DE102017205071A1

DE102017205071A1 - Umlenk-Rohrelement für eine pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung

Info

Publication number: DE102017205071A1
Application number: DE102017205071.3A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Stark; Michael Dürr; Stefan Eberle; Lorenz Reich; Levke Schacht
Original assignee: Coperion GmbH
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: DE102017205071B4

Abstract

Ein Umlenk-Rohrelement (1) für eine pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung dient zur Umlenkung einer Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) am Eingang des Rohrelements (1) in eine Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) am Ausgang des Rohrelements (1). Das Rohrelement (1) hat einen Umlenkwinkel (α1 + α2 + α3) zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) von mindestens 45°. An mindestens einem eingangsseitigen Erweiterungs-Rohrsegment (6) erweitert sich ein Rohr-Förderquerschnitt. Dieser verengt sich an mindestens einem ausgangsseitigen Verengungs-Rohrsegment (21). Zwischen dem Erweiterungs-Rohrsegment (6) und dem Verengungs-Rohrsegment (21) ist mindestens ein gerundetes Umlenk-Rohrsegment (10, 15) angeordnet. Ein Rohrdurchmesser längs des Umlenk-Rohrsegments (10, 15) bleibt konstant. Es resultiert ein Umlenk-Rohrelement und eine hiermit ausgerüstete Fördereinrichtung, bei der eine Kombination einer Restentleerbarkeit, einer Druckverlustreduzierung, der Herstellungskosten sowie einer Verringerung bzw. Vermeidung von Schüttgutrückständen aufgrund der Umlenkung verbessert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umlenk-Rohrelement für eine pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Schüttgut-Fördereinrichtung mit einem derartigen Umlenk-Rohrelement.
Umlenk-Rohrelemente für pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtungen sind in vielerlei Ausgestaltung aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2004 017 564 A1 , der DE 41 12 423 C2 , der DE-PS 958 279 , der DE-PS 639 074 , der DE-PS 686 166 , der DE-PS 924 377 , der DE-PS 1 096 830 , der DE-AS 1 275 456 , der DE 195 43 256 C2 , der EP 1 384 694 A1 , der EP 2 248 745 A1 , der AT 6883 und der US 7,300,074 B1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung eines Umlenk-Rohrelements in Bezug auf eine Kombination der nachfolgenden Anforderungen zu finden:

– Restentleerbarkeit in allen Einbaulagen, auch bei niedrigen Fördergasgeschwindigkeiten,
– Druckverlustreduzierung und damit Energieeinsparung,
– Reduktion von Herstellungskosten,
– Verringerung bzw. Vermeidung von Schüttgutrückständen aufgrund der Umlenkung.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Umlenk-Rohrelement mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Der Einsatz von Umlenk-Rohrsegmenten zwischen einem Erweiterungs-Rohrsegment und einem Verengungs-Rohrsegment, wobei längs des jeweiligen Umlenk-Rohrsegments ein Rohrdurchmesser konstant bleibt, führt einerseits zu einem einfachen Aufbau des Umlenk-Rohrelements und kann andererseits zu einer Vergrößerung eines effektiven Umlenkbogens führen. Hierdurch wird eine Restentleerung vereinfacht und auch ein Druckverlust reduziert. Eine Fördergasgeschwindigkeit innerhalb des Umlenk-Rohrelements kann vorteilhaft verringert sein. Es folgt bei der pneumatischen Förderung dann eine entsprechende Energieeinsparung. Aufgrund des Erweiterungs-Rohrsegments haben die Umlenk-Rohrsegmente einen größeren Durchmesser als der Durchmesser zu Beginn des Erweiterungs-Rohrsegments. Aufgrund des Verengungs-Rohrsegments haben die Umlenk-Rohrsegmente einen größeren Durchmesser als am Ende des Verengungs-Rohrsegments.
Der Umlenkwinkel des Umlenk-Rohrelements kann 45° betragen, kann größer sein als 45°, kann 60° betragen, kann größer sein als 60°, kann 90° betragen, kann größer sein als 90° und kann beispielsweise auch 120° betragen. Das mindestens eine Umlenk-Rohrsegment kann einen im Wesentlichen geraden, also in sich im Vergleich zu einem exakt geraden Verlauf um beispielsweise nicht mehr als 10° gekrümmten, Verlauf aufweisen. Das Rohrelement kann also längs des mindestens einen Umlenk-Rohrsegments einen zumindest näherungsweise geraden Verlauf haben, sodass sich ein Umlenkwinkel längs des mindestens einen Umlenk-Rohrsegments nicht oder jedenfalls um nicht mehr als beispielsweise 10° ändert. Das mindestens eine Umlenk-Rohrsegment kann einen exakt geraden Verlauf aufweisen.
Die Umlenk-Rohrsegmente können jeweils gerade verlaufend ausgeführt sein. Zwischen Verlaufsachsen der gerade verlaufenden Umlenk-Rohrsegmente liegt ein Umlenkwinkel vor. Ein Umlenkwinkel des jeweiligen Umlenk-Rohrsegments ist definiert als der Winkel zwischen einer Mantellinie des jeweiligen Umlenk-Rohrsegments, die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außen liegt, und der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung oder der entsprechenden Mantellinie des vorhergehenden Rohrsegments. Ein Umlenkwinkel eines Umlenk-Rohrsegments heißt nicht zwangsläufig, dass in diesem Umlenk-Rohrsegment auch eine Prall-Umlenkung des Schüttguts stattfindet. Das Umlenk-Rohrelement kann so ausgeführt sein, dass das Schüttgut zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Rohrelements mindestens zwei Mal durch Prall an Umlenkbereichen des Rohrelements umgelenkt wird. Bei den Umlenkbereichen kann es sich jeweils um gerundete Umlenkbereiche handeln, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Eine Winkelabfolge der Umlenkwinkel der Rohrsegmente des Umlenk-Rohrelements kann so sein, dass ein Mindest-Prallwinkel des Schüttguts an den Umlenkbereichen der Rohrsegmente größer ist als 15°. Bei diesem Prallwinkel handelt es sich um den Winkel zwischen einer Förderrichtung des einfallenden Schüttguts und dem Flächenabschnitt des Umlenkbereichs des jeweiligen Rohrsegments, auf den das Schüttgut auftrifft. Alternativ kann dieser erste Prallwinkel berechnet werden als Winkel zwischen einer Rohrachse eines zuführenden Förderrohrs und einem Anstellwinkel einer ersten Prallfläche des Umlenk-Rohrelements. Der Mindest-Prallwinkel kann auch größer sein als 20°.
Aufgrund der erreichbaren Reduktion von Prall- bzw. Schleifvorgängen wird das Schüttgut in dem Umlenk-Rohrelement geringer abgebremst. Das Umlenk-Rohrsegment kann so ausgeführt sein, dass bis einschließlich des Verengungs-Rohrsegments im Förderweg des Schüttguts genau zwei Prallvorgänge stattfinden. Diese beiden Prallvorgänge können am ersten Umlenk-Rohrsegment und am Verengungs-Rohrsegment stattfinden. Alternativ kann das Umlenk-Rohrsegment auch so ausgeführt sein, dass bis einschließlich des Verengungs-Rohrsegments im Förderweg des Schüttguts mehr als zwei Prallvorgänge stattfinden. Das Umlenk-Rohrelement kann so ausgeführt sein, dass eine Förderrichtung des Schüttguts längs des zweiten Umlenk-Rohrsegments parallel zur äußeren Mantellinie des zweiten Umlenk-Rohrsegments verläuft, sodass an diesem zweiten Umlenk-Rohrsegment gerade kein Prallvorgang stattfindet.
