Verfahren und Vorrichtung zur Beförderung von pulverförmigen und feinkörnigen
Massengütern durch Rohrleitungen oder pneumatische Förderrinnen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befördern von pulverförmigen und feinkörnigen Massengütern, wie z. B. Zement, Mehl und dergleichen, durch Rohrleitungen oder geschlossene pneumatische Förderrinnen.
Die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Beförderung von staubförmigem Gut durch Rohrleitungen kennzeichnen sich durch einen beträchtlichen Verbrauch von Druckluft, welche das Gut aufwirbelt und vermittels des in der Leitung entstehenden Luftstromes befördert.
Hierzu sind eine grosse Energie und hohe Materialaufwände nötig. Grosse Beförderungsgeschwindigkeiten bewirken ein Schleifen des Fördergutes an der Rohrwandung und somit eine starke Rohrabnützung, insbesondere bei Rohrkrümmungen. Förderer mit Schneckenzuteilern, auch Schneckenpumpen genannt, erfordern zudem noch einen grossen Energieaufwand zur Überwindung der Reibung des nötigen, von der Pumpe erzeugten Dichtungspfropfens. Es wurde auch eine Schneckenpumpe vorgeschlagen, bei der das Gut im Einlauf und Auslauf über poröse Wände belüftet und fliessfähig gemacht wird, während es im Schneckenzylinder über poröse Wände von einer Vakuumpumpe wieder entlüftet und von der Schnecke zu einem Dichtungspfropfen zusammengepresst wird.
Alle Vorrichtungen, bei denen im Förderorgan ein Dichtungspfropfen erzeugt wird oder die mit Druckluftstrom arbeiten, erfordern eine grosse Antriebsenergie und bedingen eine starke Abnützung, weshalb sie schwer und kostspielig ausfallen.
Es wurde bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der das Gut über seinen ganzen Weg durch eine Kreiselpumpe ununterbrochen belüftet wird. Die auf diese Weise entstehende Überbelüftung lässt beim Prinzip einer Zentrifugalpumpe in einem an Luft zu reichen Gemisch nur eine unbeträchtliche Drucksteigerung bei relativ grosser Abnützung zu. Die so entstehenden Luftpolster behindern die Förderung.
Diese bereits vorgeschlagene Vorrichtung soll mittels Zentrifugalkraft eine Drucksteigerung hervorrufen. Die Zentrifugalkraft ruft jedoch eine Entmischung des Gut-Luftgemisches hervor, ähnlich wie bei Flüssigkeitszentrifugen Flüssigkeiten verschiedener Wichte getrennt werden. Der unvergleichlich grössere Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen Luft und Gut lässt eine praktische Ausnützung dieser Lösung nicht zu. Eine Kreiselpumpe eignet sich deshalb nicht zur Beförderung von Staubgut in fluidisiertem Zustand. Die bekannten pneumatischen Förderrinnen dürfen vom Gut nicht ganz ausgefüllt werden und können das Gut deshalb nur in abfallender Richtung vermittels der Schwerkraft fördern.
Die das Gut fluidisierende Luft muss ununterbrochen reichlich zugeführt und deshalb auch gleich über dem Gutstrom abgeführt werden. Der obere Teil des Förderrinnenquerschnittes muss deshalb für die abströmende Luft frei bleiben. Es wurde auch schon eine ansteigende Förderrinne für kurze Abschnitte vorgeschlagen, bei der in den freien Teil des Querschnittes ein stärkerer Luftstrom eingeführt wird, der das fluidisierte Gut aufwirbelt und mitreisst. Es handelt sich wieder um eine Förderung vermittels Druckluftstrom.
Die vorliegenden Erfindungen bezwecken diese Nachteile zu beseitigen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu fördernde Gut zwecks Herabsetzung der Förderwiderstände durch längs des Förderweges abschnittweise Einführung eines Gases oder von Luft über poröse gas- und luftdurchlässige Wände von das Gut lei tenden Vorrichtungsteilen in fliessfähigem Zustand gehalten wird, und ein Förderdruck zur Gutsförderung durch eine mechanische Pumpe erzeugt wird, so dass das Gut zugleich mit zur Erzeugung seiner Fliessfähigkeit zugeführtem Gas oder Luft in einem Grad komprimiert wird, dass die Fliessfähigkeit des Gutes aufrecht erhalten bleibt.
