Verfahren und Vorrichtung zum pneumatischen Fördern von staubförmigem und körnigem Gut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pneumatischen Fördern von staubförmigem und körnigem Gut, insbesondere mit hoher Feststoffbeladung des Gases und hohem Druck, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind Verfahren zur pneumatischen Förderung mit Druckluft oder einem anderen Gas bekannt, bei welchen das Fördergut, bevor es in die Fördergutschleuse oder die Spindelpumpe gelangt, mittels eines Gases in einen aufgelockerten Zustand versetzt wird. Es ist be kannt, das Gut auch innerhalb einer Schleuse, b, eispiels- weise einer Zellenrad-, Schlauchrad- oder Schneckenschleuse aufzulockern. Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, das Fördergut im Rohr durch Einblasen sehr geringer Luftmengen im aufgelockerten Zustand zu halten oder zu versetzen.
Bei Anwendung dieser Verfahrensschritte unter Benutzung von Schleusen, also Bauteilen, die das Fördergut in das Rohr bringen, aber keinen wesentlichen Ener gleanteil zum Fördern im Rohr liefern, beispielsweise Zellenrad-, Schnecken-, Behälter-, Kammer- oder Injektorschleusen, liegt Verschleiss, Verklemmungsgefahr, hoher Energiebedarf oder grosses Bauvolumen vor. Das Fördergas bricht durch den Feststoff, auch wenn er kontinuierlich in das Förderrohr gegeben wird oder bereits in einem mit dem Förderrohr verbundenen Druckgefäss lagert, durch und bildet im Förderrohr Luftblasen und Feststoffpfropfen. Bei Benutzung von Spindelpumpen werden Feststoff und Gas als homogene Mischung in das Förderrohr gebracht.
Eine Kombination dieses Verfahrensschrittes mit einer Auflockerung des allmählich absetzenden Gemi scher im Förderrohr wurde noch nicht bekannt. Die Mängel eines derartigen Verfahrens liegen darin, dass in der Spindelpumpe ein starker Velrschleiss, starker Abrieb des Fördergutes und durch die damit verbundene Abgabe von Reibungswärme ein nicht an der Förderung beteiligter Energiebedarf verursacht wird.
Der Zweck der Erfindung liegt darin, ein Förderverfahren zu verwirklichen, bei welchem mit geringen Luftmengen, kleinem Energiebedarf und niedrigem Entstaubungsaufwand staubförmige und körnige Güter gefördert werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gut, welches portionsweise einem Aufgabebehälter entnommen wird, vor dem Eintritt in die Pumpe und in deren Innenraum durch Zugabe von Gas in einen fliessfähigen Zustand versetzt und portionsweise in die Förderleitung eingebracht wird und in dieser ein stossweiser Transport oder durch Zugabe von Gas ein solcher mit abgeminderten Stössen zu einer Abgabestelle erfolgt.
Fördergüter, die schlecht nachrieseln oder die über eine bestimmte Höhe angesaugt werden sollen, können vor Eintritt in die Pumpe durch mechanisches Verwirbeln aufgelockert werden, so dass ein Gemisch mit flüssigkeits- und gas ähnlichen Eigenschaften entsteht.
Bei kurzen Förderwegen und langsam absetzenden Gütern ist im allgemeinen die in den vorangegangenen zwei Verfahrensschritten zugesetzte Luftmenge ausreichend, um das Gut bis zu einem Abscheider durch die Rohrleitung zu schieben. Bei langen Förderwegen oder häufigen Stillstandzeiten, vor denen der Rohrinhalt n, nicht jedesmal ausgeblasen werden soll, ist es vorteilhaft, das Fördergut durch Zuführung von Fördergas nach bekannten Methoden in der Förderleitung im aufgelockerten Zustand zu halten oder in diesen zu versetzen. Werden zur Auflockerung und Förderung besondere Gase verwendet, so können sie anschliessend gereinigt und dann erneut verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Membranpumpe mit minimalen schädlichen Räumen, wobei zur Bewegung des Membrankolbens Presselemente oder rotierende Elemente unter Zwischenschaltung von Gas oder Flüssigkeit vorgesehen sind.