Durch den Einsatz mindestens eines gerade verlaufenden Umlenk-Rohrsegments kann ein gezieltes Prallverhalten des geförderten Schüttguts erreicht werden, was zur Verringerung bzw. Vermeidung von Schüttgutrückständen führen kann, die insbesondere aufgrund eines schleifenden Kontaktes des Schüttguts bei der Umlenkung ansonsten entstehen können. Insgesamt wird beim Umlenk-Rohrelement erreicht, dass das Schüttgut durch einige wenige, definierte Prallvorgänge umgelenkt wird. Ein Entlangschleifen des Schüttguts über einen längeren Bereich des Umlenk-Rohrelements wird vermieden. Die Gefahr des Auftretens von sich ablösenden Belägen, beispielsweise von Engelshaar, insbesondere beim Fördern von Kunststoffgranulat, kann vermieden werden.
Ein gerundetes Umlenk-Rohrsegment liegt dann vor, wenn ein Umlenkbereich des Umlenk-Rohrsegments, also ein Innenwandbereich, in dem Schüttgut während der Förderung durch das Umlenk-Rohrelement auf das Umlenk-Rohrsegment auftrifft bzw. aufprallt, nicht als ebene Fläche ausgeführt ist. Der Umlenkbereich des Umlenk-Rohrsegments kann konkav ausgeführt sein. Durch eine solche konkave Gestaltung kann ein Zentrierungseffekt für das Schüttgut bei der Prall-Umlenkung erreicht werden. Die Anzahl unerwünschter zusätzlicher Prallstöße kann dann verringert werden. Ein gerundetes Umlenk-Rohrsegment liegt insbesondere dann vor, wenn das Umlenk-Rohrsegment einen runden, insbesondere kreisrunden, oder einen elliptischen Querschnitt, bezogen auf eine Fläche senkrecht zu einer Mittelachse des Umlenk-Rohrsegments aufweist.
Die beiden Umlenk-Rohrsegmente sorgen für eine vorteilhafte Verteilung der Umlenkwirkung und damit für eine schonende Umlenkung des Schüttguts. Beide Umlenk-Rohrsegmente können hinsichtlich ihrer Fläche senkrecht zur Mittelachse eine Rotationssymmetrie um eine Rotationssymmetrieachse aufweisen. Mindestens zwei Umlenk-Rohrsegmente können direkt aufeinanderfolgend angeordnet sein. Soweit genau zwei Umlenk-Rohrsegmente vorhanden sind, kann eine Abfolge von Umlenkwinkeln α₁, α₂, α₃ zwischen einer Mantellinie des jeweiligen Rohrsegments, die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außen liegt, und der entsprechenden Mantellinie des vorhergehenden Rohrsegments des Umlenk-Rohrelements beziehungsweise der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung folgende Wertebereiche haben: 10° ≤ α₁ ≤ 60°, insbesondere 25° ≤ α₁ ≤ 45° oder 30° ≤ α₁ ≤ 40°, 15° ≤ α₂ ≤ 50°, insbesondere 25° ≤ α₂ ≤ 45° oder 30° ≤ α₂ ≤ 40°, 10° ≤ α₃ ≤ 40°, zum Beispiel α₁/α₂/α₃ = 40°/20°/30°, 50°/20°/20°, 25°/45°/20°, 35°/35°/20°, was jeweils zu einer 90°-Umlenkung (α₁ + α₂ + α₃= 90°) führt.
Eine Rotationssymmetrie nach Anspruch 2 einzelner oder aller Rohrsegmente des Umlenk-Rohrelements führt zu einer entsprechenden Vereinfachung des Rohrelement-Aufbaus. Es können standardisierte Rohrbaureihen zur Fertigung der Rohrsegmente zum Einsatz kommen. Die Rohrsegmente können mit um eine Rotationssymmetrieachse kreisrundem Querschnitt ausgeführt sein. Die Rohrsegmente ein- und austrittsseitig abschließende Stirnflächen der Rohrsegmente können jeweils in einer Ebene liegen, auf der die Rotationssymmetrieachse des jeweiligen Rohrsegments nicht senkrecht liegt. Es resultiert ein schräger Abschnitt des jeweiligen Rohrsegments. Alternativ zu einer Rotationssymmetrie um eine Rotationssymmetrieachse kann mindestens eines der Rohrsegmente mit einem elliptischen Querschnitt vorliegen.
Ein Kippwinkel nach Anspruch 3 stellt einen weiteren Freiheitsgrad beim Einbau des Erweiterungs-Rohrsegments bzw. des Verengungs-Rohrsegments dar. Dies kann zur schonenden Schüttgutführung genutzt werden. Die Mittelachse des Erweiterungs-Rohrsegments ist vorgegeben durch eine Verbindung der Mittelpunkte des jeweiligen Rohrsegment-Querschnitts im Bereich einer eingangsseitigen und einer ausgangsseitigen Rohrsegment-Anschlussebene. Es ergibt sich eine Exzentrizität des Erweiterungs-Rohrsegments bzw. des Verengungs-Rohrsegments: Die Mitte der Austrittsöffnung des Erweiterungs-Rohrsegments bzw. des Verengungs-Rohrsegments fluchtet, gesehen in der Förderrichtung, nicht mit der Mitte der Eintrittsöffnung dieses Erweiterungs-Rohrsegments bzw. Verengungs-Rohrsegments. Der Kippwinkel der Mittelachse des Erweiterungs-Rohrsegments bzw. des Verengungs-Rohrsegments zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung bzw. zur Schüttgut-Austritts-Förderrichtung kann positiv sein, sodass sich eine Verkippung ergibt, die einen Beitrag in Richtung des gesamten Umlenkwinkels zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung liefert. Alternativ kann dieser Kippwinkel auch negativ sein, sodass die Verkippung der Mittelachse beziehungsweise der Rotationssymmetrieachse einen effektiv reduzierenden Beitrag zum gesamten Umlenkwinkel zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung, also entgegen der Umlenkrichtung des gesamten Umlenkwinkels, liefert. Der Betrag dieses Kippwinkels kann größer sein als 3°, kann größer sein als 5°, kann größer sein als 8°, kann 10° sein, kann größer sein als 10° und kann bis zu 30° sein.
Eine konische Ausführung nach Anspruch 4 führt zu niedrigen Herstellungskosten des Rohrelements. Der Konus-Öffnungswinkel kann größer sein als 6°, kann 9° betragen, kann größer sein als 10°, kann größer sein als 16°, kann 20° betragen und kann auch größer sein als 20°. Die konisch ausgeführten Rohrsegmente können aus rotationssymmetrischen Roh-Rohrsegmenten hergestellt werden. Da Stirnflächen der konfektionierten konischen Rohrsegmente regelmäßig nicht senkrecht auf deren Rotationssymmetrieachsen stehen, sind die fertig produzierten, konischen Rohrsegmente dann streng genommen nicht insgesamt mehr rotationssymmetrisch.
