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.
Method and device for conveying powdery and fine-grained
Bulk goods through pipelines or pneumatic conveyor troughs
The present invention relates to a method and a device for conveying powdery and fine-grained bulk goods, such as. B. cement, flour and the like, through pipelines or closed pneumatic conveyor troughs.
The previously known methods and devices for conveying pulverulent material through pipelines are characterized by a considerable consumption of compressed air, which whirls up the material and transports it by means of the air flow arising in the line.
This requires a lot of energy and high material costs. High transport speeds cause the material to be conveyed to rub against the pipe wall and thus cause severe pipe wear, especially when the pipe is bent. Conveyors with screw feeders, also called screw pumps, also require a large amount of energy to overcome the friction of the necessary sealing plug generated by the pump. A screw pump has also been proposed in which the material in the inlet and outlet is aerated and made flowable via porous walls, while it is vented again in the screw cylinder via porous walls by a vacuum pump and compressed by the screw to form a sealing plug.
All devices in which a sealing plug is produced in the conveying element or which work with a compressed air flow require a large amount of drive energy and cause heavy wear, which is why they are heavy and expensive.
A device has already been proposed in which the material is continuously aerated over its entire path by a centrifugal pump. With the principle of a centrifugal pump in a mixture that is too rich in air, the over-ventilation which occurs in this way only allows an insignificant increase in pressure with relatively great wear. The air cushions created in this way hinder the conveyance.
This previously proposed device is intended to cause an increase in pressure by means of centrifugal force. The centrifugal force, however, causes the material-air mixture to separate, similar to how liquids of different densities are separated in liquid centrifuges. The incomparably greater difference in specific weight between air and goods does not allow practical use of this solution. A centrifugal pump is therefore not suitable for conveying dust in a fluidized state. The known pneumatic conveyor troughs must not be completely filled with the material and can therefore only convey the material in a sloping direction by means of gravity.
The air that fluidizes the material must be supplied in abundance without interruption and must therefore be discharged directly via the material flow. The upper part of the conveyor channel cross-section must therefore remain free for the air flowing out. An ascending conveyor trough for short sections has also been proposed, in which a stronger air flow is introduced into the free part of the cross section, which swirls up and entrains the fluidized material. It is again a matter of conveyance by means of a compressed air stream.
The present inventions aim to overcome these disadvantages. The method according to the invention is characterized in that the goods to be conveyed are kept in a flowable state in order to reduce the conveying resistances by introducing a gas or air in sections along the conveying path via porous gas and air-permeable walls of the device parts leading to the goods, and a conveying pressure for Material is conveyed by a mechanical pump, so that the material is compressed at the same time with gas or air supplied to generate its flowability to a degree that the flowability of the material is maintained.
If the material is able to flow in this way, it can have a remarkably low flow resistance, so that only a relatively small amount of energy can be required to convey the material compared to the known methods. The flow rate can be kept within the limits customary for liquids, so that the grinding effect of the material remains low. The material can flow practically through the entire cross-section of the delivery line or channel. The ventilation in places via porous walls can prevent over-fluidization and thus disruption of the flowability due to the separation of gas or air.
In the case of longer horizontal and inclined conveying lines, a possibly necessary enrichment of the gas or air content in the material can be achieved by introducing gas or air in places, whereby gas or air separated from the material can be achieved.
Air can be drained through porous walls in the delivery line.
The device according to the invention which is used to carry out the method according to the invention is characterized in that it has a pump for conveying the material, the chamber of which is equipped with a ventilation chamber for feeding the material with a porous, gas- and air-permeable insert and the chamber for the material outlet also with a ventilation chamber is provided with a porous, gas- and air-permeable insert, and a conveying line is connected to the discharge chamber.
An embodiment of the device according to the invention and a variant thereof are shown schematically in the drawing. Show it:
1 shows a device for conveying powdery and fine-grained bulk goods through pipelines or closed pneumatic conveying troughs, wherein a part of the conveying line connected to the mechanical pump can be seen.
2 shows a longitudinal section of part of a conveying line with an inserted ventilation pipe, in the horizontal direction;
3 shows a cross section of the delivery line along the line III-III in FIG. 2;
4 shows a variant embodiment of the pump.