Ansaug- und Druckstutzen der Membranpumpe können mit wechselweise zu öffnenden und schliessenden Ventilen oder anderen Absperrorganen versehen sein.
Als vorteilhaft hat sich ein Gummikugelventil erwiesen, das auf einem ebenfalls elastisch ausgebildeten Dichtsitz anliegt. In den Pumpvnraum wird vorzugsweise nur während des Druckhubes und je nach den Förderguteigenschaften nur während eines kurzen Abschnittes des Druckhubes Gas eingeblasen. Bei Kunststoffpulver kann beispielsweise durch Einblasen nur während eines Drittels des Druckhubes, etwa in seinem mittleren Abschnitt, eine günstige Arbeitsweise, insbesondere eine e grosse Fördermenge erzielt werden. Die Spülgaszufuhr kann mittels Kurvenscheibe, Endschalter und Magnetventil gesteuert werden. Es kann aber auch nach anderen bekannten Methoden, beispielsweise direkt vom Antrieb der Pumpe mittels Schieber gesteuert, periodisch zugegeben werden. Das Spülgas kann über einfache Rohranschlüsse, z.
B. in den Pumpenraum tangential einmündende Rohre, oder durch selbstschliessende Blaselemente oder über poröse Einbauten eingeblasen werden.
Die porösen Einbauten können starr, beispielsweise als Sintermetaliplatte, oder beweglich, beispielsweise als gasdurchlässige Membrane ausgebildet sein. Hinter den porösen Einbauten s ! ind zweckmässig nur minimale Gas- durchtrittsspalte vorhanden, um den schädlichen Raum nicht zu vergrössern und damit den erreichbaren Druck zu verringern. Da sich eine Gewebemembrane an das Pumpengehäuse anschmiegen kann und beim Einblasen von Gas aufgebläht wird, wobei gleichzeitig Fördergutanbackungen abgestossen werden, ist diese als poröses Einbauteil besonders günstig.
Auch die Pumpenmembrane kann gasdurchlässig ausgebildet werden. Die Menge und der Druck des Spülgases können entsprechend den Förderguteigenschaften, dem Förderdruck und der konstruktiven Gestaltung des Pumpeninnenraumes mit bekannten Einrichtungen regulierbar sein. Das Steuerorgan, welches die Spülluft periodisch in den Pumpenraum einströmen lässt, ist vorteilhaft zur Verm, eidung von schädlichen Räumen möglichst nahe am Pumpenraum angeordnet. In die Spülgaszuleitung ist zweckmässig eine Rückschlagsicherung eingebaut, so dass beispielsweise zum Entleeren der Förderleitung mittels eines Schwammgummiballes, ein Druck zu erreichen ist, der durch Addition der Drücke des Spülgases und des von der Pumpe erzeugten Maximaldruckes entsteht.
Am Pumpengehäuse können Schauund Ausblasöffnungen vorgesehen sein, um den Innenraum zu kontrollieren und z. B. den Raum zwischen Gewebemembrane und Pumpengehäuse von Ablagerungen freizuhalten.
Es können geeignete Vorrichtungen, beispielsweise Schaltkontakte, die beim Überschreiten des zulässigen Druckes hinter dem Membrankolben ansprechen, vorgesehen sein, durch die der Pumpenantrieb abgestellt werden kann. Vorteilhaft sind Vorrichtungen, beispielsweise Manometer vorgesehen, durch die der auf den Membrankolben ausgeübte Pressdruck am Ende des Druckhubes, ohne Vorliegen von Gegendruck in der Förderleitung, gemessen werden kann. Dieser Messwert zeigt einen richtig eingestellten Pumpenhub oder das Vorliegen von Ablagerungen im Hubraum der Pumpe.