Eine Winkelbeziehung nach Anspruch 5 führt dazu, dass das Schüttgut bei einem Einlauf in das Erweiterungs-Rohrsegment bzw. bei einem Auslauf aus dem Verengungs-Rohrsegment im Außenbereich der Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements nicht umgelenkt wird. Dies sorgt für eine Beruhigung der Schüttgutführung und eine entsprechende Druckverlustreduzierung. Eine Fördergasgeschwindigkeit kann reduziert werden. Dem Schüttgut kann, ohne dass beispielsweise im Erweiterungs-Rohrsegment ein Prall erfolgt, vor einer ersten Prall-Umlenkung mehr Raum gegeben werden. Insbesondere an einer Innenseite des Erweiterungs-Rohrsegments sowie gegebenenfalls mindestens des nächsten sich hieran anschließenden Umlenk-Rohrsegments kann ein Schüttgut-Aufprall vermieden werden.
Gleiche Umlenkwinkel der beiden Umlenk-Rohrsegmente nach Anspruch 6 sorgen dafür, dass ein Umlenken bzw. ein Prall des Schüttguts praktisch ausschließlich am in Förderrichtung führenden, ersten Umlenk-Rohrsegment stattfindet. Die äußere Mantellinie des zweiten Umlenk-Rohrsegments verläuft dann parallel zur Ausfallsrichtung des Schüttguts nach dessen Umlenkung am ersten Umlenk-Rohrsegment. Das Umlenk-Rohrelement kann dann so ausgeführt sein, dass eine Umlenkung bzw. ein Prall des Schüttguts ausschließlich oder praktisch ausschließlich am ersten Umlenk-Rohrsegment sowie am Verengungs-Rohrsegment stattfindet. Beide Prall-Umlenkungen können dann an gerundeten Umlenkbereichen stattfinden.
Eine Winkelbeziehung nach Anspruch 7 führt bei rotationssymmetrischen Umlenk-Rohrsegmenten zu einer einfachen Fertigung.
Ein Querschnittsflächenverhältnis nach Anspruch 8 kann im Bereich zwischen 1,3 und 1,8 und insbesondere im Bereich zwischen 1,4 und 1,6 oder im Bereich zwischen 1,6 und 1,7 liegen. Die maximale Förderquerschnittsfläche ist also im Vergleich zur eingangs- und/oder ausgangsseitigen Förderquerschnittsfläche erweitert. Diese Erweiterung kann beispielsweise durch Übergang zwischen folgenden Rohrbaureihen des eingangs- bzw. ausgangsseitigen Förderrohrs und der Umlenk-Rohrsegmente geschehen: DN80/DN100, DN100/DN125, DN125/DN150, DN150/DN200, DN175/DN225, DN200/DN250, DN250/DN300, DN300/DN400. Die erste Bezeichnung X der vorstehenden Paarung X/Y gibt dabei jeweils die Förderrohrbaureihe des eingangs- bzw. ausgangsseitigen Förderrohrs und die zweite Bezeichnung Y die Förderrohrbaureihe der Umlenk-Rohrsegmente an. Aufgrund der Obergrenze dieses Querschnittsflächenverhältnisses ergibt sich eine vergleichsweise moderate Fördergas-Geschwindigkeitsverringerung im Förderweg der Umlenk-Rohrsegmente.
Ein Verhältnis gemäß Anspruch 9 kann im Bereich zwischen 0,7 und 1,7 liegen.
Ein Verhältnis nach Anspruch 10 kann im Bereich zwischen 1,1 und 2,1 liegen. Bei mehreren Umlenk-Rohrsegmenten ist bei dieser Verhältnisbildung das in Schüttgut-Förderrichtung führende Umlenk-Rohrsegment gemeint. Dieses Verhältnis kann im Bereich von 1,15 liegen.
Das Verhältnis nach Anspruch 11 kann im Bereich zwischen 0,5 und 0,8 liegen.
Das Verhältnis nach Anspruch 12 kann im Bereich zwischen 2 und 5 oder zwischen 2,5 und 5 liegen. Zur Bestimmung des Umlenkradius wird die Umlenkwirkung des Rohrelements über einen Teilkreis angenähert. Der Radius dieses Teilkreises ist der Umlenkradius. Dieses Verhältnis kann im Bereich von 2,5 liegen.
Das Verhältnis nach Anspruch 13 kann im Bereich zwischen 18/90 und 25/90 oder im Bereich zwischen 20/90 und 24/90 liegen. Dieses Verhältnis kann bei etwa 18/90 liegen.
Die Vorteile eines Umlenk-Rohrelements mit genau einem gerundeten Umlenk-Rohrsegment nach Anspruch 14 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Umlenk-Rohrelement insbesondere im Zusammenhang der Ausführung, bei der in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außenliegende Mantellinien des Erweiterungs-Rohrsegments bzw. des Verengungs-Rohrsegments parallel zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung bzw. zur Schüttgut-Austritts-Förderrichtung liegen, bereits erläutert wurden. Soweit genau ein Umlenk-Rohrsegment vorhanden ist, kann eine Abfolge von Umlenkwinkeln α₁, α₂ zwischen einer Mantellinie des jeweiligen Rohrsegments, die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außen liegt, und der entsprechenden Mantellinie des vorhergehenden Rohrsegments des Umlenk-Rohrelements folgende Wertebereiche haben: 10 ° ≤ α₁ ≤ 45°, 30 ° ≤ α₂ ≤ 80°, zum Beispiel α₁/α₂ = 35°/55°. Im Einzelfall kann α₁ auch größer sein als 25° oder größer sein als 45°, zum Beispiel α₁/α₂ = 60°/30°, was wiederum jeweils zu einer 90°-Umlenkung (α₁ + α₂ = 90°) führt.
Die Vorteile einer Schüttgut-Fördereinrichtung nach Anspruch 15 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Umlenk-Rohrelement erläutert wurden.
Die Rohrsegmente des Umlenk-Rohrelements können im Bereich der Umlenk- bzw. Prallbereiche aufgeraut sein. Hierdurch kann auch bei extrem empfindlichem Schüttgut eine Belags- oder Engelshaarbildung vermieden werden.
Ausführbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Umlenk-Rohrelement für eine pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung zur Umlenkung einer Schüttgut-Förderrichtung um 90°;
2 eine Seitenansicht gemäß Blickrichtung II in 1;
3 eine perspektivische Ansicht des Umlenk-Rohrelements nach 1;
4 bis 15 in zu den 1 bis 3 ähnlichen Darstellungen vier weitere Ausführungen für ein derartiges Umlenk-Rohrelement;
16 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements in einer zur 1 ähnlichen Darstellung mit zusätzlich dargestellten Umlenk- bzw. Prallwegen des Schüttguts;
17 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements in einer zur 1 ähnlichen Darstellung; und
18 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements in einer zur 1 ähnlichen Darstellung.