Bei auf diese Weise erzielter Fliessfähigkeit des Gutes kann dieses einen auffallend kleinen Durchflusswiderstand aufweisen, so dass zur Förderung des Gutes nur ein verhältnismässig kleiner Energieaufwand gegenüber den bekannten Verfahren benötigt werden kann. Dabei kann die Durchflussgeschwindigkeit in den bei Flüssigkeiten üblichen Grenzen gehalten sein, so dass die Schleifwirkung des Gutes gering bleibt. Das Gut kann dabei praktisch durch den ganzen Querschnitt der Förderleitung oder -rinne fliessen. Durch die stellenweise Belüftung über poröse Wände kann einer Überfluidisierung und somit Störung der Fliessfähigkeit durch Abscheiden von Gas bzw. Luft vorgebeugt sein.
Bei längeren waagrechten und geneigten Förderleitungen kann eine evtl. nötige Bereicherung des Gas- oder Luftgehaltes im Gut durch stellenweises Einführen von Gas oder Luft bewerkstelligt sein, wobei vom Gut abgeschiedenes Gas bzw.
Luft über poröse Wandungen in der Förderleitung ablassbar sein kann.
Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Pumpe zur Gutsförderung besitzt, deren Kammer für die Fördergutaufgabe mit einer Belüftungskammer mit einem porösen, gas- und luftdurchlässigen Einsatz ausgestattet und deren Kammer für den Guts auslauf ebenfalls mit einer Belüftungskammer mit einem porösen, gas- und luftdurchlässigen Einsatz versehen ist, und an die Auslaufkammer eine Förderleitung angeschlossen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung sowie eine Variante dazu schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Beförderung von pulverförmigen und feinkörnigen Massengütern durch Rohrleitungen oder geschlossene pneumatische Förderrinnen, wobei ein an die mechanische Pumpe angeschlossener Teil der Förderleitung ersichtlich ist.
Fig. 2 einen Längsschnitt eines Teiles einer Förderleitung mit eingelegtem Belüftungsrohr, in waagrechter Richtung;
Fig. 3 einen Querschnitt der Förderleitung entlang der Linie III-III in Fig. 2 ;
Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Pumpe.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung zur Beförderung von pulverigen und feinkörnigen Massengütern, mit einer Schneckenpumpe zur Gutsförderung, in deren Schneckenbüchse 2 eine Schnecke 1 mit in Förderrichtung abnehmender Steigung umläuft. Die Schneckenbüchse 2 ist mit einer trichterförmigen Kammer 3 für die Fördergutaufgabe und einer Kammer 5 für den Guts auslauf verbunden. Mit der Kammer 3 steht eine Belüftungskammer 4 und mit der Auslaufkammer 5 eine Belüftungskammer 6 in Verbindung. An die Auslaufkammer 5 ist die Förderleitung 8, z. B. eine Rohrleitung oder eine geschlossene pneumatische Förderrinne, angeschlossen.
Zwischen der Kammer 3 und der Belüftungskammer 4 ist ein poröser gas- und luftdurchlässiger, in die Kammer 4 eingesetzter Einsatz 9 vorgesehen und zwischen der Auslaufkammer 5 und der Belüftungskammer 6 entsprechend ein poröser gas- und luftdurchlässiger Einsatz 10. Die Schnecke 1 ist antriebseitig im Pumpengehäuse 7 gelagert, das mit einer Stopfbüchse 11 versehen ist.
Die Belüftungskammern 4 und 6 sowie die Stopfbüchse 11 sind an eine Druckgas- bzw. -luftleitung 15 über Regulierventile 12, 13 und 14 angeschlossen, so dass in den einzelnen Kammern verschiedene Drucke eingestellt werden können. Die Förderleitung 8 ist mit einem Belüftungseinsatz 16 mit einer porösen gas- und luftdurchlässigen, einen Teil der Leitung bildenden Wand 17, und einem Entlüftungseinsatz 18 mit einer entsprechenden, porösen gas- und luftdurchlässigen Wand 19 und Auslassregulierventil 21 versehen. Der Belüftungseinsatz 16 ist an die Druckleitung 15 vermittels einer nicht veranschaulichten Leitung über ein Regulierventil 20 angeschlossen.