Bei ungünstigen Förderguteigenschaften, langen Förderentfernungen, zur Vermeidung von sich ablagerndem Gut aus verfahrenstechnischen Gründen usw. kann in den Druckstutzen der Pumpe Zusatzgas eingebracht werden, und zwar z. B. über einen einfachen Rohranschluss, durch selbstschliessende Blaselemente oder über poröse Einbauten. Die Einbringung ist hier günstiger als am Spülgasanschluss, da ein gleichmässiger Förderfluss erzielt werden kann.
Zur Erzielung grösserer Förderentfernungen und Fördermengen können en mehrere Membrankolben oder Membranpumpen paralle oder reihengeschaltet zusammenarbeiten. Zweckmässig sind Schaugläser am Förder leitungsbeginn vorgesehen, durch die die Arbeitsweise der Pumpe, insbesondere die Materialbeladung des Förderstromes eingeregelt und etwaige Membranbrüche erkannt werden können. Die von der Pumpe erzeugte Ansaugwirkung kann ebenfalls zur Förderung genutzt werden, beispielsweise bei einem Entladegerät. Die Fördereinrichtung kann auch zum Dosieren von Materialmengen benutzt werden.
Die Erfindung ermöglicht eine Förderung mit geringeren Gasmengen als bei bekannten Verfahren. Infolge des geringeren Druckgasverbrauches ist die aufzuwendende Energie geringer. Der geringere Gaseinsatz ermöglicht es auch, den Entstaubungsaufwand auf ein Minimum zu begrenzen. Beispielsweise können schwer aus Filtergeweben abzureinigende Stäube ohne Schwierigkeiten gefördert werden. Durch den geringeren Gaseinsatz können auch die Kosten für besondere Gase, z. B. vorgetrocknete Luft, Stickstoff usw. verringert werden. Infolge der geringeren Gas- und Fördergut geschwindigkeit im Rohr wird das Fördergut weniger zerrieben und das Rohr unterliegt geringerem Verschleiss.
In der Membranpumpe sind keine aufeinander gleitenden Flächen, zwischen die das Fördergut eindringen kann, vorhanden, so dass Verklemmungen und Verschleiss, beispielsweis, e wie bei Zellenrad- und Schneckenschleusen, nicht auftreten können.
Die Erfindungen werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die Prinzipdarstellung der einzelnen Verfah- rensschritte,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Membranpumpe mit Hubkolbenantrieb,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Membranpumpe mit federbelasteten Ventilen,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Membranpumpe mit zw,e.i ebenen Membranen,
Fig. 5 eine Seitenansicht zu Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt durch eine Membranpumpe mit schlauchförmiger Membran,
Fig. 7 einen Schnitt durch eine Schlauchrnembrane gemäss Fig. 6,
Fig. 8 eine Prinzipdarstellung zu einer Doppel Membranpumpe mit Umlaufkolb enpumpenantrieb.
Nach Fig. 1 wird in einem Aufgabebehälter 1 das eingegebene Fördergut, sofern es fluidisierbar ist, um es für die Förderung vorzubereften, mit Auflockerungselementen 2 bekannter Ausführung mit Gas angereichert. Das Aufloekerungs-und Fördergas wird von einem Gasstromerzeuger 3, beispielsweise einem Verdichter, zugeführt. In die feststoff- und fördergasführenden Leitungen sind Absperrorgane 4 eingebaut. Das Fördergemisch gelangt in die Pumpe 5, deren Kolben, dargestellt ist eine Membran 6, von einem Antriebsaggregat 7 bewegt wird. Hinter dem Pumpenraum 8 schliesst sich die Förderleitung 9 an, in die ebenfalls Auflockerungselemente 10 eingebaut sein können.
Die Gaszuleituneg 11 gabelt sich in Anschlüsse für den Aufgabebehälter 1, den Pumpenraum 8, den Druckstutzen der Pumpe und die Auflockerungselemente 10 der Förderleitung 9.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Pumpe 5.