Ein in den 1 bis 3 dargestelltes Umlenk-Rohrelement 1, das auch als Umlenkbogen bezeichnet wird, dient als Bestandteil für eine pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung zur Umlenkung einer Schüttgut-Förderrichtung. Das Umlenk-Rohrelement 1 lenkt eine Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 am Eingang des Rohrelements 1 in eine Schüttgut-Austritts-Förderrichtung 3 am Ausgang des Rohrelements 1 um. Ein Umlenkwinkel zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung 3 beträgt beim Rohrelement 1 90°.
Eingangsseitig hat das Rohrelement 1 zunächst einen Flansch 4. In Förderrichtung folgt ein gerades Rohrstück 5. Ein Innendurchmesser d_F des Flansches 4 und des geraden Rohrstücks 5 ist ungefähr gleich einem Förderleitungs-Innendurchmesser einer nicht dargestellten Schüttgut-Förderleitung, in die das Umlenk-Rohrelement 1 eingesetzt ist.
An das gerade Rohrstück 5 schließt sich in Schüttgut-Förderrichtung ein eingangsseitiges Erweiterungs-Rohrsegment 6 an. In dem Erweiterungs-Rohrsegment 6 erweitert sich ein Rohr-Förderquerschnitt des Rohrelements 1 auf einen Querschnitt, der größer ist als der Förderquerschnitt der Förderleitung. Das Erweiterungs-Rohrsegment 6 ist als exzentrischer Rohrabschnitt ausgeführt. Eine Mittelachse 7 des Erweiterungs-Rohrsegments 6 schließt mit der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 einen Erweiterungssegment-Kippwinkel α_EIN ein. α_EIN beträgt beim Rohrelement 1 4,5°. Die Mittelachse 7 ist definiert als Verbindungsachse zwischen den Zentren eines Querschnitts des Erweiterungs-Rohrsegments 6 einerseits in der eingangsseitigen Anschlussebene zum in Strömungsrichtung vorhergehenden Rohrsegment und andererseits in der ausgangsseitigen Anschlussebene zum in Strömungsrichtung nachfolgenden Rohrsegment. Die Mittelachse 7 kann gleichzeitig eine Rotationssymmetrieachse des Erweiterungs-Rohrsegments sein.
Das Erweiterungs-Rohrsegment 6 ist konisch ausgeführt. Ein Konus-Öffnungswinkel k (vgl. 2) des Erweiterungs-Rohrsegments 6 beträgt 9°. Der Erweiterungssegment-Kippwinkel α_EIN ist beim Umlenken des Rohrelements 1 gleich dem halben Konus-Öffnungswinkel k. Eine Mantellinie 8 des Erweiterungs-Rohrsegments 6, die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements 1 außen liegt, liegt parallel zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2.
Bedingt durch die Verkippung des Erweiterungs-Rohrsegments 6 um den Erweiterungssegment-Kippwinkel α_EIN liegt eine Stirnfläche 9 des Erweiterungs-Rohrsegments 6, über die dieses mit dem geraden Rohrstück 5 verbunden ist, nicht senkrecht auf der Mittelachse 7, sondern um einen entsprechenden Kippwinkel verkippt. Die Stirnfläche 9 gibt eine erste, eingangsseitige Anschlussebene des Erweiterungs-Rohrsegments 6 vor.
Ein Querschnitt des Erweiterungs-Rohrsegments 6 ist in einer von der Stirnfläche 9 vorgegebenen Ebene kreisrund. Senkrecht zur Mittelachse 7 weicht der Querschnitt des Erweiterungs-Rohrsegments 6 von einer Kreisform ab.
In Schüttgut-Förderrichtung an das Erweiterungs-Rohrsegment 6 schließt sich ein gerade verlaufendes Umlenk-Rohrsegment 10 des Rohrelements 1 an. Ein Durchmesser d_E des im Querschnitt kreisförmigen Umlenk-Rohrsegments 10 ist längs des Umlenk-Rohrsegments 10 konstant. Entsprechend ist ein Rohr-Förderquerschnitt längs des Umlenk-Rohrsegments 10 konstant.
Ein Umlenkwinkel α₁ zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 und einer Rotationssymmetrieachse 11 des Umlenk-Rohrsegments 10 beträgt beim Rohrelement 1 40°. Dieser Umlenkwinkel α₁ liegt auch vor zwischen der Mantellinie 8 und einer umlenkkurvenäußeren Mantellinie 12 des Umlenk-Rohrsegments 10.
Ein Winkel zwischen den beiden Achsen 7, 11 der Rohrsegmente 6, 10 beträgt 35,5°. Die Rohrsegmente 6, 10 liegen über Stirnflächen 13, 14 aneinander an, die auf einer Winkelhalbierenden des Winkels zwischen den Achsen 7, 11 liegen und zu diesen Achsen 7, 11 jeweils einen Winkel von 72,25° einnehmen. Ein Innenquerschnitt dieser Stirnflächen 13 und 14 ist aufgrund dieser schrägen Abschnitte der Rohrsegmente 6, 10 jeweils elliptisch. Die Stirnfläche 13 des Rohrsegments 6 gibt eine ausgangsseitige Anschlussebene des Erweiterungs-Rohrsegments 6 vor. Zwischen den Zentren des Querschnitts des Erweiterungs-Rohrsegments 6 einerseits in der Ebene der Stirnfläche 9 und andererseits in der Ebene der Stirnfläche 13 verläuft die Mittelachse 7.
An das erste Umlenk-Rohrsegment 10 des Rohrelements 1 schließt sich in Schüttgut-Förderrichtung ein weiteres gerade verlaufendes Umlenk-Rohrsegment 15 an. Dieses hat ebenfalls einen längs des Umlenk-Rohrsegments 15 konstanten Rohrdurchmesser und einen bezogen auf eine Querschnittsfläche senkrecht zu einer Rotationssymmetrieachse 16 des Umlenk-Rohrsegments 15 kreisförmigen Innenquerschnitt. Die Innendurchmesser d_E der beiden Umlenk-Rohrsegmente 10, 15 sind gleich.
Die Rotationssymmetrieachse 16 des Umlenk-Rohrsegments 15 schließt mit der Rotationssymmetrieachse 11 des Umlenk-Rohrsegments 10 einen Winkel α₂ von 20° ein. Dieser Winkel entspricht dem Winkel der Mantellinie 12 mit einer kurvenäußeren Mantellinie 17 des Umlenk-Rohrsegments 15.
Aneinander anliegende Stirnflächen 18, 19 der Umlenk-Rohrsegmente 10, 15 liegen in einer Verbindungsebene 20. Diese liegt auf einer Winkelhalbierenden zwischen den beiden Mantellinien 12, 17 bzw. auf einer Winkelhalbierende zwischen den beiden Rotationssymmetrieachsen 11, 16. Gleichzeitig stellt diese Winkelhalbierende, auf der die Verbindungsebene 20 liegt, die Halbierung eines Teil-Umlenkwinkels der Schüttgut-Förderrichtung dar, der durch den Übergang zwischen den beiden Umlenk-Rohrsegmenten 10, 15 gebildet wird. Ein Verbindungsbereich zwischen den beiden Umlenk-Rohrsegmenten im Bereich der Verbindungsebene 20 kann durch entsprechendes schräges Abschneiden eines geraden Rohrstücks und 180°-Verdrehen des einen Rohrstücks zum anderen erreicht werden.
