a sorting size of 55 mm (ie the smallest circular opening that all potatoes (1) just has a diameter of 55 mm) at a head of 4 m, the calculated values will be rounded to commercial sizes of tube diameters: D1 = 100 mm; D2 = 80 mm; D3 = 71.5 mm, D4 = 80 mm; L = 640 mm; a venturi gap with a width between 5 and 6 mm; a centrifugal pump that maintains a head of 16 meters at flows between 0 and 100 m <3> / hour.
The device shown in Figure 4 differs only from the device of Figure 1 described above in that there are not one but three venturi elements (3A),
(3B), (3C) with respective venturi openings are spaced apart at regular intervals according to the flow direction. These venturi elements
(3A), (3B), (3C) are included in the transport line (2) as easily exchangeable intermediate pieces.
The device shown in Figure 2 differs from the device according to Figure 3 in that the suction pipe (7) is now connected to a location downstream of the venturi element (3). Of course, the screen (5) is now also arranged at that location, at the level of the inlet of the suction line (7). In this embodiment, a larger quantity of liquid is present in the section between the venturi element (3) and the inlet of the suction line (7) further downstream than in the other parts of the line (2), so that the concentration of the vegetables (1) as it is the smallest.
If the concentration of the vegetables in the mixture is 10/100 before transport, and if 50% of the liquid of the mixture is sucked in via the suction line (7) through the pump (6) and injected back through the venturi element (3), then the concentration is 10/200 in the section between the venturi element (3) and the suction line, and back 10/100 in the section beyond the suction line (7). The diameters of the respective pipe sections will also be calculated here as a function of the desired flow rate and flow rate in the relevant section of the pipe.
The device shown in Figure 1 differs from the device according to Figure 3 in that the venturi fluid is not sucked in from the transport line (2) but from a starting reservoir (16) in which the mixture of vegetables (1) and fluid to be transported is located. The concentration (mass ratio) of the vegetables is approximately 10%.
The suction line (7) of the centrifuge pump (6) is connected to the initial reservoir
(16) for sucking venturi fluid from this reservoir (16) via a screen (5). The drain line (8) is connected to the venturi element.
The transport line (2) is also directly connected to the reservoir (16) to suck in the mixture of vegetables (1) and fluid from the reservoir (16) via the inflow opening (9).