Die Membran 6 wird über eine Druckflüssigkeit 12 von einem Hubkolben 13 bewegt. Im Pumpenraum 8 befindet sich eine gasdurchlässige Membrane 14, unter die mittels der Gaszuleitung 11, dem Steuerventil 15, beispielsweise ein Magnetventil, ferner eine Rückschlagsicherung 16 und eine Druck- und Gasmengvnregelein- richtung 17 Gas zugeführt wird. Die Auflockerungselemente 2 des Aufgabebehälters 1 bereiten das Gut zur Förderung vor, bevor es durch Heben der Saugventilkugel 18 in den Pumpenraum 8 gelangt. Über die Druckventilkugel 19 kommt das Gut in den Druckstutzen 20 der Pumpe 5, wo es in besonderen Fällen noch zusätzlich mit Gas über die gasdurchlässigen Auflockerungselemente 21 aufgelockert werden kann, bevor es in die Förderlelitung 9 gedrückt wird.
Der Raum zwischen der gasdurchlässigen Membrane 14 und dem Pumpengehäuse kann mittels Gas, das über die Gaszuleitung 11 eingebracht wird, nach Entfernen der Verschlussschraube 22 in grösseren Abständen ausgeblasen werden. Ein Manometer 23 zeligt die Spannung der Membrane beispielsweise nach Einfüllen des Öles, beim Abgang von Leckflüssigkeiten oder beim Vorliegen von Ablagerungen im Pumpenraum 8 an.
In Fig. 3 ist die Saugventilkugel 18 und die Druckventilkugel 19 in federbelasteter Ausführung dargestellt, um geringere schädliche Räume zu erreichen und leinen waagrecht liegenden Druckstutzen 20 der Pumpe 5 zu ermöglichen.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Membranpumpe 25 mit zwei ebenen mit vorgeformten Ringen versehenen Membranen 6. Die Saugventilkugel 18 ist hängend ausgeführt.
Fig. 5 zeigt die Druckventilkugel 19 zu einer Pumpe 5 nach Fig. 4 mit horizontal liegendem Druckstutzen der Pumpe 5.
Fig. 6 stellt eine Membranpumpe 25 mit schlauchförmiger Membran 24 dar. Diese kann, wie Fig. 7 zeigt, um das Zusammendrücken zu erleichtern und die Membrane zu schonen, in bekannter Weise vorgeformt sein.
In Fig. 8 sind zwei parallel arbeitende Membranpumpen 25 dargestellt, die ihre Druckflüssigkeit von einer Umlaufkolbenpumpe 26 und das Gas von einem Gasstromerzeuger 3 beziehen, wobei die periodische Beaufschlagung mit Flüssigkelit und Gas durch eine Steuereinnichtung 27 vorgenommlen wird.
Method and device for the pneumatic conveying of powdery and granular material
The invention relates to a method for the pneumatic conveying of powdery and granular material, in particular with a high solids loading of the gas and high pressure, and a device for carrying out this method.
Methods for pneumatic conveying with compressed air or another gas are known, in which the conveyed material, before it reaches the conveyed material sluice or the spindle pump, is put into a loosened state by means of a gas. It is known to loosen up the material within a lock, b, for example a cellular wheel, hose wheel or screw lock. It has also already been proposed to keep the conveyed material in the pipe in the loosened state or to move it by blowing in very small amounts of air.
When using these process steps using locks, i.e. components that bring the material to be conveyed into the pipe, but do not provide a significant amount of energy for conveying in the pipe, for example rotary valve, screw, container, chamber or injector locks, there is wear and tear, risk of jamming , high energy requirements or large building volume. The conveying gas breaks through the solid, even if it is fed continuously into the conveying pipe or is already stored in a pressure vessel connected to the conveying pipe, and forms air bubbles and solid plugs in the conveying pipe. When using spindle pumps, solids and gas are brought into the delivery pipe as a homogeneous mixture.
A combination of this process step with a loosening of the gradually settling Gemi shear in the conveyor pipe was not yet known. The shortcomings of such a method are that the spindle pump causes severe wear and tear, severe abrasion of the conveyed material and, due to the associated release of frictional heat, an energy requirement that is not involved in the conveyance.
The purpose of the invention is to realize a conveying method in which dusty and granular goods can be conveyed with small amounts of air, low energy requirements and low dedusting expenditure.