An das in der Schüttgut-Förderrichtung zweite Umlenk-Rohrsegment 15 schließt sich in Schüttgut-Förderrichtung ein Verengungs-Rohrsegment 21 des Umlenk-Rohrsegments 1 an. Im Verengungs-Rohrsegment 21 verengt sich der Rohr-Förderquerschnitt. Ein Verengungssegment-Kippwinkel α_AUS einer Mittelachse 22 des Verengungs-Rohrsegments 21 zur Schüttgut-Austritts-Förderrichtung 3 beträgt ebenfalls 4,5°. Das Verengungs-Rohrsegment 21 ist wie das Erweiterungs-Rohrsegment konisch ausgeführt und hat einen Konus-Öffnungswinkel von 9°. Ein Umlenkwinkel α₃ zwischen der Rotationssymmetrieachse 16 des zweiten Umlenk-Rohrsegments 10 und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung 3 beträgt 30°. Dieser Umlenkwinkel α₃ liegt entsprechend zwischen der Mantellinie 17 des zweiten Umlenk-Rohrsegments 15 und einer in Bezug auf die Umlenkkurve des Rohrelements 1 äußeren Mantellinie 23 des Verengungs-Rohrsegments 21.
An das Verengungs-Rohrsegment 21 schließt sich in Schüttgut-Förderrichtung ein austrittsseitiges gerades Rohrstück 26 mit Innendurchmesser d_F an. Über das Verengungs-Rohrsegment 21 wird ein Rohr-Förderquerschnitt also vom zunächst erweiterten Förderquerschnitt wieder zum Förderquerschnitt der weiteren Schüttgut-Förderleitung verengt.
Das gerade Rohrstück 26 ist ausgeführt wie das eingangsseitige gerade Rohrstück 5.
An das gerade Rohrstück 26 schließt sich wiederum ein Flansch 27 an, der ausgeführt ist wie der Flansch 4.
Ein Übergang zwischen dem Verengungs-Rohrsegment 21 und dem geraden Rohrstück 26 ist ausgeführt wie der Übergang zwischen dem geraden Rohrstück 5 und dem Erweiterungs-Rohrsegment 6.
Die Summe der Umlenkwinkel α₁, α₂ und α₃ beträgt 90°.
Das Verhältnis zwischen einer maximalen Förderquerschnittsfläche (proportional zu d_E ²) und einer eingangsseitigen Förderquerschnittsfläche (proportional zu d_F ²) liegt bei dem Umlenk-Rohrelement im Bereich zwischen 1,2 und 2,0 und insbesondere zwischen 1,3 und 1,8.
Zwischen der Stirnfläche 9 und der Stirnfläche 13 hat das Erweiterungs-Rohrsegment 6 längs der Mittelachse 7 eine Länge L₂.
Zwischen der Stirnfläche 14 und der Stirnfläche 18 hat das Umlenk-Rohrsegment 10 längs der Rotationssymmetrieachse 11 eine Länge L₃.
Zwischen der Stirnfläche 19 und der Stirnfläche 24 hat das weitere Umlenk-Rohrsegment 15 längs der Rotationssymmetrieachse 16 eine Länge L₄.
Zwischen der Stirnfläche 25 und einer ausgangsseitigen Stirnfläche 28 hat das Verengungs-Rohrsegment 21 längs der Mittelachse 22 eine Länge L₅.
Für einen mittleren Durchmesser d_M des Umlenk-Rohrelements 1 gilt: d_M = (d_F + d_E)/2
Ein Verhältnis L₂/d_M zwischen der Länge L₂ und dem mittleren Durchmesser d_M liegt im Bereich zwischen 0,6 und 2,2, insbesondere zwischen 0,7 und 1,7. Im gleichen Bereich liegt auch das Verhältnis L₅/d_M.
Das Verhältnis L₃/d_M liegt im Bereich zwischen 0,8 und 2,7, besonders im Bereich zwischen 1,1 und 2,1. Dieses Verhältnis kann im Bereich von 1,15 liegen.
Ein Verhältnis L₄/d_M liegt im Bereich zwischen 0,4 und 1,0, besonders zwischen 0,5 und 0,8.
Die Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements 1 hat einen Umlenkradius R.
Ein Verhältnis R/d_M zwischen dem Umlenkradius R und dem mittleren Durchmesser d_M des Umlenk-Rohrelements 1 liegt im Bereich zwischen 2 und 5, besonders im Bereich zwischen 2,2 und 3 oder zwischen 2,5 und 5.
Ausgehend von einem Zentrum Z der durch eine Teilkreis-Annäherung eines Verlaufs der Achsen 7, 11, 16 und 22 gebildeten Umlenkkurve des Rohrelements 1 können Bogenumfangswinkel β₁, β₂ des Erweiterungs-Rohrsegments 6 und des Verengungs-Rohrsegments 21 definiert werden. Der Bogenumfangswinkel β₁ ist dabei begrenzt von Verbindungslinien des Zentrums Z mit einem eingangsseitigen Beginn der Mantellinie 8 des Erweiterungs-Rohrsegments 6 sowie einem Übergangspunkt zwischen den Mantellinien 8 und 12 der Rohrsegmente 6 und 10. Begrenzungslinien für den Bogenumfangswinkel β₂ sind definiert jeweils durch Verbindungslinien zwischen dem Zentrum Z und dem Übergangspunkt zwischen den Mantellinien 17 und 23 der Segmente 15 und 21 und dem ausgangsseitigen Endpunkt der Mantellinie 23.
Ein Bogenumfangsverhältnis β₁ durch β₂ zum gesamten Umlenkwinkel (90°) des Umlenk-Rohrelements 1 liegt im Bereich zwischen 15/90 und 26/90 und besonders im Bereich zwischen 18/90 und 25/90 oder im Bereich zwischen 20/90 und 24/90.
Gestrichelt ist in der 1 eine alternative Gestaltungsmöglichkeit für das Erweiterungs-Rohrsegment 6 gezeigt. Bei dieser Alternative ist das Erweiterungs-Rohrsegment 6 unterteilt in einen konischen Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitt 6’a und einen sich hieran anschließenden Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitt 6’b. Der in Schüttgut-Förderrichtung nachgeordnete, gerade Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitt 6’b hat einen kreisrunden Innenquerschnitt und einen Verlauf seiner Rotationssymmetrieachse parallel zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2. Eine Verbindungsebene 6’c zwischen den beiden Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitten 6’a und 6’b verläuft senkrecht zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2.
Ein Innendurchmesser des nachgeordneten Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitts 6’b ist so groß, dass die Stirnfläche 13 des Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitts 6’b wiederum, wie in der 1 dargestellt, zur angrenzenden Stirnfläche 14 des Umlenk-Rohrsegments 10 passt. Entsprechend muss, damit ein Durchmesserübergang zwischen den beiden Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitten 6’a, 6’b im Bereich der Verbindungsebene 6’c passt, ein Konuswinkel des führenden Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitts 6’a größer sein als beim durchgehenden Erweiterungs-Rohrsegment 6. Auch bei den Erweiterungs-Rohrsegmentabschnitten 6’a und 6’b verläuft die Mantellinie 8 jeweils parallel zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2.