1 schematically illustrates a device for conveying powdery and fine-grained bulk goods, with a screw pump for conveying goods, in the screw sleeve 2 of which a screw 1 rotates with a gradient that decreases in the conveying direction. The screw sleeve 2 is connected to a funnel-shaped chamber 3 for the task of conveyed goods and a chamber 5 for the goods outlet. A ventilation chamber 4 is connected to the chamber 3 and a ventilation chamber 6 is connected to the outlet chamber 5. At the outlet chamber 5, the delivery line 8, for. B. a pipeline or a closed pneumatic conveyor trough connected.
Between the chamber 3 and the ventilation chamber 4 there is a porous gas and air-permeable insert 9 inserted into the chamber 4, and between the outlet chamber 5 and the ventilation chamber 6 a correspondingly porous gas and air-permeable insert 10. The screw 1 is on the drive side in the pump housing 7, which is provided with a stuffing box 11.
The ventilation chambers 4 and 6 and the stuffing box 11 are connected to a compressed gas or compressed air line 15 via regulating valves 12, 13 and 14, so that different pressures can be set in the individual chambers. The delivery line 8 is provided with a ventilation insert 16 with a porous gas and air-permeable wall 17 forming part of the line, and a ventilation insert 18 with a corresponding, porous gas and air-permeable wall 19 and outlet regulating valve 21. The ventilation insert 16 is connected to the pressure line 15 by means of a line (not shown) via a regulating valve 20.
The powdery or fine-grain material is entered into the chamber 3, where finely distributed air or gas entering via the gas and air-permeable insert 9 of the chamber 3 puts the material in a fluidized state, whereupon it is conveyed by the screw 1 through the screw sleeve 2 by generating pressure becomes. The material is compressed at the same time as the stored air or gas. Since the air or the gas has no time or opportunity to escape, the flowability of the goods is maintained. This achieves a considerable increase in pressure without the frictional resistance of the material in the screw pump increasing excessively.
In the outlet chamber 5, the material that is already under pressure is further fluidized by air or gas entering through the permeable insert, so that it has increased flowability and thus when it is pushed through the pump and delivery line 8, it practically fills the entire cross-section of the line, generated reduced conveying resistance. Instead of a screw, a propeller or another pump that does not work with centrifugal force can also be provided.
2 and 3 show a modified version of a horizontally to be laid conveyor line 22, as it can be carried out with greater lengths. This delivery line can of course also be rising. In the conveying line 22 a gas or air supplying line with gas and air permeable wall parts 24 arranged in places is inserted, which is provided with a compressed gas or air connection 25. In order to create advantageous flow conditions, the line 23 preferably has an oval cross section, so that its lower casing part clings to the interior of the delivery line 22. This results in a uniform distribution of the air or gas supplied over the entire cross section.
The arrangement of the gas- and air-permeable wall parts 24 in places allows the gas or air that may have escaped from the material to be replaced in a simple manner, without the risk of excessive fluidization of the material, which would disrupt the advantageous flow of the material. Occurring blockages can also be removed with the aid of the line 22. This design turns out to be cheaper and simpler than the one previously described, and the reduced flow resistance is practically not influenced.
The air or gas separated from the material conveyed in the line, which or which could have a disruptive effect on longer conveying lines, is drained by means of the vent insert 18 through the porous wall 19 and the regulating valve 21 (FIG. 1).
For powdery goods that tend to clog, the screw cylinder 2, according to FIG. 4, can be equipped with one or more ventilation chambers 28 and 29 with gas and air permeable porous partition walls 27 which are connected to the pressure line 15 via the regulating valves 30. In this way, the degree of flowability of the compressed fluidized material can be regulated by supplying gas or air, possibly by releasing it. Any blockages that occur are eliminated by introducing compressed gas or air.
In cases in which the material is already fed into the chamber 3 in a flowable state, the ventilation chamber of the chamber 3 and the associated porous gas and air-permeable insert wall 9 can be omitted. The pump is connected directly to the container outlet, so that the flowable material flows directly into the pressure-generating element. The pump turns out to be simpler and cheaper. Furthermore, the gas or air can also be introduced into the material on its conveying path through the pump through porous gas- and air-permeable wall parts which are attached in the wall of the hollow screw shaft or on the hollow screw or a pump propeller. The gas or the air is introduced through the hollow shaft or parallel to the shaft under the permeable wall parts.