The method according to the invention is characterized in that the material, which is removed in portions from a feed container, is placed in a flowable state by adding gas before it enters the pump and in its interior and is introduced in portions into the delivery line and is transported in jets or by adding gas, such a process is carried out with reduced impacts to a delivery point.
Goods that trickle down or that should be sucked in above a certain height can be loosened by mechanical swirling before entering the pump, so that a mixture with liquid and gas-like properties is created.
In the case of short conveying paths and slowly settling goods, the amount of air added in the previous two process steps is generally sufficient to push the goods through the pipeline to a separator. In the case of long conveying paths or frequent downtimes, before which the pipe content n should not be blown out every time, it is advantageous to keep the conveyed material in the loosened state by supplying conveying gas according to known methods in the conveying line or to move it into this. If special gases are used for loosening and conveying, they can then be cleaned and then used again.
The device according to the invention for carrying out the method is characterized by a diaphragm pump with minimal harmful spaces, press elements or rotating elements with the interposition of gas or liquid being provided for moving the diaphragm piston.
The suction and pressure ports of the diaphragm pump can be provided with valves that can be opened and closed alternately or other shut-off devices.
A rubber ball valve that rests on a likewise elastic sealing seat has proven advantageous. Gas is preferably blown into the pump chamber only during the pressure stroke and, depending on the properties of the conveyed material, only during a short section of the pressure stroke. In the case of plastic powder, for example, by blowing in only during a third of the pressure stroke, for example in its middle section, a favorable mode of operation, in particular a large delivery rate, can be achieved. The purge gas supply can be controlled using a cam, limit switch and solenoid valve. However, it can also be added periodically by other known methods, for example controlled directly by the drive of the pump by means of a slide. The purge gas can be via simple pipe connections such.
B. pipes opening tangentially into the pump chamber, or blown through self-closing blowing elements or via porous internals.
The porous internals can be rigid, for example as a sintered metal plate, or movable, for example as a gas-permeable membrane. Behind the porous internals s! and expediently only minimal gas penetration gaps are present in order not to enlarge the harmful space and thus reduce the pressure that can be reached. Since a fabric membrane can cling to the pump housing and is inflated when gas is blown in, while at the same time caking material to be conveyed is repelled, this is particularly advantageous as a porous built-in part.
The pump diaphragm can also be made gas-permeable. The amount and pressure of the purging gas can be regulated with known devices according to the properties of the material to be conveyed, the conveying pressure and the structural design of the pump interior. The control element, which allows the scavenging air to flow periodically into the pump chamber, is advantageously arranged as close as possible to the pump chamber in order to avoid harmful spaces. A non-return device is expediently built into the purging gas supply line so that, for example, to empty the delivery line by means of a sponge rubber ball, a pressure can be achieved that is created by adding the pressures of the purging gas and the maximum pressure generated by the pump.
Inspection and exhaust openings can be provided on the pump housing in order to control the interior and e.g. B. to keep the space between the fabric membrane and the pump housing free of deposits.
Suitable devices, for example switching contacts, which respond when the permissible pressure behind the diaphragm piston is exceeded, can be provided by means of which the pump drive can be switched off. Devices, for example manometers, are advantageously provided by means of which the pressure exerted on the diaphragm piston can be measured at the end of the pressure stroke without the presence of counter pressure in the delivery line. This measured value shows a correctly set pump stroke or the presence of deposits in the displacement of the pump.
In the case of unfavorable properties of the conveyed good, long conveying distances, to avoid deposits of good for procedural reasons, etc., additional gas can be introduced into the pressure port of the pump, namely z. B. via a simple pipe connection, through self-closing blowing elements or via porous internals. The introduction is cheaper here than at the purging gas connection, since a uniform delivery flow can be achieved.
Several diaphragm pistons or diaphragm pumps can work together in parallel or in series to achieve greater delivery distances and delivery rates. It is advisable to provide sight glasses at the start of the delivery line, through which the operation of the pump, in particular the material loading of the delivery flow, can be adjusted and any membrane ruptures can be detected. The suction effect generated by the pump can also be used for delivery, for example in the case of a discharge device. The conveyor can also be used to dose quantities of material.