Entsprechend unterteilt in zwei Rohrsegmentabschnitte kann auch das Verengungs-Rohrsegment 21 sein.
Anhand der 4 bis 6 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements 29 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Umlenk-Rohrelement 1 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Das Umlenk-Rohrelement 29 unterscheidet sich hauptsächlich in der Abfolge der Umlenkwinkel α₁, α₂ und α₃ vom Umlenk-Rohrelement 1. Die Abfolge α₁/α₂/α₃ beträgt beim Umlenk-Rohrelement 29 50°/20°/20°.
Beim Umlenk-Rohrelement 29 sind die Flansche 4, 27 weggelassen.
Anhand der 7 bis 9 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements 30 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Umlenk-Rohrelement 1 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Das Umlenk-Rohrelement 30 unterscheidet sich hauptsächlich in der Abfolge der Umlenkwinkel α₁, α₂ und α₃ vom Umlenk-Rohrelement 1. Die Abfolge α₁/α₂/α₃ beträgt beim Umlenk-Rohrelement 30 25°/45°/20°.
Eine Verlängerung einer inneren Mantellinie eines Einlaufes in das Umlenk-Rohrelement 10, also des eingangsseitigen, geraden Rohrstücks 5 und/oder des Erweiterungs-Rohrsegments 6, kann im Bereich eines Übergangs der äußeren Mantellinie 12, 17 zwischen dem ersten Umlenk-Rohrsegment 10 und einem nachfolgenden Rohrsegment, also dem weiteren Umlenk-Rohrelement 15, also im Bereich der Verbindungsebene 20, diese äußere Mantellinie 12, 17 schneiden. Diese Gestaltung vermeidet oder verhindert ein Gleiten des Schüttguts in einer in Bezug auf die Umlenkung äußeren Rohrwand des Umlenk-Rohrelements 30 im Bereich des ersten Umlenk-Rohrsegments 10 sowie der nachfolgenden Rohrsegmente 15, 21 und 26 des Umlenk-Rohrelements 30. Eine solche Schnittlinienbedingung zwischen der Verlängerung der inneren Einlauf-Mantellinie und eines Übergangs der äußeren Mantellinie zwischen dem ersten Umlenk-Rohrsegment und einem nachfolgenden Rohrsegment kann auch für die anderen beschriebenen Umlenk-Rohrelemente zutreffen. Hinsichtlich der Auslegung der Umlenkwinkel und der Längen der Rohrsegmente können Dimensionsrelationen berücksichtigt werden, die beispielsweise in der DE 195 43 256 C2 diskutiert sind.
Anhand der 10 bis 12 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements 31 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Umlenk-Rohrelement 1 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Anstelle von zwei Umlenk-Rohrsegmenten wie bei den Ausführungen nach 1 bis 9 hat das Umlenk-Rohrelement 31 genau ein Umlenk-Rohrsegment, nämlich das Umlenk-Rohrsegment 10. Die ausgangsseitige Stirnfläche 18 des Umlenk-Rohrsegments 10 des Rohrelements 31 grenzt direkt an die eingangsseitige Stirnfläche 25 des Verengungs-Rohrsegments 21 an.
Entsprechend liegen beim Umlenk-Rohrelement 31 lediglich zwei Umlenkwinkel α₁ und α₂ vor. Der Umlenkwinkel α₁ liegt zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 und der Rotationssymmetrieachse 11 des Umlenk-Rohrsegments 10 bzw. zwischen den Mantellinien 8, 12 vor. Der Umlenkwinkel α₂ liegt zwischen der Rotationssymmetrieachse 11 des Umlenk-Rohrsegments 10 und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung 3 und entsprechend zwischen den Mantellinien 12, 23 vor. Der Umlenkwinkel α₁ beträgt 35°. Der Umlenkwinkel α₂ beträgt 55°.
Anhand der 13 bis 15 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements 32 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Umlenk-Rohrelement 1 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Auch das Umlenk-Rohrelement 32 hat genau ein Umlenk-Rohrsegment 10. Wesentlicher Unterschied zum Umlenk-Rohrelement 31 nach den 10 bis 12 ist, dass beim Umlenk-Rohrelement 32 die Abfolge der Winkel α₁ und α₂ wie folgt ist: α₁/α₂ = 60°/30°.
Anhand der 16 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements 1a beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Umlenk-Rohrelement 1 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Umlenk-Rohrelement 1a fallen die Mittelachse 7 und die Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 beim Erweiterungs-Rohrsegment 6 zusammen. Der Winkel α_EIN ist somit 0. Auch die Mittelachse 22 und die Schüttgut-Austritts-Förderrichtung 3 fallen beim Verengungs-Rohrsegment 21 zusammen. Der Kippwinkel α_AUS ist ebenfalls 0. Die Umlenkwinkel α₁, α₂ und α₃ betragen bei dem Umlenk-Rohrelement 1a etwa 35°/35°/20°. In der 16 sind zudem Umlenk- bzw. Prallwege P von Schüttgut als Schar von Richtungspfeilen eingezeichnet. Dabei wird angenommen, dass das Schüttgut in das Erweiterungs-Rohrsegment 6 mit parallel zur Schüttgut-Eintrittsförderrichtung 2 verlaufenden Impulsvektoren gleichverteilt über die gesamte Öffnung in das Erweiterungs-Rohrsegment 6 einfällt.
Aufgrund des Umlenkwinkels α₁ trifft das Schüttgut mit einem Einfalls-Prallwinkel auf einen Umlenkbereich der gerundeten äußeren Umlenkwand des ersten Umlenk-Rohrsegments 10 mit der Mantellinie 12 auf. Dieser Einfalls-Prallwinkel ist genauso groß wie der Umlenkwinkel α₁, beträgt also etwa 35°.
Ein Ausfalls-Prallwinkel des Schüttguts nach dem Aufprallen auf dem Umlenkbereich des ersten Umlenk-Rohrsegments 10 beträgt wiederum etwa 35°, sodass der Prallweg P des Schüttguts nach diesem ersten Aufprall parallel zur äußeren Mantellinie 17 des zweiten Umlenk-Rohrsegments 15 verläuft. Es findet am zweiten Umlenk-Rohrsegment 15 also praktisch kein Aufprall des Schüttguts statt.
Anschließend trifft das Schüttgut im zweiten Prallvorgang der Umlenkung auf den Umlenkbereich des Verengungs-Rohrsegments 21. Der Einfalls-Prallwinkel beträgt hier wiederum etwa 25°, also der Absolutbetrag des Umlenkwinkels α₃ des Verengungs-Rohrsegments 21. Zudem ist längs des weiteren Prallweges noch ein weiterer Aufprall des Schüttguts im Bereich des auf das Verengungs-Rohrsegment 21 vorgebenden geraden Rohrstücks 26 dargestellt.