Das pulverförmige oder feinkörnige Gut wird in die Kammer 3 eingegeben, wo über den gas- und luftdurchlässigen Einsatz 9 der Kammer 3 eintretende fein verteilte Luft oder Gas das Gut in fluidisierten Zustand versetzt, worauf es von der Schnecke 1 durch Druckerzeugung durch die Schneckenbüchse 2 befördert wird. Dabei wird das Gut zugleich mit der eingelagerten Luft bzw. Gas komprimiert. Da die Luft bzw. das Gas keine Zeit und Möglichkeit zum Entweichen hat, bleibt dabei die Fliessfähigkeit des Gutes aufrecht erhalten. Hiedurch wird eine beträchtliche Drucksteigerung erzielt, ohne dass der Reibungswiderstand des Gutes in der Schneckenpumpe übermässig ansteigt.
In der Auslaufkammer 5 wird das schon unter Druck stehende Gut durch über den durchlässigen Einsatz eintretende Luft oder Gas weiter fluidisiert, so dass es erhöhte Fliessfähig- keit aufweist und damit bei seinem Hindurchdrücken durch Pumpe und Förderleitung 8, wobei es praktisch den ganzen Leitungsquerschnitt ausfüllt, herabgesetzten Förderwiderstand erzeugt. Statt einer Schnecke kann auch ein Propeller oder eine andere, nicht mit Zentrifugalkraft arbeitende Pumpe vorgesehen werden.
Die Fig. 2 und 3 zeigen als abgeänderte Ausführung eine waagrecht zu verlegende Förderleitung 22, wie sie bei grösseren Längen ausgeführt werden kann. Diese Förderleitung kann natürlich auch ansteigend sein. In der Förderleitung 22 ist eine gasoder luftzuführende Leitung mit stellenweise angeordneten, gas- und luftdurchlässigen Wandteilen 24 eingelegt, welche mit einem Druckgas- oder 4uft- Anschluss 25 versehen ist. Um vorteilhafte Durchflussverhältnisse zu schaffen, hat die Leitung 23 vorzugsweise einen ovalen Querschnitt, so dass sie sich mit dem unteren Mantelteil an das Innere der Förderleitung 22 anschmiegt. Hierdurch wird eine gleichmässige Aufteilung der zugeführten Luft oder Gas über den ganzen Querschnitt erzielt.
Die stellenweise Anordnung der gas- und luftdurchlässigen Wandteile 24 gestattet auf einfache Weise, das eventuell aus dem Gut entwichene Gas oder Luft zu ersetzen, ohne Gefahr einer übermässigen Fluidisierung des Gutes, die den vorteilhaften Fluss des Gutes stören würde. Mit Hilfe der Leitung 22 können auch vorkommende Verstopfungen behoben werden. Diese Ausführung gestaltet sich billiger und einfacher als die vorher beschriebene, wobei der herabgesetzte Durchflusswiderstand praktisch nicht beeinflusst wird.
Die aus dem in der Leitung geförderten Gut abgeschiedene Luft oder Gas, welche bzw. welches bei längeren Förderleitungen störend wirken könnte, wird vermittels des Entlüftungseinsatzes 18 durch die poröse Wand 19 und das Regulierventil 21 abgelassen (Fig. 1).
Für pulverförmige Güter, die zu Verstopfungen neigen, kann der Schneckenzylinder 2, gemäss Fig. 4, mit einer oder mehreren Belüftungskammern 28 und 29 mit gas- und luftdurchlässigen porösen Abtrennwänden 27 ausgerüstet werden, die an die Druckleitung 15 über die Regulierventile 30 angeschlossen sind. Hiedurch kann der Fliessfähigkeitsgrad des komprimierten fluidisierten Gutes durch Gas- oder Luftzufuhr, evtl. Ablassen reguliert werden. Eventuell vorkommende Verstopfungen werden durch Einführen von Druckgas oder -luft behoben.
In Fällen, bei welchen das Gut bereits in fliessfähigem Zustand in die Kammer 3 zugeführt wird, kann die Belüftungskammer der Kammer 3 und die zugehörige poröse gas- und luftdurchlässige Einsatzwand 9 entfallen. Die Pumpe wird hierbei direkt und unmittelbar an den Behälterauslauf angeschlossen, so dass das fliessfähige Gut direkt in das druckerzeugende Organ einfliesst. Die Pumpe gestaltet sich dabei einfacher und billiger. Ferner kann das Gas oder die Luft in das Gut auf seinem Förderweg durch die Pumpe auch durch poröse gas- und luftdurchlässige Wandteile eingeführt werden, die in der Wandung der hohlen Schneckenwelle oder an der als Hohlkörper ausgebildeten Schnecke, oder einem Pumpenpropeller angebracht sind. Das Gas bzw. die Luft wird hiebei durch die hohle Welle, oder parallel zur Welle unter die durchlässigen Wandteile eingeführt.