The invention enables a delivery with smaller amounts of gas than with known methods. As a result of the lower consumption of compressed gas, the energy required is lower. The lower use of gas also makes it possible to limit the dedusting effort to a minimum. For example, dusts that are difficult to clean from filter fabrics can be conveyed without difficulty. Due to the lower use of gas, the costs for special gases, e.g. B. pre-dried air, nitrogen, etc. can be reduced. As a result of the lower gas and conveyed material speed in the pipe, the conveyed material is less ground and the pipe is subject to less wear.
In the diaphragm pump there are no surfaces that slide on one another, between which the conveyed material can penetrate, so that jamming and wear, for example, as in the case of cellular wheel and screw sluices, cannot occur.
The inventions are explained in more detail below using an exemplary embodiment.
In the accompanying drawing show:
1 shows the basic representation of the individual process steps,
2 shows a section through a diaphragm pump with a reciprocating piston drive,
3 shows a section through a diaphragm pump with spring-loaded valves,
4 shows a section through a diaphragm pump with two flat diaphragms,
FIG. 5 shows a side view of FIG. 4,
6 shows a section through a diaphragm pump with a tubular diaphragm,
7 shows a section through a hose membrane according to FIG. 6,
8 shows a basic illustration of a double diaphragm pump with a circulating piston pump drive.
According to FIG. 1, the input material to be conveyed is in a feed container 1, if it can be fluidized in order to prepare it for conveying, enriched with gas with loosening elements 2 of known design. The loosening and conveying gas is supplied by a gas flow generator 3, for example a compressor. Shut-off devices 4 are installed in the lines carrying solids and conveying gas. The delivery mixture reaches the pump 5, the piston of which, a membrane 6 is shown, is moved by a drive unit 7. Behind the pump chamber 8, the delivery line 9 connects, in which loosening elements 10 can also be installed.
The gas supply line 11 forks into connections for the feed container 1, the pump chamber 8, the pressure connection of the pump and the loosening elements 10 of the delivery line 9.
2 shows an exemplary embodiment of the pump 5.
The membrane 6 is moved by a reciprocating piston 13 via a pressure fluid 12. In the pump chamber 8 there is a gas-permeable membrane 14, under which gas is supplied by means of the gas supply line 11, the control valve 15, for example a solenoid valve, a non-return device 16 and a pressure and gas quantity control device 17. The loosening elements 2 of the feed container 1 prepare the material for conveyance before it reaches the pump chamber 8 by lifting the suction valve ball 18. Via the pressure valve ball 19, the material comes into the pressure nozzle 20 of the pump 5, where in special cases it can also be loosened with gas via the gas-permeable loosening elements 21 before it is pressed into the delivery line 9.
The space between the gas-permeable membrane 14 and the pump housing can be blown out at larger intervals by means of gas that is introduced via the gas supply line 11 after the screw plug 22 has been removed. A manometer 23 indicates the tension of the membrane, for example after the oil has been filled in, when leakage fluids are discharged or when deposits are present in the pump chamber 8.
In Fig. 3 the suction valve ball 18 and the pressure valve ball 19 are shown in a spring-loaded design in order to reach smaller harmful spaces and to allow a horizontal pressure connection 20 of the pump 5.
4 shows a section through a diaphragm pump 25 with two flat diaphragms 6 provided with preformed rings. The suction valve ball 18 is designed to be suspended.
FIG. 5 shows the pressure valve ball 19 for a pump 5 according to FIG. 4 with the pressure connection of the pump 5 lying horizontally.
FIG. 6 shows a diaphragm pump 25 with a tubular diaphragm 24. As FIG. 7 shows, this can be preformed in a known manner in order to facilitate the compression and to protect the diaphragm.
8 shows two diaphragm pumps 25 operating in parallel, which draw their pressure liquid from a circulating piston pump 26 and the gas from a gas flow generator 3, the periodic application of liquid and gas being carried out by a control device 27.