Der Mindest-Prallwinkel des Schüttguts beim Umlenken durch das Umlenk-Rohrelement 1a beträgt etwa 25°, ist also größer als 15° und insbesondere größer als 20°. Durch diesen Mindest-Prallwinkel wird ein unerwünschter Schleifvorgang des Schüttguts in den Umlenkbereichen vermieden.
Anhand der 17 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements 1b beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Umlenk-Rohrelement 1 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Beim Umlenk-Rohrelement 1b ist der Erweiterungssegment-Kippwinkel α_EIN kleiner als 0. Die Mittelachse 7 verläuft in Bezug auf die Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 also entgegen der gesamten Umlenkrichtung des Umlenk-Rohrelements 1b zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung 3. α_EIN beträgt etwa –7°. Der Verengungsrohrsegment-Kippwinkel α_AUS beträgt beim Umlenk-Rohrelement 1b etwa +7°. Die Umlenkwinkel α₁, α₂ und α₃ betragen bei dem Umlenk-Rohrelement 1b etwa 35°/35°/20°.
Die Gestaltung des Erweiterungs-Rohrsegments 6 sowie des Verengungs-Rohrsegments 21 bei den Umlenk-Rohrelementen 1a und 1b vermeidet bzw. verhindert ein Gleiten des Schüttguts an einer Rohrsegment-Innenwand im Bereich der Mantellinie 8 bzw. der Mantellinie 23. Dies reduziert eine Belagsbildung an diesen Segment-Innenwänden.
Anhand der 18 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Umlenk-Rohrelements 1c beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 17, insbesondere unter Bezugnahme auf die Umlenk-Rohrelemente 1, 1a und 1b erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Das Umlenk-Rohrelement 1c kann hinsichtlich vieler Merkmale als aus Komponenten der Umlenk-Rohrelemente 1 nach 1 und 1a nach 16 beziehungsweise 17 zusammengesetzt verstanden werden.
Das Erweiterungs-Rohrsegment 6 ist hinsichtlich des Erweiterungssegment-Kippwinkels α_EIN, der etwa 4° (halber Konus-Öffnungswinkel des Erweiterungs-Rohrsegments 6) beträgt, orientiert wie bei der Ausführung nach 1, sodass eine äußere Mantellinie 8 des Erweiterungs-Rohrsegments 6 parallel zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung 2 liegt. Das in Förderrichtung erste Umlenk-Rohrsegment 10 des Umlenk-Rohrelements 1c ist im Vergleich zum Erweiterungs-Rohrsegment 6 deutlich kürzer als beim Umlenk-Rohrelement 1 nach 1, wobei beim Umlenk-Rohrelement 1c nach 18 gilt: L₃ ≈ L₂. Das nachfolgende, zweite Umlenk-Rohrsegment 15 hat etwa die halbe Länge wie das erste Umlenk-Rohrsegment 10, sodass gilt L₄/L₃ ≈ ½. L₂/d_M beträgt etwa 1,28. L₃/d_M beträgt etwa 1,16. L₄/d_M beträgt etwa 0,65.
Die Umlenkwinkel α₁ und α₂ der beiden Umlenk-Rohrsegmente 10, 15 sind beim Umlenk-Rohrelement 1c gleich groß und liegen im Bereich zwischen 25° und 40°, beispielsweise bei 35°. α₃ beträgt dann 20°. Das Verengungs-Rohrsegment 21 ist mit einem Verengungssegment-Kippwinkel α_AUS mit einem Absolutbetrag von 5° relativ zur Mittelachse 22 des Verengungs-Rohrsegments 21 angeordnet.
Das Umlenk-Rohrelement 1, 29, 30, 31, 32 ist Teil einer Schüttgut-Fördereinrichtung, deren eingangsseitige Komponenten 33 und deren ausgangsseitige Komponenten 34 in der 1 lediglich angedeutet sind. Zu Details derartiger Schüttgut-Fördereinrichtungen wird auf den Stand der Technik verwiesen.
Bei den Umlenksegmenten 10 und 15 kann es sich um Abschnitte von Rohren der Standardmaße DN 80, DN 100, DN 125, DN 150, DN 200, DN 250, DN 300 bis DN 350, DN 400 und DN 450 bis DN 500 handeln. Diese Rohrsegmente können Rohrgrößen nach folgenden Normen haben:

– Reihen 1 bis 3 der Norm DIN EN 10216-1 Tabelle 5,
– DIN EN ISO 1127,
– DIN 11850,
– ASME-BPE-2005,
– DIN EN 10305-2 Tabelle 5.

Zur Fertigung des Rohrelements aus Metall können die verschiedenen Rohrsegmente zunächst einzeln gefertigt werden und dann miteinander verschweißt werden. Alternativ ist es möglich, mehrere Rohrsegmente oder auch das gesamte Umlenk-Rohrelement in einer Gussform herzustellen.
Die Rohrsegmente der vorstehend erläuterten Umlenk-Rohrelemente können jedenfalls in Abschnitten ihrer Innenwand mit einer Verschleißschutzbeschichtung versehen sein.
Innenwände der Rohrsegmente der vorstehend beschriebenen Umlenk-Rohrelemente können aufgeraut ausgeführt sein. Eine Aufrauung kann beispielsweise durch Kugelstrahlen erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004017564 A1 [0002]
DE 4112423 C2 [0002]
DE 958279 [0002]
DE 639074 [0002]
DE 686166 [0002]
DE 924377 [0002]
DE 1096830 [0002]
DE 1275456 [0002]
DE 19543256 C2 [0002, 0075]
EP 1384694 A1 [0002]
EP 2248745 A1 [0002]
AT 6883 [0002]
US 7300074 B1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN EN 10216-1 Tabelle 5 [0095]
DIN EN ISO 1127 [0095]
DIN 11850 [0095]
ASME-BPE-2005 [0095]
DIN EN 10305-2 Tabelle 5 [0095]

Claims

Umlenk-Rohrelement (1; 1a; 1b; 1c; 29; 30) für eine pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung zur Umlenkung einer Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) am Eingang des Rohrelements (1; 1a; 1b; 1c; 29; 30) in eine Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) am Ausgang des Rohrelements (1; 29; 30), – mit einem Umlenkwinkel (α₁ + α₂ + α₃) zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) von mindestens 45°, – mit mindestens einem eingangsseitigen Erweiterungs-Rohrsegment (6; 6’a, 6’b), an dem sich ein Rohr-Förderquerschnitt erweitert, – mit mindestens einem ausgangsseitigen Verengungs-Rohrsegment (21), an dem sich ein Rohr-Förderquerschnitt verengt, – mit mindestens zwei gerundeten Umlenk-Rohrsegmenten (10, 15) zwischen dem Erweiterungs-Rohrsegment (6; 6’a, 6’b) und dem Verengungs-Rohrsegment (21), wobei ein Rohrdurchmesser längs des Umlenk-Rohrsegments (10, 15) konstant bleibt und wobei zwischen den längs eines Schüttgut-Förderweges aufeinanderfolgenden Umlenk-Rohrsegmenten (10, 15) ein Umlenkwinkel (α₂) vorliegt, der größer ist als 0°.
Umlenk-Rohrelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungs-Rohrsegment (6; 6’a, 6’b) und/oder das Verengungs-Rohrsegment (21) und/oder das Umlenk-Rohrsegment (10, 15; 10) als Rohrabschnitte eines um eine Rotationssymmetrieachse (7; 22; 11, 16; 11) rotationssymmetrischen Rohrs ausgeführt sind.
Umlenk-Rohrelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungs-Rohrsegment (6; 6’a, 6’b) so angeordnet ist, dass eine Mittelachse (7) des Erweiterungs-Rohrsegments (6; 6’a, 6’b) einen Erweiterungssegment-Kippwinkel (α_EIN) zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) einnimmt, dessen Betrag höchstens 30° ist, und/oder dass das Verengungs-Rohrsegment (21) so angeordnet ist, dass eine Mittelachse (22) des Verengungs-Rohrsegments (21) einen Verengungssegment-Kippwinkel (α_AUS) zur Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) einnimmt, dessen Betrag höchstens 30° ist.
Umlenk-Rohrelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungs-Rohrsegment (6) und/oder das Verengungs-Rohrsegment (21) konisch ausgeführt sind.
Umlenk-Rohrelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Erweiterungssegment-Kippwinkel (α_EIN) gleich einem halben Konus-Öffnungswinkel (k) des Erweiterungs-Rohrsegments (6) ist, wobei eine Mantellinie (8) des Erweiterungs-Rohrsegments (6), die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außen liegt, parallel zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) liegt und/oder dass der Verengungssegment-Kippwinkel (α_AUS) gleich einem halben Konus-Öffnungswinkel des Verengungs-Rohrsegments (21) ist, wobei eine Mantellinie (23) des Verengungs-Rohrsegments (21), die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außen liegt, parallel zur Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) liegt.
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umlenkwinkel (α₁) zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) und einer Mittelachse (11) des nachfolgenden Umlenk-Rohrsegments (10) genauso groß ist wie ein Umlenkwinkel (α₂), zwischen der äußeren Mantellinie dieses Umlenk-Rohrsegments (10) und dem in Förderrichtung nachfolgenden Umlenk-Rohrsegment (15).
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsebene (20) zwischen den beiden Umlenk-Rohrsegmenten (10, 15) auf einer Winkelhalbierenden eines Teil-Umlenkwinkels der Förderrichtung liegt, der durch den Übergang zwischen den beiden Umlenk-Rohrsegmenten (10, 15) gebildet wird.
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Verhältnis (d_E/d_F)² zwischen – einer maximalen Förderquerschnittsfläche und – einer eingangsseitigen Förderquerschnittsfläche und/oder einer ausgangsseitigen Förderquerschnittsfläche im Bereich zwischen 1,2 und 2,0.
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Verhältnis (L₂/d_M, L₅/d_M) zwischen – einer Länge (L₂) des Erweiterungs-Rohrsegments (6; 6’a, 6’b) und/oder einer Länge (L₅) des Verengungs-Rohrsegments (21) und – einem mittleren Durchmesser (d_M) des Umlenk-Rohrelements im Bereich zwischen 0,6 und 2,2.
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Verhältnis (L₃/d_M) zwischen – einer Länge (L₃) des Umlenk-Rohrsegments und – einem mittleren Durchmesser (d_M) des Umlenk-Rohrelements im Bereich zwischen 0,8 und 2,7.
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10 unter Rückbeziehung auf Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Verhältnis (L₄/d_M) zwischen – einer Länge (L₄) des in Förderrichtung zweiten Umlenk-Rohrsegments (15) und – einem mittleren Durchmesser (d_M) des Umlenk-Rohrelements im Bereich zwischen 0,4 und 1,0.
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Verhältnis (R/d_M) zwischen – einem Umlenkradius (R) einer Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements und – einem mittleren Durchmesser (d_M) des Umlenk-Rohrelements im Bereich zwischen 1,8 und 5,5.
Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Bogenumfangsverhältnis zwischen – einem Bogenumfangswinkel (β₁, β₂) des Erweiterungs-Rohrsegments (6; 6’a, 6’b) und/oder des Verengungs-Rohrsegments (21) und – einem gesamten Umlenkwinkel (α₁ + α₂ + α₃; α₁ + α₂) des Umlenk-Rohrelements im Bereich zwischen 15/90 und 26/90.
Umlenk-Rohrelement (31, 32) für eine pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung zur Umlenkung einer Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) am Eingang des Rohrelements (31, 32) in eine Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) am Ausgang des Rohrelements (31, 32), – mit einem Umlenkwinkel (α₁ + α₂) zwischen der Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) und der Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) von mindestens 45°, – mit mindestens einem eingangsseitigen Erweiterungs-Rohrsegment (6; 6’a, 6’b), an dem sich ein Rohr-Förderquerschnitt erweitert, – mit mindestens einem ausgangsseitigen Verengungs-Rohrsegment (21), an dem sich ein Rohr-Förderquerschnitt verengt, – mit genau einem gerundeten Umlenk-Rohrsegment (10) zwischen dem Erweiterungs-Rohrsegment (6) und dem Verengungs-Rohrsegment (21), wobei ein Rohrdurchmesser längs des Umlenk-Rohrsegments (10) konstant bleibt, – wobei das Erweiterungs-Rohrsegment (6) und/oder das Verengungs-Rohrsegment (21) und/oder das Umlenk-Rohrsegment (10) als Rohrabschnitte eines um eine Rotationssymmetrieachse (7, 11, 22) rotationssymmetrischen Rohrs ausgeführt sind, – wobei das Erweiterungs-Rohrsegment (6) so angeordnet ist, dass eine Mittelachse (7) des Erweiterungs-Rohrsegments (6) einen Erweiterungssegment-Kippwinkel (α_EIN) zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) einnimmt, dessen Betrag höchstens 30° ist, und/oder dass das Verengungs-Rohrsegment (21) so angeordnet ist, dass eine Mittelachse (22) des Verengungs-Rohrsegments (21) einen Verengungssegment-Kippwinkel (α_AUS) zur Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) einnimmt, dessen Betrag höchstens 30° ist, – wobei das Erweiterungs-Rohrsegment (6) und/oder das Verengungs-Rohrsegment (21) konisch ausgeführt sind, – wobei der Erweiterungssegment-Kippwinkel (α_EIN) gleich einem halben Konus-Öffnungswinkel (k) des Erweiterungs-Rohrsegments (6) ist, wobei eine Mantellinie (8) des Erweiterungs-Rohrsegments (6), die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außen liegt, parallel zur Schüttgut-Eintritts-Förderrichtung (2) liegt und/oder dass der Verengungssegment-Kippwinkel (α_AUS) gleich einem halben Konus-Öffnungswinkel des Verengungs-Rohrsegments (21) ist, wobei eine Mantellinie (23) des Verengungs-Rohrsegments (21), die in Bezug auf eine Umlenkkurve des Umlenk-Rohrelements außen liegt, parallel zur Schüttgut-Austritts-Förderrichtung (3) liegt.
Pneumatische Schüttgut-Fördereinrichtung mit mindestens einem Umlenk-Rohrelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14.